黃人可 任建琳 靖 琳 吳杏黎 陸鑫熠 袁晨越 劉 怡 劉湘君

據(jù)統(tǒng)計，2020年中國4種消化系統(tǒng)腫瘤（食管癌、胃癌、結直腸癌和肝癌）占所有腫瘤新發(fā)病例數(shù)的38.71%，占所有腫瘤死亡病例數(shù)的45.03%[1]。由于手術、放射治療、化學治療和靶向治療等常用的治療手段存在一定局限性，目前對于腫瘤源性外泌體與免疫細胞之間關系的研究受到越來越多的關注。外泌體是一種微囊泡，由磷脂雙分子層包裹，含有多種生物活性物質，如核酸、蛋白質和抗原等。腫瘤微環(huán)境中的外泌體從腫瘤細胞中獲取信息，并將信息轉移至鄰近細胞乃至遠處組織及器官，抑制免疫細胞的殺傷能力，促進腫瘤的侵襲和轉移。近年來的研究表明，包括消化系統(tǒng)腫瘤在內的多種惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展與機體的各類免疫細胞關系密切[2]。研究腫瘤微環(huán)境中外泌體調控免疫細胞的機制對于惡性腫瘤的發(fā)病機制的闡明、早期診斷和治療具有重要意義。本文就消化系統(tǒng)腫瘤源性外泌體通過調控腫瘤微環(huán)境中免疫細胞而發(fā)揮作用的機制作一綜述。

1 腫瘤微環(huán)境與消化系統(tǒng)腫瘤的關系

腫瘤微環(huán)境是腫瘤細胞賴以生存和增殖的特殊內環(huán)境，由腫瘤細胞、免疫細胞、間充質干細胞和血管內皮細胞等細胞，以及細胞外基質、細胞因子和趨化因子等非細胞成分組成，可以影響腫瘤細胞表型的可逆變化并促進腫瘤細胞的轉移和擴散[3-4]。腫瘤微環(huán)境內有諸多因素影響腫瘤細胞與免疫細胞的相互作用，包括細胞因子的免疫負調節(jié)作用、巨噬細胞的極化反應及T細胞代謝活性的負調節(jié)等，這些因素可抑制免疫細胞對腫瘤細胞的殺傷作用，使腫瘤細胞進行免疫逃逸[5]。

腫瘤微環(huán)境中的巨噬細胞又稱為腫瘤相關巨噬細胞（TAM），在腫瘤微環(huán)境中起著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，70%的結腸癌患者腫瘤組織中TAM的表達水平較高，結腸癌細胞來源的集落刺激因子1 （CSF1）可促進巨噬細胞的招募和極化[6]。IL-4與CSF1協(xié)同作用使RGC-32基因高表達，從而促進轉化生長因子-β（TGF-β）的產生，使單核細胞分化為巨噬細胞并誘導M2型巨噬細胞極化[7]。腫瘤源性外泌體通過調控腫瘤微環(huán)境中巨噬細胞的表達抑制免疫細胞的殺傷作用。Liu等[8]探索內質網應激條件下肝癌細胞分泌的外泌體與腫瘤免疫逃逸的關系，發(fā)現(xiàn)內質網應激相關蛋白（GRP78、ATF6、PERK、IRE1α）在肝癌組織中表達上調，并與肝癌患者的生存率和臨床分期呈負相關；內質網應激誘導肝癌細胞釋放含有豐富的miR-23a-3p的外泌體，其可通過PTEN/AKT信號通路升高巨噬細胞中PD-L1的表達水平，抑制T細胞的活性，促進肝癌細胞的免疫逃逸。

2 外泌體與消化系統(tǒng)腫瘤的關系

外泌體參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的機制主要包括促使腫瘤微環(huán)境的形成、誘導腫瘤的生長及轉移、調控機體的免疫應答等[9]。腫瘤細胞分泌的外泌體包裹了蛋白質和miRNA，與腫瘤微環(huán)境中的免疫細胞、趨化因子等相互作用，這些蛋白質可激活與腫瘤轉移相關的信號通路，促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展；外泌體包裹的miRNA通過調控信號通路，刺激血管生成，形成腫瘤轉移前微環(huán)境，抑制免疫反應[10]。此外，腫瘤微環(huán)境中的外泌體通過促使受體細胞產生缺氧應激反應或調控受體細胞的功能，促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[11-12]。

