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乳腺癌的生存率和死亡率均位居女性癌症的首位,其骨转移的发病率高达65-80%,是导致患者死亡的主要因素。骨转移受到骨微环境的调控,由多种细胞和因子参与形成肿瘤转移的“恶性循环”,但调控骨转移微环境的上游机制仍不清楚。LGR4及其家族成员在肿瘤生长和其他器官转移曾有研究报道,而LGR4在骨转移尤其是骨转移前微环境的调控功能知之甚少。我们前期研究发现了 LGR4与骨发育、骨代谢、乳腺发育、乳腺癌的发生密切相关,进一步探究LGR4在骨转移及其微环境的调控作用引发我们的好奇。本论文提出,RSPO2/RANKL-LGR4能够通过调节乳腺癌细胞分泌DKK1,从而影响骨转移前微环境的形成促进骨转移。为了研究LGR4在乳腺癌骨转移中的功能,我们首先利用生物信息学分析发现LGR4表达越高,乳腺癌患者无骨转移生存率越低,且临床样本显示,LGR4在骨转移肿瘤相对于原位肿瘤高表达。进一步我们通过小鼠骨转移和骨损伤两种动物模型直接证明了 LGR4在促进骨转移和溶骨性损伤的调控作用。其次,鉴于骨微环境有力地调控了肿瘤骨转移,尤其在肿瘤发生转移之前,微环境已然形成,由此我们提出LGR4是否促进乳腺癌骨转移前微环境的形成?通过动物实验模拟肿瘤转移前微环境的形成发现,在乳腺癌转移前,缺失LGR4的乳腺癌细胞通过分泌因子抑制了骨微环境中破骨细胞的活性,进而减少了骨转移和骨损伤。体外实验显示,肿瘤细胞调控LGR4促进了破骨细胞的分化,以及破骨细胞前体细胞的募集。进一步对不同乳腺癌细胞中LGR4调控Wnt信号通路下游因子进行了筛选发现,LGR4主要调控DKK1的分泌,LGR4-DKK1在不同骨转移能力的乳腺癌细胞亚系,以及在临床骨转移样本中表达呈现正相关。LGR4-DKK1促进了体内骨转移前微环境中破骨细胞的活性、体外破骨细胞分化和单核细胞招募,此外肿瘤细胞分泌的DKK1能抑制成骨细胞分化和增加分泌RANKL/OPG的比例,间接促进破骨细胞活化。因此,LGR4-DKK1通过建立乳腺癌骨转移前微环境,进而促进肿瘤的骨转移。在机制方面,我们筛选了调控LGR4-DKK1的上游配体,发现RSPO2/RANKL主要通过LGR4调控DKK1的表达,并且RANKL-LGR4调控DKK1不依赖于RANKL-RANK信号通路。RSPO2/RANKL-LGR4通过经典G蛋白信号Gαq,进一步调控Wnt信号通路,促进乳腺癌细胞中DKK1的分泌,从而促进DKK1骨转移前微环境的形成。综上所述,本论文发现RSPO2/RANKL-LGR4通过调控DKK1的分泌,调节破骨和成骨细胞的功能,从而建立了乳腺癌骨转移前微环境促进骨转移,阐释了调控骨转移微环境的上游信号机制。