胃癌細胞源性外泌體的腹膜轉移機制研究進展

林花，王勇，羅倩，路明亮

昆明醫科大學第二附屬醫院 a.檢驗科；b.藥學部；c.消化內科；云南 昆明 650101

胃癌是世界范圍內第五位最常見的癌癥，晚期胃癌患者發生腹膜轉移的預后很差[1-2]。現有研究認為外泌體參與了胃癌腹膜轉移[3]。外泌體是人體大多數細胞包括腫瘤細胞分泌的一種直徑30～100 nm的囊泡狀物質,包含蛋白質、脂質、miRNA、mRNA和DNA，其不僅存在于細胞外基質，還存在于體內循環的體液中，包括血液、尿液和腦脊液、唾液、乳汁等。胃癌細胞衍生的外泌體在腹膜轉移過程中發揮重要的細胞間通訊作用，作為細胞間通訊的重要信使而不需要細胞-細胞接觸[4]。同時，外泌體還能將蛋白質和核酸轉運到靶細胞，并作為遠處細胞之間的交流工具，促進癌癥進展和轉移并抑制抗腫瘤免疫，外泌體的功能就是借轉運這些生物信息分子來維持機體內環境穩定[5-6]。

1 胃癌細胞衍生的外泌體破壞了腹膜間皮屏障

腹膜是腹腔內最大的膜狀結構，由單層鵝卵石樣細胞的間皮細胞和一層薄的間皮下結締組織構成，間皮細胞是覆蓋在腹膜最表層的細胞，是抵御微生物和腫瘤侵襲的屏障和第一道防線細胞。完整的腹膜間皮對防止腫瘤侵入間皮下致密區很重要，間皮作為一種可滲透的膜，調節液體和細胞在漿膜上的運輸，并與含有免疫球蛋白、補體、溶菌酶和其他有助于微生物清除的蛋白質的漿膜液接觸[7]。已有研究顯示，胃癌細胞在腹膜轉移過程中會先形成游離癌細胞散落在腹膜表面，而間皮細胞會作為腹膜的第一層防御屏障承接癌細胞的種植。胃癌細胞衍生的外泌體可以激活內皮細胞以支持腫瘤血管生成并促進間皮細胞與胃癌細胞之間的顯著黏附[8]。如果屏障的完整性受損，腫瘤細胞可以更有效地侵入間皮下層。外泌體的運輸作用是胃癌細胞種植在腹膜上的必要條件，起到一種類似于媒介的作用，便于癌細胞與腹膜結合[9]。胃癌細胞一些重要的生物信息物質在外泌體的搭載下才有可能轉移至腹膜表面，發生轉移的癌細胞才可利用這些原發腫瘤的遺傳物質在遠處部位生長壯大。

2 胃癌細胞衍生的外泌體誘導間皮向間充質轉變

間皮細胞在一個類似于上皮間質轉換的過程中改變表型，稱為間皮間充質轉換（MMT）。MMT是從原發灶遠距離轉移的第一步。為了通過血流擴散到其他器官，腫瘤細胞必須侵入基底層，到達并侵入血管，并脫離原發性腫瘤結[10]，然后，單個腫瘤細胞或腫瘤球獲得了間充質表型，順利到達靶器官。已有研究證實MMT過程是外泌體誘導的腹膜細胞損傷的另一種形式。據報道，腹膜間皮細胞（PMC）發生MMT是腹膜轉移的重要形態改變，能夠為轉移性癌細胞提供良好的環境。最近的研究顯示，在各種類型的具有腹膜轉移的腫瘤中發現了PMC的MMT[11]，經歷MMT的腹膜間皮細胞將導致腹膜結構改變，通過促進基質重塑和血管生成，然后開始侵襲，通過轉移的腫瘤細胞生長和黏附[12]。大量研究表明，通過MMT，腹膜間皮細胞的侵襲能力增強并附著在癌細胞上，并且還具有合成炎癥和血管生成因子的能力，對癌細胞有促進作用[13]。

3 胃癌細胞衍生的外泌體誘導細胞凋亡

近年來大量研究已揭示腫瘤產生的外泌體能夠誘導T細胞凋亡，以消除腫瘤進展的免疫障礙。相關研究證實源自胃癌細胞的外泌體對腹膜間皮細胞有潛在的細胞毒性作用。凋亡或MMT在導致間皮細胞損傷的過程中起到了非常關鍵的作用。已有體外研究證明了胃癌衍生的外泌體誘導了腹膜間皮細胞的凋亡和MMT[14]。在此過程中，腹膜間皮細胞縮回并經歷了巨大的形態變化，在殘留細胞之間留下了較大的裸露區域。除此以外，體內實驗也證實了胃癌衍生的外泌體誘導腹膜間皮細胞凋亡和MMT，并伴有腹膜清除[15]。這均表明胃癌細胞衍生的外泌體通過誘導腹膜間皮細胞凋亡和MMT，進一步導致了間皮屏障破壞。這其中，間皮細胞的一些表型和功能的改變對癌細胞的種植會產生重要影響，如粘連引發間皮細胞植入中胚層，細胞從圓形或卵圓形細胞逐漸分化為長形細胞，排列在細胞腔中，但它們具有上皮細胞的許多特性，如末端/基底極性、基底膜指向性、連接復合體和表面微絨毛。它們各自的表型特征影響這些細胞的功能，決定它們對環境變化的反應[16]。

