骨转移瘤的信号通路及中西医治疗研究进展

鹿涛,高志棣

(1 山东中医药大学中医学院,山东 济南 250000； 2 青岛市第六人民医院)

近年来癌症在全球的发生率以及死亡率逐年增高，现已成为我国人口主要死亡因素之一，占全国人口死亡原因的24.13%，仅次于循环系统疾病[1-2]。骨是仅次于肺和肝脏的第三远处转移好发部位[3]。骨转移后可发生很多骨相关事件，病人急需有效的治疗以减少骨相关事件的发生，提高生存质量，延长生存期[4]。目前针对骨转移瘤信号通路的研究日渐成熟，以此为基础骨转移瘤的治疗手段亦发展迅速[5]。本文就骨转移瘤的发病机制、涉及的信号通路及治疗方法作一综述。

1 骨转移瘤发病机制与信号通路

恶性肿瘤通常会特异性地从原发灶转移到其他脏器，当前对肿瘤骨转移发生机制最广泛的认识是骨转移与转移器官的血液类型和肿瘤细胞的归巢能力有关。肿瘤细胞归巢到器官的过程受肿瘤细胞表面相关受体、靶器官的黏附分子和化学诱导因子的影响，原发性肿瘤中癌症相关成纤维细胞(CAF)可以形成骨转移病灶[6]。骨重塑是在成骨细胞和破骨细胞相对平衡的协同作用下完成的，而骨转移会破坏正常人体内固有的骨吸收以及骨形成之间的平衡状态，使骨呈现溶骨性或成骨性改变，形成骨转移瘤[7-8]。

1.1 骨转移瘤发病机制

骨转移瘤是通过肿瘤细胞在骨表面的定殖、休眠、再激活和增殖等4个步骤，使肿瘤细胞在骨中大量增殖[9]。

1.1.1转移性肿瘤细胞的定殖 研究发现，循环中的肿瘤细胞表面的黏附蛋白可以与骨微环境中的分子受体结合引发其在骨中的定殖，而骨中骨松质部分特殊的生理结构有利于肿瘤细胞在骨中的定殖[9]。目前发现的肿瘤细胞定殖到骨组织的相关细胞因子有溶骨性的转化生长因子β(TGF-β)、白细胞介素11(IL-11)、结缔组织生长因子(CTGF)，以及成骨性的CXC趋化因子配体16(CXCL16)，后者可以促使骨髓间充质细胞分化为肿瘤成纤维细胞，进而促进肿瘤细胞在骨髓的定殖[10]。

1.1.2转移性肿瘤细胞的休眠 转移性肿瘤细胞在骨微环境中是否进入休眠取决于转移性肿瘤细胞黏附的骨细胞种类，黏附在相对静止的骨细胞表面时将进入休眠。而在骨微环境中，75%的骨细胞处于相对静止状态，所以转移性肿瘤细胞黏附相对静止状态的骨细胞进入休眠的概率大。研究表明，与癌细胞休眠有关的细胞因子有白细胞介素6(IL-6)、骨形态发生蛋白(BMP)、Wnt蛋白、Dkk1蛋白、分泌型卷曲蛋白1(SFRP1)、饰胶蛋白聚糖、膜联蛋白Ⅱ受体、生长停滞特异性蛋白 6(GAS6)等[11]。这些细胞因子可以结合肿瘤凋亡相关配体，减缓肿瘤细胞凋亡，且骨髓中的血运较为丰富，以上都为肿瘤细胞在骨中休眠创造了条件[12]。

1.1.3转移性肿瘤细胞的再激活 研究显示，前破骨细胞分泌的α4β1+可以与休眠的肿瘤细胞表达的血管细胞黏附分子1(VCAM1)结合，使休眠的肿瘤细胞再激活，转化为增殖状态[13]；骨微环境中一些细胞因子也能促进休眠肿瘤细胞的再激活，如甲状旁腺激素相关肽(PTHrP)的过度表达、维生素D缺乏、老年人钙缺乏等[14]。部分学者认为，激活的肿瘤细胞具有了癌干细胞的特征，但这种特异性是从骨转移的哪一阶段获得的还有待进一步研究[15]。

