黄人可 任建琳 靖 琳 吴杏黎 陆鑫熠 袁晨越 刘 怡 刘湘君

据统计，2020年中国4种消化系统肿瘤（食管癌、胃癌、结直肠癌和肝癌）占所有肿瘤新发病例数的38.71%，占所有肿瘤死亡病例数的45.03%[1]。由于手术、放射治疗、化学治疗和靶向治疗等常用的治疗手段存在一定局限性，目前对于肿瘤源性外泌体与免疫细胞之间关系的研究受到越来越多的关注。外泌体是一种微囊泡，由磷脂双分子层包裹，含有多种生物活性物质，如核酸、蛋白质和抗原等。肿瘤微环境中的外泌体从肿瘤细胞中获取信息，并将信息转移至邻近细胞乃至远处组织及器官，抑制免疫细胞的杀伤能力，促进肿瘤的侵袭和转移。近年来的研究表明，包括消化系统肿瘤在内的多种恶性肿瘤的发生、发展与机体的各类免疫细胞关系密切[2]。研究肿瘤微环境中外泌体调控免疫细胞的机制对于恶性肿瘤的发病机制的阐明、早期诊断和治疗具有重要意义。本文就消化系统肿瘤源性外泌体通过调控肿瘤微环境中免疫细胞而发挥作用的机制作一综述。

1 肿瘤微环境与消化系统肿瘤的关系

肿瘤微环境是肿瘤细胞赖以生存和增殖的特殊内环境，由肿瘤细胞、免疫细胞、间充质干细胞和血管内皮细胞等细胞，以及细胞外基质、细胞因子和趋化因子等非细胞成分组成，可以影响肿瘤细胞表型的可逆变化并促进肿瘤细胞的转移和扩散[3-4]。肿瘤微环境内有诸多因素影响肿瘤细胞与免疫细胞的相互作用，包括细胞因子的免疫负调节作用、巨噬细胞的极化反应及T细胞代谢活性的负调节等，这些因素可抑制免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，使肿瘤细胞进行免疫逃逸[5]。

肿瘤微环境中的巨噬细胞又称为肿瘤相关巨噬细胞（TAM），在肿瘤微环境中起着重要的作用。研究发现，70%的结肠癌患者肿瘤组织中TAM的表达水平较高，结肠癌细胞来源的集落刺激因子1 （CSF1）可促进巨噬细胞的招募和极化[6]。IL-4与CSF1协同作用使RGC-32基因高表达，从而促进转化生长因子-β（TGF-β）的产生，使单核细胞分化为巨噬细胞并诱导M2型巨噬细胞极化[7]。肿瘤源性外泌体通过调控肿瘤微环境中巨噬细胞的表达抑制免疫细胞的杀伤作用。Liu等[8]探索内质网应激条件下肝癌细胞分泌的外泌体与肿瘤免疫逃逸的关系，发现内质网应激相关蛋白（GRP78、ATF6、PERK、IRE1α）在肝癌组织中表达上调，并与肝癌患者的生存率和临床分期呈负相关；内质网应激诱导肝癌细胞释放含有丰富的miR-23a-3p的外泌体，其可通过PTEN/AKT信号通路升高巨噬细胞中PD-L1的表达水平，抑制T细胞的活性，促进肝癌细胞的免疫逃逸。

2 外泌体与消化系统肿瘤的关系

外泌体参与肿瘤发生、发展的机制主要包括促使肿瘤微环境的形成、诱导肿瘤的生长及转移、调控机体的免疫应答等[9]。肿瘤细胞分泌的外泌体包裹了蛋白质和miRNA，与肿瘤微环境中的免疫细胞、趋化因子等相互作用，这些蛋白质可激活与肿瘤转移相关的信号通路，促进肿瘤的发生、发展；外泌体包裹的miRNA通过调控信号通路，刺激血管生成，形成肿瘤转移前微环境，抑制免疫反应[10]。此外，肿瘤微环境中的外泌体通过促使受体细胞产生缺氧应激反应或调控受体细胞的功能，促进肿瘤的发生和发展[11-12]。

