外泌体在骨肉瘤发病机制中的研究进展

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医学研究生学报 ２０１６ 年 ２ 月 第 ２９ 卷 第 ２ 期 Ｊ Ｍｅｄ Ｐｏｓｔｇｒａ，Ｖｏｌ．２９， Ｎｏ．２， Ｆｅｂｒｕａｒｙ， ２０１６
外泌体在骨肉瘤发病机制中的研究进展
章 磊，流小舟综述，吴苏稼，周光新审校
［摘要］ 骨肉瘤是一种常见的具有高度侵袭性的恶性骨肿瘤。 研究发现外泌体可以在细胞间包装运载多种具有生物活 性的内容物，如各种蛋白质、ｄｓＤＮＡ 及 ｍｉＲＮＡｓ。 外泌体特异性膜结构及内容物广泛参与骨肉瘤细胞间的物质交换和信息交 流，如调节骨肉瘤肿瘤微环境、调控 Ｗｎｔ ／β－ｃａｔｅｎｉｎ 信号及 ＴＧＦ－β信号通路的表达、诱导肿瘤细胞免疫逃逸等方面发挥重要作 用。 骨肉瘤分泌外泌体还能协同抗原提呈细胞激活机体免疫反应发挥抗肿瘤作用。 针对外泌体的研究或许能成为寻找骨肉 瘤治疗新方法的突破口。 文中主要就外泌体在骨肉瘤发病机制中的作用及诊疗上的应用潜力作一论述。 ［ 关键词］ 外泌体；骨肉瘤；肿瘤微环境；信号通路；发病机制 ［中图分类号］ Ｒ７３８．１ ［文献标志码］ Ａ ［文章编号］ １００８－８１９９（２０１６）０２－０１９６－０５ ［ＤＯＩ］ １０．１６５７１ ／ｊ．ｃｎｋｉ．１００８－８１９９．２０１６．０２．０１６
０ 引 言
骨肉瘤作为好发于青少年及儿童、易转移、预后 差的恶性骨肿瘤，随着新辅助化疗在治疗过程中的
基金项目：国家自然 科 学 基 金 （８１４７２５０８，８１１０２０３９ ） ；江 苏 省 自 然 科 学基金（ ＢＫ２０１４１３７６） ；江苏 省 “ 六 大 人 才 高 峰” 资 助 项 目 （ ２０１４ －ＷＳＷ－０４２ ）
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Ｋｏｒｋｕｔ 等［２８］ 报道了 Ｗｎｔ 在细胞间通过外泌体 形式的囊泡运输，其中包含 Ｗｎｔ 相关蛋白。 研究发 现四分子交联体家族成员 ＣＤ８２ 和 ＣＤ９ 的过表达可 以诱导细胞分泌外泌体，排出 β－ｃａｔｅｎｉｎ，从而显著 抑制 Ｗｎｔ 信号活性［２９］ 。 另外，外泌体可以上调巨噬 细胞炎症因子基因表达，通过激活 Ｗｎｔ５Ａ－Ｃａ（２ ＋） 信号通路促进炎症因子的释放［３０］ 。 可见外泌体广 泛参与调节 Ｗｎｔ 信号途径中的各组成成分，直接或 间接的影响细胞功能。 Ｈｏｏｐｅｒ 等［３１］ 研究发现 Ｗｎｔ 信号也能诱导外泌体的分泌，并运载 Ｗｎｔ 信号通路 的组成成分作用于远处细胞。 这些针对骨肉瘤细胞 分泌外泌体与 Ｗｎｔ 信号途径的研究为骨肉瘤靶向 性治疗提供了理论依据。 ３．２ ＴＧＦ－β信号途径 ＴＧＦ－β在细胞增殖与分 化、胞外基质产生、血管生成、细胞凋亡及调节机体 免疫功能等当中扮演着重要角色。 Ｌｉ 等［３２］ 对 ６０ 例 骨肉瘤标本的实验研究表明，ＴＧＦ－β１ 可以通过抑制 ｍｉＲ－１４３ 增加蛋白聚糖的表达，从而增强骨肉瘤的 侵袭及转移能力。 骨肉瘤肿瘤组织高表达 ＴＧＦ－β１， 且表达越高预后越差，肿瘤细胞中可能存在通过激 活下游效应因子（如 ＥＬＫ１）进而提高 ＴＧＦ－β表达的 自我诱导放大环路，即所谓的“ 自分泌环” 机制。 研 究证实，反义 ＴＧＦ－β１ 基因转染骨肉瘤细胞后，骨形 态发生蛋白（ ｂｏｎｅ ｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｔｉｃ ｐｒｏｔｅｉｎ－２，ＢＭＰ－２）、 胰岛 素 样 生 长 因 子 （ ｉｎｓｕｌｉｎ－ｌｉｋｅ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ １， ＩＧＦ１）和碱性成纤维细胞生长因子（ ｂａｓｉｃ ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ ，ｂＦＧＦ）在骨肉瘤细胞中的表达水平均 明显下调［３３］ 。 Ｗｅｉ 等［３４］ 实验表明， 过表达 ＢＭＰ－２ 及 ＢＭＰ－３ 能显著增加 ＭＧ－６３ 细胞中碱性磷酸酶的 分泌，从而促进肿瘤细胞分化。 Ｃａｏ 等［３５］ 提出，在 体外和动物实验中 ＩＧＦ１ 对骨肉瘤的增殖和转移发 挥重要作用。 Ｃｈｅｎ 等［３６］ 发现骨肉瘤患者术前及术 后血清 ｂＦＧＦ 的含量显著高于正常受试者，ｂＦＧＦ 可 以有效评估骨肉瘤疾病进展及预后。 实验显示，外泌体运载 ＴＧＦ－β１，能抑制 ＩＬ－２ 诱 导的淋巴细胞增殖，从而促进肿瘤细胞的免疫逃逸， 其抑制效率是可溶性 ＴＧＦ－β１ 的 １４００ 倍［３７］ 。 Ｃｌａｙ－ ｔｏｎ 等［３８］ 发现肿瘤细胞外泌体内 ＴＧＦ－β１ 显著下调 ＣＤ８（ ＋）Ｔ 细胞、ＮＫ 细胞表面 ＮＫＧ２Ｄ 的表达，从而 降低机 体 淋 巴 细 胞 的 活 化 及 对 肿 瘤 细 胞 的 免 疫
