外泌体在胃癌腹膜转移中机制的研究进展

刘轩宇 综述 陈 磊 审校

（上海交通大学医学院附属新华医院普外科，上海 200092）

胃癌是世界第4大常见的恶性肿瘤。尽管近年来世界范围胃癌的发生率及死亡率有所下降，但仍是东亚地区的常见恶性肿瘤之一[1]。在首次诊断胃癌的病人中，14%都出现腹膜转移[2]。伴有腹膜转移的胃癌病人不再适合放疗。同时，因腹膜屏障及肿瘤化疗抵抗效应，化疗药物的分布受到极大的阻碍，从而限制药物疗效。因此，伴有腹膜转移的胃癌病人中位生存时间约4个月，5年生存率仅2%[3]。另外，腹膜转移也是胃癌复发的常见模式之一。但胃癌腹膜转移的进展过程与分子机制尚不明确，同时需进一步研究发展更多有效的治疗方式。

外泌体是具有脂质双层结构的小囊泡，直径在40～120 nm，其中包含多种蛋白质、RNA和具有生物学活性的脂滴[4]。外泌体是细胞间信息交流的信使，在同种或不同种细胞之间传递信号分子。外泌体既可由正常细胞分泌，在机体生理活动中起到重要作用；也可在病理情况下造成细胞损伤[5]。外泌体存在于几乎所有体液中，包括血液、唾液、脑脊液、腹水、胸水等，且从信号传递细胞向受体细胞输送病理生理相关的各种蛋白质及RNA[4]。来源肿瘤的外泌体可能拥有重塑肿瘤微环境的能力，使之更适于转移，同时改变细胞外基质并吸引更多肿瘤细胞[4,6]。值得注意的是，众多研究指出，外泌体与胃癌的腹膜转移具有相关性。本综述聚焦外泌体参与胃癌腹膜转移的病理过程，以及未来应用于临床的可能。

在Paget的“种子-土壤”假说中，腹膜被认为“土壤”，胃癌细胞被认为“种子”[7]。在转移性胃癌中，50%的病人出现胃癌细胞在腹膜种植。腹膜转移过程中，胃癌细胞首先从胃的浆膜层表面剥脱进入腹腔。胃癌细胞在腹腔中维持生存，附着于腹膜的间皮细胞，之后侵入基底膜，最终诱导血管生成[3,8]。各种研究揭示，外泌体在这个过程中起到重要的介导作用。

癌细胞生存

细胞之间的信息交流对于癌细胞在类似腹腔这样的严苛环境中生存十分重要。近年来的研究结果显示，外泌体miR-1290可通过下调NKD1的表达以促进胃癌细胞生长[9]。另外，胃癌组织外泌体可通过运载的lncRNA ZFAS1、激活PI3K/Akt和MAPK/ERK通路等方式促进胃癌细胞增殖与生存[10-11]。原钙黏蛋白β-9（PCDHB9）是细胞膜表面的特异性糖蛋白分子，受到外泌体活动的调节，促进细胞之间的聚集。Mukai等[12]通过实验证明，PCDHB9过表达促进胃癌腹膜转移，猜测钙黏蛋白可能促进胃癌细胞聚集成球状集落，进而帮助胃癌细胞在腹水环境中生存，同时阻碍化疗药物对胃癌细胞的杀伤作用。此外，腹膜内的间充质细胞也有可能为转移的胃癌细胞长途旅行提供支持[13]。

此外，有研究发现，外泌体可通过HIF-1α（hypoxia inducible factor）保护癌细胞生存。HIF-1α的表达与胃癌腹膜转移呈正相关，与总生存率呈负相关。这或许表明，HIF-1α对于胃癌细胞在腹腔低氧环境中的适应过程起重要作用[14]。Panigrahi等[15]研究发现，低氧状态可进一步促进外泌体释放，并通过这种正反馈增强肿瘤的侵袭性。另外，Yun等[16]研究发现，HIF-1α通过抑制mRNA-30c表达，使巨噬细胞的糖酵解水平下降，并降低M1型巨噬细胞比例，进而保护癌细胞。此外，研究发现癌细胞在低氧环境下生成的大量乳酸等，可通过外泌体排出，进一步保障肿瘤细胞的生存[15]。相应的一些癌症研究发现硫酸葡聚糖、阿司匹林等药物一定程度降低癌细胞中HIF-1α的表达，进而影响外泌体的释放和肿瘤细胞的干细胞特性，从而抑制癌细胞生存[17-18]。但现阶段，外泌体介导的HIF-1α与胃癌腹膜转移间的关系有待阐释。

