胡金龍 秦 晗

腫瘤骨轉(zhuǎn)移的有效治療是臨床學者攻關(guān)目標，分子靶向治療是一種腫瘤殺傷性和凋亡誘導性治療，因療效顯著已使其成為新的行之有效的治療方式[1]。因此研究腫瘤骨轉(zhuǎn)移發(fā)生過程中分子機制，尋找有效治療靶點，對于抑制骨轉(zhuǎn)移病灶的有效治療具有重要的科學意義和應用價值。Runx2作為Runt 結(jié)構(gòu)域基因家族中的一員，是由一個DNA結(jié)合的α亞基和一個非DNA結(jié)合的β亞基組成的異二聚體蛋白[2,3]。其通常被稱為成骨的主開關(guān)，在骨發(fā)育過程中促進間充質(zhì)干細胞向成骨細胞方向分化，同時在成骨細胞分化的早期上調(diào)骨基質(zhì)蛋白相關(guān)基因的表達以促進前成骨細胞成熟[4,5]。近年來，Runx2與腫瘤間關(guān)系的研究日益引起關(guān)注，研究發(fā)現(xiàn)，Runx2具有促進腫瘤細胞生長和骨轉(zhuǎn)移的能力[6]。腫瘤骨轉(zhuǎn)移時，腫瘤細胞最初處于休眠狀態(tài)，骨代謝平衡，而隨后破骨細胞導致的骨溶解打破該平衡，引發(fā)癌細胞與骨微環(huán)境之間的惡性循環(huán)[7]。越來越多的研究表明，Runx2可能通過參與NF-κB受體活化因子配體(nuclear factor-κB receptor activating factor ligand, RANKL)/NF-κB受體活化因子(nuclear factor-κB receptor activating factor，RANK)/骨保護素(osteoprotegerin，OPG)系統(tǒng)、核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)通路、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)通路、Wnt通路以及信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)等信號通路，在腫瘤骨轉(zhuǎn)移中起重要調(diào)控作用[8～12]。本文將Runx2影響腫瘤骨轉(zhuǎn)移信號通路的研究進展做一綜述，以期為腫瘤骨轉(zhuǎn)移有效治療靶點的選擇提供理論基礎(chǔ)。

一、Runx2與RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)

RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)由3個主要信號分子組成，RANKL是主要表達于成骨細胞上的跨膜蛋白，與破骨前體細胞信號受體RANK結(jié)合后促進破骨前體細胞融合并分化為成熟的破骨細胞，成熟的破骨細胞黏附于骨表面，通過分泌酸和溶解酶促進骨吸收。OPG是誘餌受體，與RANK競爭結(jié)合RANKL，抑制破骨細胞分化、成熟，避免骨組織過度吸收[13]。

RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)生理狀態(tài)下處于動態(tài)平衡，維持正常骨代謝功能。而乳腺癌骨轉(zhuǎn)移時，在Runx2介導下該系統(tǒng)平衡失調(diào)，導致破骨功能增強，成骨功能抑制[6]。Kim等[8]在高度骨轉(zhuǎn)移的前列腺癌細胞PC3(mtPC3)和乳腺癌細胞MDA-MB-231(mtMDA)、PC3、MDA的染色質(zhì)復合物中，運用計算機分析尋找人RANKL啟動子中Runx2的結(jié)合位點，根據(jù)分析結(jié)果使用針對人RANKL啟動子中Runx2結(jié)合區(qū)的引物對沉淀的DNA擴增，根據(jù)染色質(zhì)免疫沉淀分析發(fā)現(xiàn)，mtPC3和mtMDA的RANKL啟動子募集到的Runx2較PC3和MDA顯著增高，結(jié)果提示，癌細胞骨轉(zhuǎn)移時可以通過Runx2依賴性信號轉(zhuǎn)導表達RANKL，促進破骨細胞成熟。Runx2在骨發(fā)育過程中可誘導成骨細胞表達RANKL并通過調(diào)節(jié)OPG促進破骨細胞分化[14]。Zhao等[15]利用乳腺癌細胞MDA-MB-231和成骨細胞MG-63共培養(yǎng)，對照組為MG-63單獨培養(yǎng)，實時PCR分析MG-63細胞中Runx2、RANKL、OPG表達水平，研究發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)組較對照組的Runx2表達升高，而RANKL與Runx2在不同觀察時間具有相同的趨勢，OPG則較對照組表達下降。以上結(jié)果提示癌細胞不僅自身表達Runx2激活RANKL啟動子促進破骨細胞成熟，還能直接作用于成骨細胞，通過上調(diào)RANKL和抑制OPG表達以促進骨溶解。

