外泌體在胃癌腹膜轉移中機制的研究進展

劉軒宇 綜述 陳 磊 審校

（上海交通大學醫學院附屬新華醫院普外科，上海 200092）

胃癌是世界第4大常見的惡性腫瘤。盡管近年來世界范圍胃癌的發生率及死亡率有所下降，但仍是東亞地區的常見惡性腫瘤之一[1]。在首次診斷胃癌的病人中，14%都出現腹膜轉移[2]。伴有腹膜轉移的胃癌病人不再適合放療。同時，因腹膜屏障及腫瘤化療抵抗效應，化療藥物的分布受到極大的阻礙，從而限制藥物療效。因此，伴有腹膜轉移的胃癌病人中位生存時間約4個月，5年生存率僅2%[3]。另外，腹膜轉移也是胃癌復發的常見模式之一。但胃癌腹膜轉移的進展過程與分子機制尚不明確，同時需進一步研究發展更多有效的治療方式。

外泌體是具有脂質雙層結構的小囊泡，直徑在40～120 nm，其中包含多種蛋白質、RNA和具有生物學活性的脂滴[4]。外泌體是細胞間信息交流的信使，在同種或不同種細胞之間傳遞信號分子。外泌體既可由正常細胞分泌，在機體生理活動中起到重要作用；也可在病理情況下造成細胞損傷[5]。外泌體存在于幾乎所有體液中，包括血液、唾液、腦脊液、腹水、胸水等，且從信號傳遞細胞向受體細胞輸送病理生理相關的各種蛋白質及RNA[4]。來源腫瘤的外泌體可能擁有重塑腫瘤微環境的能力，使之更適于轉移，同時改變細胞外基質并吸引更多腫瘤細胞[4,6]。值得注意的是，眾多研究指出，外泌體與胃癌的腹膜轉移具有相關性。本綜述聚焦外泌體參與胃癌腹膜轉移的病理過程，以及未來應用于臨床的可能。

在Paget的“種子-土壤”假說中，腹膜被認為“土壤”，胃癌細胞被認為“種子”[7]。在轉移性胃癌中，50%的病人出現胃癌細胞在腹膜種植。腹膜轉移過程中，胃癌細胞首先從胃的漿膜層表面剝脫進入腹腔。胃癌細胞在腹腔中維持生存，附著于腹膜的間皮細胞，之后侵入基底膜，最終誘導血管生成[3,8]。各種研究揭示，外泌體在這個過程中起到重要的介導作用。

癌細胞生存

細胞之間的信息交流對于癌細胞在類似腹腔這樣的嚴苛環境中生存十分重要。近年來的研究結果顯示，外泌體miR-1290可通過下調NKD1的表達以促進胃癌細胞生長[9]。另外，胃癌組織外泌體可通過運載的lncRNA ZFAS1、激活PI3K/Akt和MAPK/ERK通路等方式促進胃癌細胞增殖與生存[10-11]。原鈣黏蛋白β-9（PCDHB9）是細胞膜表面的特異性糖蛋白分子，受到外泌體活動的調節，促進細胞之間的聚集。Mukai等[12]通過實驗證明，PCDHB9過表達促進胃癌腹膜轉移，猜測鈣黏蛋白可能促進胃癌細胞聚集成球狀集落，進而幫助胃癌細胞在腹水環境中生存，同時阻礙化療藥物對胃癌細胞的殺傷作用。此外，腹膜內的間充質細胞也有可能為轉移的胃癌細胞長途旅行提供支持[13]。

此外，有研究發現，外泌體可通過HIF-1α（hypoxia inducible factor）保護癌細胞生存。HIF-1α的表達與胃癌腹膜轉移呈正相關，與總生存率呈負相關。這或許表明，HIF-1α對于胃癌細胞在腹腔低氧環境中的適應過程起重要作用[14]。Panigrahi等[15]研究發現，低氧狀態可進一步促進外泌體釋放，并通過這種正反饋增強腫瘤的侵襲性。另外，Yun等[16]研究發現，HIF-1α通過抑制mRNA-30c表達，使巨噬細胞的糖酵解水平下降，并降低M1型巨噬細胞比例，進而保護癌細胞。此外，研究發現癌細胞在低氧環境下生成的大量乳酸等，可通過外泌體排出，進一步保障腫瘤細胞的生存[15]。相應的一些癌癥研究發現硫酸葡聚糖、阿司匹林等藥物一定程度降低癌細胞中HIF-1α的表達，進而影響外泌體的釋放和腫瘤細胞的干細胞特性，從而抑制癌細胞生存[17-18]。但現階段，外泌體介導的HIF-1α與胃癌腹膜轉移間的關系有待闡釋。

