Runx2在乳腺癌中作用的研究进展

田 垚 陈 璐 张 斌 曹旭晨

Runx2转录因子参与骨骼的形成，在骨骼发育过程中起重要作用。在乳腺组织中，Runx2也参与某些基因的表达调控，在乳腺上皮细胞分化过程中发挥重要作用，并与乳腺肿瘤细胞株的侵袭性密切相关[1]。Runx2的过表达与乳腺癌某些特征有关，如在三阴性乳腺癌，Runx2与雌激素受体信号转导通路之间存在着交互串话，其与乳腺癌细胞株发生转移，及其引发的溶骨性病变有相关性[2]。本文就Runx2在乳腺癌中的作用综述如下。

1 Rnux2与乳腺癌的关系

在哺乳动物中有3种基因编码α亚基，因与果蝇Runt基因有同源性，故称为Runx基因，这3个基因分别编码不同的蛋白Runxl、Runx2、Runx3，它们具有共同的DNA结合域——runt域。Runx家族基因与肿瘤发展密切相关[3]，Runx2在乳腺上皮细胞中发挥生理性调节作用[4]，并在乳腺癌细胞株中表达上调[5]。尤其是在侵袭性较高的乳腺癌细胞株中，Runx2的表达明显上调，提示Runx2与乳腺癌细胞的侵袭性有关。Runx2还与乳腺癌的转移有关，其可调节血管生成相关基因的表达，如骨涎蛋白(BSP)、骨桥蛋白(OPN)、基质金属蛋白酶（MMPs）和血管内皮生长因子（VEGF）[6]。Javed等[7]认为这与肿瘤细胞行为直接相关，抑制Runx2的表达，可使其靶基因的表达下调，从而降低溶骨细胞的活性。

Runx2与溶骨性病变关系密切，乳腺癌细胞中Runx2的表达缺失将下调其抑制成骨细胞分化，增强破骨细胞分化的功能[8]。Runx2通过增强核因子-κB(NF-κB)受体活化因子配体（RANKL）的表达和降低护骨素的表达，促进破骨细胞的分化，当乳腺癌细胞产生过多的甲状旁腺激素相关蛋白（PTHrP）时，则导致骨溶解作用增强，Runx2可通过Hedgehog信号通路调节PTHrP的表达水平。Runx2结合到印刺因子（IHH）并在乳腺癌细胞中表达，使PTHrP进一步增加，从而增强骨溶解作用。在乳腺癌MDA-MB-231细胞株中敲除Runx2，可抑制IHH和PTHrP的表达，从而降低溶骨性疾病的发生率[9]。因此，Runx2在转移瘤细胞中过表达，通过IHHPTHrP信号通路作用，使得骨溶解加剧，释放促生长因子，进而影响肿瘤进展。此外，Runx2还可调节乳腺癌细胞分泌细胞因子，如白细胞介素-11（IL-11）和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），增强破骨细胞的活性[10]。IL-11可诱导MDA-MB-231细胞中的Runx2过表达[11]，而GM-CSF是刺激破骨细胞发育的重要因子，同时也是NF-κB信号通路的作用靶点。研究还证实，Runx2在MDA-MB-231细胞内表达，具有抑制成骨细胞分化的作用[10]。

2 Runx2与雌激素受体间作用对乳腺癌的影响

Runx2的表达与HER2/ErbB2阳性肿瘤的形成密切相关，并影响雌激素受体阴性肿瘤患者的临床预后情况[12]。Khalid等[13]通过对779例乳腺癌活检分析，发现Runx2的表达与雌激素受体α（ERα）的表达呈负相关；同时刺激MCF7细胞中的Runx2和雌激素受体，两者靶基因表达谱表现为相互拮抗[14]。雌二醇（E2）结合的ERα直接通过其DNA结合域与Runx2产生强烈作用，而间接方式由其N末端和配体结合域完成，受ERα调节的Runx2或许在成骨细胞和乳腺上皮细胞分化过程中发挥重要作用。此外，通过软琼脂集落形成实验证明，E2促进软琼脂集落形成，而Runx2阻断该过程，Runx2可抑制雌激素受体对乳腺癌细胞的作用，而雌激素受体同时也抑制Runx2的表达[13]。

Runx2是在MPA小鼠非依赖型乳腺肿瘤上皮细胞的DNA微阵列研究中最具上调性的基因，且Runx2在“基底细胞样”即雌激素受体阴性肿瘤细胞株（如MDA-MB-231、MDA-MB-157、HCC38）中过表达[5]。一项针对原发性乳腺癌的全部乳腺组织提取物微阵矩分析显示，Runx2在乳腺癌细胞中过表达，提示Runx2与ER/PR/HER2-阴性疾病有关[2]。

