食管癌细胞外囊泡的研究进展①

卢晓梅

（1新疆医科大学临床医学研究院，2省部共建中亚高发病成因与防治国家重点实验室，乌鲁木齐830011）

目前，在世界范围内每6人中约有1人死于癌症。肿瘤已成为导致人类死亡的第二大原因[1]。食管癌为我区特高发疾病，既往研究表明遗传、饮食与环境因素对食管癌发病至关重要，但具体发病机制未明。尽管包括放化疗、分子靶向治疗和免疫治疗等在内的抗肿瘤治疗取得了重大进展，但上述治疗方案在抑制肿瘤转移方面仍未获得令人满意的临床结果。侵袭与转移仍是导致食管癌患者死亡的主要原因[2]。因此明确食管癌侵袭转移的机制至关重要。本篇综述将从细胞外囊泡层面探讨食管癌侵袭转移的机制，期待寻找可能抑制肿瘤转移的新方法。

1 细胞外囊泡的产生与释放

细胞外囊泡是由脂质双分子层包绕形成的球状膜性囊泡，细胞外囊泡通过介导物质转运对其受体靶细胞的生理功能有重要影响。根据其生物发生、释放途径、大小、含量和功能，细胞外囊泡可大致分为外泌体、微囊泡和凋亡小体[3]。

外泌体是一类细胞自主释放、大小统一、直径为30～150 nm的微型小泡，于1986年首次在人工培养的动物红细胞培养基中检测到。它是一种膜性的纳米小泡，后被命名为外泌体，它由脂质双分子层包裹着蛋白质及核酸而形成，不同类型的细胞会根据细胞所处的环境释放出不同的外泌体[4]。此后的研究发现多种类型的细胞均可以分泌外泌体，如淋巴细胞、神经细胞、树突状细胞、肿瘤细胞等，且广泛分布于多种体液当中:包括血液、尿液、唾液、脑脊液、乳汁、羊水、腹水等。它的合成起源于细胞内吞途径[5]，即通过细胞内吞的途径形成多胞体，在与质膜融合后以外泌体的形式将其内容物释放到胞外空间。

目前认为外泌体的形成需要多种蛋白质参与：（1）Rab-GTPase蛋白，控制内体运输；（2）转运所需的内体分选复合物（ESCRT），ESCRT由大约30个氨基酸组装成5个功能亚单位复合体，ESCART-0亚单位隔离装置泛素化物质，而ESCRT-I/II/III直接与腔内小泡芽接和AAA-ATPase Vps4形成复合物确保最终膜破裂和/或ESCRT回收有关[6-7]。还有一种方式是不依赖ESCRT通路[8]；（3）作为一种跨膜蛋白的四肽可诱导膜曲率使囊泡形成；（4）各种脂质修饰酶如鞘磷脂酶，通过产生神经酰胺促进小泡的形成。目前，根据外泌体的粒径大小，将外泌体分为三类：大外泌体（90～120 nm）、小外泌体（60～80 nm）、无膜外泌体（＜50 nm）[9]。每一种亚型在其大分子组成方面表现出独特的特征，进一步突出了外泌体生物发生机制的特异性和选择性。

微囊泡分子直径100～1 000 nm，也有文献称其为脱落囊泡。它的形成过程相对简单，是直接通过出芽方式从细胞膜表面脱落产生，携带多种生物活性因子，包括蛋白质和核酸。微泡萌芽的初始过程依赖于肌动蛋白聚合，发生在质膜上富含神经酰胺、胆固醇和细胞外磷脂酰丝氨酸的脂质结构域膜弯曲和出芽[10]。微囊泡没有特定的表面分子标记物，但和外泌体一样表达母细胞来源的表面标记物[3]。如网织红细胞来源的表达转铁蛋白受体分子，抗原呈递细胞来源的富含MHC-I、Ⅱ。值得注意的是，许多因素相互作用直接与胞外体结合，说明细胞外囊泡的形成是一个复杂的调节过程，它的分泌受多因素调控[11]。

2 细胞外囊泡的组成与功能

最初，人们认为细胞外囊泡是细胞的“废物”[12]，即细胞外囊泡的形成依赖于细胞内稳态，它为了保护细胞免受细胞内应激损伤[13-14]。随后越来越多的研究发现，细胞外囊泡由脂质双分子层包裹着大量的蛋白质和核酸物质，它们在细胞间通讯发挥重要作用[15-16]。依据蛋白质功能，细胞外囊泡所包含的蛋白主要分为两大类，一类是肌动蛋白、微管蛋白等细胞骨架蛋白，以及介导外泌体转运和靶细胞融合相关蛋白膜转运和融合相关蛋白（Rab、GTPases、CD9、CD63等）。另一类是与细胞功能相关的蛋白。此外，细胞外囊泡中还含有DNA、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA以及noncodingRNA等多种母细胞来源的核酸。在某种程度上细胞外囊泡的组成依赖于细胞的类型，同时也可能受到不同细胞条件或治疗的影响。不同类型的细胞会根据细胞所处的环境释放出不同的细胞外囊泡[4]。近年研究发现细胞外囊泡脱落有助于转移，占癌症相关疾病的90%以上[17-19]。

