外泌体在结直肠癌转移中的研究进展

郝佳慧 刘成霞 王娜 储琳琳 孙虓

[摘要] 转移是结直肠癌病死率高的主要原因。外泌体是由肿瘤细胞或非肿瘤细胞分泌的细胞外囊泡，囊泡包含并传输蛋白质、脂类、核酸等物质，可造成细胞通信异常。研究表明，外泌体在结直肠癌的转移过程中发挥重要作用。本文对外泌体在结直肠癌转移中作用机制的研究进展进行综述，为结直肠癌的临床诊疗提供理论依据。

[关键词] 结直肠癌；外泌体；微RNA

[中图分类号] R735      [文献标识码] A      [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2023.21.026

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是消化道恶性肿瘤之一，其发病率高，病死率居全球恶性肿瘤第2位[1]。近年来，CRC的发病率呈逐年上升且年轻化趋势。尽管大部分Ⅰ/Ⅱ期CRC患者均可得到有效治疗，但转移性结直肠癌（metastatic CRC，mCRC）患者的5年生存率仅约10%[2]。深入探究CRC的侵袭转移机制、发现新的肿瘤标志物及治疗靶点可有效改善mCRC患者的预后。

1  概述

1.1  外泌体

外泌体最初以“分泌囊泡”的形式被发现，是一种单膜细胞器，直径为30～150nm[3]。特定的蛋白质、氨基酸、微RNA（microRNA，miRNA）、长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）等生物活性物质被脂质双分子层包裹后由细胞释放形成外泌体，进而进入血浆、尿液、母乳、脑脊液和渗出液等体液中，以旁分泌或内分泌的形式作用于靶细胞，从而参与各种生理病理活动。

外泌体的发生涉及质膜的双重内陷过程。细胞质膜包裹着细胞表面及细胞外环境成分内陷形成早期分选内体；内体膜的特定区域又包裹细胞质成分再次内陷形成腔内小泡；内体膜的持续内陷导致多个腔内小泡的生成，最终形成多泡体；随着多泡体与质膜的融合，腔内小泡被分泌至细胞外即产生外泌体。外泌体通过大细胞吞噬作用和突触小泡蛋白介导的细胞内吞等进入受体细胞而发挥作用或被降解[4]。研究发现肿瘤细胞的所有信息都可跟随外泌体排出细胞，并在细胞外表达，甚至引发继发侵犯和远处转移[5]。研究表明，肿瘤来源的外泌体可通过改变肿瘤微环境等多种途径促进肿瘤的侵袭和转移；血小板、成纤维细胞及基质细胞等非肿瘤细胞来源的外泌体也可释放内容物，调节肿瘤的侵袭和转移[6]。

1.2  CRC的转移

CRC转移是原发肿瘤细胞向远处器官及组织定向运动并定植的过程。“种子–土壤学说”提出肿瘤转移的诱导需原发肿瘤和特定组织间的长距离细胞通信，而目前肿瘤细胞的通信活动机制尚不明确。CRC转移的分子机制包括：①CRC细胞基因的改变；②细胞外基质成分的改变；③转移过程中内皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞等多种细胞的参与；④新的淋巴管、血管的生成；⑤外泌体介导CRC细胞转移。

2  外泌体介导CRC转移的分子机制

2.1  外泌体促进血管生成

血管生成是肿瘤发生转移过程中的关键步骤。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是直接作用于血管内皮細胞的生长因子，外泌体通过影响转录因子的表达等方式参与VEGF信号通路的激活。Shang等[7]研究发现CRC细胞可释放含有高水平miR-183-5p的外泌体，通过调控叉头盒转录因子O1促进CRC的细胞增殖、侵袭及血管生成。Hu等[8]研究发现，外泌体miR-1229通过直接调控转录因子抑制剂HIPK2上调VEGF的表达，从而促进人脐静脉内皮细胞的血管生成。Yoon等[9]研究证实，CRC衍生外泌体能激活早期生长反应因子1，从而促进血管生成。另有研究发现CRC细胞释放的外泌体富含与细胞周期相关的信使RNA，提示外泌体通过调节细胞周期促进血管生成[10]。研究证实，低氧时CRC细胞释放的含有果蝇无翅/整合素（Wingless/Integrated，Wnt）4的外泌体通过诱导Wnt/β-联蛋白（β-catenin）信号通路，刺激内皮细胞的增殖和迁移[11]。

2.2  外泌体调控上皮间质转化

上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）在肿瘤的迁移、侵袭过程中发挥重要作用。外泌体通过调控EMT的发生发展，进而调控CRC的侵袭和转移。Liu等[12]研究发现具有高度侵袭性的CRC细胞分泌的外泌体可将miR-106b-3p转运并传导至周围细胞，诱导EMT相关蛋白的表达，促进周围细胞发生EMT，增强肿瘤细胞的转移能力。Hu等[13]证实肿瘤相关成纤维细胞分泌的外泌体可被CRC细胞内吞，激活Wnt1/β-catenin信号通路；或直接下调FBXW7等抑癌因子并抑制线粒体凋亡、CRC细胞的EMT增加。研究表明缺氧可诱发EMT，但外泌体与缺氧时EMT发生之间的相关性尚不明确。

