Runx2在乳腺癌中作用的研究進展

田 垚 陳 璐 張 斌 曹旭晨

Runx2轉錄因子參與骨骼的形成，在骨骼發育過程中起重要作用。在乳腺組織中，Runx2也參與某些基因的表達調控，在乳腺上皮細胞分化過程中發揮重要作用，并與乳腺腫瘤細胞株的侵襲性密切相關[1]。Runx2的過表達與乳腺癌某些特征有關，如在三陰性乳腺癌，Runx2與雌激素受體信號轉導通路之間存在著交互串話，其與乳腺癌細胞株發生轉移，及其引發的溶骨性病變有相關性[2]。本文就Runx2在乳腺癌中的作用綜述如下。

1 Rnux2與乳腺癌的關系

在哺乳動物中有3種基因編碼α亞基，因與果蠅Runt基因有同源性，故稱為Runx基因，這3個基因分別編碼不同的蛋白Runxl、Runx2、Runx3，它們具有共同的DNA結合域——runt域。Runx家族基因與腫瘤發展密切相關[3]，Runx2在乳腺上皮細胞中發揮生理性調節作用[4]，并在乳腺癌細胞株中表達上調[5]。尤其是在侵襲性較高的乳腺癌細胞株中，Runx2的表達明顯上調，提示Runx2與乳腺癌細胞的侵襲性有關。Runx2還與乳腺癌的轉移有關，其可調節血管生成相關基因的表達，如骨涎蛋白(BSP)、骨橋蛋白(OPN)、基質金屬蛋白酶（MMPs）和血管內皮生長因子（VEGF）[6]。Javed等[7]認為這與腫瘤細胞行為直接相關，抑制Runx2的表達，可使其靶基因的表達下調，從而降低溶骨細胞的活性。

Runx2與溶骨性病變關系密切，乳腺癌細胞中Runx2的表達缺失將下調其抑制成骨細胞分化，增強破骨細胞分化的功能[8]。Runx2通過增強核因子-κB(NF-κB)受體活化因子配體（RANKL）的表達和降低護骨素的表達，促進破骨細胞的分化，當乳腺癌細胞產生過多的甲狀旁腺激素相關蛋白（PTHrP）時，則導致骨溶解作用增強，Runx2可通過Hedgehog信號通路調節PTHrP的表達水平。Runx2結合到印刺因子（IHH）并在乳腺癌細胞中表達，使PTHrP進一步增加，從而增強骨溶解作用。在乳腺癌MDA-MB-231細胞株中敲除Runx2，可抑制IHH和PTHrP的表達，從而降低溶骨性疾病的發生率[9]。因此，Runx2在轉移瘤細胞中過表達，通過IHHPTHrP信號通路作用，使得骨溶解加劇，釋放促生長因子，進而影響腫瘤進展。此外，Runx2還可調節乳腺癌細胞分泌細胞因子，如白細胞介素-11（IL-11）和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF），增強破骨細胞的活性[10]。IL-11可誘導MDA-MB-231細胞中的Runx2過表達[11]，而GM-CSF是刺激破骨細胞發育的重要因子，同時也是NF-κB信號通路的作用靶點。研究還證實，Runx2在MDA-MB-231細胞內表達，具有抑制成骨細胞分化的作用[10]。

2 Runx2與雌激素受體間作用對乳腺癌的影響

Runx2的表達與HER2/ErbB2陽性腫瘤的形成密切相關，并影響雌激素受體陰性腫瘤患者的臨床預后情況[12]。Khalid等[13]通過對779例乳腺癌活檢分析，發現Runx2的表達與雌激素受體α（ERα）的表達呈負相關；同時刺激MCF7細胞中的Runx2和雌激素受體，兩者靶基因表達譜表現為相互拮抗[14]。雌二醇（E2）結合的ERα直接通過其DNA結合域與Runx2產生強烈作用，而間接方式由其N末端和配體結合域完成，受ERα調節的Runx2或許在成骨細胞和乳腺上皮細胞分化過程中發揮重要作用。此外，通過軟瓊脂集落形成實驗證明，E2促進軟瓊脂集落形成，而Runx2阻斷該過程，Runx2可抑制雌激素受體對乳腺癌細胞的作用，而雌激素受體同時也抑制Runx2的表達[13]。

Runx2是在MPA小鼠非依賴型乳腺腫瘤上皮細胞的DNA微陣列研究中最具上調性的基因，且Runx2在“基底細胞樣”即雌激素受體陰性腫瘤細胞株（如MDA-MB-231、MDA-MB-157、HCC38）中過表達[5]。一項針對原發性乳腺癌的全部乳腺組織提取物微陣矩分析顯示，Runx2在乳腺癌細胞中過表達，提示Runx2與ER/PR/HER2-陰性疾病有關[2]。

3 Runx2在乳腺癌轉移過程中發揮的作用

3.1 Runx2的表達與乳腺癌細胞侵襲性的關系 侵襲性和非侵襲性乳腺癌細胞的對比研究表明，Runx2是最具上調性的基因之一[1]。MDA-MB-231細胞株及MCF7細胞株內Runx2過表達時，細胞株的侵襲性增強[15]。Runx2通過Wnt和轉化生長因子（TGF）-β信號轉導通路表達，可誘導MCF7細胞發生上皮間質轉化（EMT）[16]。TGF-β主要通過經典的Smad和旁路絲裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated pro?tein kinase，MAPK)通路傳導信號，而 Runx2正是 Smad和MAPK通路下游的共同作用靶點，并且作為轉錄調節因子在Smad信號通路中發揮重要作用。在MCF10A細胞株的3D培養實驗中發現，Runx2過表達抑制乳腺小泡正常結構形成，培養結果顯示細胞增殖增加，細胞凋亡減少及基底膜形成障礙，而在MDA-MB-231細胞株培養實驗中，抑制Runx2表達，可促使乳腺小泡結構恢復正常[17]。此外，Runx2還可通過磷脂酰肌醇-3羥基激酶/絲氨酸激酶(phosphatidylinositol3-ki?nase，PI3K/Akt)信號通路激活，Akt磷酸化使Runx2過表達，導致乳腺癌細胞株侵襲性增強[18]。