結直腸癌源性外泌體將miR-21-5p轉移至內皮細胞中，通過β-連環(huán)蛋白（β-catenin）信號通路誘導血管生成并增高血管通透性，促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[13]。另有研究發(fā)現(xiàn)，成纖維細胞分泌的外泌體通過直接與miR-342-3p相互作用上調ANXA2的表達，進而在體外促進結直腸癌細胞的增殖、侵襲和遷移[14]。KRAS基因突變的結直腸癌細胞通過釋放帶有突變KRAS基因的外泌體，使外泌體中KRAS蛋白表達水平升高，該外泌體含有較多的腫瘤相關蛋白，可傳遞信息而促進腫瘤細胞的產生[15]。低氧狀態(tài)下的結直腸癌細胞通過缺氧誘導因子1α（HIF-1α）信號通路釋放出含有較高水平Wnt4蛋白的外泌體，以激活β-catenin信號通路，增強含氧量正常的結直腸癌細胞的侵襲能力[16]。 研究表明，人結腸癌LoVo/HCT116細胞分泌的外泌體可表達Wnt3a和Wnt5a蛋白，增強結直腸癌細胞的遷移能力[17]。缺氧環(huán)境下自肝癌細胞中提取的外泌體富含基因間長鏈非編碼RNA-重編碼調控因子（linc-RoR），與含氧量正常的環(huán)境相比，缺氧環(huán)境下培養(yǎng)的外泌體中l(wèi)inc-RoR的表達水平較高。linc-RoR可通過上調miR-145/HIF-1α的表達激活細胞的缺氧應激反應，促進與血管生成、細胞生長和細胞分化等不同功能相關的缺氧誘導基因的表達，從而促進腫瘤的侵襲和轉移[18]。

3 消化系統(tǒng)腫瘤微環(huán)境中外泌體與免疫細胞之間的相互作用

不同惡性腫瘤源性外泌體所攜帶的物質和信息不同，因外泌體具有腫瘤細胞的特異性且含有多種免疫抑制分子，可在抑制腫瘤免疫應答過程中發(fā)揮重要作用。免疫抑制性細胞主要包括Treg、TAM、腫瘤相關成纖維細胞（CAF）和骨髓來源的抑制性細胞（MDSC）等。腫瘤源性外泌體含有免疫抑制蛋白，具有抑制T細胞活性、抑制調節(jié)因子X相關蛋白的表達、降低NK細胞對腫瘤細胞的殺傷活性等功能[19]。外泌體內蛋白表達的上調導致Treg、腫瘤相關中性粒細胞（TAN）、TAM和MDSC被招募到遠處的器官中，以抑制抗腫瘤免疫反應[20]。被激活的免疫細胞受腫瘤微環(huán)境的影響可以促進腫瘤的生長和進展。

腫瘤源性外泌體可以通過抑制NK細胞的殺傷活性及T細胞的活性，促進腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。腫瘤源性外泌體通過調控NKG2D配體使NK細胞的殺傷活性降低，從而介導腫瘤的免疫逃逸[21-22]。研究表明，腫瘤源性外泌體表達Fas配體（FasL），影響Fas/FasL通路，導致大量具有殺傷活性的T淋巴細胞（如CD8+T淋巴細胞）凋亡[23]。Yamada等[24]研究表明外泌體與T細胞之間存在相互作用，可使Treg的相關基因FoxP3、IL-10等表達上調；此外，研究證實結直腸癌源性外泌體通過影響MAPK、AKT、TGF-β/Smad等信號通路抑制T細胞增殖，促使T細胞表型轉變，使其具有Treg細胞特征，顯著促進結直腸癌進展。