结直肠癌源性外泌体将miR-21-5p转移至内皮细胞中，通过β-连环蛋白（β-catenin）信号通路诱导血管生成并增高血管通透性，促进肿瘤的发生、发展[13]。另有研究发现，成纤维细胞分泌的外泌体通过直接与miR-342-3p相互作用上调ANXA2的表达，进而在体外促进结直肠癌细胞的增殖、侵袭和迁移[14]。KRAS基因突变的结直肠癌细胞通过释放带有突变KRAS基因的外泌体，使外泌体中KRAS蛋白表达水平升高，该外泌体含有较多的肿瘤相关蛋白，可传递信息而促进肿瘤细胞的产生[15]。低氧状态下的结直肠癌细胞通过缺氧诱导因子1α（HIF-1α）信号通路释放出含有较高水平Wnt4蛋白的外泌体，以激活β-catenin信号通路，增强含氧量正常的结直肠癌细胞的侵袭能力[16]。 研究表明，人结肠癌LoVo/HCT116细胞分泌的外泌体可表达Wnt3a和Wnt5a蛋白，增强结直肠癌细胞的迁移能力[17]。缺氧环境下自肝癌细胞中提取的外泌体富含基因间长链非编码RNA-重编码调控因子（linc-RoR），与含氧量正常的环境相比，缺氧环境下培养的外泌体中linc-RoR的表达水平较高。linc-RoR可通过上调miR-145/HIF-1α的表达激活细胞的缺氧应激反应，促进与血管生成、细胞生长和细胞分化等不同功能相关的缺氧诱导基因的表达，从而促进肿瘤的侵袭和转移[18]。

3 消化系统肿瘤微环境中外泌体与免疫细胞之间的相互作用

不同恶性肿瘤源性外泌体所携带的物质和信息不同，因外泌体具有肿瘤细胞的特异性且含有多种免疫抑制分子，可在抑制肿瘤免疫应答过程中发挥重要作用。免疫抑制性细胞主要包括Treg、TAM、肿瘤相关成纤维细胞（CAF）和骨髓来源的抑制性细胞（MDSC）等。肿瘤源性外泌体含有免疫抑制蛋白，具有抑制T细胞活性、抑制调节因子X相关蛋白的表达、降低NK细胞对肿瘤细胞的杀伤活性等功能[19]。外泌体内蛋白表达的上调导致Treg、肿瘤相关中性粒细胞（TAN）、TAM和MDSC被招募到远处的器官中，以抑制抗肿瘤免疫反应[20]。被激活的免疫细胞受肿瘤微环境的影响可以促进肿瘤的生长和进展。

肿瘤源性外泌体可以通过抑制NK细胞的杀伤活性及T细胞的活性，促进肿瘤的发生和发展。肿瘤源性外泌体通过调控NKG2D配体使NK细胞的杀伤活性降低，从而介导肿瘤的免疫逃逸[21-22]。研究表明，肿瘤源性外泌体表达Fas配体（FasL），影响Fas/FasL通路，导致大量具有杀伤活性的T淋巴细胞（如CD8+T淋巴细胞）凋亡[23]。Yamada等[24]研究表明外泌体与T细胞之间存在相互作用，可使Treg的相关基因FoxP3、IL-10等表达上调；此外，研究证实结直肠癌源性外泌体通过影响MAPK、AKT、TGF-β/Smad等信号通路抑制T细胞增殖，促使T细胞表型转变，使其具有Treg细胞特征，显著促进结直肠癌进展。

