乳腺癌骨轉(zhuǎn)移分子機(jī)制及靶向藥物的研究進(jìn)展

鄭亞男，李 梅，2，趙基源*

(1.寧波大學(xué) 醫(yī)學(xué)院 浙江省病理生理學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315211；2.寧波市醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所，浙江 寧波 315211)

乳腺癌(breast cancer)是危害全球女性健康最常見的惡性腫瘤，據(jù)統(tǒng)計，在2018年全球女性惡性腫瘤新發(fā)病例和死亡病例中，乳腺癌分別占24.2%和15.0%，均高居第一位[1]。轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤最重要的生物學(xué)特性，而骨則是乳腺癌最常見的轉(zhuǎn)移部位，將近一半的乳腺癌患者在患病1～3個月后會發(fā)生骨轉(zhuǎn)移[2]。目前，針對乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的各種治療方法并不能明顯地延長患者的中位生存期。因此，科研學(xué)者們始終堅(jiān)持從乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的相關(guān)分子機(jī)制著手，尋找全新的靶向治療藥物。

1 骨轉(zhuǎn)移發(fā)生機(jī)制

乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生過程極其復(fù)雜，從病理生理層面來說，這個過程包括：癌細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)移特性；基底膜破裂；細(xì)胞外基質(zhì)的侵襲；血管內(nèi)運(yùn)輸；黏附滯留；癌細(xì)胞定植與骨破壞[3]。從分子層面來說，這一過程涉及多種細(xì)胞因子、化學(xué)介質(zhì)和信號通路。核因子κB受體活化因子(receptor activator of nuclear factor kB，RANK)—核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)——骨保護(hù)素(osteoprotegerin，OPG)是最關(guān)鍵的信號通路。

1.1 骨溶解的“惡性循環(huán)”

RANK—RANKL—OPG信號通路于20世紀(jì)90年代中期首次被發(fā)現(xiàn)，這一通路對骨吸收和骨形成的調(diào)控至關(guān)重要[4]。在生理?xiàng)l件下，OPG與RANK競爭性結(jié)合位于破骨細(xì)胞上的RANKL，使骨溶解和骨生成處于一種動態(tài)平衡。當(dāng)發(fā)生乳腺癌骨轉(zhuǎn)移時，癌細(xì)胞釋放甲狀旁腺激素相關(guān)蛋白(parathyroid hormone-related protein，PTHrP)等可溶性介質(zhì)，分別上調(diào)和下調(diào)RANKL、OPG的表達(dá)，增加了骨溶解的發(fā)生，同時儲存在骨基質(zhì)中的轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)和胰島素樣生長因子-1等得以釋放[3]，進(jìn)一步促進(jìn)癌細(xì)胞增殖，以上過程形成一個正反饋，又被稱作溶骨性“惡性循環(huán)”(圖1)。

1.2 骨轉(zhuǎn)移相關(guān)分子

1.2.1 組織蛋白酶K：組織蛋白酶K(cathepsin K，CatK)是一種與骨重塑和乳腺癌相關(guān)的溶酶體半胱氨酸蛋白酶。CatK在人原發(fā)性乳腺癌細(xì)胞及轉(zhuǎn)移到骨組織的乳腺癌細(xì)胞中都表達(dá)。與原發(fā)性乳腺癌細(xì)胞相比，發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的乳腺癌細(xì)胞中的CatK表達(dá)更高，并且CatK的小分子抑制劑會降低破骨細(xì)胞的骨吸收活性[5]。因此推測來源于乳腺癌細(xì)胞的CatK通過降解骨基質(zhì)參與溶骨性骨轉(zhuǎn)移。

1.2.2 類固醇受體共激活因子：原癌基因類固醇受體共激活因子(steroid receptor coactivator,SRC)是一種非受體型的酪氨酸激酶，也是乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者預(yù)后不良的獨(dú)立預(yù)測因子。SRC作為CX3CL1/CX3CR1信號通路中的下游傳導(dǎo)因子被磷酸化激活，激活的SRC通過與黏著斑激酶上的第397位酪氨酸結(jié)合而使該激酶的酪氨酸576/577磷酸化，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞向脊柱轉(zhuǎn)移[6]。