1.1.4转移性肿瘤细胞的增殖 休眠的肿瘤细胞再激活后会开始增殖，增殖的肿瘤细胞会释放TGF-β、Ⅰ型胰岛素生长因子(IGF-Ⅰ)、Ⅱ型胰岛素生长因子(IGF-Ⅱ)、成纤维生长因子(FGF)和BMP等促进骨吸收，使骨骼出现溶骨性改变，进而为肿瘤细胞的增殖创造良好的环境[16]。另一方面，在骨骼发生溶骨性改变时会释放TGF-β、IGF-Ⅰ、BMP等细胞因子，进一步加剧溶骨性病变，令骨微环境更加适宜肿瘤细胞的生存，进而形成了肿瘤细胞生长分化、骨质溶解的恶性循环，发生一系列骨相关事件[17]。

1.2 骨转移相关信号通路

人体中发生的骨转移可分为溶骨性、成骨性和混合性骨转移，其中溶骨性转移较为多见，影响不同类型骨转移的信号通路有所不同[18]。当前人们熟知的信号通路有溶骨性的RANK/RANKL/OPG、PTHrP/TGF-β1、c-Fos/NFATcl信号通路，成骨性的BMP-Smads、Notch、Wnt/β-catenin信号通路以及混合性的CaN/NFAT信号通路等[8]。

1.2.1溶骨性破坏相关信号通路 溶骨性骨破坏不是转移性肿瘤细胞造成的，而是本就存在于骨中的破骨细胞，它受到溶骨性破坏相关信号通路调控增强了活性，打破了破骨细胞与成骨细胞之间的骨稳态，进而出现溶骨性骨破坏[19]。人体中主要是由未活化的破骨细胞表达的核因子κB受体活化因子(RANK)、成骨细胞和骨基质细胞表达的核因子κB受体活化因子配体(RANKL)和骨保护素(OPG)协同维持骨稳态，骨吸收是由于RANKL与RANK结合，增强了破骨细胞的分化表达；而OPG也会与RANKL结合，从而竞争性地抑制RANKL与RANK介导的破骨细胞分化，抑制骨吸收[20]。PTHrP能促进肿瘤细胞在溶骨性病灶中生长。骨微环境中的TGF-β1会调控肿瘤细胞产生PTHrP，PTHrP会调控骨细胞产生RANKL，从而使破骨细胞表达加速骨溶解；另一方面，溶骨性病灶会在骨微环境中释放TGF-β1，能反过来调控肿瘤细胞增殖产生PTHrP，形成肿瘤增长和骨质破坏的恶性循环[21]。破骨细胞的溶骨和骨吸收作用还需要c-Fos/NFATc1的协助，c-Fos能够结合特定的DNA片段来启动破骨细胞的增殖和分化，NFATc1则可结合miRNA-125的部分片段，促进破骨细胞的成熟，二者可以起到协同作用[22]。

1.2.2成骨性破坏相关信号通路 成骨性骨转移是转移灶在转移性肿瘤细胞通过各种信号通路的调控下，形成新骨的过程，在这个过程中，成骨细胞扮演了很重要的角色。成骨性骨破坏在转移瘤中较为少见，多见于前列腺肿瘤及少数其他癌症。在正常的骨组织中，BMP2配体与其受体结合后，可磷酸化其下游的Smads，而磷酸化的Smads可进入成骨细胞的细胞核促进特定基因的表达，促进碱性磷酸酶、骨涎蛋白及骨桥蛋白的分泌，从而达成正常的骨分化。而转移性肿瘤细胞可以分泌TGF-β、BMP、IGF等生长因子，对BMP-Smads信号通路起促进作用，这会导致成骨细胞主导的骨分化高于正常水平，从而形成成骨性骨转移灶。Notch信号通路也在成骨性骨转移中扮演重要角色。Notch信号通路在正常人体胚胎时期高表达，能够促进成骨细胞生长分化，有助于胚胎时期骨骼的正常生长，而在正常的成人骨组织中，Notch信号通路的表达显著下降。研究表明，在骨转移瘤病人体内，Notch能够通过调节骨微环境中的TGF-β水平使肿瘤细胞转移到骨组织并大量增殖，呈现成骨性破坏[20]。正常人体中，骨修复和骨重建是由成骨细胞介导完成的，与Wnt/β-catenin信号通路密切相关，它能与破骨细胞的骨溶解和骨吸收作用相互制约，共同维持正常人体的骨稳态。位于原发癌病灶中的Wnt信号被激活后，能够调控细胞质内异常积聚的β-catenin进入细胞核，使其下游特定的靶基因转录被激活，从而诱导原发癌细胞大量增殖，并使癌细胞转移倾向增强，更容易转移到骨组织；骨转移灶内的Wnt/β-catenin通路能够调控成骨细胞的分化成熟，并抑制破骨细胞的生长，从而呈现成骨性骨破坏的骨转移灶[23]。

