李瑞瑋 張娟娟 楊同華 賀繼剛 撒亞蓮

(昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院 云南省第一人民醫(yī)院臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 云南省出生缺陷與遺傳病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650050)

外泌體在白血病細(xì)胞增殖中的作用

李瑞瑋 張娟娟 楊同華1賀繼剛2撒亞蓮

(昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院 云南省第一人民醫(yī)院臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 云南省出生缺陷與遺傳病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650050)

白血??；增殖；血管形成；骨髓微環(huán)境；外泌體

外泌體又被稱為胞外體，是活細(xì)胞分泌在體液中的一種納米級(jí)的、膜包被小泡，直徑約為30～120 nm，表面富含膽固醇、神經(jīng)鞘磷脂、神經(jīng)酰胺等脂類物質(zhì)，攜帶親本細(xì)胞來(lái)源的蛋白質(zhì)、mRNA、microRNA、DNA等分子信息，是細(xì)胞間信息交流與的物質(zhì)傳遞的載體〔1～3〕。

外泌體來(lái)源于活細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)、晚期內(nèi)吞體的膜性囊泡，其融合為多囊體后與細(xì)胞質(zhì)膜融合釋放到細(xì)胞外〔4〕。外泌體廣泛存在于血液、唾液、尿液、腦脊液以及胸水、腹水等體液中，不僅對(duì)親本細(xì)胞、鄰近細(xì)胞發(fā)揮作用，隨著體液流動(dòng)其可對(duì)遠(yuǎn)距離的組織細(xì)胞發(fā)揮靶向調(diào)控作用〔5,6〕。當(dāng)受體細(xì)胞獲取外泌體攜帶的信息后，其基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯及蛋白質(zhì)的修飾定位等活動(dòng)受到調(diào)控，可進(jìn)一步影響到細(xì)胞的表型及生物學(xué)功能〔7〕。已有研究表明，外泌體參與受體細(xì)胞、親本細(xì)胞的生理、病理活動(dòng)〔8〕，是疾病早期診斷、判斷療效及預(yù)后的生物標(biāo)記物，是探討疾病病理及尋找治療靶點(diǎn)的窗口，也是構(gòu)建疫苗、藥物載體的原材料〔9,10〕。

白血病是一類造血干/祖細(xì)胞惡性克隆性疾病。白血病細(xì)胞增殖失控、凋亡受阻以及分化障礙后可在骨髓和其它造血組織中大量增殖積聚并浸潤(rùn)其它組織和器官，同時(shí)正常造血受到抑制。骨髓血管的形成與疾病惡化相關(guān)〔11〕。已有研究表明，作為信息和物質(zhì)載體的外泌體參與白血病細(xì)胞的增殖、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移等惡性生物學(xué)行為〔2,12〕，本文就外泌體在白血病細(xì)胞增殖中的作用進(jìn)行綜述，希望為探討白血病的發(fā)病機(jī)制以及外泌體在臨床應(yīng)用提供重要信息。

1 外泌體在白血病細(xì)胞惡性增殖中的作用

細(xì)胞惡性增殖是腫瘤的基本特征之一。腫瘤細(xì)胞源外泌體對(duì)親本細(xì)胞起促增殖作用〔13,14〕。Patel等〔15〕在培養(yǎng)費(fèi)城染色體陽(yáng)性(Ph+)急性前B淋巴細(xì)胞白血病(B-ALL)患者的白血病細(xì)胞(ALL3)中觀察到，細(xì)胞在低密度時(shí)細(xì)胞很難存活,而添加細(xì)胞高密度培養(yǎng)的上清后，其生存能力得到改善；推測(cè)與培養(yǎng)上清中含有促生長(zhǎng)的可溶性物質(zhì)及外泌體有關(guān)。Yeh等〔16〕觀察到慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)來(lái)源的外泌體富含CD37、CD9、CD63；IgM經(jīng)B細(xì)胞受體(BCR)信號(hào)通路促進(jìn)外泌體釋放；CLL患者接受依魯替尼(ibrutinib)治療后血漿外泌體濃度降低。上述研究結(jié)果表明，腫瘤細(xì)胞分泌外泌體，并能被親本細(xì)胞、受體細(xì)胞重吸收。

