ANGPTL4调控骨巨细胞瘤增殖及骨微环境的分子机制研究

Giant cell tumor of bone (GCT) is a common primary invasive and potential malignant bone tumor, and the pathogenesis and therapeutic target are still unclear. Based on the previous research, we found that a kind of tumorcytosis and angiogenesis related cytokine, ANGPTL4, had an over-expression in GCT stromal cell（GCTSC）. The transgenic mice models with an up-regulation of ANGPTL4 in the skeletal system could spontaneously develop to GCT’s like change. We also found thatANGPTL4 could induce the differentiation of monocytes to osteoclasts promoting osteolysis. Meanwhile, signal molecules released by bone matrix could significantly promote the expression of ANGPTL4 in GCTSC. Therefore, we preliminarily suggested that ANGPTL4 could play a very important role in vicious cycle of bone microenvironment of GCT. On this basis, we intend to further investigating the related mechanisms about the function of ANGPTL4 on proliferation, angiogenesis and osteolysis of GCT in vitro and in vivo. Our goal is to revealing ANGPTL4’s key role in bone microenvironment vicious cycle of GCT and providing the theoretical foundation and new drug target for the treatment of GCT.

骨巨细胞瘤（GCT）是一种常见的侵袭性或潜在恶性骨肿瘤。迄今尚缺乏明确的发病机制及治疗靶点。本项目组前期研究发现，一种调控肿瘤细胞增殖及血管生成的细胞因子ANGPTL4在骨巨细胞瘤基质细胞（GCTSC）中表达显著增高；而骨骼系统特异性高表达ANGPTL4的转基因小鼠在16-20周龄可以自发地形成GCT样改变。我们还发现ANGPTL4可以导致单核细胞向多核破骨细胞的分化并促进骨溶解作用，同时骨基质溶解所释放的信号分子又可以促进ANGPTL4在GCTSC中的表达。因此，我们初步认为ANGPTL4在骨巨细胞瘤-骨微环境恶性循环过程中起非常重要的作用。在此基础上，本项目拟从分子、细胞水平及体内实验进一步探讨ANGPTL4调控GCTSC介导的肿瘤增殖、血管生成和骨侵蚀过程的相关机制，揭示ANGPTL4在GCT-骨微环境恶性循环形成过程中的关键作用，为GCT的治疗提供新的理论基础及药物靶点。

骨巨细胞瘤（GCT）是一种常见的侵袭性或潜在恶性骨肿瘤，在亚裔人群中占原发性骨肿瘤的13％～15％。手术切除是该肿瘤主要的治疗手段，但术后复发率较高，目前尚缺乏明确的发病机制，有效的临床药物较少。本项目组前期研究发现一种调控肿瘤细胞增殖及血管生成的细胞因子ANGPTL4在骨巨细胞瘤基质细胞（GCTSC）中表达显著增高。此次研究中，课题组进一步发现ANGPTL4在GCT患者的血液中相对正常人的血液中含量显著升高，且GCT患者接受肿瘤切除手术后降至基本正常，表明ANGPTL4可能作为GCT新的诊断指标。细胞功能实验进一步证实GCTSC细胞分泌的ANGPTL4可促进破骨细胞分化和血管生成。GCT鸡胚动物模型也表明在体内抑制ANGPTL4可抑制GCT的肿瘤生长、巨细胞形成和血管生成，说明ANGPTL4可能作为GCT新的治疗靶点。并且，我们发现TGFB2在GCT中高表达，并可通过激活其下游转录因子SMAD3和SMAD4直接促进ANGPTL4的转录和表达。通过基因芯片检测ANGPTL4刺激GCTSC后的基因表达差异，我们发现ANGPTL4可激活NF-κb信号通路，并调控TNFSF14等多个骨破坏相关蛋白表达。这些研究初步解释了ANGPTL4在GCT中高表达的原因及可能的作用机制。研究已表明大量TGFB以潜伏状态存在骨基质中，结合以上实验结果，我们认为在GCT中，GCTSC分泌的ANGPTL4可直接促进破骨细胞分化和血管生成，从而促进骨破坏和肿瘤生长，也可通过激活NF-κb通路促进TNFSF14等蛋白的表达促进破骨细胞分化，间接激活骨破坏过程，而骨基质溶解可释放活性TGFB，导致肿瘤-骨微环境中TGFB2的水平升高，并在GCTSC中通过激活SMAD3/4转录因子激活ANGPTL4的表达，形成恶性循环。该恶性循环可能是GCT进展过程中重要的一环，并可能成为GCT新的诊断和治疗靶点。