乳腺癌骨轉(zhuǎn)移相關(guān)信號(hào)通路的研究進(jìn)展*

任 杰 魏 巍

佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江省佳木斯市 154000

乳腺癌是女性中發(fā)病率最高的惡性腫瘤，雖然針對(duì)原發(fā)病的治療已取得很好的療效，但遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移仍是乳腺癌患者死亡的主要原因。在轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者中，有65%～75%的患者會(huì)發(fā)生溶骨性轉(zhuǎn)移，給患者帶來(lái)骨痛、病理性骨折等副損傷，這類(lèi)患者5年總生存率僅為 22.8%，遠(yuǎn)低于原發(fā)性乳腺癌患者90%的生存率，這一系列不良反應(yīng)不僅嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，而且對(duì)患者預(yù)后產(chǎn)生不良影響。乳腺癌骨轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜的病理過(guò)程，需要經(jīng)歷黏附、降解和遷移等多個(gè)步驟，并受多個(gè)基因和信號(hào)通路的控制，但具體調(diào)控細(xì)節(jié)還未明了，故仍需進(jìn)一步研究相關(guān)信號(hào)通路的異常表達(dá)機(jī)制及其對(duì)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的影響，本文對(duì)Wnt/β-catenin、ERK、TGF-β、Hippo通路在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制進(jìn)行了綜述，以期為乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的預(yù)防與靶向治療提供新思路。

1 Wnt/β-catenin通路

Wnt/β-catenin信號(hào)通路又被稱(chēng)為經(jīng)典Wnt信號(hào)通路, 在早期胚胎發(fā)育、成體組織穩(wěn)態(tài)維持、干細(xì)胞干性調(diào)控和腫瘤發(fā)生等過(guò)程中均發(fā)揮重要作用，密切參與調(diào)節(jié)乳腺癌、結(jié)直腸癌、前列腺癌和卵巢癌等腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。但經(jīng)典Wnt信號(hào)通路不是一條單一的信號(hào)傳導(dǎo)通道, 而是一個(gè)紛繁復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò), 對(duì)于經(jīng)典Wnt信號(hào)通路與腫瘤之間關(guān)系特別是乳腺癌骨轉(zhuǎn)移之間關(guān)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(jìn)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移進(jìn)展 Eyre等[1]在研究乳腺癌癌骨轉(zhuǎn)移中炎癥細(xì)胞因子(IL-1β)的作用機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn), IL-1β在乳腺癌細(xì)胞中可通過(guò)激活NF-κB/CREB信號(hào)通路進(jìn)而導(dǎo)致Wnt配體的增加，最終刺激乳腺癌細(xì)胞在骨骼中的定植，并在體外和體內(nèi)試驗(yàn)中進(jìn)一步揭示了針對(duì)Wnt的抑制，不會(huì)阻止腫瘤遷移，而是阻止乳腺癌細(xì)胞在骨中的集落形成。這說(shuō)明Wnt可能是乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中重要的調(diào)節(jié)器, 針對(duì)Wnt通路的靶向治療可能是預(yù)防和治療乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的一種有效方法。Zhang等[2]在小鼠體內(nèi)成瘤實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄因子(Nfe2)可通過(guò)靶向調(diào)控Wnt通路而參與小鼠乳腺癌骨轉(zhuǎn)移，并從反向思路出發(fā)，在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移模型中通過(guò)應(yīng)用Wnt/β-cateine通路抑制因子(LF3)導(dǎo)致Wnt信號(hào)通路失活，發(fā)現(xiàn)LF3可抑制體內(nèi)瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和骨轉(zhuǎn)移的形成，這一結(jié)果反向表明了Wnt通路在參與到乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)作用。故筆者可推測(cè), 如果終止這一通路中的某一過(guò)程, 可以延緩或阻止進(jìn)一步的骨破壞。Taipaleenm?ki等[3]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-218-5p可以通過(guò)靶向抑制Wnt 抑制劑硬化蛋白 (SOST) 和 sFRP-2的表達(dá)，激活經(jīng)典Wnt信號(hào)通路促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞在骨微環(huán)境中的生長(zhǎng)，而拮抗miRNA-218-5p可有效抑制轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞系中Wnt/β-catenin信號(hào)的活性和骨轉(zhuǎn)移相關(guān)基因骨唾液酸蛋白 (BSP/IBSP)、骨橋蛋白 (OPN/SPP1) 和 CXCR-4的表達(dá)，上述研究表明Wnt信號(hào)通路是miR-218-5p在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮作用的重要途徑。Chen等[4]用RT-PCR在乳腺癌細(xì)胞株 (TM40D-MB、TM40D)中研究Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)分子的基因表達(dá)情況, 發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin在這2種細(xì)胞株中均有表達(dá), 但在隨后的蛋白質(zhì)印跡實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞(TM40D-MB)顯示出更高的β-catenin活性。無(wú)獨(dú)有偶，近期研究發(fā)現(xiàn)，在50例乳腺癌組織中, 發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、分期高、生存率低患者的β-catenin呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)[5]。故提出β-catenin的表達(dá)似乎與人類(lèi)乳腺癌的轉(zhuǎn)移潛能有明顯的聯(lián)系, 可以作為乳腺癌進(jìn)展的候選標(biāo)記。