附著與侵入

腹膜由一層扁平間皮細胞與一層菲薄的間皮下結締組織組成。間皮細胞為對抗腫瘤細胞附著侵入的第一道屏障。如腹膜的完整性受到破壞，胃癌細胞就更易侵入間皮細胞下[19]。Najgebauer等[20]研究發現，胃癌細胞在低氧環境下，通過外泌體調節相關基因表達及蛋白質釋放來增強腫瘤肌成纖維細胞的功能，進而增強胃癌細胞的侵襲能力。研究發現，胃癌細胞通過釋放含有Wnt3a家族的外泌體，促進胃壁漿膜表面間皮細胞向內滲透，形成適合胃癌細胞生存的微環境，進而增強胃癌細胞的侵襲能力[21]。

CD44是透明質酸的受體，在間皮細胞和癌細胞中都有表達。作為附著微粒，CD44對于癌細胞附著于腹膜極為重要[3]。出現腹膜轉移的胃癌病人腹腔提取的外泌體中，可發現CD44及其相關亞型的高表達。近年研究發現，CD44的各種亞型介導胃癌細胞對間皮細胞的早期附著，從而促進早期腹膜轉移[22]。

這些實驗結果都表明，外泌體增強胃癌細胞與間皮細胞之間的附著，從而利于腫瘤細胞轉移。

剝 脫

通過外泌體的調節，胃癌細胞可能更易于入侵胃漿膜層進入腹腔。上皮細胞表達高級別的E鈣黏蛋白，而間充質細胞表達N鈣黏蛋白及纖連蛋白。胃癌的進展與E鈣黏蛋白的功能異常相關，且可能在胃癌細胞侵襲胃壁及轉移至腹腔的過程中起主要作用。通過該過程，外泌體將可能介導上皮細胞間質細胞轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），誘發細胞間黏附性消失，進而促進腫瘤細胞侵襲[22]。相關研究發現，胃癌組織分化的外泌體可通過調節lncRNA ZFAS1來促進EMT的發生[10]。此外，基質金屬蛋白酶是EMT的效應器，也可在外泌體中發現。其中，MMP-7表達與胃癌漿膜層浸潤度及TNM分期都有顯著相關性。

血管生成

惡性腫瘤生長，往往需通過新生血管形成，提供足夠的氧氣及營養。眾多實驗證實，來源于腫瘤細胞的外泌體對于血管生成十分關鍵。相關研究發現，外泌體可通過旁分泌信號因子，如表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor,EGFR）及各種mRNA等，誘導新生血管形成[3]。Du等[23]研究發現，胃癌來源外泌體中所提取的mRNA-23a可通過抑制磷酸鹽及張力蛋白同系物，促進胃癌組織新生血管生成，最終促進胃癌細胞生長。近年，多項研究發現胃癌細胞來源的外泌體所含 lncRNA、MALAT1、mRNA-532、mRNA-574-5p、mRNA-155等分子，可促進血管生成，促進腫瘤生長及轉移[24-26]。Zhang等[27]研究發現，胃癌病人血清分離外泌體中所含EGFR水平相比于正常人顯著升高，升高程度隨惡性程度而升高。后續小鼠實驗也發現，來源于胃癌SGC7901的外泌體可將EGFR輸送至肝臟基底細胞。出現腹膜轉移的惡性腫瘤病人的血清EGFR水平，相比于僅出現肝轉移病人有顯著升高（70.1% 比 37.5%），提示EGFR水平與腹膜轉移相關。外泌體誘導腫瘤血管生成的機制尚未闡釋清楚，需進一步研究。

化療抵抗

近年來的證據表明，外泌體在胃癌病人化療藥物抵抗中發揮作用。從惡性腫瘤病人間充質干細胞中提取的外泌體可賦予胃癌組織化療藥物抵抗能力，其機制尚不明確。目前學界內假說中，一種認為外泌體可能通過幫助癌細胞在惡劣的腹腔環境中生存，進而達到促進漿膜下集落生成的效果，并以此抵抗化療藥物；另一種認為外泌體通過誘導EMT、類纖維原細胞及血管生成，促進有利于化療抵抗的微環境形成。腫瘤細胞也能通過與免疫細胞交換mRNA等分子，維持其化療抵抗能力。Zhao等[28]研究外泌體介導CLIC1高表達與胃癌組織對長春新堿化療抵抗作用的關系，分離出外泌體，并發現在長春新堿抵抗的胃癌組織中，CLIC1的表達明顯升高。另外，抑制CLIC1表達后，胃癌細胞的化療靈敏度顯著提升。Wang等[29]類似研究發現，外泌體lncRNA的遠端HOXA轉錄效應，通過調節miR-218/HMGA1軸，使胃癌細胞對順鉑產生化療抵抗。

總之，胃癌細胞來源的外泌體通過細胞間信息交流，在一定程度上促進胃癌腹膜轉移進程的多個環節，包括腫瘤生存、附著侵入、剝脫、血管生成以及藥物抵抗等。借由外泌體miRNA進行胃癌腹膜轉移早期診斷，近年展現良好的臨床前景。基于外泌體進行胃癌腹膜轉移的臨床治療或許能提供一種新的研究方向。