机械负荷驱动的肿瘤抑制由 Lrp5 依赖性和独立机制介导

众所周知，骨骼对其机械环境有反应，缺乏机械刺激会导致骨质流失。机械负荷还通过抑制骨吸收来抑制肿瘤驱动的骨溶解，抑制骨髓瘤的进展，并诱导乳腺癌细胞凋亡。负荷驱动的肿瘤抑制的分子机制和 Wnt 信号传导的作用仍然难以捉摸。

该研究的主要目的是确定 Lrp5 在诱导负荷驱动的抑制肿瘤进展中的作用。实验首先确认了存在 Cre 和 Lrp5 floxed 等位基因的基因型。骨细胞中缺乏 Lrp5 的小鼠（KO 小鼠）具有 Dmp1-Cre 和纯合 flox 等位基因（图1 A）。使用按年龄均匀分布分为四组的小鼠（图1 B)，对 C57BL/ 6 只雌性小鼠的乳腺脂肪垫中接种 EO771 细胞诱导的乳腺肿瘤进行了两周的日常膝关节负荷实验（1 N 峰值在 2 Hz 下持续 5 分钟）（图1 C）。无论 Lrp5 缺失与否，膝关节负荷都会减少小鼠乳腺脂肪垫中的肿瘤大小和重量（图1 D）。结果表明，无论是野生型还是敲除型小鼠，都可以通过机械刺激膝关节远程抑制乳腺肿瘤，而不依赖于成骨细胞Lrp5。

接下来检查了膝关节负荷对肿瘤侵入的胫骨的影响。实验观察到每天的膝关节负荷降低了胫骨近端小梁骨的退化。具体而言，膝关节负荷时观察到骨体积比（BV/TV）、骨小梁数量（Tb.N）和骨密度（BMD）显著增加，骨小梁分离度（Tb.Sp）降低。

为了探讨在骨细胞中不存在 Lrp5 的情况下负荷驱动的肿瘤抑制机制，在膝关节负荷之前和之后 1 小时采集雌性小鼠血清和尿液样本，并测定多巴胺和胆固醇。与负荷前的样本相比，负荷后的样本表现出升高的多巴胺水平，血清和尿液中的胆固醇水平降低。值得注意的是，无论骨细胞中的 Lrp5 如何，都观察到多巴胺和胆固醇水平的改变。

为了进一步评估 Lrp5 在体外肿瘤-骨细胞相互作用中的作用，实验使用了 Lrp5 质粒和 siRNA。在球体试验中，EO771 肿瘤球体与骨细胞球体的共培养诱导了肿瘤球体的收缩。骨细胞中 Lrp5 的过表达增强了肿瘤球体的收缩。此外，过表达 Lrp5 的骨细胞衍生的 CM 下调 Lrp5、MMP9、Runx2、TGFβ、Snail 和 nexin，同时这些细胞中的趋化素增加。同时，对 Lrp5 siRNA 的 RNA 干扰逆转了这些基因的反应。

Chemerin（趋化素）和 Nexin （微管连接蛋白）对破骨细胞生成的调控

在肿瘤驱动的骨溶解中，破骨细胞负责骨吸收。因此，实验检测了趋化素和连接蛋白对破骨细胞发育的影响。作为对趋化素的反应，NFATc1（破骨细胞生成的主要转录因子）和组织蛋白酶 K（一种参与骨吸收的蛋白酶）的水平在核因子 kappa-beta 配体 (RANKL) 刺激的 RAW264.7 前破骨细胞受体激活剂中降低，与nexin 处理反应相反。