乳腺癌骨轉移相關信號通路的研究進展*

任 杰 魏 巍

佳木斯大學附屬第一醫院，黑龍江省佳木斯市 154000

乳腺癌是女性中發病率最高的惡性腫瘤，雖然針對原發病的治療已取得很好的療效，但遠處轉移仍是乳腺癌患者死亡的主要原因。在轉移性乳腺癌患者中，有65%～75%的患者會發生溶骨性轉移，給患者帶來骨痛、病理性骨折等副損傷，這類患者5年總生存率僅為 22.8%，遠低于原發性乳腺癌患者90%的生存率，這一系列不良反應不僅嚴重影響患者生活質量，而且對患者預后產生不良影響。乳腺癌骨轉移是一個復雜的病理過程，需要經歷黏附、降解和遷移等多個步驟，并受多個基因和信號通路的控制，但具體調控細節還未明了，故仍需進一步研究相關信號通路的異常表達機制及其對乳腺癌骨轉移的影響，本文對Wnt/β-catenin、ERK、TGF-β、Hippo通路在乳腺癌骨轉移發生發展過程中的作用機制進行了綜述，以期為乳腺癌骨轉移的預防與靶向治療提供新思路。

1 Wnt/β-catenin通路

Wnt/β-catenin信號通路又被稱為經典Wnt信號通路, 在早期胚胎發育、成體組織穩態維持、干細胞干性調控和腫瘤發生等過程中均發揮重要作用，密切參與調節乳腺癌、結直腸癌、前列腺癌和卵巢癌等腫瘤的發生、發展。但經典Wnt信號通路不是一條單一的信號傳導通道, 而是一個紛繁復雜的信號網絡, 對于經典Wnt信號通路與腫瘤之間關系特別是乳腺癌骨轉移之間關系的研究還處于探索階段, 仍面臨大量的不確定性。

1.1 促進乳腺癌骨轉移進展 Eyre等[1]在研究乳腺癌癌骨轉移中炎癥細胞因子(IL-1β)的作用機制時發現, IL-1β在乳腺癌細胞中可通過激活NF-κB/CREB信號通路進而導致Wnt配體的增加，最終刺激乳腺癌細胞在骨骼中的定植，并在體外和體內試驗中進一步揭示了針對Wnt的抑制，不會阻止腫瘤遷移，而是阻止乳腺癌細胞在骨中的集落形成。這說明Wnt可能是乳腺癌骨轉移中重要的調節器, 針對Wnt通路的靶向治療可能是預防和治療乳腺癌骨轉移的一種有效方法。Zhang等[2]在小鼠體內成瘤實驗中驗證轉錄因子(Nfe2)可通過靶向調控Wnt通路而參與小鼠乳腺癌骨轉移，并從反向思路出發，在乳腺癌骨轉移模型中通過應用Wnt/β-cateine通路抑制因子(LF3)導致Wnt信號通路失活，發現LF3可抑制體內瘤細胞的生長和骨轉移的形成，這一結果反向表明了Wnt通路在參與到乳腺癌骨轉移的調節作用。故筆者可推測, 如果終止這一通路中的某一過程, 可以延緩或阻止進一步的骨破壞。Taipaleenm?ki等[3]研究發現miRNA-218-5p可以通過靶向抑制Wnt 抑制劑硬化蛋白 (SOST) 和 sFRP-2的表達，激活經典Wnt信號通路促進乳腺癌細胞在骨微環境中的生長，而拮抗miRNA-218-5p可有效抑制轉移性乳腺癌細胞系中Wnt/β-catenin信號的活性和骨轉移相關基因骨唾液酸蛋白 (BSP/IBSP)、骨橋蛋白 (OPN/SPP1) 和 CXCR-4的表達，上述研究表明Wnt信號通路是miR-218-5p在乳腺癌骨轉移過程中發揮作用的重要途徑。Chen等[4]用RT-PCR在乳腺癌細胞株 (TM40D-MB、TM40D)中研究Wnt/β-連環蛋白信號分子的基因表達情況, 發現Wnt/β-catenin在這2種細胞株中均有表達, 但在隨后的蛋白質印跡實驗中發現骨轉移性乳腺癌細胞(TM40D-MB)顯示出更高的β-catenin活性。無獨有偶，近期研究發現，在50例乳腺癌組織中, 發生遠處轉移、分期高、生存率低患者的β-catenin呈現高表達狀態[5]。故提出β-catenin的表達似乎與人類乳腺癌的轉移潛能有明顯的聯系, 可以作為乳腺癌進展的候選標記。

