综述：劫持骨生态位：乳腺癌骨转移的机制性见解

《Bone Research》：Hijacking the bone niche: mechanistic insights into bone metastasis in breast cancer

　　

乳腺癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，转移是患者死亡的首要原因。骨是乳腺癌最常见的转移部位，约占全部转移病例的70%。在骨转移发生之前，原发性乳腺癌细胞分泌循环因子，例如外泌体RNA、代谢物和细胞因子，以预先调适骨微环境并建立支持性骨前转移生态位（pre-metastatic niche，PMN）。在播散之后，肿瘤细胞进一步通过释放核因子-κB受体活化因子配体（RANKL）、甲状旁腺激素相关蛋白（PTHrP）和转化生长因子-β（TGF-β）来劫持骨生态位，进而通过激活破骨细胞及诱导成骨细胞失调破坏骨稳态。随后，骨基质降解释放潜伏性生长因子，反过来促进肿瘤细胞增殖，从而建立自我强化的恶性循环。与此同时，乳腺癌细胞主动诱导局部免疫抑制并促进血管生成，重塑有利于转移灶生长的促肿瘤骨生态位。本综述强调了免疫细胞及恶性循环中关键分子介质的免疫抑制作用，系统分析了骨PMN与被劫持骨生态位内的细胞间串扰，并总结了传统治疗之外的新兴治疗策略，包括新型靶向抑制剂、免疫联合治疗、表观遗传调控及纳米药物。这些认识为未来乳腺癌骨转移治疗策略提供了理论框架，并指出了具有前景的治疗靶点。

Introduction

文章首先概述乳腺癌的分子分型及其器官特异性转移倾向，指出远处转移是乳腺癌相关死亡的主要原因，其中骨是最常见转移靶器官。文中强调，luminal型乳腺癌较基底样亚型更易发生骨转移，这种骨嗜性并非单一因素驱动，而是由肿瘤内在分子程序与骨微环境适应性共同决定。作者列举了SCUBE2、FOXF2/RELA/RelA/p65正反馈环及NAT1-NF-κB-IL-1β轴等机制，说明原发灶肿瘤细胞可通过调节间充质干细胞、免疫监视和炎症信号增强骨定植潜能。该部分同时指出，既往综述虽涉及乳腺癌骨转移（BCBM），但对骨前转移生态位、免疫特权属性、非编码RNA网络和新型治疗策略的整合仍不充分，因此本文旨在从发生顺序、阶段特异性调控分子和临床转化策略三个层面进行系统梳理。

Bone microenvironment

本节系统介绍骨微环境的细胞组成与骨重塑基础。骨微环境由造血细胞、基质细胞、骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、脂肪细胞、内皮细胞、间充质细胞及免疫细胞等构成，同时还包括成纤维细胞、CXCL12丰富网状细胞（CAR cells）、周细胞和神经细胞。作者强调，骨重塑依赖基本多细胞单位，在生理状态下，成骨细胞负责骨形成，破骨细胞介导骨吸收，二者精密耦联以维持骨量稳态。成骨细胞来源于间充质干细胞（MSCs），分泌类骨质并促进矿化；破骨细胞则源于造血干细胞，经单核-巨噬细胞谱系分化和融合形成多核成熟细胞。若成骨与破骨间的耦联被打破，即可引起骨形成与骨吸收失衡，进而导致骨质疏松或骨硬化等病理状态。该节为后文肿瘤细胞如何扰乱骨稳态、建立骨转移病灶奠定生物学基础。

Breast cancer bone metastasis

作者指出乳腺癌细胞具有明显骨嗜性，且更易在富含松质骨的部位形成转移灶，如椎体、肋骨和长骨。在小鼠模型中，转移细胞更倾向于定植于胫骨干骺端而非骨干，提示局部氧张力、血管密度和骨矿物成熟度均与转移定植相关。骨因其丰富血供和特殊生长环境，成为多种实体瘤常见转移器官，而乳腺癌转移患者中约70%累及骨组织。文中进一步概述了肿瘤细胞骨转移的连续过程：首先通过上皮-间质转化（EMT）获得迁移侵袭能力，随后穿越血管壁进入循环系统，再在骨组织中定植并形成继发灶。作者强调，骨转移一旦形成通常难以治愈，并常伴随骨痛、骨折、高钙血症、瘫痪及骨相关事件（SREs），显著影响患者生存与生活质量。

