探秘——乳腺癌骨轉移

健康 04-07

乳腺癌骨轉移過程中的分子機制

吳玲，王佳，吳英，夏添松
作者單位：南京醫科大學第一附屬醫院乳腺外科

乳腺癌患者容易發生骨轉移。乳腺癌骨轉移依賴多種細胞因子及蛋白的參與，是癌細胞與骨微環境相互作用的結果。骨轉移患者常見骨痛、病理性骨折等骨相關事件，嚴重影響了患者的生活質量及預後。了解乳腺癌骨轉移的分子機制將有助乳腺癌骨轉移患者的診斷及治療。南京醫科大學夏添松副教授為您解讀參與乳腺癌骨轉移相關因子及分子機制。

在發生轉移的乳腺癌患者中，骨轉移佔50%~70%。主要或僅僅發生骨轉移的患者雖然生存期長於發生其他部位轉移的患者[3]，但常出現骨痛、病理性骨折、高鈣血症、脊髓壓迫等骨相關事件(skeletal related event，SRE)，產生嚴重損害，最終導致死亡[4]。1889年，英國Paget提出「種子-土壤」學說，強調了腫瘤細胞和靶組織的相互作用，認為腫瘤的轉移不是隨機的，乳腺癌細胞就像「種子」，骨微環境就是「土壤」，骨微環境為乳腺癌細胞提供必要的營養支持，乳腺癌細胞與骨微環境有一定的親和性。研究發現[5]乳腺癌骨轉移與生活因素(尤其是缺乏維生素D和服用非甾體類抗炎葯)、原發腫瘤細胞RNA的表達、骨微環境中的代謝產物、癌細胞對破骨細胞分化的調節有關。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血運轉移。乳腺癌骨轉移一旦發生基本無法治癒，且其分子機制至今仍未研究清楚[6]。本文通過查閱相關文獻，就參與乳腺癌骨轉移相關因子及分子機制綜述如下。

1骨轉移的相關過程及有關因子

乳腺癌骨轉移是多步驟的級聯反應過程，是多細胞多因子多分子參與的複雜過程。

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

1.2 乳腺癌細胞的粘附 整合素是細胞表面異二聚糖蛋白，參與細胞與細胞外基質的結合反應。具有侵襲性的癌細胞高表達整合素β6，表達越多侵襲性越強[11]，並且，整合素β6的表達與乳腺癌患者的預後密切相關，表達越多預後越差。同時，纖連蛋白與人類的許多腫瘤轉移表性有關[12]，在一些腫瘤轉移模型中也參與了癌細胞的轉移過程[13]，整合素和纖連蛋白間的相互作用促進了癌細胞向靶組織的侵入及轉移，如整合素avβ6被發現在早期非小細胞肺癌組織中過度上調[14]。整合素avβ3通過與骨基質蛋白的結合抑制乳腺癌細胞死亡的信號，從而提高轉移到骨的乳腺癌細胞的存活率，並通過與骨中的骨唾液蛋白等細胞外基質蛋白結合，介導乳腺癌細胞與骨小梁發生粘附，從而發揮調節乳腺癌細胞的遷移和可能發生的侵襲作用[6]。

1.3 乳腺癌細胞的侵襲 骨唾液酸蛋白（BSP）是細胞外基質中的一種酸性糖蛋白，在骨細胞外基質中參與骨代謝，血清BSP濃度可以反映破骨細胞的活性和骨吸收程度。原發性乳腺癌患者的血清BSP濃度升高提示可能出現早期骨轉移，並且提示預後不良，術前血清BSP升高的乳腺癌患者在術後發生骨轉移的危險性高。BSP表達陽性的癌細胞可以通過TGF-β1（轉化生長因子β1）通路，使細胞外信號調節激酶磷酸化[15]，刺激轉錄激活蛋白-1產生，增加某些蛋白酶（如基質金屬蛋白酶MMPs）的產生，促進癌細胞的血管浸潤及轉移。BSP也可以通過與整合素的結合促進癌細胞骨轉移[6]。此外，由成骨細胞分泌的骨粘連蛋白能夠提高乳腺癌細胞的侵襲能力；骨橋蛋白通過相應的整合素受體與破骨細胞結合，增強破骨細胞的活性，促進骨吸收[16]。

以上參與乳腺癌細胞從原發灶向骨組織轉移的因子、蛋白等均促進了乳腺癌細胞的親骨性轉移，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移的靶點，製備相應的抗體或抑制相應的因子的產生，抑制乳腺癌骨轉移的多個途徑，可以有效治療乳腺癌及發生骨轉移的乳腺癌。

