質(zhì)子泵抑制劑對(duì)結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展是否有影響？

鄭運(yùn)全， 王承黨

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科 福建醫(yī)科大學(xué)消化系病研究室，福建 福州 350005

質(zhì)子泵抑制劑(proton pump inhibitors,PPIs)是H+-K+-ATP酶抑制劑，具有很強(qiáng)的抑制胃酸分泌的能力，臨床上常用于消化性潰瘍、胃食管反流病、消化性不良等酸相關(guān)性疾病的治療。由于疾病本身的影響和(或)治療藥物(如長(zhǎng)期服用5-氨基水楊酸類制劑)的影響，炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)患者常并存上消化道疾病，如消化不良、糜爛性胃炎、消化性潰瘍、胃食管反流病等，因此，PPIs也是這些患者的臨床常用藥，有些患者甚至需要長(zhǎng)期使用PPIs(長(zhǎng)期連續(xù)使用或者長(zhǎng)期間歇使用)。那么,長(zhǎng)期使用PPIs是否會(huì)增加胃腸道腫瘤風(fēng)險(xiǎn)成為臨床醫(yī)師必須面對(duì)的問題，這種擔(dān)憂源于長(zhǎng)期使用PPIs所致的高胃泌素血癥等。盡管高胃泌素血癥可能提高了胃腸道腫瘤發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[1-2]，但臨床研究及薈萃分析[3-4]并未發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期使用PPIs導(dǎo)致結(jié)腸癌風(fēng)險(xiǎn)增加。本文對(duì)長(zhǎng)期使用PPIs對(duì)結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)腸癌(colitis associated colon cancer, CACC)的影響作一概述，供臨床參考。

1 CACC概述

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的結(jié)腸癌排在常見惡性腫瘤的第3位，死亡率居第2位[5]；2018年國(guó)家癌癥中心發(fā)布的最新中國(guó)城市惡性腫瘤排行榜，中國(guó)結(jié)腸癌發(fā)病率男性居第5位、女性居第3位，死亡率均居第5位[6]。結(jié)腸黏膜炎癥是繼家族性腺瘤性息肉病和Lynch綜合征后的第三大常見的結(jié)腸癌危險(xiǎn)因素[4]。CACC是炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)的主要并發(fā)癥之一，8%～15%的IBD患者死于結(jié)腸癌[7-8]。IBD患者的結(jié)腸癌可以是CACC，也可以是散發(fā)性結(jié)腸癌[9]，但CACC發(fā)生率明顯高于散發(fā)性結(jié)腸癌。隨著IBD發(fā)病率的增加、病程延長(zhǎng)，CACC的人群也隨之增加。流行病學(xué)數(shù)據(jù)[10]顯示：與年齡、性別匹配的普通人群相比，IBD患者罹患結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)總體上升了2倍，IBD病史超過10年、長(zhǎng)期存在廣泛性結(jié)腸炎、估計(jì)結(jié)腸炎癥累積范圍為50%及以上的患者，這種相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)要更高[11]。

與散發(fā)性結(jié)腸癌“突變累積-腺瘤-癌變”的發(fā)病機(jī)制不同，CACC主要遵循“慢性炎癥反應(yīng)-低度/高度異型增生-癌變”的演變過程；其中，持續(xù)慢性炎癥反應(yīng)是CACC形成的必要條件，參與腫瘤發(fā)生和發(fā)展的整個(gè)過程。應(yīng)用低劑量阿司匹林[12]、5-氨基水楊酸類藥物[13]控制結(jié)直腸炎癥后，可明顯降低結(jié)腸癌的發(fā)病率，這提示：阻斷“正常上皮組織-炎癥-不典型增生-癌變”的序列進(jìn)程有助于降低罹患CACC的風(fēng)險(xiǎn)。