1.2 抑制乳腺癌骨轉(zhuǎn)移進(jìn)展 近期研究顯示，過(guò)表達(dá)Lrp5、β-catenin、Wnt的成骨細(xì)胞培養(yǎng)基 (Lrp5 CM) 抑制了乳腺癌細(xì)胞和組織的生長(zhǎng)，并在小鼠模型中抑制了乳腺腫瘤的生長(zhǎng)及其造成的骨破壞，隨后實(shí)驗(yàn)證實(shí)了成骨細(xì)胞可以在Lrp5、β-連環(huán)蛋白的過(guò)表達(dá)或應(yīng)用Wnt信號(hào)激活劑BML284的情況下轉(zhuǎn)化為具有骨保護(hù)信的腫瘤抑制細(xì)胞(iTSC)。這種機(jī)制揭示了Wnt信號(hào)通路在乳腺癌細(xì)胞和成骨細(xì)胞中發(fā)揮著截然相反的作用，闡明此機(jī)制可能為研究成骨細(xì)胞治療乳腺癌骨轉(zhuǎn)移提供理論基礎(chǔ)[6]。除了發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞與乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生機(jī)制相聯(lián)系外，Li等[7]發(fā)現(xiàn)破骨細(xì)胞同樣可通過(guò)激活 Wnt 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)化為骨保護(hù)性腫瘤抑制劑，所以Wnt通路在骨細(xì)胞中具體作用機(jī)制值得進(jìn)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(xì)胞和骨細(xì)胞中具有相反的作用，既可在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中充當(dāng)啟動(dòng)子，也可促進(jìn)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤抑制劑來(lái)保護(hù)骨骼。因此針對(duì)Wnt/β-catenin通路的臨床藥物研發(fā)，在治療乳腺癌骨轉(zhuǎn)移這一領(lǐng)域有著巨大的前景。

2 ERK通路

ERK信號(hào)通路是MAPK通路中的經(jīng)典通路，是細(xì)胞最重要的基本信號(hào)系統(tǒng)之一。它存在于所有真核細(xì)胞中，將細(xì)胞膜受體所接受的外界信號(hào)通過(guò)一系列復(fù)雜的級(jí)聯(lián)反應(yīng)傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，在細(xì)胞的增殖、分化、生存和凋亡等基本生理過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)控作用[8]。

Wang等[9]發(fā)現(xiàn)跨膜通道樣蛋白(TMC5)過(guò)表達(dá)可通過(guò)增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞鈣離子內(nèi)流的方式激活ERK1/2-Snail信號(hào)通路，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞向骨轉(zhuǎn)移微環(huán)境的趨向性遷移并提高其在骨微環(huán)境中生存的能力。Shen等[10]通過(guò)探討去甲氧基姜黃素(DMC)在體外對(duì)MDA-MB-231細(xì)胞、MCF-7細(xì)胞和破骨細(xì)胞的影響，發(fā)現(xiàn)DMC可通過(guò)抑制ERK通路的激活來(lái)抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和破骨細(xì)胞的成熟，并可延緩乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的進(jìn)程。為了闡明miR-329對(duì)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移模型的潛在影響，Wu等[11]在研究中發(fā)現(xiàn)與假手術(shù)組小鼠相比，乳腺癌骨轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移過(guò)程中的可能具有潛在的促進(jìn)作用，隨后在評(píng)估乳腺癌骨轉(zhuǎn)移小鼠骨痛的研究中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)上調(diào)miR-329的含量可通過(guò)特異性結(jié)合LPAR1，阻斷 LPAR1/ERK 信號(hào)通路并檢測(cè)小鼠縮爪潛伏期(PWL)；縮爪閾值(PWT)，發(fā)現(xiàn)抑制LPAR1/ERK信號(hào)通路可以有效緩解乳腺癌骨轉(zhuǎn)移小鼠骨痛的癥狀。Wu等[12]通過(guò)在對(duì)乳腺癌患者標(biāo)本進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)微纖維相關(guān)蛋白5(MFAP5)的表達(dá)率為35%(47/132)，但在40例乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者中卻有著67.5%(27/40)的高表達(dá)率，同時(shí)，他們?yōu)榱颂骄縈FAP5升高在骨轉(zhuǎn)移中的具體調(diào)節(jié)機(jī)制，分別構(gòu)建敲除MFAP5N基因組和對(duì)照組，研究發(fā)現(xiàn)，敲除MFAP5基因組的乳腺癌細(xì)胞系中MMP2和MMP9及p-ERK1/2的含量明顯減少。這項(xiàng)研究表明，MFAP5N的表達(dá)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移，且可通過(guò)ERK通路下游效應(yīng)因子MMP2和MMP9調(diào)控乳腺癌細(xì)胞對(duì)骨質(zhì)的侵襲。