2.3  外泌体参与构建CRC转移前生态位

转移前生态位是指发生转移的CRC细胞在到达新的目的地之前，肿瘤细胞通过与远处器官的相互作用而创造适宜其生存的微环境，其特征包括血管通透性、局部组织炎症、免疫抑制、基质细胞激活和细胞外基质重塑等。外泌体通过促进或抑制特定蛋白的表达、改变转移前微环境中物質水平等多种途径参与转移前生态位的形成。

血管通透性的增加是肿瘤转移前生态位形成的特征之一。Krüppel样转录因子2、Krüppel样转录因子4可调节肝脏和肺脏内皮细胞VEGF受体及紧密连接相关蛋白的表达，从而增加血管通透性并促进血管生成。Zeng等[14]研究提出，CRC分泌的富含miR-25-3p的外泌体可沉默Krüppel样转录因子2、Krüppel样转录因子4，增加血管通透性，促进血管生成，从而促进转移前生态位的形成。CRC肝转移模型研究发现，人结肠癌HT-29细胞系具有较高的转移潜能，且HT-29细胞源性外泌体可显著增加结肠癌细胞Caco-2的转移负担。Wang等[15]研究发现HT-29细胞释放的外泌体可促使趋化因子受体4在转移前微环境中的水平升高，提示外泌体可能通过招募表达趋化因子受体4的基质细胞，从而促进转移前生态位的发生。

2.4  外泌体在CRC嗜器官转移中发挥作用

肿瘤细胞的嗜器官转移是指肿瘤细胞可优先定植于特定器官。嗜器官定植由器官的解剖学特征决定，CRC细胞定植肝脏主要是由肝门静脉系统对结肠的引流造成的。Hoshino等[16]研究揭示，外泌体整合素（integrin，ITG）在嗜器官转移中发挥关键作用，ITGα6β4和α6β1主要存在于肺嗜性外泌体中，ITGavβ5则主要存在于肝嗜性外泌体中。研究发现外泌体ITG通过核因子κB信号通路激活成纤维细胞，激活的成纤维细胞则产生高水平促炎细胞因子，从而触发肝脏和肺脏转移前生态位的建立[17]。基于外泌体在嗜器官转移中的作用，临床治疗可利用其干预肿瘤的转移。Jiang等[18]研究证实下调CRC外泌体中血管生成素样蛋白1可抑制相关信号通路，调控Krüppel细胞的分泌模式，降低基质金属蛋白酶9的表达，从而抑制CRC的肝转移。

2.5  外泌体增强免疫逃避功能

免疫系统在肿瘤的发展和转移过程中发挥重要作用，其具有促进和抑制肿瘤的双重能力，一旦免疫控制与肿瘤生长之间的平衡被打破，肿瘤细胞便会发生免疫逃逸[19]。研究发现，与非侵袭性肿瘤细胞相比，侵袭性肿瘤细胞可发生转移[20]。CRC患者肿瘤基因组与免疫特征联合分析研究揭示，免疫编辑也在CRC转移进展中发挥关键作用[21]。

Huber等[22]研究证实，CRC衍生的外泌体可释放肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体等免疫调节分子，诱导T细胞凋亡，从而抑制免疫功能。外泌体转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β1亦被证实可由CRC细胞进入T细胞，在T细胞中刺激TGF-β/Smad、抑制应激激活蛋白激酶，诱导T细胞表型转变为调节性T细胞[23]。外泌体也对单核细胞产生作用。Valenti等[24]研究发现，CRC衍生外泌体进入单核细胞后可改变单核细胞分化为髓样抑制细胞进程，进一步抑制免疫细胞和T细胞增殖。巨噬细胞是肿瘤微环境的主要渗透成分，也受外泌体影响。巨噬细胞分为M1型和M2型巨噬细胞。肿瘤相关巨噬细胞是指具有抗炎和促肿瘤活性的M2型巨噬细胞[25]。CRC释放的含miR-1246的外泌体可对邻近巨噬细胞进行重新编程，并将微环境转变为抗炎和免疫抑制状态。

3  总结与展望

外泌体作为细胞间信息交流的载体，分布广且易获得。目前，国内外对外泌体的研究尚处于探索阶段，其促进CRC转移的机制复杂，尚未完全明确。分布于不同体液中外泌体的差异、转移细胞产生的外泌体对CRC原发肿瘤的影响、转移过程中外泌体影响受体细胞所需要的数量和时间等问题仍亟待进一步研究；上述问题的探究有利于更好地理解外泌体在CRC转移中发挥的作用，从而为利用外泌体进行抗转移治疗提供理论依据。

[参考文献][1] BRAY F， FERLAY J， SOERJOMATARAM I， et al. Global cancer statistics 2018： GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J]. CA Cancer J Clin， 2018， 68（6）： 394–424.

[4] DANG Y， ZHANG S， WANG Y， et al. State-of-the-art： Exosomes in colorectal cancer[J]. Curr Cancer Drug Targets， 2022， 22（1）： 2–17.

[12] LIU H， LIU Y， SUN P， et al. Colorectal cancer-derived exosomal miR-106b-3p promotes metastasis by down-regulating DLC-1 expression[J]. Clin Sci （Lond）， 2020， 134（4）： 419–434.

[19] VINAY D S， RYAN E P， PAWELEC G， et al. Immune evasion in cancer： Mechanistic basis and therapeutic strategies[J]. Semin Cancer Biol， 2015， 35 Suppl： S185–S198.