2 長(zhǎng)期使用PPIs的可能影響

長(zhǎng)期使用PPIs對(duì)CACC的影響目前尚不確切，且目前這方面的動(dòng)物和臨床研究資料尚少，早前一項(xiàng)研究[14]表明，奧美拉唑(10 μg/kg，每日腹腔注射)干預(yù)慢性結(jié)腸炎SD大鼠225 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照組比較，奧美拉唑干預(yù)組大鼠的CACC發(fā)生率明顯降低，空白對(duì)照組的12只(75%)大鼠中有9只發(fā)展為CACC，奧美拉唑干預(yù)組的12只(25%)大鼠中只有3只發(fā)展為CACC，且奧美拉唑干預(yù)組大鼠的血清NO、TNF-α水平和黏膜iNOS、COX-2水平均顯著降低。另有研究[15]表明，用奧美拉唑干預(yù)人結(jié)腸癌細(xì)胞系HCT-116和HCA-7細(xì)胞，可誘發(fā)抑癌基因p21 waf1/cip1的抑癌效應(yīng)，同時(shí)降低抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-XL和生存素的表達(dá)，從而抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞系的生長(zhǎng)。因此，這些初步的研究結(jié)果提示，PPIs有可能抑制或延緩CACC的發(fā)生。那么，PPIs除了抑制胃酸分泌及由此誘發(fā)的高胃泌素血癥之外，還有哪些作用呢？

2.1抗炎、抗氧化作用PPIs可以抑制炎癥因子的產(chǎn)生。KIM等[14]研究發(fā)現(xiàn)，每日注射奧美拉唑(10 mg/kg)可以減少結(jié)腸炎誘導(dǎo)的致癌小鼠模型中結(jié)腸癌的發(fā)展，這可能基于其抑制促炎因子水平的能力，如抑制NO、TBA-RS(硫代巴比妥酸反應(yīng)物)、IL-6、TNF-α、iNOS和COX-2的表達(dá)。蘭索拉唑可以明顯下調(diào)體外培養(yǎng)的人類氣管上皮細(xì)胞的炎癥因子表達(dá)水平，包括IL-6、IL-8及TNF-α等[16]。

此外，PPIs也可以抑制炎癥因子的募集。位于中性粒細(xì)胞表面的黏附分子可以識(shí)別內(nèi)皮細(xì)胞的黏附分子，從而趨化中性粒細(xì)胞到達(dá)發(fā)生炎癥的組織中。PPIs不僅對(duì)瘤體旁或瘤體內(nèi)中性粒細(xì)胞中所表達(dá)的質(zhì)子泵具有抑制作用，減少中性粒細(xì)胞所介導(dǎo)的炎性反應(yīng)，而且它還可以通過抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、血管細(xì)胞間黏附分子(ICAM-1和VCAM-1)表達(dá)，阻斷血管內(nèi)皮細(xì)胞依賴性的中性粒細(xì)胞黏附而發(fā)揮抗炎作用[17]。IL-8是一個(gè)強(qiáng)有力的中性粒細(xì)胞趨化物，在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)中起重要作用。奧美拉唑和蘭索拉唑可以抑制IL-8誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞移位[18]；在吲哚美辛誘導(dǎo)的小腸炎大鼠中，蘭索拉唑可以明顯降低細(xì)胞因子誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞化學(xué)趨化因子(CINC-1)[19]。

活性氧(ROS)包括過氧化物、超氧化物和羥基自由基，是正常細(xì)胞代謝和重要細(xì)胞信號(hào)分子的副產(chǎn)物，ROS是吞噬細(xì)胞發(fā)揮吞噬和殺傷作用的主要介質(zhì)。但在病理?xiàng)l件下，由于ROS的產(chǎn)生和清除失去了平衡，這些分子會(huì)對(duì)脂質(zhì)、DNA和蛋白質(zhì)造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷[20]。腫瘤細(xì)胞中，線粒體的特征是ROS的過量產(chǎn)生，ROS通過誘導(dǎo)基因組不穩(wěn)定性、修飾基因表達(dá)和參與信號(hào)傳導(dǎo)途徑來促進(jìn)腫瘤發(fā)展。由氧化損傷引起的線粒體和核DNA突變損傷氧化磷酸化過程，導(dǎo)致線粒體ROS的進(jìn)一步產(chǎn)生，完成線粒體-ROS-基因組不穩(wěn)定性和腫瘤發(fā)展之間的“惡性循環(huán)”[21]。在腫瘤細(xì)胞中，高濃度的ROS通過加速代謝而維持高細(xì)胞增殖速度。常用的放射和化學(xué)治療可以通過對(duì)ROS積累的改變起到抗瘤作用[22]。泮托拉唑和蘭索拉唑均可清除過渡金屬離子(如：Fe2+、Cu1+等金屬亞離子)參與的化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生過多的ROS[23-24]，盡管其有效濃度大大高于常規(guī)給藥濃度，但從PPIs易于在酸性環(huán)境中累積的特性推測(cè)，在個(gè)別組織中有可能達(dá)到毫摩爾濃度水平[25]。