二、Runx2與NF-κB信號通路

NF-κB是一種調(diào)控多種生物反應的核因子，其包含數(shù)個轉(zhuǎn)錄因子，分別為p65(RelA)、RelB、c-Rel、p50(NF-κB1)和p52(NF-κB2)。NF-κB既是炎癥過程的主要介質(zhì)，也是免疫反應的調(diào)節(jié)因子。炎性細胞因子尤其是NF-κB在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中具有雙重作用，一方面，NF-κB的激活是免疫防御的一部分，可以靶向作用并消除腫瘤細胞；另一方面，NF-κB在許多類型的腫瘤中激活后可以發(fā)揮多種促癌作用[16]。Li等[17]通過使用裸鼠模型，觀察青蒿素對小鼠脛骨腫瘤生長和腫瘤導致骨質(zhì)破壞的抑制作用，探索青蒿素的抑制溶骨原理。酶聯(lián)免疫吸附實驗結(jié)果顯示，血清中的破骨細胞分化因子RANKL隨青蒿素的濃度升高而下降，此外，蛋白印跡分析顯示，青蒿素抑制了破骨細胞NF-κB p65的磷酸化。推測在腫瘤骨轉(zhuǎn)移中Runx2與NF-κB信號通路主要關(guān)系如下：Runx2激活RANKL/RANK/OPG系統(tǒng)促進破骨細胞成熟，而破骨細胞祖細胞表面的RANK受體誘導NF-κB信號通路的級聯(lián)反應，進一步促進破骨細胞形成，從而強化破骨細胞的溶骨作用[8,9]。

三、Runx2與TGF-β信號通路

TGF-β是一類細胞因子超家族，TGF-β信號通路包括Smad經(jīng)典途徑和非經(jīng)典MAPK途徑。在經(jīng)典途徑中，活化的受體復合物募集R-Smad并使其磷酸化，之后復合物易位到細胞核中與其他轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子共同調(diào)節(jié)靶基因的表達[18]。在正常骨代謝過程中TGF-β信號通路的Smad經(jīng)典途徑和非經(jīng)典MAPK途徑均可激活Runx2的轉(zhuǎn)錄，促進其成骨[19]。TGF-β信號轉(zhuǎn)導在腫瘤的調(diào)控中起重要作用，最初是腫瘤抑制因子，而后隨著腫瘤的發(fā)展成為促進腫瘤進展的積極介質(zhì)[20]。Zhang等[10]通過小鼠動物模型，探討Runx2-HTY突變體對前列腺癌細胞PC3的TGF-β-Smad途徑的影響，與野生型Runx2-WT比較，小鼠脛骨內(nèi)注射含Runx2-HTY的PC3細胞導致的溶骨性病變較小，PC3骨吸收因子-甲狀旁腺激素相關(guān)肽(parathyroidhormone related protein, PTHrP)表達大幅降低，表明Runx2可能通過TGF-β信號通路的Smad經(jīng)典途徑促進PTHrP介導的骨吸收。另有研究提示，Runx2可以直接上調(diào)Indian Hedgehog(IHH)基因，與TGF-β通路協(xié)同作用下進一步促進PTHrP的產(chǎn)生，進而刺激成骨細胞或骨髓基質(zhì)細胞表達RANKL，誘導破骨細胞成熟，使骨微環(huán)境中骨質(zhì)吸收增加[21]。而骨基質(zhì)中富含生長因子TGF-β，被吸收的骨基質(zhì)釋放出的TGF-β，正向刺激腫瘤細胞增殖，并促進PTHrP的分泌，從而在腫瘤細胞導致骨質(zhì)破壞與骨質(zhì)溶解誘發(fā)腫瘤生長之間形成惡性循環(huán)。

