吳玲， 王佳， 吳英， 夏添松

綜述與講座

乳腺癌骨轉(zhuǎn)移過程中的分子機(jī)制

吳玲， 王佳， 吳英， 夏添松

乳腺癌患者易發(fā)生骨轉(zhuǎn)移。乳腺癌骨轉(zhuǎn)移依賴多種細(xì)胞因子及蛋白的參與，是癌細(xì)胞與骨微環(huán)境相互作用的結(jié)果。骨轉(zhuǎn)移患者常見骨痛、病理性骨折等骨相關(guān)事件(skeletal related event，SRE)，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量及預(yù)后。了解乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制有助于對乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者的診斷及治療。作者就參與乳腺癌骨轉(zhuǎn)移相關(guān)因子及分子機(jī)制進(jìn)行了綜述。

乳腺癌； 骨轉(zhuǎn)移； 分子機(jī)制

在發(fā)生轉(zhuǎn)移的乳腺癌患者中，骨轉(zhuǎn)移占50%～70%[2]。主要或僅僅發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的患者雖然生存期長于發(fā)生其他部位轉(zhuǎn)移的患者[3]，但常出現(xiàn)骨痛、病理性骨折、高鈣血癥、脊髓壓迫等骨相關(guān)事件(skeletal related event，SRE)，產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害，最終導(dǎo)致死亡[4]。1889年，英國Paget提出“種子-土壤”學(xué)說，強(qiáng)調(diào)了腫瘤細(xì)胞和靶組織的相互作用，認(rèn)為腫瘤的轉(zhuǎn)移不是隨機(jī)的，乳腺癌細(xì)胞就像“種子”，骨微環(huán)境就是“土壤”，骨微環(huán)境為乳腺癌細(xì)胞提供必要的營養(yǎng)支持，乳腺癌細(xì)胞與骨微環(huán)境有一定的親和性。研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移與生活因素(尤其是缺乏維生素D和服用非甾體類抗炎藥)、原發(fā)腫瘤細(xì)胞RNA的表達(dá)、骨微環(huán)境中的代謝產(chǎn)物、癌細(xì)胞對破骨細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)有關(guān)[5]。乳腺癌是一全身性疾病已是共識，一些乳腺癌患者早期即出現(xiàn)血運(yùn)轉(zhuǎn)移。乳腺癌骨轉(zhuǎn)移一旦發(fā)生基本無法治愈，且其分子機(jī)制至今仍未研究清楚[6]。本文通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，就參與乳腺癌骨轉(zhuǎn)移相關(guān)因子及分子機(jī)制綜述如下。

1 骨轉(zhuǎn)移的相關(guān)過程及有關(guān)因子

乳腺癌骨轉(zhuǎn)移是多步驟的級聯(lián)反應(yīng)過程，是多細(xì)胞多因子多分子參與的復(fù)雜過程。

1.1 乳腺癌細(xì)胞的定向遷移 趨化因子通過與特定細(xì)胞表面的特異性G蛋白偶聯(lián)受體相結(jié)合發(fā)揮作用，吸引特定細(xì)胞定向移動。CXCL12(又稱基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1)/CXCR4信號軸在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中具有重要作用。此遷移作用依賴細(xì)胞自分泌的內(nèi)皮生長因子(VEGF)。CXCR4和其配體CXCL12結(jié)合后能夠促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖與侵襲，抑制其凋亡[7]。目前很多研究表明腫瘤細(xì)胞過度表達(dá)CXCR4，癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的靶組織(肺、肝、骨)表達(dá)高水平的CXCL12，使癌細(xì)胞通過CXCL12/CXCR4信號軸向靶組織定向遷移[8-9]。同時，該信號軸能夠加強(qiáng)人乳腺癌細(xì)胞系中MDA-MB-231細(xì)胞偽足形成、定向遷移和浸潤作用，提高其侵襲性[10]，這也產(chǎn)生了對癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的自然選擇現(xiàn)象，使得更適應(yīng)組織環(huán)境的惡性腫瘤細(xì)胞留存下來。抗CXCR4中和抗體可以封閉該信號軸對癌細(xì)胞的作用，故而該軸可以成為治療乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的治療靶點(diǎn)，抑制該軸的作用可以抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移，對腫瘤的生長與骨轉(zhuǎn)移起到一定的抑制作用。

