外泌体在肝癌微环境通讯中的作用

江晓蕾，周志远，蒲春文，邹伟，2

1.辽宁师范大学 生命科学学院，辽宁 大连 116081；2.辽宁省生物技术与分子药物研发重点实验室，辽宁 大连 116081；3.大连医科大学附属第六人民医院 分子生物学标本库，辽宁 大连 116081

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 lncRNAENSG00000258332.1 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。

3 外泌体介导肝癌和其他细胞间的通讯

肝癌细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、免疫细胞等细胞组成了一个复杂的肝癌微环境，外泌体作为细胞通讯的介质，负责着这些细胞间的信息传递。体外实验发现，用HepG2-exo 处理可以改变脂肪细胞的转录组，并激活其NF-κB 信号通路，上调相关炎症因子的表达。而当用HepG2-exo 处理过的脂肪细胞与肝癌细胞共培养时，可以促进肝癌细胞的增殖和转移[22]。对于免疫细胞，肝癌外泌体可以将14-3-3ζ蛋白递送至肿瘤浸润性T淋巴细胞（TIL），从而抑制其抗肿瘤功能[23]。另有研究表明，肿瘤外泌体可以通过递送miR-1247-3p 诱导癌相关的成纤维细胞活化[24]；或递送原癌蛋白和RNA 至肝细胞，增强其运动能力来促进HCC 转移时的肝实质突出活动[25]，从而促进肝癌的转移。值得关注的是，非肿瘤细胞来源的外泌体也可以起到抑制肿瘤的作用，如肥大细胞[26]、树突细胞（DC）[27]和脂肪间充质干细胞（AMSC）[28]等。这也提示未来基于外泌体的干细胞疗法和免疫疗法治疗肿瘤的可能性。

4 结语

自外泌体受到关注以来，学者们针对其进行了大量研究，其中外泌体与肿瘤的关系更是关注的热点（PubMed 检索显示相关文章约占外泌体文章总数的40%）。本文仅整理并阐述了外泌体在肝癌微环境中的通讯中的作用，其作用方式主要包括：①外泌体将相关活性物质（ncRNA、蛋白等）由高增殖性/高侵袭性/高耐药的肿瘤细胞递送至低增殖性/低侵袭性/低耐药的肿瘤细胞或正常细胞，从而促进后者的恶性增殖、转移和多药耐药；②肿瘤外泌体作用于临近或远端的非肿瘤细胞（如免疫细胞、血管内皮细胞、脂肪细胞和成纤维细胞等），改变后者的生命活动，再正向或负向调节肿瘤细胞，实现对肿瘤的促进或抑制；③肿瘤患者血清外泌体可以在一定程度上反映原位肿瘤的特征，可作为肿瘤诊断与预后的理想材料。理解并应用这些机制，在未来外泌体的临床转化上有着非凡的意义。