腫瘤源性外泌體通過轉變中性粒細胞及巨噬細胞的表型，使它們發(fā)揮促癌作用，增強腫瘤細胞的轉移、侵襲能力，同時增強其免疫逃逸能力[4]。 Zhang等[25]研究表明外泌體可促使中性粒細胞轉變?yōu)镹2表型，促進胃癌細胞增殖和遷移；胃癌源性外泌體可抑制中性粒細胞凋亡且升高CD11b、基質金屬蛋白酶9、血管內皮生長因子的表達水平，其運輸?shù)母哌w移率族蛋白1（HMGB1）與Toll樣受體4相互作用，活化下游NF-κB通路，促使中性粒細胞自噬，從而促進腫瘤進展。Wu等[26]研究表明，胃癌源性外泌體通過激活NF-κB信號通路，上調巨噬細胞中IL-6、TNF-α的表達，促進促炎因子的分泌，從而促進胃癌生長、侵襲和遷移。腫瘤源性外泌體中的miRNA可以調控巨噬細胞的分化類型，促進腫瘤發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，在結直腸癌細胞分泌的外泌體中，miR-934通過下調PTEN表達激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/AKT信號通路，從而誘導M2型巨噬細胞極化[27]。M2型巨噬細胞所表達的炎性細胞因子可以通過重塑腫瘤免疫抑制微環(huán)境而影響全身巨噬細胞，促進腫瘤進展[28]。腫瘤微環(huán)境有利于巨噬細胞向M2-TAM極化，在缺氧微環(huán)境中，人胰腺癌細胞分泌的外泌體富含miR-301a-3p，可通過下調巨噬細胞內PTEN基因的表達激活PI3Kγ信號通路，誘導巨噬細胞向M2型極化[29]?；罨腗2-TAM可通過分泌Th2型細胞因子、上調IL-10和（或）TGF-β表達、下調免疫應答反應，從而發(fā)揮抑制炎性反應、促進腫瘤生長的作用[30]。

腫瘤源性外泌體促使普通成纖維細胞向CAF轉化，此外，其還可誘導MDSC增殖以抑制T細胞的功能，使細胞發(fā)生上皮-間質轉化，促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。Gu等[31]發(fā)現(xiàn)胃癌源性外泌體中的TGF-β可與人臍帶間充質干細胞（hucMSC）中的TGF-βR1相互作用，激活TGF-β/Smad信號通路，促使hucMSC向CAF轉化。趙琛[32]將胰腺癌源性外泌體與肝星狀細胞（LX-2細胞）共培養(yǎng)，增強了LX-2細胞的增殖、遷移能力，該研究指出胰腺癌源性外泌體可通過NF-κB信號通路促使普通成纖維細胞向CAF轉化，從而促進肝癌的進展。多項研究表明，腫瘤細胞分泌的外泌體可以使MDSC增殖和活化[33-36]。MDSC是腫瘤微環(huán)境中重要的組成部分，在多數(shù)腫瘤患者的血液循環(huán)和腫瘤微環(huán)境中累積，它們可抑制免疫細胞的殺傷功能，并促進腫瘤細胞的增殖和轉移[37]。腫瘤源性外泌體可激活MDSC中的信號轉導與轉錄激活因子3（STAT3），促進MDSC對T細胞功能的抑制[38]。此外，實驗結果表明，荷瘤小鼠脾臟粒細胞-MDSC（G-MDSC）通過分泌外泌體以促進小鼠的結腸癌細胞增殖，CT-26細胞經MDSC分泌的外泌體處理后，細胞內的活性氧水平升高，使細胞發(fā)生上皮-間質轉化，促進腫瘤的侵襲和轉移[39]。

4 總結與展望

腫瘤微環(huán)境為腫瘤細胞提供營養(yǎng)物質與生活場所，對免疫細胞具有抑制其殺傷功能、促使其凋亡、調控其表型的作用。腫瘤源性外泌體包裹了多種蛋白質和miRNA，其通過與不同的靶標結合，誘導免疫細胞處于免疫抑制狀態(tài)，形成腫瘤轉移前微環(huán)境，促使腫瘤生長、分化、侵襲和轉移。外泌體內蛋白表達上調可導致TAN、TAM表型轉變，降低免疫細胞的殺傷活性，以抑制抗腫瘤免疫反應。

隨著免疫療法的快速發(fā)展，腫瘤的免疫治療得到廣泛的研究及應用，其通過改善腫瘤微環(huán)境，對延長消化系統(tǒng)腫瘤患者生存期、減輕疾病不良反應及改善患者生活質量起到積極作用。目前研究的重點已從單純研究腫瘤細胞內部機制逐漸轉移至研究腫瘤微環(huán)境與免疫細胞之間的關系與作用上。隨著對外泌體調控腫瘤微環(huán)境機制的研究及相關應用實驗的開展，后續(xù)研究可以著力于進一步探索消化系統(tǒng)腫瘤源性外泌體調控免疫細胞的分子機制及作用靶點，探索如何通過靶向外泌體抑制腫瘤免疫逃逸，為精準治療腫瘤、提高療效及改善預后等提供新的研究思路。