2乳腺癌細胞與骨微環境

正常的骨穩態的維持依賴於成骨細胞參與的骨形成與破骨細胞參與的骨吸收作用，乳腺癌骨轉移的過程就是此穩態逐漸被打破的結果，故而乳腺癌骨轉移包括成骨性、溶骨性和混合性骨轉移，其中溶骨性骨轉移占骨轉移乳腺癌患者的65%~70%[17]。

2.1 成骨性轉移 哺乳動物成骨細胞特異性轉錄因子(Runx)家族蛋白與腫瘤密切相關，既能促進腫瘤發生又存在一定的抑癌作用，其調控基因的表達異常會導致腫瘤的發生[18]。過表達的Runx1具有致癌作用[19]，Runx2是成骨細胞的轉錄因子，參與成骨細胞的分化與骨組織的發育，其缺乏會導致成骨細胞發育受阻進而影響骨骼的合成[20]。Runx2是乳腺癌骨轉移的主要激活因子[21]，其表達越高，癌細胞惡性程度越高，在激素受體均為陰性的乳腺癌患者體內常見其高表達，Runx2與雌激素受體表達呈負相關，雌激素主要調控乳腺癌細胞的增殖，Runx2主要調控癌細胞的分化與轉移，且Runx2在一定程度上抑制雌激素對乳腺癌細胞的調控作用。Gokulnath等[22]也首次證實Runx2在MDA-MB-231細胞系中是轉錄激活因子-3（ATF-3）的目的基因。在乳腺上皮細胞惡性轉化過程中，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實現的[23]。

2.2 溶骨性轉移 乳腺癌細胞轉移到骨組織後造成溶骨性破壞，並不是癌細胞對骨細胞的直接作用造成的，而是通過癌細胞分泌的一些細胞因子與骨微環境相互作用，造成破骨細胞的破骨作用加強而致的骨質破壞，乳腺癌細胞與骨微環境之間形成惡性循環，造成腫瘤細胞不斷增殖生長與骨質的不斷被破壞。該惡性循環主要是通過RANK/RANKL-OPG系統實現的。

成骨細胞中的細胞核因子κB受體活化因子配基（RANKL）是腫瘤壞死因子家族中的一種，表達於成骨細胞、骨基質細胞和激活的T細胞並由其釋放，在正常骨髓中低水平存在，甲狀旁腺激素相關蛋白（PTH-rP）可刺激成骨細胞分泌RANKL，破骨前體細胞分化成破骨細胞時必須的信號分子包括RANKL和巨噬細胞集落刺激因子（M-CSF）。乳腺癌細胞發生骨轉移後，絕大多數情況下，骨微環境中的癌細胞受轉化生長因子（TGF-β）的刺激產生大量PTH-rP，進而刺激成骨細胞分泌釋放RANKL。RANKL與破骨細胞表面的細胞核因子κB受體活化因子（RANK）結合，促進破骨細胞的成熟，破骨作用加強。成骨細胞分泌的骨保護素（OPG）與RANKL之間有競爭關係，可抑制體內外破骨細胞的成熟與骨質的破壞，OPG與RANKL對破骨細胞的活性進行雙向調節，兩者的相對含量決定了破骨細胞的活性[6]。乳腺癌發生骨轉移後，癌細胞可以分泌細胞因子使RANKL的表達增強，成骨細胞及其他與腫瘤相關的細胞如成纖維細胞、免疫細胞等OPG的表達被抑制，破骨作用加強，骨質破壞增多，骨基質中富含的胰島素樣生長因子（IGFs）、TGF-β、成纖維細胞生長因子（FGFs）等細胞因子釋放增多，促進骨轉移的發生；Ca2+增多，刺激乳腺上皮細胞分泌PTH-rP增多，又進一步造成破骨細胞活性增高，形成惡性循環，即「溶骨性骨轉移-骨吸收惡性循環」。

第33屆美國聖安東尼奧得克薩斯健康科學大學癌症治療及研究中心與美國癌症研究學會年會（聖安東尼奧乳癌研討會）上公布了一項研究結果[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結合，抑制破骨細胞活化和發展）組乳腺癌和骨轉移患者的骨骼相關事件延遲5個月。故可得知此信號轉導途徑上的分子拮抗劑可以緩解乳腺癌骨轉移。

3 結語

乳腺癌骨轉移是一個複雜的過程，為了深入了解其分子機制以更加有效地治療並預防乳腺癌骨轉移，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標誌可以早期發現或連續監測乳腺癌的骨轉移，以彌補影像學檢查的不足；用藥物治療已發生骨轉移的乳腺癌時常見SRE反覆出現，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的發生。

來源：選自醫學空間戰略合作夥伴《中國腫瘤外科雜誌》2017年第9卷第1期，轉載請標明出處！

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