王宇鑫，张叶军,2，邬晶新，李洪艳,2，屈超，邹伟,2

1.辽宁师范大学 生命科学学院，辽宁 大连 116081；2.辽宁省生物技术与分子药物研发重点实验室，辽宁 大连 116081

外泌体（exosomes）是一种起源于内体的大小为30～100 nm的囊泡，内含蛋白质、RNA（mRNA、miRNA、lncRNA）、DNA（mtDNA、ssDNA、dsDNA）和脂质等多种信号分子，在细胞间的信息交流中发挥重要的作用[1]。近几年发现，外泌体不仅可以介导正常生理过程，还参与许多疾病的病理过程，如肿瘤细胞的生长和存活、侵袭与转移、血管生成及耐药等[2]。由于肿瘤细胞分泌的外泌体携带原有细胞的信号分子，可作为癌症早期检测的生物标志物，因此外泌体的研究受到广泛关注。窖蛋白-1（caveolin-1，Cav-1，也称小窝蛋白）是胞膜窖（caveolae）的结构和标志蛋白，通过影响细胞物质转运、信号转导等过程，参与细胞的增殖与转化、侵袭与转移、存活与凋亡等生命过程[3]。令人感兴趣的是，在人黑色素瘤、胶质母细胞瘤的外泌体中都检测出了Cav-1，且Cav-1作为重要的功能蛋白调控外泌体的内化过程[4-5]。上述结果提示我们，外泌体调控的肿瘤转移可能与Cav-1介导的信号转导有关。

1 外泌体与肿瘤

1.1 外泌体在肿瘤转移和侵袭中的作用

外泌体与肿瘤的发展和转移有密切的关系。外泌体一旦释放到细胞外，就可以与邻近的细胞相互作用或长距离传播，从而实现在不同细胞之间转移“货物”，并调控其他细胞的表型。肿瘤细胞分泌的外泌体通过分泌细胞因子、生长因子、黏附因子和细胞外基质蛋白，介导肿瘤细胞与正常细胞之间的交流[6]。原发性肿瘤细胞的外泌体通过在潜在转移位点诱导特定性状来促进肿瘤的转移性扩散，帮助转移位点的肿瘤细胞存活，刺激血管发生和抑制免疫。研究表明，肿瘤细胞可通过外泌体转移miRNA，实现与内皮细胞之间的通讯[7]，导致细胞迁移[8]、血管生成、肿瘤生长[9]和恶化[7]。前列腺癌特异性外泌体可携带前列腺特异性基因转移到正常人骨髓细胞中表达；不仅如此，前列腺癌细胞分泌的外泌体通过与周围细胞的交流可以抑制邻近细胞的生存及其克服环境障碍的能力，从而达到扩散的目的[10]。Wu等观察到乳腺癌来源的外泌体miR-494和miR-542-3p对非转化细胞的调节作用[11]。乳腺癌分泌的外泌体携带的miRNAs，其中miR-181c降解3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶-1（PDPK1），从而抑制丝切蛋白的磷酸化并影响丝切蛋白对肌动蛋白的调控，最终导致血脑屏障失去其功能，促进乳腺癌细胞的脑转移[12]。

1.2 外泌体在肿瘤细胞免疫逃逸中的作用

目前已经发现肿瘤细胞外泌体对免疫细胞起着一定程度的抑制作用。恶性肿瘤分泌的外泌体抑制肿瘤的免疫监视，一个途径是肿瘤分泌的外泌体可以通过抑制免疫细胞的增殖和降低其功能，例如NK细胞和T细胞增殖、细胞毒性和主要组织相容性复合物Ⅱ（MHC-Ⅱ）的降低以及抗原提呈细胞（APC）的数量和功能的降低，从而达到免疫耐受[13]。乳腺癌细胞分泌的外泌体可以通过诱导活性氧物质，如细胞自噬和触发肿瘤因子（白介素6、白介素17）的产生，从而改变肿瘤生长的内环境，进而使正常乳腺细胞内化并促进乳腺癌细胞的发生[13]。乳腺癌分泌的外泌体影响免疫系统T细胞、树突细胞、吞噬细胞和T细胞调节来“帮助”肿瘤细胞逃逸。外泌体可以帮助乳腺癌细胞逃避、抑制细胞凋亡，促进增殖。另有研究表明，一些肿瘤来源外泌体的Fas配体、galac⁃tin-9和CD39/CD73分子，诱导CD8+T细胞的凋亡并抑制CD4+T细胞的增殖[14]。

