外泌体在乳腺癌病理诊断中的应用进展

2020-02-16 12:44:08陈丽娥谢谢王识华

医学综述 2020年14期

陈丽娥，谢谢，王识华

(1.海南省第三人民医院病理科，海南三亚 572000； 2.解放军联勤保障部队三亚康复疗养中心健康管理部，海南三亚 572000)

乳腺癌作为一种女性多发恶性肿瘤，约占全部女性恶性肿瘤的20%，国内患病率约为26/10万[1]。目前，乳腺癌的早期诊断方法包括临床体格检查、影像学检查、血清学标志物等，但这些传统诊断技术的敏感性和特异性不高，因此乳腺癌早期仍有相对较高的误诊和漏诊率，这也是导致乳腺癌患者预后不佳的重要原因之一[2-3]。为找到更为敏感且准确的诊断标志物，近年与乳腺癌早期诊断相关的分子生物学逐渐成为研究重点。膜泡运输是细胞内外物质进行转运的主要方式，转运时细胞膜常以囊泡的形式存在，包裹蛋白质、核酸、多糖等一系列物质[4]，其中也包含外泌体。外泌体是一类活细胞自体分泌的囊泡小体，这类囊泡小体包裹核酸、蛋白质及RNA等物质[5]，直径为40～100 nm[6]。外泌体包含起源细胞的遗传信息，其释放进入外循环后，在循环系统均匀并稳定存在，这种独特的分布特性使其成为乳腺癌早期诊断及预后预测的新型肿瘤标志物[7-8]。现就外泌体在乳腺癌病理诊断中的应用进展予以综述。

1 外泌体的来源、结构及功能

外泌体是一类多形性囊泡样小体，可由多种细胞分泌，广泛分布于尿液、血液、渗出液、唾液等多种体液中，甚至在孕产妇的羊水中也有分布，且水平相对较高[9-10]。外泌体这种广泛分布的纳米级囊泡结构小体参与了内环境与细胞间的物质传递及信息传递，在许多疾病的发生发展中起关键作用[11]。细胞所处的组织部位不同，其分泌的外泌体内容物也有所不同，且相关内容物在组成、功能等方面也存在显著差异。有研究指出，这种不同组织部位导致细胞外泌体内容物的生物学差异与各组织所处外环境差异有关[12]。外泌体的生成受跨膜区蛋白超家族成员(如CD9、CD63)的调控，其他特异性细胞蛋白也参与了外泌体的生成和释放[13-14]。在肿瘤细胞生成的外泌体内发现了转化生长因子-β、肿瘤坏死因子诱导配体等免疫抑制蛋白和肿瘤抗原。肿瘤细胞分泌并释放的外泌体内含有高水平的微RNA(microRNA，miRNA)，该水平的miRNA能够参与肿瘤的自身调控，同时还能对细胞外RNA的稳定产生保护作用，转运miRNA与信使RNA至其他细胞或组织内，可产生调控作用[15-16]。在肺癌、卵巢癌、结直肠癌、神经胶质瘤等恶性肿瘤组织及细胞中均检测到miRNA或相关蛋白分子[17-18]。故推测外泌体可能与恶性肿瘤疾病的发生发展相关。

2 乳腺癌的发生与外泌体

既往研究指出，恶性肿瘤的发生与肿瘤干细胞自我更新能力的异常改变有关[19]。肿瘤干细胞能够加速肿瘤细胞的增殖，推动肿瘤细胞向不同类型分化；介导肿瘤的发生发展，推动恶性肿瘤疾病后续一系列如浸润、转移、增殖等不良情况的发生。在乳腺癌发生发展过程中，外泌体还会对肿瘤周围新生血管的生成产生影响，加速肿瘤细胞的增殖，促进肿瘤的发生，外泌体的这种促新生血管形成机制主要受体内乙酰肝素酶、组织含氧量等因素的影响[20]。

