1889年Paget首次提出恶性肿瘤远处转移“种子与土壤”理论，认为肿瘤转移过程不仅需要具有转移能力肿瘤细胞（种子），还需要有适合转移性肿瘤细胞定植的微环境（土壤）^[1]。目前认为恶性肿瘤骨转移可分为以下几个步骤：转移前生态位建立、肿瘤细胞在原发肿瘤部位局部增殖、肿瘤细胞迁移侵袭局部基质微环境、上皮间质转换、肿瘤细胞外渗进入循环系统、免疫逃逸、肿瘤细胞在骨转移灶归巢、骨转移灶休眠与重激活、肿瘤细胞在骨转移灶增殖^[2]。乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，其作为最常发生骨转移的原发肿瘤类型之一，其骨转移机制在“种子与土壤”理论基础上得以拓展深入。现将乳腺癌骨转移发生发展的分子生物学机制进行概述。

1 骨转移恶性循环

根据临床表现及影像学特征，骨转移可分为三种类型: 溶骨性、成骨性和混合性。乳腺癌患者常发生以破骨细胞异常激活为特征的溶骨性骨转移，其核心驱动因素是肿瘤细胞与骨微环境相互作用导致的“恶性循环”^[3]。当乳腺肿瘤细胞在骨定植后，肿瘤细胞可分泌诸如细胞因子、生长因子等多种溶骨性因子，打破局部微环境中的骨稳态以促进破骨细胞成熟分化及溶骨性骨破坏，同时刺激骨转移部位的乳腺肿瘤细胞增殖。增殖的乳腺肿瘤细胞继续释放溶骨性因子加剧上述骨破坏进程，形成正反馈导致骨转移“恶性循环”的发生。既往文献表明在乳腺癌溶骨性骨转移中，EZH2（enhancer of zeste homolog 2）通过调节TGF-β信号通路促进乳腺肿瘤细胞增殖及破骨细胞分化成熟^[4]。EZH2作为转录辅助因子，可从转录水平增加整合素β1表达，进而激活TGF-β信号通路，开启骨转移的“恶性循环”^[4]。此外，有文献表明RUNX2作为经典的成骨相关转录因子，可招募NuRD（MTA1）/CRL4B复合物以促进乳腺癌进展和骨转移^[5]。

2 转移前生态位

目前的观念认为骨转移是肿瘤进展的早期事件。乳腺肿瘤细胞为成功定植于骨，在肿瘤细胞骨转移前就在骨骼中建立了一个适宜生长繁殖的微环境，即转移前生态位（pre-metastasis niches，PMNs）^{[6, 7]}。肿瘤分泌因子和细胞外囊泡（extracellular vesles，EVs）是肿瘤细胞与骨微环境相互作用的重要媒介，是PMNs建立的重要信使。在ER阳性乳腺癌中可检测到外泌体miR-19a和整合素结合唾液蛋白IBSP高表达^[8]。其中，IBSP参与破骨细胞的募集，而miR-19a可以诱导破骨细胞的分化成熟，两者的共同作用促进了乳腺肿瘤细胞在骨骼中定植以及肿瘤细胞在骨转移灶生长^[8]。近期文献表明环状RNA circIKBKB在骨转移性乳腺癌组织中高表达，circIKBKB可以通过激活NF-κB信号通路促进破骨细胞的分化成熟，诱导PMNs的形成^[9]。Yuan等人的研究表明乳腺肿瘤细胞来源的外泌体可以通过miR-21促进PMNs的形成及破骨细胞分化和激活^[10]。除此之外，最新研究指出破骨细胞前体（osteoclast precursors，OPs）也是PMNs形成中的重要组成部分。R-spondin 2和RANKL可以与其受体LGR4相互作用，进而调节Wnt信号通路抑制剂DKK1，最终导致Ops的募集增加，促进PMNs形成及乳腺癌骨转移^[11]。