E2可拮抗Runx2的促轉移作用，并阻礙SNAI2上調，SNAI2是Runx2賦予細胞轉移行為的基因靶點[14]，E2通過抑制SNAI2的表達，拮抗Runx2誘導EMT的發生，最終降低乳腺癌細胞的侵襲性[16]。Runx2是miR-203的直接靶基因，沉默miR-203可使SNAI2表達上調，導致乳腺癌細胞的侵襲性增強[19]。因此，可通過監測原發性乳腺癌樣本中Runx2/SNAI2的表達水平，進而預測癌發生轉移的可能性[20]。

3.2 Runx2與乳腺癌骨轉移的關系 Runx2不僅調節成骨細胞分化，而且與乳腺癌發生骨轉移相關[3]。Runx2通過調節血管生成相關基因的表達促發乳腺癌細胞發生骨轉移。BSP與導管內轉移性乳腺癌相關，可能在誘導乳腺癌細胞定向骨轉移過程中發揮作用，OPN可以介導乳腺癌骨轉移中腫瘤細胞與骨組織表面的連接，并且與骨轉移中破骨細胞引發骨吸收活性增加相關。MDA-MB-231細胞株具高轉移性并可引發溶骨性病變，Barnes等[21]通過小鼠移植模型實驗證明，下調MDA-MB-231細胞內Runx2的表達，可抑制溶骨性疾病的發生；在小鼠的脛骨髓腔內注射MDA-MB-231細胞后，有超過80%的小鼠出現了溶骨性病變，而下調Runx2的表達后，小鼠出現溶骨性病變的概率只有5%。Runx2?230即Runx2的靶基因表達下調，在顯性失活蛋白Runx2?230所表達的MDAMB-231細胞株中，BSP的啟動子活性降低50%。在MDAMB-231細胞株培養實驗中發現，與成骨細胞相關的礦化結節形成減少，同時成骨細胞標志物，如堿性磷酸酶、BSP、骨鈣素、Ⅰ型膠原等的表達缺乏，提示了該細胞株可抑制來源于骨髓間充質干細胞（MSCs）的成骨細胞分化，而破骨細胞標志物抗酒石酸酸性磷酸酶的表達增加，提示該細胞株可誘導破骨細胞分化。但是，在Runx2?230所表達的MDA-MB-231細胞株中，以上骨細胞分化效應并未出現。研究表明，在MDA-MB-231細胞株中，Runx2調節OPN基因的表達，并可持續激活BSP使其表達異常，抑制Runx2的表達可導致OPN和BSP的表達明顯下調，提示Runx2在乳腺癌轉移中發揮著重要作用[12]。

MMP-3是一種具有侵襲性的MMPs，它是Runx2的靶基因。染色質免疫沉淀（ChIP）分析提示，在MDA-MB-231細胞中，位于內源性MMP-3啟動子內的2個Runx位點被Runx2占用，任一Runx位點的突變，均可抑制MMP-3啟動子的活性[8]。此外，Runx2亦可調節MMPs家族中的其他基因，在MCF-7細胞株中，Runx2的過表達可明顯增強MCF-7細胞株的侵襲能力，并可提高若干轉移標志性分子，如MMP-2、MMP-9、MMP-13和VEGF的表達[16]。在MDA-MB-231中，利用小干擾RNA沉默Runx2表達可降低MMP-9的表達，并減弱癌細胞的侵襲能力，提示Runx2與乳腺癌轉移密切相關[15]。

Runx2在細胞核內子域的正確定位對轉移性乳腺癌細胞的溶骨活性所需靶基因的表達具有重要影響[7]。Runx2的C-端區域包含一個核基質靶向信號（NMTS），Runx2通過該信號與核基質聯系，若該序列發生點突變(R398A和Y428A)，Runx2與核基質間的聯系將被阻斷，提示乳腺癌細胞誘發骨溶解與Runx2改變細胞核內轉運相關。當MDA-MB-231細胞中Runx2發生NMTS突變時，其與核基質中間纖維的聯系中斷。Runx2核基質靶向信號對成骨細胞分化的作用影響，與顯性失活蛋白Runx2?230所產生的效應類似[21]。Runx2的突變抑制了MDA-MB-231細胞的侵襲性和溶骨性，導致其基底膜遷移能力降低，且體內溶骨性病變減少[9]。通過對Runx2在MDA-MB-231細胞株中的作用分析，Runx2在乳腺癌細胞影響成骨分化，提示Runx2過表達可促使乳腺癌發生骨轉移[9]。

Runx2在乳腺癌的進展和轉移中的作用機制仍存爭議。但多數學者認為，Runx2能夠調節一系列基因的轉錄進而影響乳腺癌細胞的侵襲能力，在乳腺癌發生骨轉移的過程中起重要作用，且與其預后密切相關。

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