4 胃癌細胞衍生的外泌體介導有利于腹膜轉移的微環境

有研究證實凋亡和MMT過程是外泌體誘導腹膜間皮細胞損傷的2種機制，受創傷的腹膜間皮區域具有廣泛的基質沉積，可作為胃癌腹膜癌變的“土壤”。根據早已被認可的“種子和土壤”理論，癌細胞（即種子）轉移到有利的環境（即土壤）中，在這些環境中癌細胞可以存活并迅速增殖[17]。已有研究證明，胃癌來源的外泌體誘導的腹膜這種適應性改變促進了腹膜轉移。這表明胃癌衍生的外泌體可能在轉移前環境的改變和促進腹膜轉移中起重要作用[18]。腫瘤源性外泌體可能具有重塑腫瘤微環境的能力，使其有利于轉移，還可能改變細胞外基質，吸引更多的癌細胞進入這些微環境[19]。在轉移性胃癌中，50%以上的患者直接植入腹腔。當胃癌細胞從胃漿膜脫落進入腹腔，在附著到腹膜間皮細胞并侵入基底膜最終誘導血管生成之前，胃癌細胞在腹腔內存活。在這一過程中，外泌體是最重要的介質。外泌體依賴的分子轉移或信號通路激活在胃癌腹膜播散的4個階段：脫落、存活、黏附和侵襲，以及血管生成。從生理上講，PMC可保持腹膜的完整結構并保護其免受炎癥侵襲。但是，如果腹膜周圍的微環境發生改變，腹膜將成為腫瘤細胞“播種”和生長的合適“土壤”[20]。

5 胃癌細胞衍生的外泌體促進腹膜間皮細胞增殖并誘導腹膜纖維化

腫瘤相關成纖維細胞（CAF）是一種豐富的異質性梭形遺傳細胞群，主要是局部成纖維細胞和其他幾種細胞（間充質干細胞、上皮細胞、前列腺細胞），在外泌體的作用下調節腫瘤的生長，血管生成和轉移。在腫瘤轉移性基質中，CAF是主要的組成細胞類型，參與實體瘤播種、血管生成。CAF的起源在各種腫瘤和單個腫瘤的特定部位上有所不同，可能為常駐成纖維細胞及上皮細胞、間充質細胞和內皮細胞。在正常腹膜中，PMC和鄰近的常駐成纖維細胞、單核細胞、肥大細胞、毛細血管、淋巴管構成了腹膜的結構。當炎癥因子和其他因子在腫瘤環境或損傷反應中釋放到腹水中時，初次接觸PMC可能會通過增殖、轉變或改變表型來拮抗攻擊[21]。先前的研究證實，由惡性腫瘤細胞釋放的致死或促纖維化因子在腹膜腔中不斷積累并誘導間皮細胞損傷及腹膜纖維化[22]。最近，來自中國的一項研究還表明，源自人類惡性腹水的外泌體將間皮細胞轉化為癌相關的成纖維細胞，誘導腹膜纖維化并促進間皮增殖，胃癌細胞會產生外泌體，通過破壞間皮屏障和誘導纖維化來促進間皮形成。這些結果證明，惡性腹水中的外泌體可能會促進腹膜纖維化，這是擴散的腫瘤細胞的有利微環境，胃癌細胞衍生的外泌體可能會通過破壞間皮屏障并建立纖維化的生態位而加速胃癌的腹膜轉移[23]。

6 結語

綜上，在胃癌腹膜轉移中，外泌體包含的生物活性分子導致細胞之間的遺傳信息發生交換，受體細胞重新編程。癌細胞遷移到上皮細胞的部位，與基底層發生黏附和分解，從而侵入目標器官組織。在到達轉移靶器官的癌細胞中，獲得黏附、遷移、侵襲和增殖能力的細胞就形成了新的腫瘤灶，胃癌細胞衍生的外泌體參與了這一病理過程[24]。當前揭示了惡性腹水來源的外泌體對體外實驗和體內模型中PMC的影響，表明外泌體與腹膜轉移之間存在密切聯系[25]。雖然目前認為癌細胞經歷了以下形成腹膜擴散的步驟，即腫瘤組織的內臟漿膜受累、癌細胞從原發腫瘤上剝離下來、剝離下來的游離癌細胞與腹膜間皮細胞發生黏附、癌細胞成功侵入腹膜形成腹膜轉移，但外泌體對胃癌腹膜轉移的潛在機制尚未完全闡明，建議進行前瞻性研究以揭示胃癌來源的外泌體和腹膜間皮之間的關系[26]。