1.2.3混合性破坏相关信号通路 混合性骨破坏为溶骨性和成骨性骨破坏并存的骨转移，这种骨破坏的成因、机制及其调控的信号通路较为复杂，是多信号通路调控、多基因表达共同作用的结果。CaN/NFAT是一种功能特殊的信号通路，它不仅能够调控调节破骨细胞分化表达，促进骨溶解和骨吸收，还能够调节成骨细胞分化表达，促进骨形成。由此可见，CaN/NFAT在正常人体骨组织中起双向调节作用，在骨转移灶中CaN/NFAT则可调节病灶呈现混合性骨破坏，CaN/NFAT的溶骨作用主要是由骨微环境中受Ca2+浓度影响的钙调节蛋白启动；另一方面，Wnt/β-catenin信号通路能促进成骨细胞的分化表达，CaN/NFAT的成骨作用即是通过介导这一过程而实现的[24]。

1.3 中药干预骨转移可能影响的信号通路

近年来，越来越多的学者通过实验研究了中医药治疗骨转移瘤可能的作用机制，并探讨了中医药可能干预的信号通路。一些中医经典组方所影响的信号通路如下。

阳和汤是中医治疗阴疽证的经典方剂。有研究结果显示，阳和汤能够在很大程度上抑制乳癌骨转移裸鼠模型的骨转移(以唑来膦酸为对照)，起到很好的骨保护作用，其机制可能是促进成骨细胞表达OPG与RANKL结合[25]。可见阳和汤是通过影响RANK/RANKL/OPG信号通路抑制骨转移的发生。

补肾活血汤有补益肝肾、活血散瘀之功效。有研究应用补肾活血汤对骨转移裸鼠模型进行治疗(以唑来膦酸为对照)，发现补肾活血汤能够增强裸鼠体质，增加裸鼠的远期生存率，而且服用补肾活血汤的裸鼠体内检测到的Jagged和TGF-β水平均显著降低，由此推断补肾活血汤是通过干预Notch和TGF-β信号通路达到治疗骨转移的目的[26]。宋程[27]通过建立SD大鼠骨癌痛模型研究发现，补肾活血汤能显著抑制癌痛并减缓骨转移瘤的增长，这可能是由于补肾活血汤可抑制p-p38 MAPK的表达，通过调节p38 MAPK通路阻断中枢痛觉敏化。由此可见，补肾活血汤还有可能与p-p38 MAPK信号通路相关联。

温肾壮骨方与益肾骨康方都是现代医家总结出的补肝肾、强筋骨的方剂。WU等[28]通过体外培养成骨细胞与破骨细胞研究发现，在乳癌异种移植模型中，温肾壮骨方可降低溶骨性病变中Jagged1的表达，并由此推测温肾壮骨方干预的是Notch信号通路。张平[29]通过建立肺腺癌骨转移裸鼠模型研究表明，益肾骨康方能够明显减轻骨转移瘤对骨质的溶骨性破坏，抑制肺腺癌细胞的骨转移，其可能的机制是益肾骨康方通过干预RANK/RANKL/OPG信号通路系统，增加OPG蛋白的表达，抑制RANKL和IL-6的表达，从而减弱破骨细胞的活性。

左归丸是治疗肾阴虚经典方剂。吴佳莹等[30]的研究结果显示，服用左归丸的大鼠体内的OPG表达水平明显上升， RANKL表达水平显著下降，由此推断左归丸治疗肾虚型骨转移瘤的机制是通过影响RANK/RANKL/OPG信号通路，降低破骨细胞活性，抑制骨吸收。付剑江等[31]的实验结果表明，在裸鼠乳癌实验性骨转移模型中，左归丸可明显抑制RANK的表达，由此推断左归丸可能是通过干预RANKL/RANK/OPG信号通路，使小鼠体内破骨细胞与成骨细胞的表达形成正常平衡状态，从而抑制肿瘤骨转移。

2 骨转移瘤治疗进展

骨转移瘤病人宜根据针对骨转移的多学科综合治疗(MDT)模式，采用合理的个体化综合治疗方案进行治疗[32]。目前，海内外治疗骨转移瘤常用化学疗法、放射治疗、手术治疗、介入治疗、靶向治疗及中医治疗等手段[33]。