以上證據(jù)表明，ERK通路在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移過(guò)程中受到多種因素調(diào)控，并通過(guò)激活MMP在促進(jìn)乳腺癌侵襲、促骨轉(zhuǎn)移、維持乳腺癌細(xì)胞活性等方面發(fā)揮作用。因此闡明ERK通路及其下游效應(yīng)因子在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中的具體作用機(jī)制，對(duì)于預(yù)測(cè)和防治骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生具有重要的意義。

3 TGF-β通路

TGF-β超家族是由一類(lèi)結(jié)構(gòu)、功能相關(guān)的多肽生長(zhǎng)因子亞家族組成，包括TGF-β、活化素、抑制素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白和生長(zhǎng)分化因子等。TGF-β信號(hào)通路在多種癌癥的生長(zhǎng)、遷移、侵襲、分化、細(xì)胞凋亡、血管生成和微環(huán)境的改變等生物學(xué)過(guò)程中起著重要作用。已有充分的研究數(shù)據(jù)表明TGF-β信號(hào)通路在骨轉(zhuǎn)移的整個(gè)過(guò)程中都是活躍的[13]。

Xu等[14]在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了未羧化骨鈣素(GluOC)可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖以及TGF-β/smad3信號(hào)通路活性，他們認(rèn)為GluOC可以通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β/smad3信號(hào)通路激活溶骨因子 PTHrP 和 IL-8 的表達(dá)從而誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞的溶骨性破壞。Haley等[15]通過(guò)在小鼠乳腺癌骨轉(zhuǎn)移模型中抑制TGF-βRⅠ的活性來(lái)觀察年輕雌性小鼠的骨破壞情況，發(fā)現(xiàn)TGF-βRⅠ是小鼠腫瘤模型中骨轉(zhuǎn)移開(kāi)始或發(fā)展所必需的，從而認(rèn)為T(mén)GF-βR作為T(mén)GF-β的基因靶點(diǎn)對(duì)于乳腺癌細(xì)胞在骨骼中的存活和增殖至關(guān)重要。Yu等[16]利用生物信息學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)與相應(yīng)的正常乳腺組織標(biāo)本相比，乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的腫瘤組織中miR-182的表達(dá)顯著增加，并且miR-182 升高與三陰性乳腺癌的加速轉(zhuǎn)移有關(guān)，并進(jìn)行了一系列體內(nèi)研究，結(jié)果表明miR-182的過(guò)表達(dá)可通過(guò)靶向抑制smad7的表達(dá)激活乳腺癌細(xì)胞系和人類(lèi)腫瘤樣本中的 TGF-β信號(hào)并與乳腺癌骨轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Li等[17]也通過(guò)對(duì)88例乳腺癌樣本進(jìn)行分子細(xì)胞學(xué)分析發(fā)現(xiàn)整合素β1(ITGBL1)在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者中高表達(dá)以及細(xì)胞中TGF-β與 ITGBL1的含量呈正相關(guān)，最終發(fā)現(xiàn) ITGBL1可調(diào)節(jié)乳腺癌中的TGF-β通路從而促進(jìn)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的進(jìn)程。Chiovaro等[18]通過(guò)對(duì)心內(nèi)注射MDA-MB-231-SCP1883 荷瘤小鼠的骨基質(zhì)及 MDA-MB-231-1833 細(xì)胞與人骨髓來(lái)源的基質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)的共培養(yǎng)模型進(jìn)行生腱蛋白-W(TNW)基因和蛋白檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)TNWmRNA、蛋白在上述骨基質(zhì)和共培養(yǎng)體系體系中均明顯升高，并運(yùn)用TGF-β通路的小分子抑制劑SB-431542作用于共培養(yǎng)體系，最終表明SB-431542抑制了TNW的表達(dá)并有效地降低了乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，揭示了TNW在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移過(guò)程中通過(guò)TGF-β通路發(fā)揮的重要作用，將來(lái)可能作為骨轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治療靶點(diǎn)。

