乳腺癌骨转移相关信号通路的研究进展*

任 杰 魏 巍

佳木斯大学附属第一医院，黑龙江省佳木斯市 154000

乳腺癌是女性中发病率最高的恶性肿瘤，虽然针对原发病的治疗已取得很好的疗效，但远处转移仍是乳腺癌患者死亡的主要原因。在转移性乳腺癌患者中，有65%～75%的患者会发生溶骨性转移，给患者带来骨痛、病理性骨折等副损伤，这类患者5年总生存率仅为 22.8%，远低于原发性乳腺癌患者90%的生存率，这一系列不良反应不仅严重影响患者生活质量，而且对患者预后产生不良影响。乳腺癌骨转移是一个复杂的病理过程，需要经历黏附、降解和迁移等多个步骤，并受多个基因和信号通路的控制，但具体调控细节还未明了，故仍需进一步研究相关信号通路的异常表达机制及其对乳腺癌骨转移的影响，本文对Wnt/β-catenin、ERK、TGF-β、Hippo通路在乳腺癌骨转移发生发展过程中的作用机制进行了综述，以期为乳腺癌骨转移的预防与靶向治疗提供新思路。

1 Wnt/β-catenin通路

Wnt/β-catenin信号通路又被称为经典Wnt信号通路, 在早期胚胎发育、成体组织稳态维持、干细胞干性调控和肿瘤发生等过程中均发挥重要作用，密切参与调节乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌和卵巢癌等肿瘤的发生、发展。但经典Wnt信号通路不是一条单一的信号传导通道, 而是一个纷繁复杂的信号网络, 对于经典Wnt信号通路与肿瘤之间关系特别是乳腺癌骨转移之间关系的研究还处于探索阶段, 仍面临大量的不确定性。

1.1 促进乳腺癌骨转移进展 Eyre等[1]在研究乳腺癌癌骨转移中炎症细胞因子(IL-1β)的作用机制时发现, IL-1β在乳腺癌细胞中可通过激活NF-κB/CREB信号通路进而导致Wnt配体的增加，最终刺激乳腺癌细胞在骨骼中的定植，并在体外和体内试验中进一步揭示了针对Wnt的抑制，不会阻止肿瘤迁移，而是阻止乳腺癌细胞在骨中的集落形成。这说明Wnt可能是乳腺癌骨转移中重要的调节器, 针对Wnt通路的靶向治疗可能是预防和治疗乳腺癌骨转移的一种有效方法。Zhang等[2]在小鼠体内成瘤实验中验证转录因子(Nfe2)可通过靶向调控Wnt通路而参与小鼠乳腺癌骨转移，并从反向思路出发，在乳腺癌骨转移模型中通过应用Wnt/β-cateine通路抑制因子(LF3)导致Wnt信号通路失活，发现LF3可抑制体内瘤细胞的生长和骨转移的形成，这一结果反向表明了Wnt通路在参与到乳腺癌骨转移的调节作用。故笔者可推测, 如果终止这一通路中的某一过程, 可以延缓或阻止进一步的骨破坏。Taipaleenmäki等[3]研究发现miRNA-218-5p可以通过靶向抑制Wnt 抑制剂硬化蛋白 (SOST) 和 sFRP-2的表达，激活经典Wnt信号通路促进乳腺癌细胞在骨微环境中的生长，而拮抗miRNA-218-5p可有效抑制转移性乳腺癌细胞系中Wnt/β-catenin信号的活性和骨转移相关基因骨唾液酸蛋白 (BSP/IBSP)、骨桥蛋白 (OPN/SPP1) 和 CXCR-4的表达，上述研究表明Wnt信号通路是miR-218-5p在乳腺癌骨转移过程中发挥作用的重要途径。Chen等[4]用RT-PCR在乳腺癌细胞株 (TM40D-MB、TM40D)中研究Wnt/β-连环蛋白信号分子的基因表达情况, 发现Wnt/β-catenin在这2种细胞株中均有表达, 但在随后的蛋白质印迹实验中发现骨转移性乳腺癌细胞(TM40D-MB)显示出更高的β-catenin活性。无独有偶，近期研究发现，在50例乳腺癌组织中, 发生远处转移、分期高、生存率低患者的β-catenin呈现高表达状态[5]。故提出β-catenin的表达似乎与人类乳腺癌的转移潜能有明显的联系, 可以作为乳腺癌进展的候选标记。