1.2 乳腺癌細(xì)胞的黏附 整合素是細(xì)胞表面異二聚糖蛋白，參與細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)合反應(yīng)。具有侵襲性的癌細(xì)胞高表達(dá)整合素β6，表達(dá)越多侵襲性越強(qiáng)[11]，并且，整合素β6的表達(dá)與乳腺癌患者的預(yù)后密切相關(guān)，表達(dá)越多預(yù)后越差。同時，纖連蛋白與人類的許多腫瘤轉(zhuǎn)移表性有關(guān)[12]，在一些腫瘤轉(zhuǎn)移模型中也參與了癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移過程[13]。整合素和纖連蛋白間的相互作用促進(jìn)了癌細(xì)胞向靶組織的侵入及轉(zhuǎn)移，如整合素avβ6被發(fā)現(xiàn)在早期非小細(xì)胞肺癌組織中過度上調(diào)[14]。整合素avβ3通過與骨基質(zhì)蛋白的結(jié)合抑制乳腺癌細(xì)胞死亡的信號，從而提高轉(zhuǎn)移到骨的乳腺癌細(xì)胞的存活率，并通過與骨中的骨唾液蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)蛋白結(jié)合，介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞與骨小梁發(fā)生黏附，從而發(fā)揮調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的遷移和可能發(fā)生的侵襲作用[6]。

1.3 乳腺癌細(xì)胞的侵襲 骨唾液酸蛋白(BSP)是細(xì)胞外基質(zhì)中的一種酸性糖蛋白，在骨細(xì)胞外基質(zhì)中參與骨代謝，血清BSP濃度可以反映破骨細(xì)胞的活性和骨吸收程度。原發(fā)性乳腺癌患者的血清BSP濃度升高提示可能出現(xiàn)早期骨轉(zhuǎn)移，并且提示預(yù)后不良，術(shù)前血清BSP升高的乳腺癌患者在術(shù)后發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的危險性高。BSP表達(dá)陽性的癌細(xì)胞可以通過TGF-β1(轉(zhuǎn)化生長因子β1)通路，使細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶磷酸化[15]，刺激轉(zhuǎn)錄激活蛋白-1產(chǎn)生，增加某些蛋白酶(如基質(zhì)金屬蛋白酶MMPs)的產(chǎn)生，促進(jìn)癌細(xì)胞的血管浸潤及轉(zhuǎn)移。BSP也可以通過與整合素的結(jié)合促進(jìn)癌細(xì)胞骨轉(zhuǎn)移[6]。此外，由成骨細(xì)胞分泌的骨粘連蛋白能夠提高乳腺癌細(xì)胞的侵襲能力；骨橋蛋白通過相應(yīng)的整合素受體與破骨細(xì)胞結(jié)合，增強(qiáng)破骨細(xì)胞的活性，促進(jìn)骨吸收[16]。

以上參與乳腺癌細(xì)胞從原發(fā)灶向骨組織轉(zhuǎn)移的因子、蛋白等均促進(jìn)了乳腺癌細(xì)胞的親骨性轉(zhuǎn)移，故而，這些因子及蛋白也可能作為治療乳腺癌及乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的靶點(diǎn)，制備相應(yīng)的抗體或抑制相應(yīng)的因子的產(chǎn)生，抑制乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的多個途徑，可以有效治療乳腺癌及發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的乳腺癌。