1.3 外泌体有望作为肿瘤诊断和治疗的有效工具

新近，人们提出利用肿瘤细胞外泌体所含的特异性蛋白质、miRNA等作为肿瘤检测的标志物[15]。研究人员发现在健康受试者和不同疾病的患者中，细胞释放到体液中的外泌体显示不同的蛋白质和RNA，可用于乳腺癌、肺癌、胰腺癌和恶性黑色素瘤等肿瘤细胞的诊断[16]。

例如，在乳腺癌细胞分泌的外泌体中发现了S100蛋白，在胶质瘤的外泌体中发现了Cav-1，在结肠直肠癌的外泌体中出现上皮-间质转化（MET）。已知MET、Cav-1和S100在肿瘤生长、血管生成和转移中具有关键作用。外泌体还可作为治疗工具。将间充质干细胞（MSC）分离的外泌体直接注射到肝脏中，发现外泌体的内容物通过抑制体内的胶原和转化生长因子β1（TGF-β1）表达来减轻肝纤维化，促进肝再生[17]。这充分说明外泌体可用于药物传递，也为MSC治疗肝再生提供了有效方法。

外泌体作为治疗工具的优点在于它们可以合成纳米载体和细胞介导的药物递送载体，提高药物的生物利用度，并且很容易穿过血脑屏障。目前药物载入外泌体分为外源性载药方式和内源性载药方式。例如南蛇藤醇（celastrol，CEL）外泌体制剂是典型的外源性给药，其在体内和体外都表现出对肺癌细胞有效的抑制增殖的效应。Luisa等发现，将紫杉醇载入MSC中，分离的外泌体载有紫杉醇，这是典型的内源性给药[18]。这充分证明，外泌体已经作为CEL的传送载体，并且这种方法已被证明是高效、安全的。在以后的高效负载药物研究中，外泌体势必将会作为药物递释系统，具有广泛的应用前景。

2 窖蛋白-1与肿瘤

2.1 窖蛋白-1对肿瘤的抑制作用

许多研究已经表明，Cav-1作为抑癌因子参与多种肿瘤细胞的增殖、转移和凋亡[19]。本实验室曾报道过Cav-1在低转移和非转移原发肿瘤中高表达，但在高转移肿瘤细胞中低表达[20]。Sagara等[21]研究发现，Cav-1的表达水平与肿瘤大小呈负相关。我们曾利用siRNA技术敲低MCF10AST1细胞内的Cav-1基因，建立了Cav-1低表达乳腺细胞模型MCF10ACE；敲低Cav-1后激活了增殖信号通路MAPK，促进了细胞增殖，提示Cav-1基因敲低可以显著性地促进人乳腺上皮细胞的转化[22]。相反，Cav-1表达下调可逆转这些肿瘤细胞的恶性表型[23]。这些都表明Cav-1可以做为肿瘤抑制因子，抑制肿瘤的发生和转化[24]。