谷胱甘肽是一種強(qiáng)效的內(nèi)源性抗氧化劑，含有巰基氨基酸半胱氨酸。PASTORIS等[26]研究發(fā)現(xiàn)，埃索美拉唑可以預(yù)防胃黏膜損傷和谷胱甘肽耗竭，具體機(jī)制尚不明確，但作者認(rèn)為在胃酸存在的情況下，埃索美拉唑被轉(zhuǎn)化為四環(huán)次磺酰胺，從而為黏膜提供巰基化合物作為抗氧化劑。

除了清除ROS、增加胃黏膜谷胱甘肽水平外，PPIs還可能通過上調(diào)胃腸道黏膜上皮和內(nèi)皮細(xì)胞血紅素加氧酶-1(HO-1)水平來抵御氧化應(yīng)激損傷[27]。HO-1是誘導(dǎo)血紅素降解的首要限速酶，可保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡及炎性環(huán)境的損傷[28]，這種酶能催化降解紅細(xì)胞，從而產(chǎn)生具有抗氧化作用的亞鐵血紅素，同時(shí)分解產(chǎn)生具有細(xì)胞保護(hù)作用的膽紅素和一氧化碳。奧美拉唑和蘭索拉唑均能誘導(dǎo)人類內(nèi)皮和胃癌細(xì)胞系表達(dá)HO-1 mRNA和蛋白質(zhì)[27]。

2.2改變腫瘤細(xì)胞酸性微環(huán)境與減少耐藥

2.2.1 改善細(xì)胞外乳酸堆積：與正常細(xì)胞相比，腫瘤細(xì)胞呈外酸內(nèi)堿的pH梯度，這種pH梯度的異常與腫瘤細(xì)胞特殊的代謝密切相關(guān)[29]。由于腫瘤細(xì)胞進(jìn)化自然選擇所特有的“Warburg”效應(yīng)[30]：即在有氧環(huán)境下，腫瘤細(xì)胞仍以糖酵解的方式利用葡萄糖獲能，產(chǎn)生大量的乳酸；同時(shí)，由于腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)旺盛，高葡萄糖吸收率仍不能滿足腫瘤細(xì)胞高代謝的能量需求，生長(zhǎng)旺盛的腫瘤細(xì)胞也容易導(dǎo)致腫瘤組織血流灌注相對(duì)不足，無法滿足腫瘤細(xì)胞高代謝的氧需求。缺氧環(huán)境下，低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1α)被激活，進(jìn)而激活下游信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，如糖酵解相關(guān)酶、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體等的表達(dá)升高，腫瘤代謝的高能量需求和高氧需求都會(huì)上調(diào)糖酵解代謝，產(chǎn)生更多的乳酸。另一方面，腫瘤血管屬于異常增生且功能不全，無法及時(shí)清除大量堆積的乳酸[31]。乳酸產(chǎn)生增多，且清除不力，引起乳酸蓄積。腫瘤細(xì)胞能利用乳酸堆積來維持有利的酸性微環(huán)境，酸性微環(huán)境可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[32]，酸性微環(huán)境能夠激發(fā)細(xì)胞增殖、活化轉(zhuǎn)錄因子、增強(qiáng)靶基因表達(dá)，促使腫瘤發(fā)生[33-34]?！癢arburg”效應(yīng)對(duì)于腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)非常重要，丙酮酸激酶M2異構(gòu)體(pyruvate kinase isozymes M2, PKM2)是調(diào)節(jié)有氧糖酵解的關(guān)鍵酶，PPIs可下調(diào)PKM2的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡[35]；PPIs作為HIF-α蛋白抑制劑，可以抑制糖酵解及腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[36]?？偠灾琍PIs能打亂惡性腫瘤細(xì)胞的這種代謝特征，改變細(xì)胞外的酸性微環(huán)境，最終使腫瘤生長(zhǎng)受抑制。

