推波助澜外泌体——肿瘤微环境与肝癌发展

关于外泌体与肿瘤发生发展关系之间的报道已有不少，而肿瘤微环境对肿瘤影响的研究也一直在进行。今年5月，Dr.Qin Wu等人在杂志《Journal of Hematology & Oncology》上发表了一篇题为“Exosome-mediated communication in the tumor microenvironment contributes to hepatocellular carcinoma development and progression”的文章，综合近些年来的研究，就外泌体、肿瘤微环境与肝癌发生发展之间的关系做了详细的总结，为针对外泌体设计新型靶向抗肿瘤药提供了理论参考

摘要：
 肿瘤微环境（TME）是肝癌细胞（HCC）发生、发展、侵袭和转移的重要内在条件之一。作为肿瘤-宿主相互作用的新发现组成部分，外泌体越来越多的被认为是TME中信息专属媒介，是参与肿瘤发生微环境构建的关键分子实体。然而，关于TME内外泌体交流系统在HHC发展进程中的作用仍有很多未知之处。这篇文章聚焦于TMC在HHC中的作用和可能作用机制，并阐述了TME中基于外泌体的免疫调控对HCC的促进作用。HCC涉及多个过程，包括肿瘤存活、生长、血管生成、侵袭和转移。研究还讨论了外泌体通过构建适合HCC的TME，如提供能量、传递原细胞信号和逃避抑制信号，在HHC过程中通过发挥的特殊作用。除此之外，外泌体通过改变内皮细胞的生物学特性诱导血管生成，并直接调控促血管新生因子和促渗透因子。此外，外泌体可能通过上皮-间质转化、细胞外基质降解和血管渗漏引导HCC转移侵袭。最后，文章总结了外泌体在HCC微环境中的治疗作用，并尝试为针对这些机制设计的现代抗肿瘤药提供理论参考。

²  什么是肿瘤微环境？

肿瘤微环境(TME)是肿瘤生长的细胞环境。除肿瘤细胞外，TME还包括多种细胞类型、细胞外基质（ECM）、生长因子、蛋白水解酶及其抑制剂和信号分子。

²  肿瘤微环境有什么作用？

TME影响肿瘤生长、转移和最终预后。TME的基础性作用是和恶性细胞进行动态的相互作用。TME在肝细胞癌(HCC)的发病机制中起重要作用。事实上，通过提供、抑制或刺激生长信号，TME是HCC发展和进展的重要调节剂，也是确定潜在治疗药物靶点的来源。 

²  关于外泌体：

HCC细胞与周围的TME的交互基于复杂的网格系统，细胞间信号传导方式主要为直接细胞间接触和通过分泌因子进行的细胞间通讯。

在外泌体产生过程中，外泌体中充满了ncRNA，这些ncRNA水平地从供体细胞转移到受体细胞。外泌体可以携带生物分子从组织到体液。这些特性有助于外泌体在细胞间通讯中发挥作用。信号分子在附近细胞和远处细胞之间穿梭。外泌体表面含有大量与抗原呈递相关的分子。在体内和体外，外泌体具有与抗原递呈细胞相似的作用，可诱导和增强免疫反应。外泌体的大小和含量有很大的差异，其生物学效应和靶向性也不尽相同。因此，外泌体作为肿瘤进展、转移、免疫调节、血管生成和组织再生等特异信号的重要载体而备受关注。

一、肿瘤微环境在促进HCC发生发展中的作用

 数据显示TME具有明确的原致癌基因作用，并在HCC发展和转移中起促进作用。TME被认为是通过提供抑制或刺激信号来调节细胞系的生存生长。近年来，越来越多的证据证明外泌体是生理场景中特定信号的重要载体。此外，外泌体作为一种新的细胞间通讯媒介，在TME中作为肿瘤发生和进展的媒介，也得到了越来越多的研究。

Fig. 1 TME中的外泌体在促进HCC发生发展过程中的作用。外泌体介导的免疫调控参与了TME的调节，具有免疫抑制和致耐受的特性。HCC涉及多个过程，包括肿瘤存活、生长、血管生成、侵袭和转移。肝癌TME形成的具体机制包括能量代谢调控、刺激信号供应和抑制信号规避。此外，外泌体通过改变内皮细胞的生物学特性诱导血管生成，并直接调控促血管新生因子和促渗透因子。此外，外泌体可能通过EMT、ECM降解和血管渗漏引导HCC转移侵袭。最后，外泌体与耐药性之间的关系表明，在TME中存在复杂的耐药机制。

