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骨骼是一些肿瘤最常见的转移部位，包括前列腺癌、乳腺癌、肺癌、甲状腺肿瘤、以及肾癌等。一旦肿瘤细胞转移到骨骼，死亡率明显的增高，并且所有发生骨转移的前列腺癌病人，最终都死于该疾病。因此临床上迫切需要建立新型的治疗方法，以预防或减轻骨转移的发生，提高病人的生活质量。肿瘤细胞转移到骨骼，与骨微环境相互作用，结果既促进肿瘤细胞的生长，同时又诱导溶骨现象以及随后出现的成骨性损伤。肿瘤细胞与骨微环境间的双向相互作用，增强骨细胞及前列腺癌细胞表达一系列细胞因子、趋化因子及粘附分子等，包括单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、破骨细胞形成促进因子(RANKL)等。这些分子对肿瘤转移引起的骨质破坏有重要作用。MCP-1在急性炎症反应及血管形成过程中发挥促进单核细胞聚集和激活等重要作用。最近的研究表明，不同肿瘤病人的血清中MCP-1的升高与肿瘤发展的恶性程度有关。甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrP)由骨细胞和前列腺癌细胞产生，与成骨细胞表面的相应受体结合促进骨形成和骨吸收。与局部前列腺癌组织相比，骨转移组织部位PTHrP大量表达，而且在前列腺癌及乳腺癌动物模型中发现PTHrP增强肿瘤骨转移。目前尚未见有关PTHrP促进肿瘤相关的骨质损伤机制及MCP-1在前列腺癌骨转移中作用的研究报道。我们的假说是：MCP-1由肿瘤细胞及骨微环境中的细胞表达和产生，刺激前列腺癌细胞的增殖和迁移，同时诱导破骨细胞的形成。这些作用导致前列腺癌引起的骨质破坏，增强肿瘤细胞在骨微环境中的生长和增殖。为了证明我们的假说，首先，应用人类细胞因子抗体芯片技术，检测从PrEC，LNCaP，C4-2B和PC3细胞收集培养上清(即条件培养基，CM)中分泌的细胞因子。我们发现所有的前列腺癌细胞与PrEC细胞相比产生高水平的MCP-1，进而发现PC3细胞分泌IL-8、IL-6、GROα、和ENA-78水平明显高于LNCaP细胞。我们应用ELISA实验进一步证实了这些结果。然后，应用PC3 CM培养人骨髓来源的单核细胞(HBMC)，我们发现该上清能够促进破骨细胞的形成，MCP-1中和抗体能够抑制CM诱导的破骨细胞形成作用。同时，我们通过细胞增殖实验和浸润实验，观察了MCP-1对前列腺癌细胞增殖和浸润能力的影响。结果发现MCP-1促进前列腺癌细胞的增殖和浸润，P13激酶抑制剂或MCP-1受体(CCR2)拮抗剂均能抑制MCP-1对前列腺癌细胞增殖和浸润的诱导作用。MCP-1的功能是通过与CCR2结合而实现的，我们推论CCR2可能在前列腺癌的发展中有作用。为了证明我们的推论，我们检测多种肿瘤细胞系(包括前列腺癌和其他类型的肿瘤细胞)中CCR2的mRNA和蛋白质表达。所有被检测的细胞均表达CCR2的mRNA和蛋白质，而且恶性度高的前列腺癌细胞—比如C4-2B、DU145、PC3，与恶性度低的细胞—如LNCaP或非瘤性细胞—如PrEC、RWPE-1相比，CCR2基因的表达量明显增加。进而，通过分析Oncomine基因芯片数据库，发现CCR2 mRNA的阳性表达与前列腺癌的恶性程度发展之间有密切关系。随后，我们通过实时RT-PCR证明，CCR2基因在前列腺癌转移组织中的表达明显高于局部前列腺癌组织或增生的前列腺组织。并且，采用免疫组织化学技术，检测前列腺癌组织芯片中CCR2蛋白的表达，进一步证明CCR2的表达水平与前列腺癌组织的Gleason Score以及病理分级密切相关。为了观察PTHrP在肿瘤骨转移中的作用机制及其在MCP-1产生中的调节作用，我们应用人重组PTHrP分别作用于骨细胞和前列腺癌细胞，结果发现PTHrP对骨髓内皮细胞、成骨细胞分泌和表达MCP-1有诱导作用，对前列腺癌细胞LNCaP、PC3没有诱导作用。最后，将表达组成性活性的PTH受体的质粒转染到HBME和hFOB细胞中，发现MCP-1的产生增加，从这些转染的细胞中收集的培养上清能够诱导小鼠骨髓细胞中破骨细胞的分化、促进PC3细胞体外的增殖和浸润作用。MCP-1中和抗体可以部分地抑制这种诱导作用。总之，本研究首次证明，MCP-1作为自分泌和旁分泌因子促进前列腺癌的生长和转移；MCP-1介导前列腺癌骨转移引起的骨质损伤；CCR2的表达与前列腺癌的发展密切相关；PTHrP诱导骨细胞中MCP-1的产生，促进破骨细胞的分化和肿瘤细胞的增殖和浸润。本研究为肿瘤骨转移的机制提供了一种新的分子模型，为MCP-1／CCR2信号途径作为靶向的治疗方法在前列腺癌骨转移中的临床应用奠定了基础。