2.2.2 抑制腫瘤細(xì)胞的空泡型質(zhì)子泵：質(zhì)子泵是一種膜蛋白，存在于生物膜上，能逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)H+。按功能劃分為:A型質(zhì)子泵、P型質(zhì)子泵、V型質(zhì)子泵、E型質(zhì)子泵、F型質(zhì)子泵[37]。其中V型質(zhì)子泵(空泡型質(zhì)子泵,V-ATPase)位于小泡的膜，如溶酶體膜、高爾基體的囊泡膜及植物液泡膜上，主要參與調(diào)節(jié)細(xì)胞器內(nèi)的pH，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[38-39]。近年來，V-ATPase作為一種研究較多的細(xì)胞pH調(diào)節(jié)泵，它能將細(xì)胞內(nèi)H+泵到胞外或胞內(nèi)囊泡中，以維持腫瘤細(xì)胞的酸堿平衡。為了能在一個(gè)酸化的不利微環(huán)境中分化、增殖，腫瘤細(xì)胞必須高表達(dá)能夠排出過量H+的生物系統(tǒng)[40]。所以，在許多不同類型的轉(zhuǎn)移或耐藥腫瘤中，V-ATPase呈過表達(dá)[41]，且過表達(dá)程度與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力呈正相關(guān)[42]。LU等[43]研究表明，通過RNA干擾技術(shù)抑制V-ATPase的表達(dá)后，可以預(yù)防鼠模型中的惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移。PPIs作為一種常用抑酸藥物，不僅能特異性地結(jié)合H+-K+ATPase，還能與V-ATPase結(jié)合[40]，從而抑制V-ATPase的活性，以調(diào)控多種腫瘤細(xì)胞內(nèi)的pH梯度，調(diào)節(jié)腫瘤的酸性微環(huán)境，進(jìn)而抑制腫瘤的生長(zhǎng)、促進(jìn)其凋亡、改變腫瘤細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為。

2.2.3 降低腫瘤耐藥性：腫瘤細(xì)胞酸化造成腫瘤耐藥的主要原因?yàn)椤半x子俘獲”，腫瘤酸性微環(huán)境為化療藥物耐藥性的發(fā)展提供了有利條件，耐藥腫瘤細(xì)胞往往比藥敏細(xì)胞包含更多的酸化細(xì)胞器(如溶酶體、內(nèi)體、分泌小泡等)，且酸化程度更高。目前臨床大部分化學(xué)治療藥物呈弱堿性，如多柔比星和長(zhǎng)春花堿等，此類弱堿性藥物分子在細(xì)胞外酸性環(huán)境中大量質(zhì)子化，導(dǎo)致離子俘獲，延緩了這些藥物的攝取。此外，部分進(jìn)入腫瘤細(xì)胞的堿性抗腫瘤藥物將被酸性細(xì)胞器攝取，發(fā)生質(zhì)子化而隔離，再經(jīng)外吐作用排出胞外，從而降低了胞質(zhì)內(nèi)藥物濃度，限制可作用于其分子靶標(biāo)(通常為DNA)的藥物[41, 44-45]。此外，低pH值引起藥物外排泵P-糖蛋白(P-gp)的活性增加和多耐藥蛋白1(multidrug resistance protein 1, MRP1)的過表達(dá)[46]，因此，P-gp與MRP1的外排使化療藥物在腫瘤細(xì)胞中的濃度仍然較低，從而降低細(xì)胞毒性[47]。選擇性地堿化腫瘤細(xì)胞可提高弱堿性化療藥物的抗腫瘤能力。RAGHUNAND等[48]實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，給荷瘤(人類惡性腫瘤)小鼠注射或口服碳酸氫鈉后，可誘導(dǎo)腫瘤堿化，提高CH3或MCF7腫瘤模型對(duì)米托蓖恩或多柔比星的敏感性。研究還發(fā)現(xiàn)，腫瘤酸性微環(huán)境可負(fù)調(diào)節(jié)腫瘤特異性效應(yīng)T細(xì)胞，這可能導(dǎo)致機(jī)體抗腫瘤免疫功能障礙[49]。PPIs可以通過影響細(xì)胞外和溶酶體內(nèi)的pH，增加順鉑、長(zhǎng)春新堿等細(xì)胞毒性藥物在細(xì)胞內(nèi)的滯留時(shí)間，增加基于T細(xì)胞的癌癥免疫治療的臨床潛力，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的殺傷效果[50-51]。