二、肝癌微环境中外泌体介导的免疫调节

1.HCC来源的外泌体可以调节免疫细胞的表型和功能，有利于肿瘤细胞逃避免疫破坏。反过来，TME中免疫细胞分泌的外泌体可以影响抗肿瘤免疫反应。

例如：丙型肝炎病毒E2包膜糖蛋白(HCV-E2)可刺激肥大细胞分泌大量富含miR-490的外泌体。这些外泌体被转移到HCC细胞中，通过抑制ERK1/2通路抑制肿瘤细胞的新陈代谢。

2.来自肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）的外泌体在免疫抑制、血管生成和肿瘤进展中发挥着关键作用。

例如：人类巨噬细胞可以将含有miR-142和miR-223的外泌体转移到肝细胞，抑制肿瘤细胞的增殖或生长。

综上所述，HCC具有采用不同策略逃避宿主免疫监测的能力，外泌体是通过免疫调节交替传播肿瘤进展的重要促进因子。

三、外泌体为HCC的发展和进展构造了肿瘤微环境

1. 肿瘤的存活和生长:基于外泌体的通讯在肝癌细胞微环境中是一个决定因素

肿瘤的发生和发展依赖于其复杂的、异质性的微环境，这一过程受到外泌体介导的TME内转移的影响。

(1)调节能量代谢

肿瘤细胞产生的缺氧诱导因子(HIF)是肿瘤代谢的重要调节因子。使肿瘤细胞可以在低氧条件下重新编程能量代谢，实现恶性增殖。HCC来源的外泌体可以激活microRNA-145/HIF-1α/PDK1通路，可以增强糖酵解过程和抵制缺氧的环境。

(2)提供刺激信号

HCC分泌的外泌体调节周围微环境，创造有利于肿瘤生长发育的条件；调节炎症微环境以促进癌症进展和转移。

例如，当暴露于亚砷酸盐中时，HCC细胞产生mir -155丰富的外泌体，这些外泌体增强炎症反应，并与IL-6或IL-8水平呈正相关。

从周围非肿瘤细胞分泌的外泌体可以传递生长信号，促进肿瘤的扩张和侵袭性。

例如：当肝损伤发生时，肝外泌体通过增加IL-17A的产生来激活肝星状细胞（HSCs）。

 (3)逃避抑制性信号

外泌体来源的miRNA可以介导HCC与TME之间的生物学信息传递，并以多种形式参与HCC的生物学过程。外泌体介导的HCC在逃避抑制信号从而促进癌细胞恶性行为方面存在潜在的影响。

例如：miR-30a作为一种肿瘤抑制因子，已被证明可以抑制肝癌的迁移和侵袭。HCC通过下调组织和细胞系中的miR-30a，促进血管浸润、转移潜能和复发性疾病。 

2. 外泌体诱导的血管生成:肿瘤微环境具有复杂的影响

活跃的血管生成被认为是肿瘤快速生长、早期转移和生存不良的主要原因。此外，外泌体通过蛋白、核酸等物质调控细胞间通讯，改变TME，诱导血管腔的形成，最终促进肿瘤细胞的恶性增殖和侵袭性表型。

(1)调节内皮细胞（ECs）的生物学特性

ECs被认为是TME的重要组成部分，在肿瘤发展过程中为营养物质、氧气和各种生长因子提供通道。肿瘤细胞来源的含有功能蛋白和miRNA的外泌体可以影响内皮细胞的生物学命运。

(2)促进肿瘤血管生成

除了EC小管生成相关的血管生成外，外泌体还参与了促进肿瘤血管生成的其他机制。外泌体可以调控靶细胞相关基因的转录，促进血管生成。外泌体还参与调控HCC血管生成相关信号通路。 