2.1 化学疗法

因原发肿瘤的不同，骨转移瘤可拥有不同特征，临床上需要根据原发肿瘤的特点有针对性地选择不同的化疗方案，以达到抑制原发病灶及其骨转移病灶的目的。选择化疗方案需根据病人疾病范围、肿瘤的分子特征、既往史，要充分考虑病人的意愿，权衡病人的耐受程度，尽最大可能延长病人的生存期，减轻病人痛苦[34]。目前针对骨转移瘤的化疗方案分为单药化疗方案与联合化疗方案。单药化疗方案多用于病情发展慢、肿瘤负荷小、年龄大、无明显症状、耐受性差的病人；联合化疗方案副作用相对较大，但相应的疗效较强，适用于病情发展迅速、肿瘤负荷大、临床症状明显急需改善的病人。为病人制定化疗方案时应考量病人既往使用的化疗药物种类、化疗周期结束时间、病人的身体状况和经济水平等多方面因素[35]。

2.2 放射治疗

放射治疗作为一种有效的局部治疗手段，对减轻骨转移的疼痛有很好的效果，缓解率可达到 80%～90%[36]。放射治疗主要包括两种治疗方式，分别为外照射治疗和放射性核素治疗[1]。外照射治疗不仅能很大程度缓解病人骨病灶造成的疼痛，还能明显降低各类骨相关事件的发生率，从而极大程度地改善骨转移瘤病人的生活质量。临床应用中，外照射治疗的照射范围多定位于病灶部位，但有时对存在多发骨转移病灶、生存期短、肿瘤负荷大的病人，照射范围也可取半身。双磷酸盐配合外照射治疗在临床上对于骨转移瘤具有良好的效果[37]。放射性核素治疗作为临床常用的内放疗，具有对恶性肿瘤骨转移止痛迅速、不良反应轻的优点。其作用机制是将不断放射β射线并且半衰期适宜的放射性核素引入骨转移病灶内，利用其放射的β射线杀死恶性肿瘤细胞，从而达到治疗骨转移瘤、减少各种骨相关事件的目的。目前临床治疗骨转移瘤常用的放射性核素包括131I、153Sm、89Sr、223Ra等[38]。

2.3 手术治疗

手术是治疗恶性肿瘤骨转移最直接的方法，能够快速缓解骨转移瘤引起的一系列骨相关事件，但是具有一定的风险性，临床应用时需要综合病人的身体情况以及耐受能力酌情治疗[33]。

对于位于脊柱的骨转移瘤，目前的主要术式有脊柱减压术、椎体切除术等[39]。脊柱减压术是通过手术来改变脊柱椎体稳定性的术式，在临床上并不常用。而椎体切除术是针对特定的转移病变椎体进行刮除、切除或进行全椎体切除的术式，之后采用人工椎体来替换手术中切除的椎体。该术式术后脊柱的力学稳定性好，止痛效果明显，但具有创伤大、费用高、病人恢复期较痛苦的缺点。对于位于四肢长骨的骨转移瘤，目前的主要术式有病灶刮除移植术、病灶刮除骨水泥填充术、瘤段切除联合肿瘤假体重建术等，临床应用时大多根据病人的病情采用不同的手术方案[40]。

2.4 靶向治疗

随着人们对破骨细胞、骨微环境、成骨细胞与肿瘤细胞之间作用机制的认识不断加深，针对肿瘤细胞与破骨细胞、骨微环境、成骨细胞之间信号通路的骨转移瘤靶向治疗也逐渐进步，靶向药物越来越丰富。靶向治疗具有针对性强、副作用小等优点，故越来越受到重视[41]。

靶向治疗分为靶向破骨细胞、靶向成骨细胞与靶向骨微环境3种类型。针对破骨细胞的靶向药物主要有双磷酸盐、地诺单抗、达沙替尼、奥当卡替、依维莫司等。MATUOKA等[42]的研究显示，地诺单抗与双磷酸盐在临床上治疗骨转移瘤具有显著效果。针对成骨细胞的靶向药物主要是阿曲生坦，它以内皮素(ET)为靶点，研究表明ET能够调节局部微环境与转移癌细胞之间的相互作用，从而参与前列腺癌成骨性骨转移[43]。针对骨微环境的靶向药物主要针对TGF-β，TGF-β可在骨质破坏时释放入骨微环境，从而刺激肿瘤生长和肿瘤源性细胞因子的释放，形成恶性循环，导致溶骨性骨破坏[44]。