2 乳腺癌細(xì)胞與骨微環(huán)境

正常的骨穩(wěn)態(tài)的維持依賴于成骨細(xì)胞參與的骨形成與破骨細(xì)胞參與的骨吸收作用，乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的過程就是此穩(wěn)態(tài)逐漸被打破的結(jié)果，故而乳腺癌骨轉(zhuǎn)移包括成骨性、溶骨性和混合性骨轉(zhuǎn)移，其中溶骨性骨轉(zhuǎn)移占骨轉(zhuǎn)移乳腺癌患者的65%～70%[17]。

2.1 成骨性轉(zhuǎn)移 哺乳動物成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子(Runx)家族蛋白與腫瘤密切相關(guān)，既能促進(jìn)腫瘤發(fā)生又存在一定的抑癌作用，其調(diào)控基因的表達(dá)異常會導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[18]。過表達(dá)的Runx1具有致癌作用[19]，Runx2是成骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子，參與成骨細(xì)胞的分化與骨組織的發(fā)育，其缺乏會導(dǎo)致成骨細(xì)胞發(fā)育受阻進(jìn)而影響骨骼的合成[20]。Runx2是乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的主要激活因子[21]，其表達(dá)越高，癌細(xì)胞惡性程度越高，在激素受體均為陰性的乳腺癌患者體內(nèi)常見其高表達(dá)。Runx2與雌激素受體表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，雌激素主要調(diào)控乳腺癌細(xì)胞的增殖，Runx2主要調(diào)控癌細(xì)胞的分化與轉(zhuǎn)移，且Runx2在一定程度上抑制雌激素對乳腺癌細(xì)胞的調(diào)控作用。Gokulnath等[22]首次證實Runx2在MDA-MB-231細(xì)胞系中是轉(zhuǎn)錄激活因子-3(ATF-3)的目的基因。在乳腺上皮細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化過程中，PI3K-Akt信號通路具有重要的作用，而該信號通路在其過程中就是通過下游信號分子Runx2實現(xiàn)的[23]。

2.2 溶骨性轉(zhuǎn)移 乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移到骨組織后造成溶骨性破壞，并不是癌細(xì)胞對骨細(xì)胞的直接作用造成的，而是通過癌細(xì)胞分泌的一些細(xì)胞因子與骨微環(huán)境相互作用，造成破骨細(xì)胞的破骨作用加強(qiáng)而致骨質(zhì)破壞。乳腺癌細(xì)胞與骨微環(huán)境之間形成惡性循環(huán)，造成腫瘤細(xì)胞不斷增殖生長與骨質(zhì)的不斷被破壞。該惡性循環(huán)主要是通過RANK/RANKL-OPG系統(tǒng)實現(xiàn)。

成骨細(xì)胞中的細(xì)胞核因子κB受體活化因子配基(RANKL)是腫瘤壞死因子家族中的一種，表達(dá)于成骨細(xì)胞、骨基質(zhì)細(xì)胞和激活的T細(xì)胞并由其釋放，在正常骨髓中低水平存在。甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白(PTH-rP)可刺激成骨細(xì)胞分泌RANKL，破骨前體細(xì)胞分化成破骨細(xì)胞時必須的信號分子包括RANKL和巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)。乳腺癌細(xì)胞發(fā)生骨轉(zhuǎn)移后，絕大多數(shù)情況下，骨微環(huán)境中的癌細(xì)胞受轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)的刺激產(chǎn)生大量PTH-rP，進(jìn)而刺激成骨細(xì)胞分泌釋放RANKL。RANKL與破骨細(xì)胞表面的細(xì)胞核因子κB受體活化因子(RANK)結(jié)合，促進(jìn)破骨細(xì)胞的成熟，破骨作用加強(qiáng)。成骨細(xì)胞分泌的骨保護(hù)素(OPG)與RANKL之間有競爭關(guān)系，可抑制體內(nèi)外破骨細(xì)胞的成熟與骨質(zhì)的破壞，OPG與RANKL對破骨細(xì)胞的活性進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，兩者的相對含量決定了破骨細(xì)胞的活性[6]。乳腺癌發(fā)生骨轉(zhuǎn)移后，癌細(xì)胞可以分泌細(xì)胞因子使RANKL的表達(dá)增強(qiáng)，成骨細(xì)胞及其他與腫瘤相關(guān)的細(xì)胞如成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞等OPG的表達(dá)被抑制，破骨作用加強(qiáng)，骨質(zhì)破壞增多，骨基質(zhì)中富含的胰島素樣生長因子(IGFs)、TGF-β、成纖維細(xì)胞生長因子(FGFs)等細(xì)胞因子釋放增多，促進(jìn)骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生；Ca2+增多，刺激乳腺上皮細(xì)胞分泌PTH-rP增多，又進(jìn)一步造成破骨細(xì)胞活性增高，形成惡性循環(huán)，即“溶骨性骨轉(zhuǎn)移-骨吸收惡性循環(huán)”。