3. 外泌体介导的HCC侵袭和转移:局部和远端的微环境是关键的避难所

转移是区分肿瘤与非肿瘤性疾病的一个重要特征。在远端转移发生前，肿瘤分泌的外泌体可激活侵袭性相关可溶性因子，重塑局部和远端TME，实现肿瘤转移侵袭。

(1)外泌体和上皮-间质转移（EMT）

上皮间质转化(epithelial -mesenchymal transformation, EMT)是一种可逆的去分化过程，其特征是上皮特征的丧失和典型间质特征的获得，被认为是HCC侵袭转移的中心机制。HCC细胞来源的外泌体可提高细胞培养上清液中的HGF水平。在TME中，HGF被认为通过EMT、迁移和侵袭引起HCC表型改变。最近的一项研究从相反的角度证实了HCC衍生的外泌体和EMT的诱导之间可能存在相关性。

(2)外泌体介导的ECM重构促进局部肿瘤侵袭

ECM的主要成分包括胶原蛋白、椎板蛋白、纤连蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖，它们在改变HCC和间质细胞的表型和功能特征方面发挥着非常重要的作用。外泌体可以通过增强ECM的重组而建立机械僵硬的微环境，最终促进肿瘤的转移。HCC衍生的外泌体触发基质金属蛋白酶（MMPs）的产生，并使ECM降解激活局部侵袭和细胞迁移

(3)外泌体促进血管渗漏，有利于肿瘤细胞的移植

肿瘤来源的外泌体与其血管通透性的转化有关，最终导致肿瘤的转移扩散。

例如：内皮细胞之间的细胞间连接依赖VE-cadherin,连环蛋白(p120、p0071和β-catenin), ZO-1, claudin-5。肝癌细胞来源的miR-103可通过外泌体传递到内皮细胞，抑制VE-cadherin、p120- catenin (p120)和ZO-1的表达，减弱内皮细胞连接的完整性，诱导血管渗漏，从而促进肿瘤转移。

四、外泌体在HCC微环境中的治疗作用

肝癌微环境中基于外泌体的通信在可以作为决定因素促进癌细胞的恶性发展,肝癌微环境中的外泌体在可能为靶向治疗提供一个机会,最终防止肝癌继续发展和延长肝癌患者的生存时间。由于外泌体介导的TME免疫调节在HCC的发生发展过程中发挥着重要作用，因此我们有理由认为，基于外泌体的通讯系统有助于刺激免疫应答，介导HCC免疫治疗。此外，人们对外泌体作为药物和生物分子转移治疗工具的应用越来越感兴趣。
1.肝癌微环境中基于外泌体的免疫治疗
增强免疫是肝癌治疗的基本方法。外泌体具有增强肿瘤免疫原性和抗肿瘤免疫反应的作用。

例如：肿瘤细胞来源的外泌体表达一系列HCC抗原，在临床前模型中显著激活树突状细胞(DCs)介导的免疫应答，最终重塑HCC免疫微环境，提高抗肿瘤效果。DC来源的外泌体已被证明是可以作为癌症疫苗的有效免疫治疗手段。
2.外泌体作为HCC微环境中的治疗工具

外泌体具有良好的生物相容性和稳定性、耐修饰性以及跨越血脑屏障等优点，有望成为治疗癌症的药物和生物分子传递载体。在化疗给药的一个例子中，外泌体被用作靶向药物给药载体，具有较低的免疫原性和毒性。

3. 肝癌微环境中化学敏感性与外泌体的关系

HCC已被证明对传统的化疗策略具有耐药性，而外泌体与耐药性之间的关系为HCC化疗耐药的新策略提供了重要的见解。

例如：外泌体通过促进CD133+ T-IC和ABCG2在TME中的表达，参与了促进化疗耐药的作用；HCC细胞来源的外泌体可触发HGF/c-Met/Akt信号通路，在抑制索拉非尼诱导的细胞凋亡和促进肝癌耐药方面发挥重要作用。

结论：

TME是恶性细胞生存、生长、增殖和转移所需的细胞环境。外泌体作为新型的TME细胞间沟通介质，在促进肿瘤发生发展方面受到了广泛关注。文章综述了外泌体在肝细胞癌发生发展过程中建立和修饰TME的作用；揭示了HCC微环境中基于外泌体通讯促进癌细胞恶性行为的具体机制。外泌体介导的对肝癌患者的治疗可能涉及外泌体在TME中的多方面作用。未来的研究需要阐明外泌体在TME中具有效应功能的潜在机制为基于外泌体通讯系统的靶向治疗干预提供了机会。