3 肿瘤细胞内在特性

乳腺肿瘤细胞能否发生骨转移不仅取决于骨微环境的变化，还取决于原发乳腺肿瘤细胞的内在特性。乳腺肿瘤细胞在进入血液循环前，会从上皮表型转变为间质表型，即发生上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），细胞的动力、侵袭性及转移能力会增加以适应外部环境，为在骨骼中定植做好准备^{[12, 13]}。原发乳腺肿瘤细胞常处于乏氧状态导致其分泌多种分泌因子及细胞外囊泡成分，上述成分促使骨髓细胞及免疫抑制细胞到达骨微环境，对肿瘤细胞骨转移起到免疫抑制的作用。既往文献表明，转移性肿瘤细胞可以不依赖成骨细胞直接分泌RANKL进而破坏骨稳态，促进骨转移的发生^[14]。Raymond等基于定量三维成像证实肿瘤源性粒细胞集落刺激因子（tumor-derived granulococytes -colony stimulating factor，G-CSF）在骨微环境中具有血管重塑的作用，进而促进肿瘤在骨转移灶中生长^[15]。除此之外，乳腺肿瘤来源的CST6在溶骨性骨转移中具有负性调控的作用。CST6可抑制半胱氨酸蛋白酶CTSB，导致CTSB水解底物SPHK1上调，抑制RANKL诱导的p38激活从而抑制破骨细胞活性及骨转移^[16]。

4 乳腺肿瘤细胞骨归巢

循环系统中的乳腺肿瘤细胞经过免疫逃逸后部分可外渗定植到骨骼，即播散肿瘤细胞（disseminated tumor cell，DTCs）。在此过程中肿瘤细胞经历了间质上皮转化使得其粘附能力增强。既往文献表明，CXCL12/CXCR4轴在DTCs骨归巢中起主导作用^[17-19]。趋化因子 C-X-C基序配体12（CXCL12）由癌症相关基质成纤维细胞分泌，可趋化高度表达其受体CXCR4的肿瘤细胞。研究表明，骨髓基质细胞同样可以分泌CXCL12，招募CXCR4表达阳性的肿瘤细胞骨归巢，促进乳腺癌骨转移的发生^{[17, 20]}。胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor，IGF）作为在骨微环境中高表达的一种生长因子，可促进乳腺肿瘤细胞骨归巢及肿瘤细胞休眠与重激活^[21]。在三阴性乳腺癌中，基质肿瘤相关成纤维细胞是IGF-1和CXCL12的重要来源，可趋化IGF-1R和CXCR4阳性表达的肿瘤细胞在骨中定植^[20]。

5 乳腺肿瘤细胞休眠与重激活

乳腺肿瘤细胞在骨微环境定植后，可暂时进入休眠状态，这也是骨转移及相关复发性疾病潜伏期较长的原因之一。微小骨转移灶可在骨微环境中休眠数年才重新激活形成临床可见的显性骨转移，这给辅助化疗、靶向治疗等全身治疗带来了巨大挑战^{[22, 23]}。MAPK ERK 1/2与p38活性决定了肿瘤细胞休眠与再激活之间的平衡^[2]。ERK 1/2的磷酸化有利于肿瘤细胞增殖，而p38的激活产生相反的作用^[2]。Sylwia等人认为分裂素-和压力激活的蛋白激酶1（Mitogen- and stress-activated kinase 1，MSK1）是ER阳性乳腺癌细胞转移过程中休眠的重要调节因子，可能是预防骨转移进展的潜在治疗靶点^[24]。此外，相关研究表明在乳腺癌骨转移过程中，外泌体来源mirRNA-23b可以通过抑制靶基因MARCKS使肿瘤细胞进入休眠状态^[25]。上述研究为乳腺癌骨转移过程中肿瘤休眠与重激活机制探索提供新思路。

6 微转移灶进展

骨微环境中休眠的肿瘤细胞被激活后，在微环境中各种细胞因子的刺激下，其增殖、迁移、侵袭能力得以增强，在骨定植部位逐渐发展成为临床可见的骨转移灶。在乳腺癌骨转移过程中，骨微环境中血管内皮细胞粘附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）的异常表达可促进乳腺癌细胞在骨组织中的生长增殖，最终导致临床显性骨转移灶的形成^[26]。此外，部分蛋白及microRNA的表达水平可为肿瘤骨转移提供一定参考，如患者血清中slCAM1、miR-16/miR-378的升高与骨转移的发生密切相关[27]。

主编点评

由于乳腺肿瘤存在多种亚型（Luminal型、HER2过表达型、三阴性乳腺癌等），且肿瘤细胞存在异质性，目前针对乳腺癌骨转移分子生物学机制的探索比较有限。随着科学技术的不断发展，新型骨转移研究模型的建立可能为发病机制的深入探究提供可能。深入研究乳腺癌骨转移的发生机制，寻找可靠的诊断手段进而实施早期有效治疗具有重要意义。

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