The pre-metastatic niche

本节聚焦骨前转移生态位（PMN）的形成机制，认为其核心特征包括代谢重编程、免疫抑制重塑和异常细胞间通讯。代谢层面，原发乳腺癌可诱导骨组织形成高葡萄糖状态，为后续肿瘤定植提供能量基础。免疫层面，三阴性乳腺癌（TNBC）可重塑骨髓造血微环境，促进CD34⁺CD38^?造血干/祖细胞（HSPCs）向CD11b⁺CD14⁺髓系抑制性细胞分化，这些细胞通过分泌IL-6和TGF-β抑制T细胞与自然杀伤细胞（NK细胞）功能，并重塑细胞外基质（ECM），为肿瘤细胞清除定植障碍。骨母细胞分泌的RANKL可诱导肿瘤细胞表达淋巴毒素-β（LTβ），后者通过LTβR信号促进趋化因子分泌、M2样巨噬细胞募集和休眠肿瘤细胞激活。与此同时，肿瘤来源的G-CSF、骨桥蛋白（OPN）和外泌体可募集VEGFR1⁺髓系细胞，增强免疫抑制环境。

在细胞间通讯方面，肿瘤来源外泌体（TDEs）是建立骨PMN的关键介质。其表面αvβ3整合素可与骨基质中的OPN和骨涎蛋白（BSP）结合，介导器官特异性定植。TDEs还可通过HMGB1/TLR2/NF-κB通路诱导巨噬细胞代谢重编程，增强糖酵解、抑制氧化磷酸化，并诱导程序性死亡配体1（PD-L1）高表达，从而构建免疫抑制性PMN。多种非编码RNA也参与其中，如miR-494-3p通过调节GSK-3β/NF-κB增强破骨生成，并抑制BMPR2和RUNX2阻断成骨；miR-21通过PDCD4/NFATc1通路活化破骨细胞；lncRNA MIR193BHG通过miR-489-3p/DNMT3A轴促进骨基质降解。作者据此提出，阻断外泌体分泌或特定ncRNA传递，可能成为预防PMN形成的重要策略。

Routes and processes of BCBM

本部分按时间顺序梳理BCBM发生过程。首先，原发肿瘤细胞通过EMT获得转移潜能，其中TGF-β/Smad和Wnt/β-catenin信号可上调Snail、Twist等转录因子，下调E-cadherin并上调N-cadherin和Vimentin，促使上皮表型向间质表型转换。赖氨酰氧化酶（LOX）通过重塑原发灶ECM降低细胞黏附，MMP-2和MMP-9降解基底膜与基质，共同促进局部侵袭。

随后，肿瘤细胞侵入周围组织并进入血管。该过程依赖MMPs、组织蛋白酶K（cathepsin K）、血小板源生长因子（PDGF）和Src信号等协同作用，以促进ECM降解、基质细胞募集及细胞骨架重排。CXCR4高表达的乳腺癌细胞在骨来源CXCL12趋化作用下向血管迁移并附着于血管内皮，为入血创造条件。

进入循环后，仅少量循环肿瘤细胞（CTCs）能够抵御剪切应力和免疫清除。胰岛素样生长因子（IGF）通过PI3K/Akt通路促进其存活，而骨髓低氧环境激活骨祖细胞中的缺氧诱导因子（HIF），上调CXCL12表达，进一步通过CXCR4/CXCL12轴介导骨归巢。骨髓基质细胞分泌G-CSF和M-CSF，上调骨髓血管内皮细胞VCAM-1表达，并通过与CTCs表面α4β1整合素结合促进外渗。

肿瘤细胞进入骨髓后，在骨微环境中完成定植与增殖。PTHrP刺激成骨细胞增加RANKL并抑制骨保护素（OPG）分泌，进而通过RANKL/RANK轴激活破骨细胞，增强骨吸收。骨吸收释放的TGF-β、IGFs等生长因子进一步刺激肿瘤增殖并促进PTHrP分泌，形成骨破坏与肿瘤生长相互促进的闭环。作者还指出，肿瘤细胞可通过CCL5和M-CSF劫持VCAM1⁺CD163⁺CCR3⁺巨噬细胞，将其由支持红系生成转变为供铁细胞，同时肿瘤细胞借助HIF-1α/GATA1通路模拟红细胞母细胞特征，提高生存优势。BMP/Smad、RUNX2及Jagged1/Notch等信号也共同促进骨内适应、破骨增强和成骨抑制。

The “vicious cycle” of bone metastasis

该节围绕骨转移恶性循环展开。作者指出，转移早期似乎依赖活跃成骨，较不成熟的羟基磷灰石晶体更利于播散肿瘤细胞（DTCs）黏附和增殖。随后，随着病灶进展，破骨细胞异常激活成为主导。肿瘤来源Jagged1可促进破骨前体分化，Wnt信号与Src激酶相互放大破骨活化，RUNX2、LOX和MMPs则共同塑造促转移性骨基质环境。其中，LOX可与RANKL协同促进破骨分化，并诱导IL-6大量分泌，加重骨吸收。