1.2 抑制乳腺癌骨轉移進展 近期研究顯示，過表達Lrp5、β-catenin、Wnt的成骨細胞培養基 (Lrp5 CM) 抑制了乳腺癌細胞和組織的生長，并在小鼠模型中抑制了乳腺腫瘤的生長及其造成的骨破壞，隨后實驗證實了成骨細胞可以在Lrp5、β-連環蛋白的過表達或應用Wnt信號激活劑BML284的情況下轉化為具有骨保護信的腫瘤抑制細胞(iTSC)。這種機制揭示了Wnt信號通路在乳腺癌細胞和成骨細胞中發揮著截然相反的作用，闡明此機制可能為研究成骨細胞治療乳腺癌骨轉移提供理論基礎[6]。除了發現成骨細胞與乳腺癌骨轉移的發生機制相聯系外，Li等[7]發現破骨細胞同樣可通過激活 Wnt 信號轉導轉化為骨保護性腫瘤抑制劑，所以Wnt通路在骨細胞中具體作用機制值得進一步探索。

綜上，Wnt/β-catenin通路可以被看作是一把雙刃劍，其在腫瘤細胞和骨細胞中具有相反的作用，既可在乳腺癌骨轉移中充當啟動子，也可促進成骨細胞和破骨細胞轉化為腫瘤抑制劑來保護骨骼。因此針對Wnt/β-catenin通路的臨床藥物研發，在治療乳腺癌骨轉移這一領域有著巨大的前景。

2 ERK通路

ERK信號通路是MAPK通路中的經典通路，是細胞最重要的基本信號系統之一。它存在于所有真核細胞中，將細胞膜受體所接受的外界信號通過一系列復雜的級聯反應傳遞到細胞核內，在細胞的增殖、分化、生存和凋亡等基本生理過程中發揮重要調控作用[8]。

Wang等[9]發現跨膜通道樣蛋白(TMC5)過表達可通過增強乳腺癌細胞鈣離子內流的方式激活ERK1/2-Snail信號通路，促進乳腺癌細胞向骨轉移微環境的趨向性遷移并提高其在骨微環境中生存的能力。Shen等[10]通過探討去甲氧基姜黃素(DMC)在體外對MDA-MB-231細胞、MCF-7細胞和破骨細胞的影響，發現DMC可通過抑制ERK通路的激活來抑制乳腺癌細胞的增殖、遷移和破骨細胞的成熟，并可延緩乳腺癌骨轉移的進程。為了闡明miR-329對乳腺癌骨轉移模型的潛在影響，Wu等[11]在研究中發現與假手術組小鼠相比，乳腺癌骨轉移小鼠模型中的脊髓組織顯示出更高水平的 p-ERK1/2，揭示了ERK通路在骨轉移過程中的可能具有潛在的促進作用，隨后在評估乳腺癌骨轉移小鼠骨痛的研究中發現，通過上調miR-329的含量可通過特異性結合LPAR1，阻斷 LPAR1/ERK 信號通路并檢測小鼠縮爪潛伏期(PWL)；縮爪閾值(PWT)，發現抑制LPAR1/ERK信號通路可以有效緩解乳腺癌骨轉移小鼠骨痛的癥狀。Wu等[12]通過在對乳腺癌患者標本進行檢測發現微纖維相關蛋白5(MFAP5)的表達率為35%(47/132)，但在40例乳腺癌骨轉移患者中卻有著67.5%(27/40)的高表達率，同時，他們為了探究MFAP5升高在骨轉移中的具體調節機制，分別構建敲除MFAP5N基因組和對照組，研究發現，敲除MFAP5基因組的乳腺癌細胞系中MMP2和MMP9及p-ERK1/2的含量明顯減少。這項研究表明，MFAP5N的表達促進乳腺癌細胞的侵襲轉移，且可通過ERK通路下游效應因子MMP2和MMP9調控乳腺癌細胞對骨質的侵襲。

以上證據表明，ERK通路在乳腺癌骨轉移過程中受到多種因素調控，并通過激活MMP在促進乳腺癌侵襲、促骨轉移、維持乳腺癌細胞活性等方面發揮作用。因此闡明ERK通路及其下游效應因子在乳腺癌骨轉移中的具體作用機制，對于預測和防治骨轉移的發生具有重要的意義。

3 TGF-β通路

TGF-β超家族是由一類結構、功能相關的多肽生長因子亞家族組成，包括TGF-β、活化素、抑制素、骨形態發生蛋白和生長分化因子等。TGF-β信號通路在多種癌癥的生長、遷移、侵襲、分化、細胞凋亡、血管生成和微環境的改變等生物學過程中起著重要作用。已有充分的研究數據表明TGF-β信號通路在骨轉移的整個過程中都是活躍的[13]。