1.2 抑制乳腺癌骨转移进展 近期研究显示，过表达Lrp5、β-catenin、Wnt的成骨细胞培养基 (Lrp5 CM) 抑制了乳腺癌细胞和组织的生长，并在小鼠模型中抑制了乳腺肿瘤的生长及其造成的骨破坏，随后实验证实了成骨细胞可以在Lrp5、β-连环蛋白的过表达或应用Wnt信号激活剂BML284的情况下转化为具有骨保护信的肿瘤抑制细胞(iTSC)。这种机制揭示了Wnt信号通路在乳腺癌细胞和成骨细胞中发挥着截然相反的作用，阐明此机制可能为研究成骨细胞治疗乳腺癌骨转移提供理论基础[6]。除了发现成骨细胞与乳腺癌骨转移的发生机制相联系外，Li等[7]发现破骨细胞同样可通过激活 Wnt 信号转导转化为骨保护性肿瘤抑制剂，所以Wnt通路在骨细胞中具体作用机制值得进一步探索。

综上，Wnt/β-catenin通路可以被看作是一把双刃剑，其在肿瘤细胞和骨细胞中具有相反的作用，既可在乳腺癌骨转移中充当启动子，也可促进成骨细胞和破骨细胞转化为肿瘤抑制剂来保护骨骼。因此针对Wnt/β-catenin通路的临床药物研发，在治疗乳腺癌骨转移这一领域有着巨大的前景。

2 ERK通路

ERK信号通路是MAPK通路中的经典通路，是细胞最重要的基本信号系统之一。它存在于所有真核细胞中，将细胞膜受体所接受的外界信号通过一系列复杂的级联反应传递到细胞核内，在细胞的增殖、分化、生存和凋亡等基本生理过程中发挥重要调控作用[8]。

Wang等[9]发现跨膜通道样蛋白(TMC5)过表达可通过增强乳腺癌细胞钙离子内流的方式激活ERK1/2-Snail信号通路，促进乳腺癌细胞向骨转移微环境的趋向性迁移并提高其在骨微环境中生存的能力。Shen等[10]通过探讨去甲氧基姜黄素(DMC)在体外对MDA-MB-231细胞、MCF-7细胞和破骨细胞的影响，发现DMC可通过抑制ERK通路的激活来抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移和破骨细胞的成熟，并可延缓乳腺癌骨转移的进程。为了阐明miR-329对乳腺癌骨转移模型的潜在影响，Wu等[11]在研究中发现与假手术组小鼠相比，乳腺癌骨转移小鼠模型中的脊髓组织显示出更高水平的 p-ERK1/2，揭示了ERK通路在骨转移过程中的可能具有潜在的促进作用，随后在评估乳腺癌骨转移小鼠骨痛的研究中发现，通过上调miR-329的含量可通过特异性结合LPAR1，阻断 LPAR1/ERK 信号通路并检测小鼠缩爪潜伏期(PWL)；缩爪阈值(PWT)，发现抑制LPAR1/ERK信号通路可以有效缓解乳腺癌骨转移小鼠骨痛的症状。Wu等[12]通过在对乳腺癌患者标本进行检测发现微纤维相关蛋白5(MFAP5)的表达率为35%(47/132)，但在40例乳腺癌骨转移患者中却有着67.5%(27/40)的高表达率，同时，他们为了探究MFAP5升高在骨转移中的具体调节机制，分别构建敲除MFAP5N基因组和对照组，研究发现，敲除MFAP5基因组的乳腺癌细胞系中MMP2和MMP9及p-ERK1/2的含量明显减少。这项研究表明，MFAP5N的表达促进乳腺癌细胞的侵袭转移，且可通过ERK通路下游效应因子MMP2和MMP9调控乳腺癌细胞对骨质的侵袭。

以上证据表明，ERK通路在乳腺癌骨转移过程中受到多种因素调控，并通过激活MMP在促进乳腺癌侵袭、促骨转移、维持乳腺癌细胞活性等方面发挥作用。因此阐明ERK通路及其下游效应因子在乳腺癌骨转移中的具体作用机制，对于预测和防治骨转移的发生具有重要的意义。

3 TGF-β通路

TGF-β超家族是由一类结构、功能相关的多肽生长因子亚家族组成，包括TGF-β、活化素、抑制素、骨形态发生蛋白和生长分化因子等。TGF-β信号通路在多种癌症的生长、迁移、侵袭、分化、细胞凋亡、血管生成和微环境的改变等生物学过程中起着重要作用。已有充分的研究数据表明TGF-β信号通路在骨转移的整个过程中都是活跃的[13]。

