骨转移是晚期前列腺癌患者常见的并发症之一，骨转移导致的疼痛等骨相关事件（SRE）治疗效果欠佳，预后差，严重影响患者的生命质量。因此，探究前列腺癌骨转移具有重要意义。目前，骨转移的相关机制尚不清楚，宿主微环境和前列腺癌细胞之间相互作用，形成恶性循环是一个重要原因。其中，RANK-RANKL信号通路的研究较为成熟。文章就前列腺癌骨转移相关信号通路的研究现状作一综述，并阐述同一信号分子在不同信号通路中的调控关系。
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前列腺癌是全球男性中第二常见的恶性肿瘤，与肿瘤相关病死率排名第六[1]。近年来，随着人们生活水平的提高，饮食结构的改变，以及前列腺特异性抗原（PSA）筛查的广泛应用，前列腺癌发病率明显上升[2]。前列腺癌的预后主要取决于是否发生转移，在早期前列腺癌患者，5年总生存率接近100%，然而，在发生其他部位转移的患者中，5年总生存率降至31%[3]。目前，对于前列腺癌骨转移机制的研究较多，相关的经典学说包括Stephen Paget的"种子与土壤"学说、Batson静脉丛学说和"肿瘤干细胞学说"，但对骨转移相关信号通路的研究则较少。因此，探究前列腺癌骨转移的相关信号通路，在肿瘤早期进行转移相关因素的风险评估和积极干预具有重要意义。
在发生转移的初始阶段，主要是恶性细胞从原发肿瘤的分离、迁移以及它们进入附近的血液或淋巴管。在正常的前列腺组织中，上皮细胞的迁移能力受限，部分是因为管腔内的基底细胞附着于基底膜，形成细胞层。基底细胞层上方的正常上皮细胞彼此黏附于细胞外基质[4]。然而，在肿瘤转移期间，E-钙黏蛋白（E-cadherin）的表达降低上皮细胞黏附，这一过程称为上皮细胞-间充质转换（EMT）。此外，在进行性前列腺癌中，PI3K-AKT途径的激活可以抑制E-cadherin的表达。Zhu等[5]研究表明，PI3K-Akt通路对前列腺癌骨转移的影响主要是通过刺激NF-κB配体（RANKL）、甲状旁腺激素相关蛋白（PTHrP）和骨形态发生蛋白2（BMP-2）大量表达，而且前列腺癌细胞与骨细胞的相互作用对细胞增殖具有促进作用。Guan等[6]研究表明，PI3Kγ-AKT作用于ephrinBs-EphB，从而使中枢敏化，加重骨癌疼痛。所以，抑制PI3Kγ-AKT可能是治疗骨癌疼痛的新靶点。研究还表明，与邻近的正常组织和良性前列腺病变组织相比，miR-133a-3p在前列腺癌组织中表达降低，在骨转移中表达降低[7]。miR-133a-3p通过直接靶向细胞因子受体表皮生长因子受体（EGFR）和MET来抑制PI3K-AKT信号转导，从而抑制前列腺癌的骨转移。
HGF可通过自分泌或旁分泌从多种癌症中产生，在体内、体外均可刺激雄激素依赖性前列腺癌细胞的生长，HGF在肿瘤微环境中大量表达，导致c-Met的激活和下游信号转导途径的激活，促进肿瘤的侵袭和转移[8]。c-Met是HGF的细胞表面受体，在前列腺癌中的表达显著高于正常前列腺和良性前列腺增生。Met表达增加或不适当的激活会刺激多种肿瘤的发生和转移，如结直肠癌、乳腺癌、胰腺癌、胃癌和滑膜肉瘤[9]。越来越多的基础、转化和临床研究证明了c-Met在前列腺癌进展中的重要性。Verhoef等[10]研究表明，c-Met在原发性前列腺癌中过表达，在骨转移组织中的表达进一步增加，但与Met扩增或多体性无关，目前MET的酪氨酸激酶抑制剂正在研究用于治疗激素难治性前列腺癌转移。