附着与侵入

腹膜由一层扁平间皮细胞与一层菲薄的间皮下结缔组织组成。间皮细胞为对抗肿瘤细胞附着侵入的第一道屏障。如腹膜的完整性受到破坏，胃癌细胞就更易侵入间皮细胞下[19]。Najgebauer等[20]研究发现，胃癌细胞在低氧环境下，通过外泌体调节相关基因表达及蛋白质释放来增强肿瘤肌成纤维细胞的功能，进而增强胃癌细胞的侵袭能力。研究发现，胃癌细胞通过释放含有Wnt3a家族的外泌体，促进胃壁浆膜表面间皮细胞向内渗透，形成适合胃癌细胞生存的微环境，进而增强胃癌细胞的侵袭能力[21]。

CD44是透明质酸的受体，在间皮细胞和癌细胞中都有表达。作为附着微粒，CD44对于癌细胞附着于腹膜极为重要[3]。出现腹膜转移的胃癌病人腹腔提取的外泌体中，可发现CD44及其相关亚型的高表达。近年研究发现，CD44的各种亚型介导胃癌细胞对间皮细胞的早期附着，从而促进早期腹膜转移[22]。

这些实验结果都表明，外泌体增强胃癌细胞与间皮细胞之间的附着，从而利于肿瘤细胞转移。

剥 脱

通过外泌体的调节，胃癌细胞可能更易于入侵胃浆膜层进入腹腔。上皮细胞表达高级别的E钙黏蛋白，而间充质细胞表达N钙黏蛋白及纤连蛋白。胃癌的进展与E钙黏蛋白的功能异常相关，且可能在胃癌细胞侵袭胃壁及转移至腹腔的过程中起主要作用。通过该过程，外泌体将可能介导上皮细胞间质细胞转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），诱发细胞间黏附性消失，进而促进肿瘤细胞侵袭[22]。相关研究发现，胃癌组织分化的外泌体可通过调节lncRNA ZFAS1来促进EMT的发生[10]。此外，基质金属蛋白酶是EMT的效应器，也可在外泌体中发现。其中，MMP-7表达与胃癌浆膜层浸润度及TNM分期都有显著相关性。

血管生成

恶性肿瘤生长，往往需通过新生血管形成，提供足够的氧气及营养。众多实验证实，来源于肿瘤细胞的外泌体对于血管生成十分关键。相关研究发现，外泌体可通过旁分泌信号因子，如表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor,EGFR）及各种mRNA等，诱导新生血管形成[3]。Du等[23]研究发现，胃癌来源外泌体中所提取的mRNA-23a可通过抑制磷酸盐及张力蛋白同系物，促进胃癌组织新生血管生成，最终促进胃癌细胞生长。近年，多项研究发现胃癌细胞来源的外泌体所含 lncRNA、MALAT1、mRNA-532、mRNA-574-5p、mRNA-155等分子，可促进血管生成，促进肿瘤生长及转移[24-26]。Zhang等[27]研究发现，胃癌病人血清分离外泌体中所含EGFR水平相比于正常人显著升高，升高程度随恶性程度而升高。后续小鼠实验也发现，来源于胃癌SGC7901的外泌体可将EGFR输送至肝脏基底细胞。出现腹膜转移的恶性肿瘤病人的血清EGFR水平，相比于仅出现肝转移病人有显著升高（70.1% 比 37.5%），提示EGFR水平与腹膜转移相关。外泌体诱导肿瘤血管生成的机制尚未阐释清楚，需进一步研究。

化疗抵抗

近年来的证据表明，外泌体在胃癌病人化疗药物抵抗中发挥作用。从恶性肿瘤病人间充质干细胞中提取的外泌体可赋予胃癌组织化疗药物抵抗能力，其机制尚不明确。目前学界内假说中，一种认为外泌体可能通过帮助癌细胞在恶劣的腹腔环境中生存，进而达到促进浆膜下集落生成的效果，并以此抵抗化疗药物；另一种认为外泌体通过诱导EMT、类纤维原细胞及血管生成，促进有利于化疗抵抗的微环境形成。肿瘤细胞也能通过与免疫细胞交换mRNA等分子，维持其化疗抵抗能力。Zhao等[28]研究外泌体介导CLIC1高表达与胃癌组织对长春新碱化疗抵抗作用的关系，分离出外泌体，并发现在长春新碱抵抗的胃癌组织中，CLIC1的表达明显升高。另外，抑制CLIC1表达后，胃癌细胞的化疗灵敏度显著提升。Wang等[29]类似研究发现，外泌体lncRNA的远端HOXA转录效应，通过调节miR-218/HMGA1轴，使胃癌细胞对顺铂产生化疗抵抗。

总之，胃癌细胞来源的外泌体通过细胞间信息交流，在一定程度上促进胃癌腹膜转移进程的多个环节，包括肿瘤生存、附着侵入、剥脱、血管生成以及药物抵抗等。借由外泌体miRNA进行胃癌腹膜转移早期诊断，近年展现良好的临床前景。基于外泌体进行胃癌腹膜转移的临床治疗或许能提供一种新的研究方向。