腫瘤細(xì)胞來(lái)源的外泌體攜帶癌基因等遺傳信息經(jīng)自分泌環(huán)路和(或)旁分泌環(huán)路影響親本細(xì)胞、受體細(xì)胞的增殖能力〔17〕。Gorrado等〔18〕用超速離心法提取慢性髓系白血病(CML)細(xì)胞株LAMA84來(lái)源的外泌體，將終濃度為5、10、20 μg/ml外泌體添加在LAMA84細(xì)胞培養(yǎng)液中，觀察到LAMA84細(xì)胞的數(shù)量以及在甲基纖維素半固體培養(yǎng)基中的細(xì)胞克隆數(shù)目呈劑量依賴性增加；抵抗細(xì)胞凋亡分子BCL-w, BCL-xl和survivin表達(dá)上調(diào)，而誘導(dǎo)凋亡的BAD，BAX和PUMA表達(dá)下調(diào)，且信號(hào)通路ERK、Akt、NF-κB和SMAD2/3 等處于激活狀態(tài)；其次，檢測(cè)到外泌體攜帶豐富的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β1；另外，在雄性NOD/SCID荷CML小鼠中觀察到，每周2次經(jīng)皮下注射100 μg外泌體，50天時(shí)觀察到小鼠的瘤體大小、重量與PBS對(duì)照組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；且上述作用經(jīng)TGF-β1拮抗劑SB431542干預(yù)后受到抑制，推測(cè)與腫瘤微環(huán)境中腫瘤細(xì)胞自分泌的外泌體攜帶TGF-β1與LAMA84細(xì)胞TGF-β1受體結(jié)合后影響腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活有關(guān)。上述結(jié)果提示，腫瘤細(xì)胞源外泌體與親本細(xì)胞之間存在自分泌、正反饋的調(diào)節(jié)環(huán)路。

Corrado等〔18〕報(bào)道，LAMA84來(lái)源的外泌體攜帶雙調(diào)蛋白(AREG)能與基質(zhì)細(xì)胞HS5的表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)結(jié)合，經(jīng)Snail信號(hào)通路誘導(dǎo)靶基因IL-8、MMP9表達(dá)上調(diào)、分泌增加；而外泌體誘導(dǎo)基質(zhì)細(xì)胞HS5分泌的IL-8正向調(diào)節(jié)LAMA84細(xì)胞的存活和增殖。Huan等〔19〕用超速離心法從急性髓系白血病(AML)細(xì)胞株HEL、HL-60、Molm-14和U937和初發(fā)AML患者的白血病細(xì)胞培養(yǎng)上清中獲取外泌體，用Transwell共培養(yǎng)AML細(xì)胞株和骨髓基質(zhì)OP9細(xì)胞，檢測(cè)到外泌體高表達(dá)I型胰島素樣生長(zhǎng)因子受體(IGF-IR) ，OP9細(xì)胞能攝取AML源外泌體；將外泌體分別與親本細(xì)胞、IGF-IR敲除的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(MEFs)共培養(yǎng)，并給IGF-1R抑制劑足葉苦素(PPP)干預(yù)，觀察到外泌體經(jīng)GF-IR促進(jìn)白血病細(xì)胞增殖，基質(zhì)細(xì)胞分泌血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)增加，而下調(diào)造血相關(guān)因子c-Myb、CEBP-β、HOXA-9、SCF、CXCR4、CXCL12、ANGPT1、TGF-β1等的表達(dá)。上述結(jié)果提示腫瘤細(xì)胞源外泌體與微環(huán)境細(xì)胞之間存在旁分泌、正反饋的調(diào)節(jié)環(huán)路。