肿瘤源性外泌体通过转变中性粒细胞及巨噬细胞的表型，使它们发挥促癌作用，增强肿瘤细胞的转移、侵袭能力，同时增强其免疫逃逸能力[4]。 Zhang等[25]研究表明外泌体可促使中性粒细胞转变为N2表型，促进胃癌细胞增殖和迁移；胃癌源性外泌体可抑制中性粒细胞凋亡且升高CD11b、基质金属蛋白酶9、血管内皮生长因子的表达水平，其运输的高迁移率族蛋白1（HMGB1）与Toll样受体4相互作用，活化下游NF-κB通路，促使中性粒细胞自噬，从而促进肿瘤进展。Wu等[26]研究表明，胃癌源性外泌体通过激活NF-κB信号通路，上调巨噬细胞中IL-6、TNF-α的表达，促进促炎因子的分泌，从而促进胃癌生长、侵袭和迁移。肿瘤源性外泌体中的miRNA可以调控巨噬细胞的分化类型，促进肿瘤发展。有研究发现，在结直肠癌细胞分泌的外泌体中，miR-934通过下调PTEN表达激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/AKT信号通路，从而诱导M2型巨噬细胞极化[27]。M2型巨噬细胞所表达的炎性细胞因子可以通过重塑肿瘤免疫抑制微环境而影响全身巨噬细胞，促进肿瘤进展[28]。肿瘤微环境有利于巨噬细胞向M2-TAM极化，在缺氧微环境中，人胰腺癌细胞分泌的外泌体富含miR-301a-3p，可通过下调巨噬细胞内PTEN基因的表达激活PI3Kγ信号通路，诱导巨噬细胞向M2型极化[29]。活化的M2-TAM可通过分泌Th2型细胞因子、上调IL-10和（或）TGF-β表达、下调免疫应答反应，从而发挥抑制炎性反应、促进肿瘤生长的作用[30]。

肿瘤源性外泌体促使普通成纤维细胞向CAF转化，此外，其还可诱导MDSC增殖以抑制T细胞的功能，使细胞发生上皮-间质转化，促进肿瘤的发生、发展。Gu等[31]发现胃癌源性外泌体中的TGF-β可与人脐带间充质干细胞（hucMSC）中的TGF-βR1相互作用，激活TGF-β/Smad信号通路，促使hucMSC向CAF转化。赵琛[32]将胰腺癌源性外泌体与肝星状细胞（LX-2细胞）共培养，增强了LX-2细胞的增殖、迁移能力，该研究指出胰腺癌源性外泌体可通过NF-κB信号通路促使普通成纤维细胞向CAF转化，从而促进肝癌的进展。多项研究表明，肿瘤细胞分泌的外泌体可以使MDSC增殖和活化[33-36]。MDSC是肿瘤微环境中重要的组成部分，在多数肿瘤患者的血液循环和肿瘤微环境中累积，它们可抑制免疫细胞的杀伤功能，并促进肿瘤细胞的增殖和转移[37]。肿瘤源性外泌体可激活MDSC中的信号转导与转录激活因子3（STAT3），促进MDSC对T细胞功能的抑制[38]。此外，实验结果表明，荷瘤小鼠脾脏粒细胞-MDSC（G-MDSC）通过分泌外泌体以促进小鼠的结肠癌细胞增殖，CT-26细胞经MDSC分泌的外泌体处理后，细胞内的活性氧水平升高，使细胞发生上皮-间质转化，促进肿瘤的侵袭和转移[39]。

4 总结与展望

肿瘤微环境为肿瘤细胞提供营养物质与生活场所，对免疫细胞具有抑制其杀伤功能、促使其凋亡、调控其表型的作用。肿瘤源性外泌体包裹了多种蛋白质和miRNA，其通过与不同的靶标结合，诱导免疫细胞处于免疫抑制状态，形成肿瘤转移前微环境，促使肿瘤生长、分化、侵袭和转移。外泌体内蛋白表达上调可导致TAN、TAM表型转变，降低免疫细胞的杀伤活性，以抑制抗肿瘤免疫反应。

随着免疫疗法的快速发展，肿瘤的免疫治疗得到广泛的研究及应用，其通过改善肿瘤微环境，对延长消化系统肿瘤患者生存期、减轻疾病不良反应及改善患者生活质量起到积极作用。目前研究的重点已从单纯研究肿瘤细胞内部机制逐渐转移至研究肿瘤微环境与免疫细胞之间的关系与作用上。随着对外泌体调控肿瘤微环境机制的研究及相关应用实验的开展，后续研究可以着力于进一步探索消化系统肿瘤源性外泌体调控免疫细胞的分子机制及作用靶点，探索如何通过靶向外泌体抑制肿瘤免疫逃逸，为精准治疗肿瘤、提高疗效及改善预后等提供新的研究思路。