第33屆美國圣安東尼奧得克薩斯健康科學(xué)大學(xué)癌癥治療及研究中心與美國癌癥研究學(xué)會年會(圣安東尼奧乳癌研討會)上公布了一項研究結(jié)果[24]，與唑來膦酸組相比，地諾單抗(denosumab)(一種完全的人源性RANKL的單克隆抗體，影響RANK與RANKL結(jié)合，抑制破骨細(xì)胞活化和發(fā)展)組乳腺癌和骨轉(zhuǎn)移患者的骨骼相關(guān)事件延遲了5個月。故可得知此信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑上的分子拮抗劑可以緩解乳腺癌骨轉(zhuǎn)移。

3 結(jié)語

乳腺癌骨轉(zhuǎn)移是一個復(fù)雜的過程，為了深入了解其分子機(jī)制以更加有效地治療并預(yù)防乳腺癌骨轉(zhuǎn)移，以下問題亟待解決：能否找到敏感性與特異性均較高的血清學(xué)標(biāo)志可以早期發(fā)現(xiàn)或連續(xù)監(jiān)測乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移，以彌補(bǔ)影像學(xué)檢查的不足；用藥物治療已發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的乳腺癌時常見SRE反復(fù)出現(xiàn)，能否通過基因工程阻斷某條或者某些信號通路從而減少SRE的發(fā)生。

[1] Song QK, Wang XL, Zhou XN, et al. Breast Cancer Challenges and Screening in China: Lessons From Current Registry Data and Population Screening Studies[J]. Oncologist, 2015, 20(7):773-779.

[2] Glendenning J, Cook G. Imaging breast cancer bone metastases: current status and future directions[J]. Semin Nucl Med, 2013, 43(4):317-323.

[3] 江澤飛，陳佳藝，牛曉輝，等.乳腺癌骨轉(zhuǎn)移和骨相關(guān)疾病臨床診療專家共識(2014版)[J].中華醫(yī)學(xué)雜志,2015，95(4): 241-247.

[4] Jung SY, Rosenzweig M, Sereika SM, et al. Factors associated with mortality after breast cancer metastasis[J]. Cancer Causes Control, 2012, 23(1):103-112.

[5] Brockton NT, Gill SJ, Laborge SL, et al. The Breast Cancer to Bone (B2B) Metastases Research Program: a multi-disciplinary investigation of bone metastases from breast cancer[J]. BMC Cancer, 2015,15:512.doi: 10.1186/s12885-015-1528-y.

[6] 陳慧,沈贊. 乳腺癌骨轉(zhuǎn)移機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 中國癌癥雜志,2009,19(12):963-968.

[7] Wald O, Shapira OM, Izhar U. CXCR4/CXCL12 axis in non small cell lung cancer (NSCLC) pathologic roles and therapeutic potential[J]. Theranostics, 2013,3(1):26-33.

[8] Cavallaro S. XCR4/CXCL12 in non-small-cell lung cancer metastasis to the brain[J].Int J Mol Sci,2013,14(1):1713-1727.