總之，TGF-β信號(hào)通路在乳腺癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用涉及多種因素，在以上與乳腺癌相關(guān)的侵襲和轉(zhuǎn)移模型中，TGF-β信號(hào)通路異常激活往往可提高相關(guān)溶骨因子的表達(dá)，并促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞成為更具侵襲性的腫瘤表型。因此，針對(duì)該通路的靶向治療，將給乳腺癌骨轉(zhuǎn)移患者帶來(lái)新的治療機(jī)會(huì)。

4 Hippo通路

Hippo 信號(hào)通路是一條在果蠅中首次發(fā)現(xiàn)的腫瘤抑制通路，它通過(guò)減弱細(xì)胞增殖并同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞死亡來(lái)調(diào)節(jié)組織生長(zhǎng)和器官大小，在乳腺癌中該信號(hào)通路下游的YAP/TAZ 經(jīng)常出現(xiàn)異常表達(dá)，最終會(huì)導(dǎo)致上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、癌癥干細(xì)胞生成和化療耐藥等促腫瘤過(guò)程。Li等[19]在ENC1對(duì)乳腺癌細(xì)胞放射抗性影響研究表明, TAZ/YAP在乳腺癌骨轉(zhuǎn)移和腦轉(zhuǎn)移的過(guò)程中發(fā)揮著重要的功能, 該復(fù)合物能被ENC1上游60kb處的超級(jí)增強(qiáng)子(SE)激活, 并以核轉(zhuǎn)位的方式導(dǎo)致Hippo通路異?；罨?，提高了乳腺癌細(xì)胞的放射抗性并促進(jìn)其向骨和腦轉(zhuǎn)移的進(jìn)程。Matteucci等[20]在對(duì)乳腺癌的研究中證實(shí)，與親代乳腺癌細(xì)胞(MDA-MB-231)相比，親骨乳腺癌細(xì)胞(1833細(xì)胞)中氧化還原酶(Wwox)和TAZ表達(dá)上調(diào)，并進(jìn)一步激活Hippo信號(hào)通路，刺激乳腺癌細(xì)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(huán)境有利于乳腺癌細(xì)胞在骨骼部位的植入和生長(zhǎng)。與YAP一樣, TAZ同樣也可以作為癌基因在體內(nèi)外促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生和進(jìn)展。為了探明乳腺癌細(xì)胞骨轉(zhuǎn)移的原因，Wang等[21]在探索乳腺癌發(fā)生機(jī)制中發(fā)現(xiàn)ABL激酶可通過(guò)增加Hippo通路介質(zhì)TAZ的豐度以及其下游可促進(jìn)骨轉(zhuǎn)移靶基因AXL的表達(dá)，在敲除ABL激酶或應(yīng)用ABL變構(gòu)抑制劑的情況下則有效緩解了小鼠乳腺癌細(xì)胞的溶骨性轉(zhuǎn)移的過(guò)程，這一研究結(jié)果揭示了ABL激酶通過(guò)Hippo通路在乳腺癌患者骨微環(huán)境中發(fā)揮作用的具體機(jī)制。 因此，在藥物研發(fā)中針對(duì)YAP/TAZ復(fù)合物抑制劑的研究，可以作為預(yù)防乳腺癌骨轉(zhuǎn)移進(jìn)展的有效解決方案。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)靶向調(diào)控Wnt/β-catenin、ERK、TGF-β、Hippo通路可影響乳腺癌細(xì)胞向骨骼增殖、遷移、侵襲等生物學(xué)行為，文中所提及的相關(guān)的信號(hào)通路只是乳腺癌骨轉(zhuǎn)移中的冰山一角，在骨轉(zhuǎn)移進(jìn)程中尚有大量信號(hào)通路的作用機(jī)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(hào)通路對(duì)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的影響是不全面的，多角度、多系統(tǒng)地研究各種信號(hào)通路是以何種方式相互影響的，可以為預(yù)防診斷乳腺癌骨轉(zhuǎn)移及開(kāi)發(fā)靶向藥物提供新思路。