血管生成的关键因素之一是缺氧诱导因子1α（HIF-1α）转录因子的表达，HIF-1α控制VEGF，VEGF直接作用于内皮细胞，刺激其增殖，增加血管壁通透性，促进新生血管形成[11]。在两种前列腺癌细胞系LNCaP和C4-2中，HIF-1α过表达增强β-catenin核转位，它导致β-catenin-NHEJ信号转导途径的激活，并促进细胞增殖、侵袭和DNA修复。另外，HIF-1α过表达还促进了前列腺癌细胞的放疗抵抗性[12]。在前列腺癌中，新生血管的形成不仅是由低氧肿瘤微环境引起的，而且是由异常生长因子信号转导引起的。例如，前列腺癌细胞可能同时异常表达VEGF和VEGF受体（VEGFR）。这表明该通路具有促进血管生成的旁分泌信号机制和刺激细胞生长和增殖的自分泌信号机制的双重作用[13]。
Kulik[14]研究表明，ADRB2过表达可以影响前列腺癌细胞的迁移、侵袭和定植能力，凋亡抑制是ADRB2活化参与前列腺癌病理生理过程的主要机制之一。骨髓细胞白血病蛋白1（MCL-1）表达增加和磷酸化不良是抑制前列腺癌细胞凋亡的靶分子。但是，多条信号通路可以控制前列腺癌细胞凋亡，因此，有必要在其他信号机制的背景下对ADRB2信号通路进行全面分析，以确定哪些患者将受益于普萘洛尔治疗。在小鼠前列腺癌模型中还发现，全身注射去甲肾上腺素（NE），可激活ADRB2-PKA通路，促进转移的发生。Braadland等[15]研究表明，完整的交感神经对前列腺恶性肿瘤的形成至关重要，交感神经切除术可以诱导细胞凋亡，阻止肿瘤生长。此外，肥胖和慢性压力会导致交感信号增强，这是癌症侵袭性和预后不良的重要因素。在人类前列腺癌中，ADRB2水平可作为一种预后生物标志物，并可能用于识别侵袭性疾病患者。其他研究表明，ADRB2的敲低导致EMT的发展，并且EMT过程受转化生长因子β（TGF-β）和Wnt-β-catenin信号通路的调节[16]。所以，以上研究表明ADRB2信号通路是前列腺癌骨转移潜在的治疗靶点。
雄激素主要来源于睾丸中的睾酮，睾酮被5α-还原酶转化为二氢睾酮，又通过AR作用于靶细胞，AR被激活后，与一种关键的TGF-β发生作用，调节细胞中某些基因的转录表达，从而影响细胞的生长和代谢[17]。前列腺癌是雄激素依赖性的，雄激素与AR结合并易位至细胞核，从而影响PSA的转录，最终刺激其增殖并抑制其凋亡。因此，去势治疗成为晚期前列腺癌患者的标准疗法。一些学者已经证明二甲双胍通过靶向AR信号通路抑制前列腺癌细胞活力并促进细胞凋亡。另外，二甲双胍具有低毒性，和其他抗AR药物的联合应用为治疗前列腺癌，特别是去势抵抗性前列腺癌（CRPC）提供了潜在有效的治疗[18]。Liu和Dong[19]研究表明，PI3K-AKT抑制剂主要通过改变AR转录起始基因和RNA剪接，从而对AR蛋白表达产生脱靶效应，共靶向AR和PI3K-AKT信号转导是CRPC患者的更有效的治疗手段。有研究表明，慢性炎症参与了前列腺癌的发生、发展，其中最具代表性的是白细胞介素6（IL-6），其在CRPC患者血清中表达明显增加[20]。IL-6可通过STAT途径、MAPK途径、PI3K途径激活AR，促进前列腺癌细胞增殖，抑制细胞凋亡。此外，IL-6与侵袭性前列腺癌表型相关，可能通过调节EMT和促进癌细胞归巢至骨骼而参与转移过程。近年来，对于进展性前列腺癌，去势疗法联合放疗、化疗、免疫疗法等综合疗法取得更好的疗效。
骨髓间充质干细胞（MSC）是在体外实验中具有定向向许多成熟间充质细胞谱系分化的一类未分化细胞，是肿瘤基质中的重要组分，构成肿瘤骨转移前的微环境，能通过自分泌或旁分泌产生趋化因子、生长因子等影响肿瘤的生长和转移[21,22]。破骨细胞骨吸收是恶性肿瘤骨骼并发症的重要组成部分，包括骨折、骨痛、高钙血症和脊髓压迫。骨保护素是调控破骨细胞的关键因子，是一种可溶性肿瘤坏死因子（TNF）受体超家族，骨保护素与RANKL结合，通过阻止RANK-RANKL的相互作用，防止骨过度吸收[23]。Takayama等[24]表明抑制前列腺癌中RANKL的表达可以有效减少肿瘤骨转移引起的骨质破坏。在CRPC骨转移的患者中，RANKL的特异性单克隆抗体狄诺塞麦，可有效减轻骨转移导致的病理性骨折和脊髓压迫，而且效果不亚于唑来膦酸，目前已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗前列腺癌等恶性肿瘤导致的骨转移。