2.2 窖蛋白-1对肿瘤的促进作用

Cav-1主要通过磷酸化/去磷酸化途径与多种信号分子相互作用，并在肿瘤细胞增殖、侵袭、转移和凋亡中起调控作用。目前很多研究表明，Cav-1在结肠腺癌、原位和浸润性乳腺癌、前列腺癌、食管癌、膀胱癌中表达升高。这提示Cav-1对细胞恶变可能具有促进作用。且众多数据表明，Cav-1表达升高，可促进食管鳞状上皮癌、前列腺癌、乳腺癌、肺腺癌等癌细胞的转移，同时也与肿瘤细胞多种耐药性相关。已有研究证实，Cav-1在肿瘤细胞中过表达并通过与表皮生长因子受体（EGFR）、TGF-β、Src和Fyn激酶相互作用以促进细胞的生长和分化[25]。Cav-1过表达与肿瘤侵袭转移和预后差有关，可能与肿瘤恶性转化过程中的关键分子TGF-β的活性相关。在肿瘤进展晚期，肿瘤实质和间质细胞可分泌大量TGF-β，Cav-1可能协同TGF-β促进血管形成并破坏机体的免疫监视系统，使肿瘤发生转移[26]。

2.3 窖蛋白-1在肿瘤诊断和治疗中的作用

Tamaskar等尝试利用组织芯片技术对正常人体肾脏和各种肾肿瘤中Cav-1的表达进行研究，结果显示，Cav-1可被作为一种肾肿瘤的诊断标记物来看待[27]。对于以Cav-1作为抑癌蛋白行使功能的肿瘤来说，由于Cav-1的主要功能区在脚手架区（caveolin scaffolding domain，CSD），因此，发展一种全新的模拟Cav-1 CSD活性的治疗方法成为可能。另外，Cav-1还可作为一种肿瘤血管成熟的标志来检测抗肿瘤药物的治疗效果[28]。临床研究发现，前列腺癌、骨肉瘤、食管鳞癌等患者组织中的Cav-1水平和预后呈正相关，因此Cav-1可作为一种全新的肿瘤预后标志[29-30]。

3 肿瘤细胞外泌体与窖蛋白-1

近年来已有人开始关注外泌体与Cav-1之间的关系。已有研究表明，外泌体含有脂筏，并且含有Cav-1[31]。比如，EB病毒感染细胞的外泌体通过胞膜窖依赖性内吞作用被内化并促进靶细胞中的表型调节[32]。早在2009年，Mariantonia等研究了从嫁接有黑色素瘤的SCID小鼠血浆获得的外泌体，并且外泌体上检测到Cav-1的表达。他们发现黑色素瘤患者的血浆中存在肿瘤标记物（Cav-1）的外泌体显著增加，经过化疗移植后的患者，血浆中外泌体的含量显著降低，推测外泌体可携带黑色素瘤的促癌因子Cav-1，促进黑色素瘤在癌症病人体内的转移[5]。另有研究证实，前列腺癌[33]、胶质母细胞瘤[5]等细胞的外泌体中也含有Cav-1。Svensson等研究了胶质母细胞瘤外泌体内化的分子机制，发现胶质母细胞瘤分泌的外泌体通过诱导细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）和热激蛋白27（HSP27）磷酸化而实现其内化，而外泌体Cav-1则通过抑制ERK1/2的激活负调控外泌体的内化[5]。可见，肿瘤外泌体中的Cav-1作为重要的功能蛋白，有望为肿瘤转移和治疗提供新思路和新途径。

4 结语

近年来，外泌体和Cav-1在肿瘤发生发展过程中的作用已被深入探讨和广泛报道，为肿瘤的诊断和治疗提供了新途径。然而，有关肿瘤外泌体完整的内容物仍然不为人所知。Cav-1作为细胞膜上的门户蛋白已研究得比较深入，而其作为外泌体膜上的蛋白是否具有相似功能尚不得而知，外泌体膜上的Cav-1如何介导肿瘤的发生发展，相关机制研究还很欠缺。本实验室已在脂肪间充质干细胞和肝癌细胞的外泌体中检测到Cav-1的存在（结果尚未发表），但其作用的分子机制尚不清楚。因此，深入研究肿瘤、外泌体与Cav-1之间的关系及作用机制，对于肿瘤诊断和治疗有着重要意义和广阔前景。