Jaworski等〔20〕報(bào)道，人嗜T淋巴細(xì)胞病毒1型(HTLV1)陽(yáng)性的成人T細(xì)胞白血病細(xì)胞來(lái)源的外泌體攜帶病毒源Tax、HBZ、Env以及前炎癥介質(zhì)等信息。將HTLV1感染的T白血病細(xì)胞來(lái)源的外泌體與受體細(xì)胞共培養(yǎng)后并給Fas抗體干預(yù)，觀察到Tax經(jīng)NF-κB通路，以cFLIP依賴的方式保護(hù)Jurkat細(xì)胞存活，避免死亡；攜帶HTLV1成分Tax的外泌體與白細(xì)胞介素(IL)-2活化的CTLL-2或外周血單個(gè)核細(xì)胞孵育后，觀察到受體細(xì)胞抵抗凋亡，與Tax活化AKT通路及Rb磷酸化有關(guān)。上述結(jié)果提示外泌體傳遞親本細(xì)胞及病原體的遺傳信息給受體細(xì)胞，促進(jìn)病情發(fā)生發(fā)展。

2 小結(jié)與展望

外泌體是來(lái)源于活細(xì)胞的胞外囊泡。白血病細(xì)胞源外泌體攜帶有白細(xì)胞在健康與疾病時(shí)相關(guān)的mRNA、miRNA、蛋白質(zhì)等生物大分子，其均可在病理情況下分泌量增加〔21〕。外泌體是細(xì)胞之間信息交流、物質(zhì)傳遞的載體，可以將親本細(xì)胞的信息運(yùn)送至相鄰細(xì)胞或遠(yuǎn)距離細(xì)胞從而改變受體細(xì)胞行為。已有的研究表明，外泌體參與白血病細(xì)胞的生存與增殖、凋亡抵抗、免疫逃逸、化療耐藥、骨髓血管形成以及浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移等惡性生物學(xué)行為。目前外泌體的分泌機(jī)制、對(duì)受體細(xì)胞的靶向調(diào)控等問(wèn)題尚不十分清楚。進(jìn)一步的疾病源外泌體在內(nèi)環(huán)境中的作用研究將會(huì)為臨床未來(lái)開(kāi)展疾病相關(guān)外泌體標(biāo)記物的檢測(cè)、開(kāi)發(fā)疫苗及藥物載體奠定基礎(chǔ)，為探討疾病的發(fā)病機(jī)制及發(fā)現(xiàn)治療靶點(diǎn)提供重要線索。

1Harding C,Heuser J,Stahl P.Receptor-mediated endocytosis of transferrin and recycling of the transferrin receptor in rat reticulocytes〔J〕.J Cell Biol,1983;97(2):329-39.

2Boyiadzis M,Whiteside TL.Information transfer by exosomes:A new frontier in hematologic malignancies〔J〕.Blood Rev,2015;29(5):281-90.

3Simons M,Raposo G.Exosomes-vesicular carriers for intercellular communication〔J〕.Curr Opin Cell Biol,2009;21(4):575-81.

4Trajkovic K,Hsu C,Chiantia S,etal.Ceramide triggers budding of exosome vesicles into multivesicular endosomes〔J〕.Science,2008;319(5867):1244-7.

5L?sser C,Alikhani VS,Ekstr?m K,etal.Human saliva,plasma and breast milk exosomes contain RNA:uptake by macrophages〔J〕.J Transl Med,2011;9(1):1

6Poliakov A,Spilman M,Dokland T,etal.Structural heterogeneity and protein composition of exosome‐like vesicles (prostasomes)in human semen〔J〕.Prostate,2009;69(2):159-67.

7Viola S,Traer E,Huan J,etal.Alterations in acute myeloid leukaemia bone marrow stromal cell exosome content coincide with gains in tyrosine kinase inhibitor resistance〔J〕.Br J Haematol,2016;172(6):983-6。

8Hornick NI,Doron B,Abdelhamed S,etal.AML suppresses hematopoiesis by releasing exosomes that contain microRNAs targeting c-MYB〔J〕.Sci Signal,2016；9(444):ra88.