Clayton和Tabi[21]研究发现，外泌体不仅能够加速恶性肿瘤细胞周围正常细胞的增殖，并抑制其凋亡；还能通过调节与免疫逃亡反应相关的受体(如自然杀伤细胞2族成员D受体)，抑制机体对肿瘤细胞产生免疫反应。学者发现，当共同培育乳腺癌肿瘤细胞外泌体与外周血淋巴细胞时，自然杀伤细胞2族成员D受体阳性细胞的检出数量显著减少，认为淋巴细胞阳性细胞数量的减少可能介导了乳腺癌恶性肿瘤细胞免疫逃逸的识别和供给[22]。在之后的研究中还发现，使用乙酰肝素酶刺激乳腺癌细胞可导致外泌体大量分泌，这一结果也为临床证实外泌体参加了肿瘤细胞的增殖及血管生成提供了依据，同时也提示外泌体可能参与并推动了恶性肿瘤细胞的远处转移[23]。此外，也有研究认为外泌体会影响肿瘤微环境，加速肿瘤转化，参加肿瘤各个发展阶段，加速病情恶化[24]。

3 乳腺癌早期诊断的新型生物学标志物

目前，乳腺癌的诊断主要依赖体格检查、病理检查、影像学检查及血清学标志物。乳腺癌的标志物大致分为3类:①组织学标志物，如孕激素、雌激素、人类表皮生长因子2等[25]；②基因型标志物，较其他标志物的敏感性和特异性高[26]；③血清学标志物，如癌胚抗原、糖类抗原125、糖类抗原549-muc-1等，但其特异性均不十分理想[27]。Zhang等[28]认为，检测唾液中外泌体的水平能够对乳腺癌早期做出准确判断。该研究指出，乳腺癌细胞分泌的外泌体通过唾液腺分泌后，其蛋白、RNA、核酸等内容物将发生蛋白组学、转录组学改变，并进一步提高表达状态，推测外泌体包含的miRNA可用于乳腺癌的早期诊断。

4 外泌体与乳腺癌的诊断

传统的乳腺癌检查手段有乳腺钼靶检查和乳腺X线检查，但这些检查手段受乳腺肿瘤大小及病理分型的限制，且可能会对女性身体产生不良影响[29]。乳腺癌患者发病后机体将大量合成并分泌外泌体，外泌体水平激增，不同体液中外泌体携带的分子也有所不同，蛋白质、核酸等的含量显著增加[30]。外泌体作为乳腺癌早期诊断及监测方法已被逐渐被认可，目前用于乳腺癌诊断的外泌体标志物包括外泌体核酸、外泌体蛋白质。除可用于恶性肿瘤疾病的早期诊断外，外泌体还能用于肿瘤浸润与转移的评估。组织缺氧能加速恶性肿瘤细胞释放外泌体，在相对缺氧的恶性肿瘤细胞中，高表达的外泌体将进一步促进肿瘤的增长与繁殖，恶性肿瘤细胞产生的外泌体与上皮细胞发生作用后，可间接加速肿瘤细胞的生长与远处转移[31]。

