外泌体在肝癌微环境通讯中的作用
原发性肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是全球最常见的恶性肿瘤之一,有着极高的发病率和死亡率[1]。我国是肝癌高发国家。Chen 等[2]发表的数据表明,我国肝癌发病率位居所有恶性肿瘤的第四,死亡率居第三,严重威胁着人们的健康。由于起病隐匿,肝癌在早期极难被发现。目前,血清甲胎蛋白(AFP)水平和影像学检查是诊断肝癌最为常用的方法[3],但存在局限性(如AFP 诊断率约为70%)。近年来,液体活检[4]技术的发展使肿瘤的早期诊断成为可能,外泌体作为肿瘤微环境的组成成分,是液体活检的理想材料。肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)是肿瘤细胞存在的环境。除肿瘤细胞外,TME 还包括周围血管、基质细胞、成纤维细胞、免疫细胞、脂肪细胞、细胞外基质及信号分子等[10],这些因素间相互作用,形成了复杂且适合肿瘤生长的微环境。外泌体在TME 细胞间通讯中发挥着重要作用。本文旨在对目前外泌体在肝癌微环境通讯中的作用进行简要综述,为后续基础研究与临床应用提供理论依据。
1 外泌体介导肝癌细胞间通讯
外泌体最初发现于绵羊的网织红细胞,是起源于胞内多泡体的直径30~150 nm 的杯状或饼状囊泡结构。几乎所有的细胞都能分泌外泌体,并在所有的体液(如血液、唾液等)中都能检测到外泌体。最初,外泌体被认为只是细胞向外运送代谢废物的载体,但后续研究发现其作为细胞间通讯的介质,在众多生理与病理活动中发挥重要作用。作为肿瘤微环境的组成部分,外泌体与癌症密切相关。众多研究表明,外泌体参与肝癌、乳腺癌、前列腺癌和肺癌等多种癌症的发生发展[6],并发现其中的生物分子还可以反映肿瘤的部分特征,是实现肿瘤早期诊断的理想材料[7-8]。Xu 等发现肝癌患者血清外泌体中 和 lncRNA-LINC00635 的 高 表达均与淋巴结转移和总生存期相关,并可作为乙肝后肝癌诊断的新型标志物[29]。Wang 等则表明miR-122、miR-148a 和 miR-1246 的高表达在区分早期肝癌和肝硬化的能力上高于传统的AFP[30]。外泌体可以被肿瘤细胞内化,释放所携带的生物活性物质,改变受体细胞的生命活动。Chen 等的研究表明[11],高转移性肝癌细胞系MHCC97H 分泌的外泌体可以通过激活MAPK/ERK 信号通路,来诱导低转移性肝癌细胞系(HLE)的上皮间质转化,提高其转移能力,这与在黑色素瘤中的研究结论相似[12]。同时,Chen 等还敲低了MHCC97H中的Rab27a(一种外泌体分泌相关蛋白),抑制了其外泌体的分泌,发现Rab27a-KD 细胞的转移、趋化和侵袭能力均显著增强[11]。这一结果也验证了外泌体是通过其中的生物分子来发挥作用的。此外,肝癌外泌体中的非编码RNA,如miR-93[13]和lncRNA FAL1[14]等,可通过调控靶细胞中的目标蛋白,激活或抑制相应的信号通路,从而增强肿瘤的增殖和侵袭能力。本课题组前期研究也发现miR-21 和miR-144 的联合诊断可以有效区分肝癌和肝硬化,并发现了这2 种miRNA 在患者血清外泌体中的富集现象,证明了外泌体用于液体活检的可行性[31]。而且本实验室最近首次发现新型雌激素受体ER-α36 在转录和翻译水平上均在肝癌外泌体上表达,其中ER-α36 mRNA 的表达特征表现为慢性乙型肝炎患者>肝癌患者>正常人(结果未发表),提示我们肝癌外泌体ER-α36 可作为肝癌诊断的潜在标志物。You 等[38]指出,在肝癌细胞中存在ER-α36 和表皮生长因子受体(EGFR)的正向调控环,ER-α36 可通过EGFR/Src/ERK、MAPK/ERK 和 Akt 信 号 通路上 调肝癌细胞中周期蛋白D1 的表达,从而促进细胞增殖。
外泌体也与肝癌细胞的抗药性有关。高侵袭性肝癌来源的外泌体处理更容易抑制索拉非尼的抗肿瘤作用[15]。另外,肝癌外泌体可以将PTEN 的内源性抑制剂miR-32-5p 从耐药细胞递送至敏感细胞,从而诱导后者的多药耐药性[16]。外泌体中的 lncRNA ROR[17]和 lncRNA VLDLR[18]也有相似的作用。
2 外泌体调节肝癌组织微血管生成
Yukawa 等在HCC 患者血清外泌体和肝癌细胞系 HepG2 分泌的外泌体(HepG2-exo)中,发现了几种与血管生成相关的miRNA,进一步研究发现,用HepG2-exo 处理可以改变人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的 miRNA 图谱,促进其管腔形成[19]。另有研究发现,外泌体能将miR-210-3p 从肝癌细胞递送至内皮细胞,直接靶向Smad4 和STAT6,增强血管生成能力[20]。且肝癌外泌体中的miR-103可以靶向调节血管内皮细胞中的VE-Cad、p120和ZO-1 等黏附相关因子,破坏内皮细胞黏附连接的完整性,促进HCC 的侵袭和远端转移[21]。这也表明微血管不但能为肿瘤细胞提供营养,还为肿瘤的转移提供了便利途径。而这些都与外泌体息息相关。
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