9Katsuda T,Kosaka N,Ochiya T.The roles of extracellular vesicles in cancer biology:toward the development of novel cancer biomarkers〔J〕.Proteomics,2014;14(4-5):412-25.

10Hong CS,Muller L,Whiteside TL,etal.Plasma exosomes as markers of therapeutic response in patients with acute myeloid leukemia〔J〕.Front Immunol,2014;5:160.

11Corrado C,Flugy AM,Taverna S,etal.Carboxyamidotriazole-orotate inhibits the growth of imatinib-resistant chronic myeloid leukaemia cells and modulates exosomes-stimulated angiogenesis〔J〕.PLoS One,2012;7(8):e42310.

12Feng DQ,Huang B,Li J,etal.Selective miRNA expression profile in chronic myeloid leukemia K562 cell-derived exosomes〔J〕.Asian Pac J Cancer Prev,2013;14(12):7501-8.

13Huan J,Hornick NI,Shurtleff M J,etal.RNA trafficking by acute myelogenous leukemia exosomes〔J〕.Cancer Res,2013;73(2):918-29.

14Hazan-Halevy I,Rosenblum D,Weinstein S,etal.Cell-specific uptake of mantle cell lymphoma-derived exosomes by malignant and non-malignant B-lymphocytes〔J〕.Cancer Lett,2015;364(1):59-69.

15Patel SJ,Darie CC,Clarkson BD.Exosome mediated growth effect on the non-growing pre-B acute lymphoblastic leukemia cells at low starting cell density〔J〕.Am J Transl Res,2016;8(9):3614-29.

16Yeh YY,Ozer HG,Lehman AM,etal.Characterization of CLL exosomes reveals a distinct microRNA signature and enhanced secretion by activation of BCR signaling〔J〕.Blood,2015;125(21):3297-305.

17Hornick NI,Huan J,Doron B,etal.Serum exosome MicroRNA as a minimally-invasive early biomarker of AML〔J〕.Sci Rep,2015;5:11295.

18Corrado C,Raimondo S,Saieva L,etal.Exosome-mediated crosstalk between chronic myelogenous leukemia cells and human bone marrow stromal cells triggers an interleukin 8-dependent survival of leukemia cells〔J〕.Cancer Lett,2014;348(1):71-6.

19Huan J,Hornick NI,Goloviznina NA,etal.Coordinate regulation of residual bone marrow function by paracrine trafficking of AML exosomes〔J〕.Leukemia,2015;29(12):2285-95.

20Jaworski E,Narayanan A,van Duyne R,etal.Human T-lymphotropic virus type 1-infected cells secrete exosomes that contain Tax protein〔J〕.J BiolChem,2014;289(32):22284-305.

21Caivano A,Laurenzana I,De Luca L,etal.High serum levels of extracellular vesicles expressing malignancy-related markers are released in patients with various types of hematological neoplastic disorders〔J〕.TumourBiol,2015;36(12):9739-52.

〔2017-02-13修回〕

(編輯 郭 菁)

R733.7；R730.231R363

A

1005-9202(2017)19-4955-02；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.19.117

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.31460298,No.81460073)；云南省科技廳-昆明醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合專項(xiàng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2014FB092，2014FB099);云南省衛(wèi)生廳內(nèi)設(shè)機(jī)構(gòu)資助項(xiàng)目(2014NS271)

1 云南省第一人民醫(yī)院國(guó)家臨床重點(diǎn)?？蒲嚎?2 云南省第一人民醫(yī)院心臟大血管外科

撒亞蓮(1971-)，女，主任技師，主要從事細(xì)胞生物學(xué)與疾病相關(guān)基因研究。

李瑞瑋(1993-)，男，在讀碩士，主要從事細(xì)胞生物學(xué)研究。