四、 Runx2與Wnt信號通路

Wnts是一種分泌糖蛋白，Wnt信號通路可分為Wnt/β-catenin經(jīng)典途徑和一些非經(jīng)典途徑，如磷脂酶C 、蛋白激酶C、平面細胞極性和Wnt/Ca2+等[22]。生理狀態(tài)下Wnt信號通路是調(diào)節(jié)成骨細胞活性的關(guān)鍵通路，并可通過經(jīng)典和非經(jīng)典途徑促進Runx2表達以促進成骨[19]。通過對發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的乳腺癌研究發(fā)現(xiàn)，骨轉(zhuǎn)移腫瘤細胞不僅可以增強破骨細胞功能干擾正常的骨重塑，還可以抑制成骨細胞阻止新骨生成[23]。Wnt信號通路對維持骨穩(wěn)態(tài)起重要作用，而骨硬化蛋白(sclerostin，SOST)可以與Wnt信號通路中的LRP5/6結(jié)合，拮抗Wnt信號通路的傳遞，從而抑制新骨形成[24]。Mendoza-Villanueva等[11]使用酶聯(lián)免疫吸附試驗測定乳腺癌細胞MDA-MB-231分泌到培養(yǎng)基中SOST含量，發(fā)現(xiàn)siRunx2轉(zhuǎn)染的MDA-MB-231產(chǎn)生的SOST約比對照細胞少5倍。進一步測定Runx2與SOST的關(guān)系，用含有SOST啟動子的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染siRunx2及非特異性siRNA的MDA-MB-231細胞，與對照細胞比較，Runx2基因沉默組細胞中SOST啟動子的活性顯著降低。同時觀察小鼠骨髓間充質(zhì)干細胞在源自MDA-MB-231細胞的條件分化培養(yǎng)基中生長時，其分化被顯著抑制，相比之下，在SOST耗盡的培養(yǎng)基中培養(yǎng)的小鼠骨髓間充質(zhì)干細胞分化活躍。結(jié)果提示，Runx2直接與SOST啟動子結(jié)合促進MDA-MB-231細胞分泌SOST，而SOST阻斷Wnt信號通路從而導致成骨細胞活性降低，新骨形成抑制。在一些溶骨性骨轉(zhuǎn)移中，癌細胞不僅作用于破骨細胞，同時還作用于成骨細胞抑制成骨，骨修復抑制解除可能是今后取代抑制破骨細胞功能類藥物的潛在研究方向。

五、Runx2與STAT3信號通路

STAT3是信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活蛋白家族的一員，以轉(zhuǎn)錄的方式調(diào)控多種細胞過程。有研究發(fā)現(xiàn)，前列腺癌細胞通過TGF-β1誘導的Smad和AP-1兩種途徑刺激IL-11表達，即Runx2-Smad和Runx2-c-Jun兩種復合物相互作用，共同增強IL-11的表達[12]。Liang等[25]使用IL-11的單克隆抗體阻斷骨特異性轉(zhuǎn)移乳腺癌細胞BoM-1833的IL-11表達，研究發(fā)現(xiàn)顯著減少BoM-1833誘導的破骨細胞形成。進一步分析IL-11誘導破骨細胞形成過程中STAT3信號通路的活性，發(fā)現(xiàn)IL-11誘導的破骨細胞形成依賴STAT3途徑的活化。IL-11是IL-6家族細胞因子的一員，多種細胞通過自分泌和旁分泌的方式分泌IL-11，從而激活乳腺癌細胞的STAT3信號通路以促進腫瘤進展[26]。同時腫瘤細胞自身也可以分泌IL-11直接作用于破骨前體細胞的STAT通路，正向調(diào)節(jié)破骨細胞的形成，促進骨質(zhì)破壞。

六、展 望

腫瘤的骨轉(zhuǎn)移往往導致預后不良，目前抑制骨破壞的藥物主要有雙磷酸鹽、地諾單抗，其雖能抑制溶骨性病變，延長患者的生存期，但存在許多不良反應，如骨壞死、腎毒性、低鈣血癥等，因此有效藥物的研發(fā)勢在必行[27,28]。靶向治療是新近發(fā)展起來的，針對腫瘤發(fā)展過程中細胞受體、關(guān)鍵基因和調(diào)控分子等生物靶點進行干預，從而有效阻斷腫瘤發(fā)展并且促進腫瘤細胞凋亡的特異性治療[29]。因此深入研究腫瘤骨轉(zhuǎn)移發(fā)生過程中分子機制，尋找有效生物靶點，對腫瘤的治療具有重要意義[30]。近年來，Runx2與腫瘤間關(guān)系日益受到重視，Runx2介導下的溶骨機制主要分以下兩方面：一方面，腫瘤細胞可能直接誘導或通過成骨細胞間接誘導破骨細胞成熟；另一方面，Runx2可能通過參與多種信號通路打破骨代謝平衡，促進骨質(zhì)溶解。然而，目前尚無確切證據(jù)證明這兩方面是單獨或者聯(lián)合作用導致腫瘤骨轉(zhuǎn)移的原因，因而也缺乏針對性治療措施。因此，深入探討Runx2和腫瘤骨轉(zhuǎn)移相關(guān)分子調(diào)控機制，將為進一步了解腫瘤骨轉(zhuǎn)移發(fā)病機制和尋找有效治療靶點提供新的理論和實驗依據(jù)。