3 细胞外囊泡与食管癌浸润与转移

肿瘤转移是指原发肿瘤细胞到达身体其他部位，在那里增殖最终形成新的肿瘤的过程。这是一个涉及多步骤多阶段的过程。细胞外囊泡通过多种途径促进转移，包括改变免疫系统，促进上皮细胞向间充质细胞转化（EMT），器官选择性和刺激血管生成来促进肿瘤转移。

首先，肿瘤源性细胞外囊泡有抑制免疫的作用。肿瘤源性细胞外囊泡通过促进免疫抑制细胞（B10、Breg细胞）增殖可诱导免疫抑制[20]。肿瘤源性细胞外囊泡会上调受体细胞特异性免疫抑制因子，如GMCSF和TNF-a[21]。且它们也会通过分泌TGF-β或者阻断IL-2抑制自然杀伤细胞发挥细胞毒性作用[22]。其次，细胞外囊泡含有FAS和TRAIL配体具有杀伤淋巴细胞的作用。此外，已经发现肿瘤细胞外囊泡可以减少细胞毒性T细胞（CD8+）数量。同时，细胞外囊泡可以促进辅助性T细胞（Tregs）转化为调节性T细胞[23]及通过靶向抑制TGF-β抑制了T细胞的活化[24]来抑制机体抗肿瘤免疫。细胞外囊泡还可诱导上皮间质转化。上皮细胞肿瘤转化为间充质表型，有助于迁移和入侵[25]。一方面，接受放疗处理后T细胞的细胞外囊泡通过上调TE-13细胞β-catenin和NF-κB/snail通路促进上皮间质转化[26]。此外，能够促进上皮间质转变的miR-21也被发现包裹在细胞外囊泡中且有希望成为食管鳞癌的诊断标志物[20]。另一方面，癌相关成纤维细胞（CAFs）细胞外囊泡将间充质干细胞转化为肿瘤相关成纤维细胞而间接介导上皮间质转化[17]。再次，细胞外囊泡还可通过刺激血管生成而促进转移。有研究发现间充质干细胞的细胞外囊泡可以通过向血管内皮细胞转移血管生成相关microRNAs促进血管生成促进肿瘤转移[27]。且乏氧条件下食管癌细胞产生细胞外囊泡能显著促进人脐静脉内皮细胞增殖、侵袭、迁移和血管形成[28]。此外，食管癌细胞外囊泡通过传递miR-181b-5p促进血管生成促进食管鳞癌的发生和转移[29]。

4 细胞外囊泡与食管癌治疗及预后

放化疗或靶向治疗是食管癌患者的常用治疗手段，而细胞外囊泡的研究丰富了我们对食管癌耐药的认识。研究发现细胞外囊泡中的miR-339-5p通过靶向Cdc25A促进局部晚期ESCC的放射敏感性[30]。此外，细胞外囊泡中的相关lncRNA也参与食管癌耐药[31-32]。

细胞外囊泡包裹大量蛋白质、脂质和核酸，研究发现食管鳞癌患者细胞外囊泡的量与预后相关[28]。此外，细胞外囊泡中包裹的miR-21[20]、miR-182[33]、miR-766-3p[34]、stathmin-1[35]、lncRNA（NR_039819,NR_036133,NR_003353,ENST00000442416.1和ENS T00000416100.1）[26]富含于肿瘤外泌体中，因此它们可能作为临床上非常有希望的ESCC诊断和预后标志物[35]。

5 展望

综上所述，可以看出细胞外囊泡在食管鳞癌发生发展转移、治疗预后均发挥重要作用。然而，在细胞外囊泡研究中仍有许多需要解决的问题。

首先，我们需要对细胞外囊泡内不同蛋白质、RNA和DNA包装的机制有全面认识，以识别哪种物质在肿瘤转移中发挥主导作用。其次，最近的研究发现许多化合物可以抑制细胞外囊泡的分泌，这提示我们应进一步深入研究其预防体内肿瘤转移的活性。同时探究是什么刺激了肿瘤组织中休眠细胞进入活跃状态，并促进分泌细胞外囊泡转运而促进原发性肿瘤的转移？随着相关研究的深入，可以预见未来细胞外囊泡必将成为预防转移的重要靶点。