随着肿瘤细胞扩增，PTHrP和前列腺素E₂（PGE₂）进一步上调RANKL并抑制OPG，使破骨细胞持续活化。成熟破骨细胞通过形成吸收陷窝、分泌酸和蛋白酶降解骨基质，释放TGF-β、IGFs等贮存性生长因子。这些因子反过来促进肿瘤细胞增殖，并上调RUNX2、Jagged1、LOX和MMPs表达，从而不断强化骨破坏与肿瘤生长之间的正反馈，构成典型恶性循环。

Vascular niche and osteogenic niche

作者将肿瘤细胞在骨内优先占据的微环境概括为血管生态位和成骨生态位。前者由骨髓基质细胞、周细胞和内皮细胞组成，既为肿瘤细胞提供休眠支持，也通过营养和生长因子运输支持后续生长；后者以成骨细胞和破骨细胞为核心，是骨重塑调控中心。播散肿瘤细胞与这些生态位成分相互作用后，可激活细胞内促存活信号、获得免疫逃逸能力，并依据局部信号决定进入休眠或启动病灶扩展。文中强调，破骨细胞异常激活不仅造成骨组织降解，还可释放骨结合分子并形成促进肿瘤增殖的反馈环路。

Osteomimicry

本节阐述“成骨拟态”（osteomimicry）在骨转移中的作用。为适应骨微环境，乳腺癌转移细胞表达多种骨相关基因，包括RUNX2、Cadherin-11（CDH11）、osteonectin、BSP和OPN等，从而获得类似骨细胞的表型。RUNX2增强肿瘤细胞骨转移能力并赋予成骨样特征，其下调可抑制破骨生成和溶骨性病变。肿瘤细胞来源细胞外囊泡携带的CDH11和ITGA5可与高RUNX2表达协同促进骨PMN建立。osteonectin、BSP和OPN的高表达则分别与骨归巢倾向、骨转移发生及不良预后相关。该节表明，成骨拟态并非被动适应，而是乳腺癌细胞主动整合骨内生物学程序以提高定植与生长效率的重要策略。

The release of growth factors

作者指出，骨基质不仅是结构支架，也是丰富生长因子的储库。正常骨重塑过程中，这些因子参与骨稳态维持；而在骨转移中，它们则成为肿瘤进展的促进因素。活化破骨细胞可释放TGF-β、IGF、PDGF和BMP等，从而促进PTHrP生成，支持肿瘤细胞生存与扩增。成骨细胞来源的肝细胞生长因子（HGF）、IL-6和结缔组织生长因子（CTGF）同样促进破骨生成和肿瘤增殖。此外，交感神经外流增强后，通过激活成骨细胞上的β₂肾上腺素能受体（β₂AR）上调血管内皮生长因子（VEGF），增加原发灶血管密度，从而有利于乳腺癌细胞骨内定植。

Bone is an “immune-privileged site”

本节强调骨作为“免疫特权部位”的特殊性。相较外周循环，骨微环境中细胞毒性T细胞和NK细胞较少，而调节性T细胞（Tregs）及髓源性抑制细胞（MDSCs）比例较高，因此天然更有利于肿瘤播散、免疫逃逸和休眠维持。骨中免疫细胞还通过OPG、RANKL等参与骨代谢调控，B细胞和T细胞共同影响RANKL/OPG平衡。RANKL阻断不仅影响骨代谢，还可重塑肿瘤免疫微环境，提高树突状细胞（DCs）活化并减少Treg数量。文中进一步指出，新诊断局限性乳腺癌患者中已有相当比例骨髓内存在播散癌细胞，骨髓因具备对造血干细胞的保护性生态位，也为肿瘤休眠细胞提供庇护。

与肺、脑和肝等器官相比，乳腺癌细胞在骨内更依赖成骨拟态及劫持造血干细胞归巢通路融入骨髓血管生态位。CXCR4/CXCL12轴在骨髓归巢、休眠和再激活中具有核心地位。骨髓富含IL-6、TGF-β等免疫抑制因子，肿瘤细胞可借此适应生态位并加速定植。此外，骨局部免疫细胞可被肿瘤“重编程”为促转移效应细胞，例如CD19⁺ B细胞表达RANKL、骨髓DCs向类破骨细胞分化、T细胞功能抑制加剧，而M-MDSCs通过PD-1/PD-L1轴强烈抑制T细胞并促进破骨生成。作者还指出，骨转移可降低免疫检查点阻断（ICB）疗效，其原因包括OPN抑制CD8⁺ T细胞、TGF-β诱导T细胞耗竭以及Tregs通过CTLA-4/PD-L1抑制DC成熟等。