［Ａｂｓｔｒａｃｔ ］ Ｏｓｔｅｏｓａｒｃｏｍａ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｏｍｍｏｎ ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ ｍａｌｉｇｎａｎｃｙ ｏｆ ｂｏｎｅ．Ｒｅｃｅｎｔ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈａｖｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ ｔｈａｔ ｅｘｏｓｏｍｅｓ
ｃａｎ ｍｅｄｉａｔｅ ｉｎｔｅｒｃｅｌｌｕｌａｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ＲＮＡｓ， ｄｓＤＮＡ， ａｎｄ ｍｉＲＮＡｓ．Ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃ－ ｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｅｘｏｓｏｍｅｓ ａｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｅｎｇａｇｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｔｕｍｏｒ ｃｅｌｌｓ， ｗｈｉｃｈ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍ－ ｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｕｍｏｒ ｍｉｃｒｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｏｓｔｅｏｓａｒｃｏｍａ， ｍｅｄｉａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｗｎｔ ／β－ｃａｔｅｎｉｎ， ＴＧＦ－βｓｉｇｎａｌｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｄｕｃｉｎｇ ｔｕｍｏｒ ｃｅｌｌ ｉｍｍｕｎｅ ｅｓｃａｐｅ．Ｅｘｏｓｏｍｅｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｏｓｔｅｏｓａｒｃｏｍａ ｃｅｌｌｓ ｗｉｔｈ ａｎｔｉｇｅｎ－ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ ｃｅｌｌｓ ｃａｕｓｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｎｔｉ－ ｔｕｍｏｒ ｅｆｆｅｃｔ ｂｙ ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｍｕｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｅｘｏｓｏｍｅｓ ｈａｓ ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｏｐｅｎｅｄ ｕｐ ａ ｎｅｗ ａｖｅｎｕｅ ｆｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｏｓｔｅｏｓａｒ－ ｃｏｍａ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｗｅ ｒｅｖｉｅｗ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｅｘｏｓｏｍｅｓ ｉｎ ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ ｏｆ ｏｓｔｅｏｓａｒｃｏｍａ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｔｒｅａｔ－ ｍｅｎｔ ｏｆ ｏｓｔｅｏｓａｒｃｏｍａ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ］ Ｅｘｏｓｏｍｅｓ； Ｏｓｔｅｏｓａｒｃｏｍａ； Ｔｕｍｏｒ ｍｉｃｒｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ； Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｐａｔｈ ｗａｙ； Ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ
作者单位：２１０００２ 南京，南京大学医学院附属金陵医院（ 南京军 区南 京总医院）骨科［章 磊（ 医学硕士研究生）、流小舟、吴苏 稼、周光新］
通讯作者：周光新， Ｅ －ｍａｉｌ：ｏｘｉｓ＠１６３．ｃｏｍ
使用，患者的预后及生存率得到明显改善；但由于骨 肉瘤 易 发 生 转 移， 患 者 的 ５ 年 生 存 率 仍 不 超 过 ６０％［１ －３］ 。 近年来，关于外泌体调控肿瘤发病机制 的研究取得了显著的成果。 外泌体能运输各种蛋白 质、信号通路因子、ｍｉＲＮＡｓ 等，在参与细胞间信息 交流及改变受体细胞功能上发挥重要作用［４］ 。 同 时，肿瘤细胞能以分泌外泌体的形式封装排泄抗肿 瘤药物，从而产生耐药性［５］ 。 针对外泌体的检测与 分析不仅可以辅助肿瘤的早期诊断，指导治疗及评 估预后，外泌体本身及其修饰加工产物还可以作为 基因制剂或药物的有效载体用于肿瘤的治疗。
医学研究生学报 ２０１６ 年 ２ 月 第 ２９ 卷 第 ２ 期 Ｊ Ｍｅｄ Ｐｏｓｔｇｒａ，Ｖｏｌ．２９， Ｎｏ．２， Ｆｅｂｒｕａｒｙ， ２０１６
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１ 外泌体的结构及生物学功能
外泌体是由多种活性细胞分泌、并由多囊泡内 体与质膜融合形成的囊泡样小体，直径 ４０ ～１００ ｎｍ， 含蛋白质、ｄｓＤＮＡ、ＲＮＡｓ 等多种组分［４］ 。 外泌体包 含的内容 物 及 其 膜 成 分 随 起 源 细 胞 及 组 织 各 有 不 同，现已发现不同细胞类型外泌体的生物起源过程， 并成功的从血浆、血清、尿液中将外泌体分离出来。 外泌体的形成过程受多种因素调节。 研究显示， Ｒａｂ 蛋白家族（Ｒａｂ２７ａ、Ｒａｂ２７ｂ） ［６］ 、神经酰胺、肿瘤 微环境 ｐＨ 变化等在调节外泌体分泌中起到了关键 作用。 外泌体膜性结构成分种类丰富：包括参与膜骨 架及代谢相关的蛋白如微管蛋白、肌动蛋白、肌球蛋 白、三磷酸甘油醛磷酸脱氢酶等；膜转运及膜融合相 关蛋 白 如 膜 联 蛋 白 （ Ａｎｎｅｘｉｎｓ）、 多 种 小 Ｇ 蛋 白、 ＡＬＧ－２ 相互作用蛋白 Ｘ （ Ａｌｉｘ）、肿瘤易感基因 １０１ 蛋白（ ＴＳＧ１０１） 等；膜性结构有关的四分子交联体家 族成员如 ＣＤ９、ＣＤ８１、ＣＤ８２、ＣＤ８３、ＣＤ６３ 等。 除了 这些相对保守的蛋白外，外泌体还包含起源细胞特 异性蛋白如抗原呈递分子 ＭＨＣ－Ｉ、ＭＨＣ－ＩＩ 等［７］ 。 此 外，外泌体能运输参与细胞信号通路的蛋白如 Ｗｎｔ ／ β－ｃａｔｅｎｉｎ 信号蛋白［８］ 、转化生长因子－β（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ－β，ＴＧＦ－β）相关通路蛋白［９］ 等。 研究已 证实外泌体作为机体纳米级膜结构能运载各种内容 物并广泛参与肿瘤的生物学进程。
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｅｘｏｓｏｍｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ ｏｆ ｏｓｔｅｏｓａｉａｏ－ｚｈｏｕ ｒｅｖｉｅｗｉｎｇ， ＷＵ Ｓｕ－ｊｉａ， ＺＨＯＵ Ｇｕａｎｇ－ｘｉｎ ｃｈｅｃｋｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ， Ｊｉｎｌｉｎｇ Ｈｏｓｐｉｔａｌ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ／Ｎａｎｊｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｒｅｇｉｏｎ， ＰＬＡ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００２， Ｊｉａｎｇｓｕ， Ｃｈｉｎａ）