Xu等[14]在实验中证实了未羧化骨钙素(GluOC)可促进乳腺癌细胞增殖以及TGF-β/smad3信号通路活性，他们认为GluOC可以通过调节TGF-β/smad3信号通路激活溶骨因子 PTHrP 和 IL-8 的表达从而诱导乳腺癌细胞的溶骨性破坏。Haley等[15]通过在小鼠乳腺癌骨转移模型中抑制TGF-βRⅠ的活性来观察年轻雌性小鼠的骨破坏情况，发现TGF-βRⅠ是小鼠肿瘤模型中骨转移开始或发展所必需的，从而认为TGF-βR作为TGF-β的基因靶点对于乳腺癌细胞在骨骼中的存活和增殖至关重要。Yu等[16]利用生物信息学技术发现与相应的正常乳腺组织标本相比，乳腺癌骨转移的肿瘤组织中miR-182的表达显着增加，并且miR-182 升高与三阴性乳腺癌的加速转移有关，并进行了一系列体内研究，结果表明miR-182的过表达可通过靶向抑制smad7的表达激活乳腺癌细胞系和人类肿瘤样本中的 TGF-β信号并与乳腺癌骨转移密切相关。Li等[17]也通过对88例乳腺癌样本进行分子细胞学分析发现整合素β1(ITGBL1)在乳腺癌骨转移患者中高表达以及细胞中TGF-β与 ITGBL1的含量呈正相关，最终发现 ITGBL1可调节乳腺癌中的TGF-β通路从而促进乳腺癌骨转移的进程。Chiovaro等[18]通过对心内注射MDA-MB-231-SCP1883 荷瘤小鼠的骨基质及 MDA-MB-231-1833 细胞与人骨髓来源的基质细胞(BMSCs)的共培养模型进行生腱蛋白-W(TNW)基因和蛋白检测，发现TNWmRNA、蛋白在上述骨基质和共培养体系体系中均明显升高，并运用TGF-β通路的小分子抑制剂SB-431542作用于共培养体系，最终表明SB-431542抑制了TNW的表达并有效地降低了乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，揭示了TNW在乳腺癌骨转移过程中通过TGF-β通路发挥的重要作用，将来可能作为骨转移性乳腺癌的治疗靶点。

总之，TGF-β信号通路在乳腺癌细胞侵袭和转移中的作用涉及多种因素，在以上与乳腺癌相关的侵袭和转移模型中，TGF-β信号通路异常激活往往可提高相关溶骨因子的表达，并促进乳腺癌细胞成为更具侵袭性的肿瘤表型。因此，针对该通路的靶向治疗，将给乳腺癌骨转移患者带来新的治疗机会。

4 Hippo通路

Hippo 信号通路是一条在果蝇中首次发现的肿瘤抑制通路，它通过减弱细胞增殖并同时促进细胞死亡来调节组织生长和器官大小，在乳腺癌中该信号通路下游的YAP/TAZ 经常出现异常表达，最终会导致上皮间质转化(EMT)、癌症干细胞生成和化疗耐药等促肿瘤过程。Li等[19]在ENC1对乳腺癌细胞放射抗性影响研究表明, TAZ/YAP在乳腺癌骨转移和脑转移的过程中发挥着重要的功能, 该复合物能被ENC1上游60kb处的超级增强子(SE)激活, 并以核转位的方式导致Hippo通路异常活化，提高了乳腺癌细胞的放射抗性并促进其向骨和脑转移的进程。Matteucci等[20]在对乳腺癌的研究中证实，与亲代乳腺癌细胞(MDA-MB-231)相比，亲骨乳腺癌细胞(1833细胞)中氧化还原酶(Wwox)和TAZ表达上调，并进一步激活Hippo信号通路，刺激乳腺癌细释放出E-cadherin，E-cadherin和Hippo通路因子之间的相互作用反式激活了HIF-1，使骨髓处于低氧环境有利于乳腺癌细胞在骨骼部位的植入和生长。与YAP一样, TAZ同样也可以作为癌基因在体内外促进乳腺癌的发生和进展。为了探明乳腺癌细胞骨转移的原因，Wang等[21]在探索乳腺癌发生机制中发现ABL激酶可通过增加Hippo通路介质TAZ的丰度以及其下游可促进骨转移靶基因AXL的表达，在敲除ABL激酶或应用ABL变构抑制剂的情况下则有效缓解了小鼠乳腺癌细胞的溶骨性转移的过程，这一研究结果揭示了ABL激酶通过Hippo通路在乳腺癌患者骨微环境中发挥作用的具体机制。 因此，在药物研发中针对YAP/TAZ复合物抑制剂的研究，可以作为预防乳腺癌骨转移进展的有效解决方案。

5 结语

通过靶向调控Wnt/β-catenin、ERK、TGF-β、Hippo通路可影响乳腺癌细胞向骨骼增殖、迁移、侵袭等生物学行为，文中所提及的相关的信号通路只是乳腺癌骨转移中的冰山一角，在骨转移进程中尚有大量信号通路的作用机制仍有待研究，如：PI3K/AKT、Notch、NF-κB等。并且，单一、片面地考虑某种信号通路对乳腺癌骨转移的影响是不全面的，多角度、多系统地研究各种信号通路是以何种方式相互影响的，可以为预防诊断乳腺癌骨转移及开发靶向药物提供新思路。