Wnt signaling

文章系统总结Wnt信号通路在骨转移中的双重作用。经典Wnt/β-catenin通路通过Wnt配体与LRP5/6及FZD结合，激活Dvl并抑制GSK3β，使β-catenin入核后与TCF/LEF家族结合，调控EMT和成骨相关基因转录；非经典通路则包括Wnt/Ca²⁺、mTOR、RhoA/ROCK和JNK等分支。WIF、SFRPs、DKK1和SOST可从不同层面抑制该通路。作者指出，乳腺癌细胞既可通过分泌SOST和DKK1抑制Wnt/β-catenin活性、抑制成骨细胞并促进破骨细胞生成，也可在某些情境下通过ET1抑制DKK1、增强成骨活性。由此可见，Wnt信号在肿瘤-骨微环境互作中并非单向致病，而是呈现依赖背景的双向调控特征。

Non-coding RNA

本节归纳非编码RNA（ncRNAs）在BCBM中的调控网络。环状RNA（circRNAs）方面，circMMP2(6,7)通过与β-catenin和PRMT5形成复合体，激活骨重塑相关基因，促进破骨生成和成骨抑制；circIKBKB通过激活NF-κB信号促进骨PMN形成；circRBMS3则通过circRBMS3/miR-654-3p/RANKL轴增强骨嗜性并诱导破骨活化。长链非编码RNA（lncRNAs）方面，MIR193BHG、SNHG3、TRG-AS1和MALAT1分别通过不同ceRNA或蛋白互作机制调节DNMT3A、BMP3、WISP2及NFATC1相关过程，从而影响骨吸收或骨形成平衡。

微小RNA（miRNAs）既可促进骨转移，也可抑制骨转移。促转移miRNAs如miR-10b、miR-214-3p和miR-218-5p，分别通过HOXD10/RhoC、Traf3及Wnt相关抑制机制推动骨侵袭和破骨过程。抑制性miRNAs如miR-124、miR-135、miR-203、miR-30s、miR-34a、miR-429、miR-506和miR-223-3p，则通过阻断IL-11/STAT3、RUNX2、c-Src、CrkL、NFATc1或MDK等关键轴，抑制骨定植、破骨生成及肿瘤侵袭。作者认为，ncRNAs兼具治疗靶点与预后标志物潜力。

Therapeutic landscape of breast cancer bone metastasis

在治疗部分，作者首先总结当前标准治疗仍以抑制破骨细胞、减少骨吸收和打断恶性循环为核心。地舒单抗（denosumab）和双膦酸盐是恶性肿瘤骨转移标准骨改良药物，前者通过阻断RANKL/RANK相互作用抑制破骨细胞分化、成熟和存活，后者则通过抑制法呢基焦磷酸合酶诱导破骨细胞凋亡。文中指出，地舒单抗在延缓首次SREs、降低骨转换标志物及肾功能受损患者适用性方面具有优势，但两类药物均未明确改善总生存，且存在颌骨坏死和低钙血症等风险。放疗在特定患者中仍具价值，镭-223（radium-223）等骨靶向放射性药物可通过α粒子诱导DNA双链断裂，从而选择性杀伤骨转移灶肿瘤细胞。

在下一代治疗方面，作者重点介绍了针对NFATc1、Jagged1、cathepsin K、Src、EZH2、YTHDF1、DDX3及Wnt相关靶点的干预策略，以及纳米药物、免疫联合和骨靶向抗体治疗等新方案。例如，erianin可直接抑制NFATc1及破骨细胞特异基因表达，减少骨溶解；Jagged1单抗可阻断肿瘤诱导骨溶解并增强化疗敏感性；LGR4和DKK1被提出为潜在新靶点。ICB联合地舒单抗可逆转骨转移相关免疫治疗耐药。骨靶向修饰抗体、磷酸根响应纳米颗粒和pH敏感双配体聚合物胶束等策略则试图同时提高病灶富集、降低系统毒性并修复骨损伤。作者整体认为，这些治疗尚处临床前或早期临床阶段，但为精准干预BCBM提供了重要方向。

Conclusions and future prospects

结论部分指出，乳腺癌骨转移本质上是肿瘤细胞、宿主细胞与骨微环境持续双向串扰的结果。转移细胞进入骨后分泌多种成骨拟态因子，刺激成骨细胞并增强RANKL表达，而RANKL/RANK轴驱动的破骨细胞活化是溶骨性病变形成的核心。OPG作为内源性拮抗因子维持骨代谢平衡，一旦这一平衡被打破，过度活化的破骨细胞即通过分泌强酸、cathepsin K和MMPs降解骨基质，释放多种生长因子，进一步促进肿瘤增殖和PTHrP分泌，从而不断强化恶性循环。LOX与RANKL的协同作用以及ncRNAs的广泛调控进一步加速这一进程。作者认为，深入解析这些分子网络及其阶段特异性功能，将为BCBM机制研究与新型治疗靶点发现提供坚实理论基础。