1.2.3 內(nèi)皮素：內(nèi)皮素-1(endothelin-1，ET-1)是一種結(jié)合內(nèi)皮素A受體(endothelin-1 type A receptors，ETAR)的血管舒張肽。ET-1/ETAR軸的異常激活是包括乳腺癌在內(nèi)的各種惡性腫瘤發(fā)生和發(fā)展的共同機(jī)制。乳腺癌細(xì)胞異常表達(dá)的ET-1通過激活成骨細(xì)胞上的ETAR，促進(jìn)成骨細(xì)胞惡性增殖，增生的成骨細(xì)胞又釋放生長因子，反過來作用于腫瘤細(xì)胞[7]。低氧和TGF-β也可以通過ET-1/ETAR軸來上調(diào)RUNX2的表達(dá)，從而使MMP-9表達(dá)增加，以此增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞對骨的侵襲[8]。

1.2.4 著絲粒蛋白F：著絲粒蛋白F(centromere protein F，CENPF)位于染色體1q41上，是一種與細(xì)胞周期相關(guān)的核抗原。CENPF表達(dá)上調(diào)會降低原發(fā)性乳腺癌患者的總生存率和無轉(zhuǎn)移生存率，從而提示CENPF是乳腺癌預(yù)后不良的相關(guān)生物標(biāo)志物。CENPF在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮轉(zhuǎn)移啟動子的功能，CENPF通過激活PI3K/AKT/mTORC1信號通路導(dǎo)致PTHrP分泌增加，促進(jìn)破骨細(xì)胞增殖的同時有利于癌細(xì)胞向骨轉(zhuǎn)移[9]。

1.2.5 同源C-X-C基序趨化因子配體5：同源C-X-C基序趨化因子配體5(C-X-C chemokine motif ligand 5，CXCL5)屬于CXC趨化因子亞家族，CXCL5與G蛋白偶聯(lián)受體CXC基序受體2(C-X-C chemokine motif receptor，CXCR2)的過度激活與微血管侵犯，淋巴轉(zhuǎn)移和腫瘤的惡性程度相關(guān)。乳腺腫瘤相關(guān)成骨細(xì)胞分泌的炎性CXCL5通過激活ERK、MSK1和Elk-1，使Snail表達(dá)增加，E-鈣黏著蛋白減少，從而增強(qiáng)了乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力[10]。最近利用體外共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和定植的最后階段，通過對細(xì)胞因子和趨化因子的篩選，將CXCL5確定為骨轉(zhuǎn)移定植的誘導(dǎo)物[2]。

1.2.6 骨唾液酸蛋白：骨唾液酸蛋白(bone sialoprotein，BSP)是一種磷酸化糖蛋白，最初從牛骨中分離得到，同時它也是人乳腺癌細(xì)胞分泌的一種常見的細(xì)胞外蛋白。乳腺癌對骨的侵襲和轉(zhuǎn)移是通過BSP和αvβ3整聯(lián)蛋白兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)的，這可能是因?yàn)锽SP同時含有與羥基磷灰石晶體結(jié)合的聚谷氨酸序列和與整聯(lián)蛋白結(jié)合的RGD(Arg-Gly-Asp)序列，它可以通過αvβ3和αvβ5整聯(lián)蛋白促進(jìn)癌細(xì)胞與骨基質(zhì)之間的相互作用，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞向骨轉(zhuǎn)移[11]。

1.2.7 轉(zhuǎn)錄輔因子家族：含Glu/Asp豐富羧基末端結(jié)構(gòu)域的Cbp/P300結(jié)合轉(zhuǎn)化激活因子2(Cbp/P300 interacting transactivator with Glu/Asp rich carboxy-terminal domain 2，CITED2)是一種非DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)因子。CITED2可以通過增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞中TGF-β誘導(dǎo)的MMP-9的表達(dá)，從而降解細(xì)胞外基質(zhì)并增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[12]。通過微陣列技術(shù)發(fā)現(xiàn)在敲除CITED2的乳腺癌細(xì)胞中，IKKα和一些與轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因均被下調(diào)，猜測CITED2可能通過調(diào)節(jié)IKKα的表達(dá)間接影響乳腺癌的轉(zhuǎn)移能力[13]。

乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生過程錯綜復(fù)雜，不同信號通路既獨(dú)立存在又相互聯(lián)系。首先，TGF-β既可以調(diào)控ET-1/ETAR信號軸，又可以作為CITED2的下游傳導(dǎo)因子間接促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。其次，PTHrP作為RANK—RANKL—OPG信號通路的中間信號分子和PI3K/AKT/mTORC1信號通路的下游傳導(dǎo)分子在激活破骨細(xì)胞時至關(guān)重要。最后，RANK—RANKL—OPG信號通路和ET-1/ETAR信號軸都可以通過影響不同的生長因子，從而分別引起溶骨性骨轉(zhuǎn)移和成骨性骨轉(zhuǎn)移。乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的不同信號通路之間存在千絲萬縷的聯(lián)系，有待進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)。

2 靶向治療藥物

基于對乳腺癌骨轉(zhuǎn)移機(jī)制的深化認(rèn)識，科研學(xué)者們已經(jīng)在不斷尋找新的分子靶點(diǎn)并開發(fā)靶向藥物。目前，主要靶向藥物如表1所示。

2.1 常規(guī)治療藥物

2.1.1 雙膦酸鹽類：雙膦酸鹽類(bisphosphonates，BPs)屬于焦磷酸鹽類似物，它能有效的抑制破骨細(xì)胞介導(dǎo)的溶骨作用，因此，又被稱作骨靶向劑。一項(xiàng)Cochrane系統(tǒng)評價和分析表明，與安慰劑相比，雙膦酸鹽在減少骨相關(guān)事件(skeletal-related event,SRE)的發(fā)生和延遲首次SRE發(fā)作的時間間方面發(fā)揮了顯著作用[21]。在使用BPs治療早期乳腺癌患者的臨床研究中，年齡較大或缺乏雌激素的患者第10年骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生率會降低2.2%，死亡率降低3.3%[14]。而且，唑來膦酸與其他抗癌療法結(jié)合在預(yù)防骨骼并發(fā)癥方面具有協(xié)同作用。

2.1.2 地諾單抗：核因子κ-B配體受體致活劑(receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand,RANKL)的靶向抑制劑地諾單抗屬于完全人源化的單克隆抗體，它通過抑制破骨細(xì)胞活化與成熟，減少骨吸收和增加骨密度[15]。最近，高劑量地諾單抗(每4周120 mg)已成為骨轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者除化療之外的一種治療標(biāo)準(zhǔn)，在延遲或預(yù)防癥狀性骨事件方面優(yōu)于雙膦酸鹽。對雌激素受體陽性的乳腺癌患者每四周給予120 mg的地諾單抗或4 mg的唑來膦酸，發(fā)現(xiàn)地諾單抗組的患者首次發(fā)生癥狀性骨事件的時間延遲了將近3個月；在16個月之內(nèi)，地諾單抗組的患者比唑來膦酸組的患者的骨事件發(fā)生率降低了8.6%[16]。盡管地諾單抗和唑來膦酸能減少SRE的發(fā)生，但是也有1.7%的地諾單抗患者和0.10%的雙膦酸酯患者會產(chǎn)生頜骨骨壞死等副作用[22]。

2.2 新興治療靶點(diǎn)

2.2.1 靶向破骨細(xì)胞：組織蛋白酶K(cathepsin K,CatK)通過降解骨基質(zhì)參與腫瘤引起的溶骨性骨轉(zhuǎn)移，因此，CatK可以作為惡性腫瘤的一個潛在治療靶點(diǎn)。奧當(dāng)卡替作為一種抑制CatK的口服制劑，能顯著降低乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者的骨吸收標(biāo)志物[17]。不幸的是，由于它可以增加患者房顫和卒中的風(fēng)險，相關(guān)的臨床試驗(yàn)已被中止。最近，青蒿素在惡性腫瘤預(yù)防和治療方面展現(xiàn)出前景。ARTD是青蒿素與糖脂的雜化分子，20 mg/kg的口服劑量可以顯著降低小鼠模型的溶骨性病變[18]。SM934是一種新型的水溶性青蒿素類似物，SM934和睪丸激素的聯(lián)合使用可通過抑制CatK的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)Bcl-xL的抑制，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移能力[5]。