Xu等[14]在實驗中證實了未羧化骨鈣素(GluOC)可促進乳腺癌細胞增殖以及TGF-β/smad3信號通路活性，他們認為GluOC可以通過調節TGF-β/smad3信號通路激活溶骨因子 PTHrP 和 IL-8 的表達從而誘導乳腺癌細胞的溶骨性破壞。Haley等[15]通過在小鼠乳腺癌骨轉移模型中抑制TGF-βRⅠ的活性來觀察年輕雌性小鼠的骨破壞情況，發現TGF-βRⅠ是小鼠腫瘤模型中骨轉移開始或發展所必需的，從而認為TGF-βR作為TGF-β的基因靶點對于乳腺癌細胞在骨骼中的存活和增殖至關重要。Yu等[16]利用生物信息學技術發現與相應的正常乳腺組織標本相比，乳腺癌骨轉移的腫瘤組織中miR-182的表達顯著增加，并且miR-182 升高與三陰性乳腺癌的加速轉移有關，并進行了一系列體內研究，結果表明miR-182的過表達可通過靶向抑制smad7的表達激活乳腺癌細胞系和人類腫瘤樣本中的 TGF-β信號并與乳腺癌骨轉移密切相關。Li等[17]也通過對88例乳腺癌樣本進行分子細胞學分析發現整合素β1(ITGBL1)在乳腺癌骨轉移患者中高表達以及細胞中TGF-β與 ITGBL1的含量呈正相關，最終發現 ITGBL1可調節乳腺癌中的TGF-β通路從而促進乳腺癌骨轉移的進程。Chiovaro等[18]通過對心內注射MDA-MB-231-SCP1883 荷瘤小鼠的骨基質及 MDA-MB-231-1833 細胞與人骨髓來源的基質細胞(BMSCs)的共培養模型進行生腱蛋白-W(TNW)基因和蛋白檢測，發現TNWmRNA、蛋白在上述骨基質和共培養體系體系中均明顯升高，并運用TGF-β通路的小分子抑制劑SB-431542作用于共培養體系，最終表明SB-431542抑制了TNW的表達并有效地降低了乳腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力，揭示了TNW在乳腺癌骨轉移過程中通過TGF-β通路發揮的重要作用，將來可能作為骨轉移性乳腺癌的治療靶點。

總之，TGF-β信號通路在乳腺癌細胞侵襲和轉移中的作用涉及多種因素，在以上與乳腺癌相關的侵襲和轉移模型中，TGF-β信號通路異常激活往往可提高相關溶骨因子的表達，并促進乳腺癌細胞成為更具侵襲性的腫瘤表型。因此，針對該通路的靶向治療，將給乳腺癌骨轉移患者帶來新的治療機會。

4 Hippo通路

Hippo 信號通路是一條在果蠅中首次發現的腫瘤抑制通路，它通過減弱細胞增殖并同時促進細胞死亡來調節組織生長和器官大小，在乳腺癌中該信號通路下游的YAP/TAZ 經常出現異常表達，最終會導致上皮間質轉化(EMT)、癌癥干細胞生成和化療耐藥等促腫瘤過程。Li等[19]在ENC1對乳腺癌細胞放射抗性影響研究表明, TAZ/YAP在乳腺癌骨轉移和腦轉移的過程中發揮著重要的功能, 該復合物能被ENC1上游60kb處的超級增強子(SE)激活, 并以核轉位的方式導致Hippo通路異常活化，提高了乳腺癌細胞的放射抗性并促進其向骨和腦轉移的進程。Matteucci等[20]在對乳腺癌的研究中證實，與親代乳腺癌細胞(MDA-MB-231)相比，親骨乳腺癌細胞(1833細胞)中氧化還原酶(Wwox)和TAZ表達上調，并進一步激活Hippo信號通路，刺激乳腺癌細釋放出E-cadherin，E-cadherin和Hippo通路因子之間的相互作用反式激活了HIF-1，使骨髓處于低氧環境有利于乳腺癌細胞在骨骼部位的植入和生長。與YAP一樣, TAZ同樣也可以作為癌基因在體內外促進乳腺癌的發生和進展。為了探明乳腺癌細胞骨轉移的原因，Wang等[21]在探索乳腺癌發生機制中發現ABL激酶可通過增加Hippo通路介質TAZ的豐度以及其下游可促進骨轉移靶基因AXL的表達，在敲除ABL激酶或應用ABL變構抑制劑的情況下則有效緩解了小鼠乳腺癌細胞的溶骨性轉移的過程，這一研究結果揭示了ABL激酶通過Hippo通路在乳腺癌患者骨微環境中發揮作用的具體機制。 因此，在藥物研發中針對YAP/TAZ復合物抑制劑的研究，可以作為預防乳腺癌骨轉移進展的有效解決方案。

5 結語

通過靶向調控Wnt/β-catenin、ERK、TGF-β、Hippo通路可影響乳腺癌細胞向骨骼增殖、遷移、侵襲等生物學行為，文中所提及的相關的信號通路只是乳腺癌骨轉移中的冰山一角，在骨轉移進程中尚有大量信號通路的作用機制仍有待研究，如：PI3K/AKT、Notch、NF-κB等。并且，單一、片面地考慮某種信號通路對乳腺癌骨轉移的影響是不全面的，多角度、多系統地研究各種信號通路是以何種方式相互影響的，可以為預防診斷乳腺癌骨轉移及開發靶向藥物提供新思路。