[9] Salomonnson E, Sstacer AC, Ehrlich A, et al. Imaging CXCL12-CXCR4 signaling in ovarian cancer therapy[J].PLoS One, 2013,8(1):e51500.

[10] Sun Y, Mao X, Fan C, et al. CXCL12-CXCR4 axis promotes the natural selection of breast cancer cell metastasis[J]. Tumour Biol, 2014, 35(8):7765-7773.

[11] Li W, Liu Z, Zhao C, et al. Binding of MMP-9-degraded fibronectin to β6 integrin promotes invasion via the FAK-Src-related Erk1/2 and PI3K/Akt/Smad-1/5/8 pathways in breast cancer [J]. Oncol Rep, 2015, 34(3):1345-1352.

[12] Waalkes S, Atschekzei F, Kramer MW, et al. Fibronectin 1 mRNA expression correlates with advanced disease in renal cancer[J]. BMC Cancer, 2010,10:503-503.

[13] Jia D, Yan M, Wang X, et al.Development of a highly metastatic model that reveals a crucial role of fibronectin in lung cancer cell migration and invasion[J]. BMC Cancer, 2010,10:364.

[14] Cantor D, Slapetova I, Kan A, et al. Overexpression of αvβ6 integrin alters the colorectal cancer cell proteome in favor of elevated proliferation and a switching in cellular adhesion that increases invasion[J].J Proteome Res,2013, 12(6):2477-2490. [15] Gordon JA, Sodek J, Hunter GK, et al. Bone sialoprotein stimulates focal adhesion-related signaling pathways:role in migration and survival of breast and prostate cancer cell[J]. J Cell Biochem, 2009,107(6):1118-1128.

[16] 龔曉璇，徐露，孫玉潔. 乳腺癌骨轉(zhuǎn)移靶向性機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 癌變·畸變·突變,2010,22(1):78-80.

[17] 歐陽琳娜，彭衛(wèi)，鄭維，等. 維生素D與乳腺癌骨轉(zhuǎn)移相關(guān)性研究進(jìn)展[J]. 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)(B),2015,36(8):64-67.

[18] Chuang LS, Ito K, Ito Y. RUNX family: Regulation and diversification of roles through interacting proteins[J]. Int J Cancer, 2013,132(6):1260-1271.

[19] Markova EN, Petrova NV, Razin SV, et al. Transcription factor RUNX1[J]. Mol Biol (Mosk), 2012, 46(6):846-859.

[20] Dalle Carbonare L, Innamorati G, Valenti MT. Transcription factor Runx2 and its application to bone tissue engineering[J]. Stem Cell Rev, 2012, 8(3):891-897.

[21] 付曉珍，李洪艷，張葉軍，等. 成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子2與乳腺癌[J]. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,2014,4(4):332-336.

[22] Gokulnath M, Partridge NC, Selvamurugan N. Runx2, a target gene for activating transcription factor-3 in human breast cancer cells[J]. Tumour Biol, 2015,36(3):1923-1931.

[23] Pande S, Browne G, Padmanabhan S, et al. Oncogenic cooperation between PI3K/Akt signaling and transcription factor Runx2 promotes the invasive properties of metastatic breast cancer cells [J]. J Cell Physiol, 2013,228(8):1784-1792.

[24] 李玉梅.Denosumab延遲乳腺癌和骨轉(zhuǎn)移患者的骨相關(guān)事件[J]. 中華醫(yī)學(xué)雜志,2011,91(4):281-281.

江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程一期項目(PPZY2015A064)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程二期立項學(xué)科(臨床醫(yī)學(xué))；江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃2015年立項項目(201510312012Z)

211166 江蘇 南京，南京醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)(吳玲，王佳)； 215123 江蘇 蘇州，蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部 口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)(吳英)； 210029 江蘇 南京，南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 乳腺外科(夏添松)

夏添松，Email：xiatsswms@163.com

10.3969/j.issn.1674-4136.2017.01.018

1674-4136(2017)01-0055-03

2016-09-09][本文編輯：李慶]