腫瘤細胞已經(jīng)發(fā)展出各種機制用于抵御藥物作用，防止腫瘤從生物體中完全消失。其中一個被低估的就是高度特異、擁有雙分子層結構的外泌體的作用。他們在局部微環(huán)境調節(jié)和細胞間通訊發(fā)揮了至關重要的作用。外泌體可以攜帶各種蛋白質，脂質，miRNAs與mRNA?，F(xiàn)在有大量數(shù)據(jù)表明外泌體參與腫瘤進展和轉移以及其影響?，F(xiàn)也已經(jīng)證實外泌體在多藥耐藥、放射誘導的旁觀者效應、上皮間質化的作用。而且，外泌體能夠形成轉移前的小生境并且能夠幫助腫瘤細胞逃避機體免疫細胞識別。外泌體還能參與形成血管。這些表明分泌的囊泡在腫瘤的發(fā)展和預后中的重要性，本文將簡要概述外泌體在腫瘤生物學中的所扮演的角色。

1. 引言

腫瘤微環(huán)境中在控制宿主的免疫反應，癌癥的發(fā)展和遠端轉移灶的形成中起到至關重要的作用。可以解釋癌細胞抵抗藥物毒性的能力和放射治療的一個機制是腫瘤細胞通過釋放高度特異性的功能性雙層膜結構---外泌體。最近，不同類型的細胞外囊泡及其內容物已經(jīng)被深入研究，所獲取的信息可以用于評估預后情況，患者狀況和治療措施的有效性。外泌體是Trams等在20世紀80年代首次報道的，來源于不同類型的正常和腫瘤細胞中的exosomes表了細胞外囊泡中存在活性5'-核酸外切酶。1987年，Johnstone等證實多功能囊泡的存在，其涉及的網(wǎng)織紅細胞成熟。外泌體的來源廣泛，包括如：各種體液如羊水，腹水，鼻灌洗液，唾液，血清，血漿，乳汁，尿液，腦脊髓液，以及從細胞培養(yǎng)基等。剛開始的時候，人們以為外泌體是排泄廢物的，但隨著分子技術的發(fā)展，人們漸漸認識到其在細胞通訊和組織微環(huán)境調節(jié)中的重要作用。研究已經(jīng)證明外泌體復雜的結構，并且已經(jīng)發(fā)展出一個數(shù)據(jù)庫(http://; http://) 用于描述囊泡內容物的具體成分。據(jù)檢測結果，細胞外囊泡可以攜帶92,897 proteins, 584 lipids, 4,934 miRNAs and 27,642 mRNAs。腫瘤病人和自身免疫疾病病人外泌體含量比正常人要高，這表明外泌體在各種疾病中的重要作用，然而，參與疾病進展的具體外泌體內容物與具體機制仍然是一個挑戰(zhàn)。許多數(shù)據(jù)表明在不同的理化狀態(tài)下（電離輻射、發(fā)熱、低pH狀態(tài)、高血鈣、氧化應激、缺氧)，相同細胞系所分泌的囊泡的數(shù)量和內容物可以完全不同。這意味著細胞通過釋放外泌體進行通訊以及在不利條件情況下的調節(jié)作用。

2.細胞外囊泡的種類和起源

能夠被分辨的雙層膜結構的主要類型有三種：凋亡小體，微泡（ectosomes）和外泌體。它們含有各種蛋白，能夠參與形成各種信號通路。

Fig1.不同種類囊泡的特點

在細胞程序性死亡過程中，細胞分裂成形狀不規(guī)則的凋亡小體，并且攜帶降解的核酸，DNA片段，組蛋白，以及細胞器。凋亡小體大小范圍為50nm to 5 μm，沉降系數(shù)為(1,200-100,000 xg)。微泡來源于細胞膜的膜性囊泡，大小范圍為100-1,000 nm，可以通過離心速度10,000?100,000x g進行分離。第三種囊泡是杯狀、雙層結構---外泌體。外泌體是通過超速離心獲得，它是從細胞內小室分泌出來的。