達(dá)沙替尼，塞卡替尼等SRC抑制劑已獲批進(jìn)行臨床試驗(yàn)。達(dá)沙替尼和唑來膦酸的聯(lián)合制劑可以將乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者的無進(jìn)展生存期延長10個月左右，總生存期延長7個月左右，具有良好的臨床療效[19]。另一種抑制劑塞卡替尼可以改善由骨轉(zhuǎn)移引起的骨痛，可能是因?yàn)槿ㄌ婺嵬ㄟ^抑制Src減少N-甲基-D-天冬氨酸受體活化，從而減少了與神經(jīng)性和炎性疼痛相關(guān)的超敏反應(yīng)[20]。盡管臨床試驗(yàn)表明這些抑制劑在腫瘤骨轉(zhuǎn)移中具備良好的應(yīng)用前景，但其相關(guān)的作用療效仍需進(jìn)一步探究。

2.2.2 靶向成骨細(xì)胞：乳腺癌骨轉(zhuǎn)移以溶骨性骨轉(zhuǎn)移為主，僅有10%～20%的骨轉(zhuǎn)移表現(xiàn)為成骨性或混合性[3]，而ET-1/ETAR是介導(dǎo)成骨性骨轉(zhuǎn)移的主要分子。因此，許多臨床前試驗(yàn)都利用ETAR的拮抗劑抑制乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的成骨性病變。例如，對接種ZR-75-1乳腺癌細(xì)胞的裸鼠給予阿曲生坦治療，發(fā)現(xiàn)治療組小鼠無成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)移的影像學(xué)表現(xiàn)，且總骨和新骨面積均顯著低于對照組[7]。淫羊藿是治療骨質(zhì)疏松等骨相關(guān)疾病的傳統(tǒng)中藥，其主要活性成分淫羊藿苷能有效提高乳腺腫瘤細(xì)胞的放療敏感性，促進(jìn)他莫昔芬耐藥細(xì)胞凋亡[23]。淫羊藿苷通過激活BMP信號通路促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，并誘導(dǎo)體內(nèi)骨組織再生。因此淫羊藿苷或許是治療乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的潛在藥物，通過構(gòu)建淫羊藿苷緩釋體系可作用于局部骨組織損傷修復(fù)[24]。此外，異槲皮素作為植物雌激素，也能有效促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，相比于雌激素和槲皮素具有高效、低毒的特點(diǎn)[25]。

3 問題與展望

乳腺癌骨轉(zhuǎn)移作為威脅全球女性生命健康的主要疾病之一，備受研究人員關(guān)注。目前盡管發(fā)現(xiàn)許多分子與乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)，但大多研究都專注于某一信號通路的闡述，不同信號通路之間相互聯(lián)系的研究卻少之又少，更深入的調(diào)控機(jī)制需要去探索。

為解決以上問題，本文對乳腺癌骨轉(zhuǎn)移將來的發(fā)展方向提出以下幾點(diǎn)猜想：對分子機(jī)制和靶向藥物的研究重心應(yīng)放在信號通路之間的聯(lián)系上，比如開發(fā)針對PTHrP的靶向藥物就可能同時阻斷RANK—RANKL—OPG和PI3K/AKT/mTORC1甚至更多的信號通路，從而達(dá)到更好的治療效果；靶向藥物是一把雙刃劍，在制藥過程中應(yīng)最大程度地提升其療效并避免靶向藥物對人體造成的骨壞死等不良反應(yīng)；靶向藥物與其他抗癌療法的結(jié)合將會是乳腺癌骨轉(zhuǎn)移治療的必經(jīng)之路，但是調(diào)整治療手段的先后順序和治療周期從而最大程度的優(yōu)化這種聯(lián)合治療也會是今后研究的重點(diǎn)?？傊?，乳腺癌骨轉(zhuǎn)移這一巨大挑戰(zhàn)終究會在科研學(xué)者們的努力下見到曙光。