3 Runx2在乳腺癌转移过程中发挥的作用

3.1 Runx2的表达与乳腺癌细胞侵袭性的关系 侵袭性和非侵袭性乳腺癌细胞的对比研究表明，Runx2是最具上调性的基因之一[1]。MDA-MB-231细胞株及MCF7细胞株内Runx2过表达时，细胞株的侵袭性增强[15]。Runx2通过Wnt和转化生长因子（TGF）-β信号转导通路表达，可诱导MCF7细胞发生上皮间质转化（EMT）[16]。TGF-β主要通过经典的Smad和旁路丝裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated pro⁃tein kinase，MAPK)通路传导信号，而 Runx2正是 Smad和MAPK通路下游的共同作用靶点，并且作为转录调节因子在Smad信号通路中发挥重要作用。在MCF10A细胞株的3D培养实验中发现，Runx2过表达抑制乳腺小泡正常结构形成，培养结果显示细胞增殖增加，细胞凋亡减少及基底膜形成障碍，而在MDA-MB-231细胞株培养实验中，抑制Runx2表达，可促使乳腺小泡结构恢复正常[17]。此外，Runx2还可通过磷脂酰肌醇-3羟基激酶/丝氨酸激酶(phosphatidylinositol3-ki⁃nase，PI3K/Akt)信号通路激活，Akt磷酸化使Runx2过表达，导致乳腺癌细胞株侵袭性增强[18]。

E2可拮抗Runx2的促转移作用，并阻碍SNAI2上调，SNAI2是Runx2赋予细胞转移行为的基因靶点[14]，E2通过抑制SNAI2的表达，拮抗Runx2诱导EMT的发生，最终降低乳腺癌细胞的侵袭性[16]。Runx2是miR-203的直接靶基因，沉默miR-203可使SNAI2表达上调，导致乳腺癌细胞的侵袭性增强[19]。因此，可通过监测原发性乳腺癌样本中Runx2/SNAI2的表达水平，进而预测癌发生转移的可能性[20]。

3.2 Runx2与乳腺癌骨转移的关系 Runx2不仅调节成骨细胞分化，而且与乳腺癌发生骨转移相关[3]。Runx2通过调节血管生成相关基因的表达促发乳腺癌细胞发生骨转移。BSP与导管内转移性乳腺癌相关，可能在诱导乳腺癌细胞定向骨转移过程中发挥作用，OPN可以介导乳腺癌骨转移中肿瘤细胞与骨组织表面的连接，并且与骨转移中破骨细胞引发骨吸收活性增加相关。MDA-MB-231细胞株具高转移性并可引发溶骨性病变，Barnes等[21]通过小鼠移植模型实验证明，下调MDA-MB-231细胞内Runx2的表达，可抑制溶骨性疾病的发生；在小鼠的胫骨髓腔内注射MDA-MB-231细胞后，有超过80%的小鼠出现了溶骨性病变，而下调Runx2的表达后，小鼠出现溶骨性病变的概率只有5%。Runx2∆230即Runx2的靶基因表达下调，在显性失活蛋白Runx2∆230所表达的MDAMB-231细胞株中，BSP的启动子活性降低50%。在MDAMB-231细胞株培养实验中发现，与成骨细胞相关的矿化结节形成减少，同时成骨细胞标志物，如碱性磷酸酶、BSP、骨钙素、Ⅰ型胶原等的表达缺乏，提示了该细胞株可抑制来源于骨髓间充质干细胞（MSCs）的成骨细胞分化，而破骨细胞标志物抗酒石酸酸性磷酸酶的表达增加，提示该细胞株可诱导破骨细胞分化。但是，在Runx2∆230所表达的MDA-MB-231细胞株中，以上骨细胞分化效应并未出现。研究表明，在MDA-MB-231细胞株中，Runx2调节OPN基因的表达，并可持续激活BSP使其表达异常，抑制Runx2的表达可导致OPN和BSP的表达明显下调，提示Runx2在乳腺癌转移中发挥着重要作用[12]。

MMP-3是一种具有侵袭性的MMPs，它是Runx2的靶基因。染色质免疫沉淀（ChIP）分析提示，在MDA-MB-231细胞中，位于内源性MMP-3启动子内的2个Runx位点被Runx2占用，任一Runx位点的突变，均可抑制MMP-3启动子的活性[8]。此外，Runx2亦可调节MMPs家族中的其他基因，在MCF-7细胞株中，Runx2的过表达可明显增强MCF-7细胞株的侵袭能力，并可提高若干转移标志性分子，如MMP-2、MMP-9、MMP-13和VEGF的表达[16]。在MDA-MB-231中，利用小干扰RNA沉默Runx2表达可降低MMP-9的表达，并减弱癌细胞的侵袭能力，提示Runx2与乳腺癌转移密切相关[15]。

Runx2在细胞核内子域的正确定位对转移性乳腺癌细胞的溶骨活性所需靶基因的表达具有重要影响[7]。Runx2的C-端区域包含一个核基质靶向信号（NMTS），Runx2通过该信号与核基质联系，若该序列发生点突变(R398A和Y428A)，Runx2与核基质间的联系将被阻断，提示乳腺癌细胞诱发骨溶解与Runx2改变细胞核内转运相关。当MDA-MB-231细胞中Runx2发生NMTS突变时，其与核基质中间纤维的联系中断。Runx2核基质靶向信号对成骨细胞分化的作用影响，与显性失活蛋白Runx2∆230所产生的效应类似[21]。Runx2的突变抑制了MDA-MB-231细胞的侵袭性和溶骨性，导致其基底膜迁移能力降低，且体内溶骨性病变减少[9]。通过对Runx2在MDA-MB-231细胞株中的作用分析，Runx2在乳腺癌细胞影响成骨分化，提示Runx2过表达可促使乳腺癌发生骨转移[9]。

Runx2在乳腺癌的进展和转移中的作用机制仍存争议。但多数学者认为，Runx2能够调节一系列基因的转录进而影响乳腺癌细胞的侵袭能力，在乳腺癌发生骨转移的过程中起重要作用，且与其预后密切相关。

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