Wnt信号通路是细胞增殖和分化的关键，Wnt拮抗剂DKK-1表达对Wnt信号的干扰可阻断未成熟成骨细胞的成骨细胞分化，且p38MAPK和DKK-1表达之间具有相关性[25]。Li等[26]研究表明，在FZD家族中，FZD8在骨转移性前列腺癌细胞系和组织中强烈上调。高水平的FZD8表达通过激活经典的Wnt-β-catenin信号转导通路促进肿瘤进展和骨转移。重要的是，FZD8的下调极大地抑制了体内前列腺癌骨转移的发生率，这表明FZD8可能是前列腺癌骨转移潜在的治疗靶点。Pakula等[27]发现Wnt信号通路可调节前列腺癌细胞的雄激素活性，增强AR的表达，甚至在抗雄激素治疗后仍可促进前列腺癌的生长，而且Wnt信号在骨转移中表达增强。还有研究发现，膜性过表达E-cadherin及β-catenin与前列腺癌骨转移显著相关，两者通过Wnt信号转导通路调控细胞增殖分化[28]。因此，如果可以阻断Wnt信号转导途径，则可以有效地防止骨转移的发生。
前列腺癌骨转移灶是一个复杂的环境，其中生长着各种细胞如前列腺癌细胞，这些细胞分泌多种细胞生长因子，共同调节细胞的分化、生长及凋亡。其中TGF-β对各类细胞都有影响，且研究表明TGF-β调控着细胞的增殖、分化和凋亡，在肿瘤的转移过程中起着重要作用。TGF-β作为一个免疫分子，其通过不同信号途径转导起到不同效应，主要的信号转导途径分为Smad和non-Smad途径。
肿瘤的快速生长需要营养供给，因此抗血管生成是治疗恶性肿瘤的有效方法。Ji等[29]研究表明，除急性早幼粒细胞白血病外，三氧化二砷（As2O3）可抑制前列腺癌细胞生长。他们认为，在人前列腺癌PC-3和LNCaP细胞中，As2O3通过miR-155介导的抑制TGF-β-Smad信号通路抑制血管生成能力，从而抑制肿瘤生长、转移。也有研究表明，在前列腺癌LNCaP细胞系中，miR-15a/16通过抑制TGF-β-Smad信号通路抑制前列腺癌细胞的侵袭[30]。组织结构的丧失是癌症早期阶段的一个标志，Wnt信号拮抗剂Dkk-3通过抑制TGF-β-Smad信号通路来保持前列腺的结构完整性，减弱肿瘤的侵袭性[31]。此外，在前列腺癌中，Elf5还可通过抑制前列腺癌细胞中的Smad 3磷酸化来抑制TGF-β驱动的EMT，从而抑制骨转移的发生[32]。
在non-Smad信号通路中，TGF-β活化蛋白激酶1（TAK1）已被证明在肿瘤骨转移过程中发挥重要作用[33]。另外，TGF-β激活TAK1，TAK1通过non-Smad信号通路活化RANKL，RANK-RANKL又激活MMP，形成TGF-β- TAK1-NF B-MMP信号轴，从而上调PTHrP及IL-8，增加溶骨细胞的活性。该信号轴已被证明在乳腺癌骨转移中起着重要作用[34]。Hamidi等[35]研究表明，在侵袭性前列腺癌中，TGF-β通过激活PI3K-AKT通路以促进肿瘤细胞迁移。更重要的是，TGF-β对肿瘤血管生长也起到促进作用，不仅促进血管生长，也可以促进血管周围基质的生成。
骨转移是导致晚期前列腺癌患者死亡的主要原因，目前针对骨转移主要是姑息治疗，对长期生存率影响不大，早期干预显得尤为重要。但是，癌细胞与骨微环境的作用机制非常复杂，至今仍没有有效的靶向药物可以从源头上杜绝骨转移的发生。双磷酸盐、镭223、地诺单抗等虽然能减轻患者的骨痛，延缓骨转移的进展，但均不能从根本上阻止前列腺癌骨转移的发生。未来需要更多的研究阐明前列腺癌细胞是如何精细的调控骨微环境，不同信号通路间又是如何相互影响，关键是如何将这些分子机制研究，最终转化为临床用药，为改善前列腺癌骨转移患者的预后提供新的可能性。
所有作者均声明不存在利益冲突