2.5 中医治疗

在中医学中，未曾出现骨转移瘤的概念，但结合其发生剧烈疼痛的临床表现，可以把骨转移归类为祖国医学中的“骨痹”“骨疽”“骨蚀”[45]。在祖国医学理论中，肿瘤病理因素多为瘀、毒、痰、虚，肾虚为本，肾为先天之本，肾虚则伤精，精能化生气血津液等人体精微，还可化生髓。骨髓蛰藏于骨中，正常人体充盈的骨髓所供给的营养精微与骨骼的生长息息相关。肾能藏精，精能生髓，所以肾精充则骨髓盈，肾精亏则骨髓衰，肾精能通过影响骨髓的充盈间接影响骨骼的生长。“肾-髓-骨”体系对维持骨的正常状态及生理功能起到重要作用。祖国医学理论认为，诸骨病萎，皆属于髓[46]。骨转移瘤的发生与“肾-髓-骨”体系平衡失常有关。有学者通过研究人体股骨头发现，成年人的骨髓间充质干细胞的增殖活性和成骨活性均较年轻时下降，而骨髓间充质干细胞能够分化为成骨细胞，与中医中骨髓的功能类似，因此推测髓即是干细胞和其生存的骨微环境，故从根源上益肾、填精治疗骨转移肿瘤具有良好的效果[47]。目前中医治疗骨转移瘤的主要手段有中药和针灸疗法。

2.5.1中药内服 随着国内外肿瘤临床上中药的运用越来越多，海内外学者对中药治疗骨转移瘤的认识也日渐深刻，白花蛇舌草、半枝莲等抗肿瘤中药引起了国内外学者的重视[48]。临床上不仅使用中药组方，紫杉醇、雷公藤甲素、藤黄酸等中药提取成分也在肿瘤临床治疗中取得了良好的效果[49]。有临床研究证实，补肾益髓、活血化瘀的中药方剂联合双磷酸盐对骨转移瘤具有显著疗效[50]。杨柳[51]研究发现，治疗骨转移癌痛时，西医止痛药盐酸羟考酮缓释片与中医方剂益肾骨康方联合使用，比单独应用盐酸羟考酮缓释片具有更好的止痛效果，并且安全性大幅提高。董昌盛等[52]研究表明，身痛逐瘀汤能够显著改善大鼠骨癌痛，且毒副作用小，临床用药安全。

2.5.2中药外用 原发于消化系统的骨转移瘤病人脾胃虚弱，对于内服中药的吸收不佳，治疗效果有限，中药外敷则发挥了很大作用。外敷中药多以活血化瘀、疏风散寒、行气止痛为主，可直达病所，无需口服口感很差的汤药，相比来说病人易于接受。盛雅娟等[53]统计了48例中药塌渍治疗癌性疼痛病例，结果表明传统止痛方法联合中药塌渍对癌痛可取得更好的治疗效果。李菁等[54]统计了60例骨转移瘤病人，发现采用通络止痛的外敷中药联合唑来膦酸比单独应用后者止痛效果更明显，并且还能够减少唑来膦酸的用量，降低病人下颌骨坏死的风险。

2.5.3针灸治疗 针灸具有疏经通络、调和阴阳的作用，而骨转移癌痛的病机为不通则痛，故针灸治疗与骨转移的契合度高，目前临床上针灸治疗骨转移癌痛已取得了不俗的成效[50]。缑娇等[55]观察了100 例癌症骨转移放化疗病人的治疗情况，结果显示针灸组疼痛缓解明显优于对照组。魏心昶等[56]通过针刺五脏腧穴、三阴交等穴位治疗骨转移癌痛，亦在缓解疼痛和改善中医症状方面取得了良好的效果。针灸治疗可明显改善骨转移癌痛，且较常规中药治疗效果更好。

3 小结

本文主要综述了骨转移瘤的发病机制、涉及的信号通路及治疗方法，以期为其临床治疗提供指导。该病的西医研究较为完善，但中医治疗缺少大样本的临床试验作为支撑，仍需进一步研究探讨。中医药对骨转移瘤具有特殊优势，可以与西医治疗相辅相成，取长补短，具有较好的发展前景。