Fig2.外泌體的生物學起源

通過非網(wǎng)格蛋白或網(wǎng)格蛋白介導的胞吞作用形成初級內體，酸化初級內體而得到次級內體，進而內體膜內陷形成多泡體。在多泡體中存在腔內小囊泡，其內有許多內容物包括核糖核酸(miRNAs, mRNAs)、蛋白(receptors, enzymes, immunomodulatory molecules, proangiogenic factors, apoptosis ligands,  endosomal origin proteins, signaling molecules, tetraspanins),脂類 (ceramide, cholesterol, sphingomyelin) 還有病毒顆粒。多泡體可以通過溶酶體降解或者通過與膜融合釋放，即釋放出外泌體（通過ESCRT--內吞體分選轉運復合體），多泡體與膜的融合需要SNAREs（可溶性N-乙基馬來酰胺敏感因子附著蛋白的膜受體復合物），并且還需要許多輔助蛋白如small GTPases Rab11, Rab22, Rab27等等。外泌體除了生理功能如細胞通訊、信號傳遞，還可以在腫瘤細胞調節(jié)局部微環(huán)境中起到作用。許多數(shù)據(jù)表明功能性外泌體分泌到微環(huán)境中參與轉移的形成和進展。

Fig 3 腫瘤來源的外泌體作用

3.外泌體在放療耐受中的作用

4. 外泌體在耐藥中的作用

多藥耐藥是指腫瘤細胞通過各種機制進行抵抗細胞抑制藥物和細胞毒性藥物的作用。主要由細胞膜蛋白ATP-binding cassettes(ABCs，ATP-結合盒)將毒性物質排除胞外。另一個機制是細胞色素P450的變異活性（由CYP基因家族的遺傳性變異造成的），這使得細胞能夠更快地代謝藥物。此外，腫瘤已經(jīng)發(fā)展處各種有效的系統(tǒng)用于DNA損傷修復。研究表明外泌體在腫瘤細胞對細胞抑制藥物的無反應性有至關重要的作用，這一假說是在順鉑與耐藥性卵巢瘤中得到證實的，實驗中，用藥越多，外泌體釋放量越大，并且，外泌體是藥物流出胞內的一種途徑。此外，順鉑治療后，各種轉運蛋白表達量也增多了。此外，還有在乳腺癌細胞、肺癌細胞等中的實驗也表明這一情況。腫瘤內部存在異質性群體細胞，有些對藥物敏感，有些則耐藥，有實驗表明不同亞群細胞通過外泌體（可能的miRNA:miR-100, miR-222, miR-30a，miR-17）傳遞而得到耐藥性。

5.外泌體促進腫瘤侵襲和擴散

外泌體促進腫瘤侵襲和擴散主要是通過EMT--上皮間質化。細胞通過EMT改變分子表型，改變形狀（細胞變?yōu)楠M長導致細胞縫隙鏈接強度下降以及移動能力增強)。EMT主要通過各種信號通路如TGFTGF-β1, Wnt proteins, EGF, HGF和 MMPs等之間的相互作用而產(chǎn)生。外泌體在腫瘤的快速轉移也表現(xiàn)于其參與血管的形成。這種機制與缺氧區(qū)域高度相關。外泌體蛋白質分析可以發(fā)現(xiàn)IL-8和VEGF（可參與新血管形成）表達量增多。在另一個實驗中，CD105+ 腎癌干細胞來源的外泌體可以增加肺部轉移的能力。

6.總結

腫瘤的微環(huán)境以及外泌體在其中的相互作用模型恰當?shù)孛枋鲈S多關于腫瘤病人轉移的形成和發(fā)展的機制。近來，外泌體在腫瘤發(fā)展和轉移中的作用被廣泛報道和深入研究，將來，外泌體的內容物可以用于預測病人治療前后狀況的標志物，然而外泌體全部信息并未完全獲知，其在機體局部整體環(huán)境中的具體控制仍未清晰并且在各種囊泡中找到目標外泌體也是一大挑戰(zhàn)！