4.1外泌体核酸肿瘤的发生与起源均依靠具有自我更新能力的肿瘤干细胞，这类细胞往往能加速肿瘤的增殖，推动肿瘤细胞向不同类型分化。研究认为，外泌体miRNA作为肿瘤生物标志物的前景广泛，甚至可能改变乳腺癌早期诊断与管理的手段[12]。Hannafon等[32]的研究纳入了16例经病理诊断确诊为乳腺癌的患者和16例接受常规检查证实无乳腺可疑病变的健康女性，分离健康女性与乳腺癌患者的血浆外泌体，在分离出的外泌体中提取总RNA，并选择至少3种特异性分泌的miRNA行实时聚合酶链反应分析，结果发现，乳腺癌患者血浆外泌体miR-21和miR-1246的表达较健康女性显著增加。Eichelser等[33]分析了12例健康女性与50例乳腺癌患者血清外泌体中miR-372、miR-101的表达情况发现，与健康女性相比，乳腺癌患者血清外泌体miR-372、miR-101的表达水平均明显升高，提示外泌体miRNA可能与乳腺癌的发生发展相关。但也有研究发现，若乳腺癌患者雌激素受体和孕激素受体均为阴性，则其体液中外泌体miR-373的水平将显著高于雌激素受体和孕激素受体均为阳性的患者[34]。该研究认为，血清外泌体miR-373有望成为高侵袭性乳腺癌早期诊断的重要标志物[34]。目前，关于乳腺癌早期采用外泌体miRNA作为血清学标志物的相关研究较多，但有关外泌体环状RNA、长链非编码RNA、DNA是否能用于乳腺癌早期的诊断报道较少，这可能与环状RNA、长链非编码RNA、DNA等在外泌体内的表达水平相对较低、检测难度大等有关，故外泌体环状RNA、长链非编码RNA、DNA等是否可作为乳腺癌诊断及监测的标志物还需进行更为深入的研究。

4.2外泌体蛋白质除外泌体核酸可用于乳腺癌的诊断外，外泌体蛋白质在乳腺癌的早期诊断中也有较高价值。在早期乳腺癌患者的血清中，外泌体Survivin-2B呈高表达，但在高级别乳腺癌患者中，血清外泌体Survivin-2B则呈低表达甚至无表达，且远处转移患者也未见高表达，甚至是无表达[35]。该研究认为，血清外泌体Survivin-2B可作为早期乳腺癌血清生物标志物及预后预测评估的重要指标[35]。Moon等[36-37]分析乳腺癌患者细胞外囊泡表面生物分子的表达情况发现，Del-1蛋白、纤连蛋白在乳腺癌患者血浆细胞外囊泡上呈高表达，可考虑将其作为乳腺癌早期检测评估的指标。细胞外囊泡主要包括微泡和外泌体，但是外泌体还是微泡上存在的Del-1蛋白、纤连蛋白与乳腺癌相关至今尚未明确，有待深入研究。Lee等[38]研究发现，乳腺癌患者血清外泌体表面的CD47呈高表达，不仅如此，乳腺癌患者血清外泌体中血管内皮生长因子受体、CD63、CD24也呈高表达，其中外泌体CD24高表达可能参与了乳腺癌患者腋窝淋巴结转移。现有研究证实，发生腋窝淋巴结转移的乳腺癌患者，体内循环外泌体表皮生长因子样重复折叠1结构蛋白3呈高表达，该蛋白的信号转导可能主要通过整合素黏着斑激酶介导，这种被整合素黏着斑激酶所介导的信号转导将提高癌细胞的侵袭性，加速恶性肿瘤细胞向其他重要脏器及组织的转移，如肺转移等[39]。此外，在转移性乳腺癌患者中，血浆外泌体骨膜素呈高表达[40]。可见，骨膜素与表皮生长因子样重复折叠1结构蛋白3联合可作为转移性乳腺癌诊断的标志物。也有研究认为，乳腺癌患者血浆热激蛋白90α呈高表达，故该蛋白也可作为乳腺癌早期诊断的标志物，对乳腺癌的早期诊断有一定的指导价值[41]。目前关于外泌体热激蛋白是否与乳腺癌有直接关系的研究不多，也无较多的循证医学证据支持，未来需进一步验证。

虽然目前关于外泌体蛋白质、外泌体核酸与乳腺癌相关性的研究已经较为深入和成熟，但这些外泌体蛋白质及外泌体核酸与乳腺癌临床病理分型、分期、分化程度、转移情况等的相关性仍缺乏相对全面且系统的研究，且各外泌素蛋白质及外泌素核酸用于乳腺癌诊断的价值也尚未达成共识，各外泌素蛋白质及核酸检测是否能兼具检测成本低、检出率高等优势也尚无相关研究加以验证，这些均是未来需要研究与解决的问题，这对提高外泌体在乳腺癌早期诊断中的应用极为关键。

5 小结