2.3調(diào)控Wnt/β-catenin信號(hào)通路長(zhǎng)期使用PPIs導(dǎo)致的低胃酸狀態(tài)，可反饋性地升高血清胃泌素水平,這個(gè)常被認(rèn)為是CACC的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素。根據(jù)與胃泌素的親和力不同，膽囊收縮素受體可分為：低親和的CCK-A受體(CCK-AR，舊稱CCK-1R)和高親和的CCK-B受體(CCK-BR，舊稱CCK-2R)[52]。CCK-BR廣泛分布于人胃腸道(包括結(jié)直腸細(xì)胞)、胰腺、肺和一些神經(jīng)內(nèi)分泌組織，其主要功能是結(jié)合胃泌素，通過信號(hào)傳導(dǎo)途徑介導(dǎo)細(xì)胞增殖作用。結(jié)腸癌細(xì)胞也表達(dá)CCK-BR[53]，且常呈過表達(dá)狀態(tài)[54]。CCK-BR基因失表達(dá)之后，可以抑制小鼠前胃泌素依賴性結(jié)腸癌的形成[55]。

結(jié)腸癌的起始涉及Wnt/β-catenin信號(hào)通路的變化[56]。在無活性狀態(tài)下，β-catenin結(jié)合在一種多蛋白抑制復(fù)合物內(nèi)，這種多蛋白抑制復(fù)合物包含糖原合酶激酶-3β(GSK-3β)和APC腫瘤抑制蛋白。正常情況下，β-catenin被GSK-3β磷酸化，并發(fā)生調(diào)控降解。當(dāng)Wnt/β-catenin信號(hào)通路中的激活發(fā)生突變時(shí)，將抑制β-catenin磷酸化，導(dǎo)致其核積聚，從而β-catenin與LEF/TCF4異二聚化發(fā)生失調(diào)。β-catenin/TCF4復(fù)合物是腸道增殖的重要調(diào)節(jié)因子[57]，研究[58]表明，胃泌素可通過抑制GSK-3β的磷酸化以激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路。

PPIs可能與胃泌素競(jìng)爭(zhēng)CCK-BR的活性位點(diǎn),或干擾胃泌素和CCK-BR之間的相互作用，從而抑制Wnt/β-catenin通路下游的β-catenin/TCF4復(fù)合物的形成，以放緩CACC的進(jìn)展。HAN等[59]研究表明，PPIs和胃泌素共同作用于APC/Min+小鼠，能夠抑制β-catenin相關(guān)的增殖信號(hào)，緩解胃泌素所致的炎癥狀態(tài)，抑制腸道息肉形成。

2.4其他T細(xì)胞來源的蛋白激酶(T-cell-originated protein kinase, TOPK)：是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，也稱為PBK或PDZ結(jié)合激酶，屬于MEK蛋白家族。除了胎兒組織和睪丸生殖細(xì)胞外，其他正常組織中難以檢測(cè)到TOPK表達(dá)，但結(jié)腸癌細(xì)胞的TOPK表達(dá)上調(diào)[60]，這種TOPK的過表達(dá)涉及腫瘤細(xì)胞的有絲分裂檢查點(diǎn)、細(xì)胞凋亡和炎癥[61]。此外，TOPK也可通過調(diào)節(jié)PI3K/PTEN/AKT依賴性信號(hào)通路來增加細(xì)胞遷移[62]。因此，TOPK已成為頗受關(guān)注的癌癥治療新靶點(diǎn)。ZENG等[63]研究表明，腹腔內(nèi)注射泮托拉唑能有效地抑制荷瘤小鼠(HCT116結(jié)腸癌小鼠)的腫瘤生長(zhǎng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)TOPK下游分子即磷酸化的組蛋白3表達(dá)也下降。PPIs可能作為一種TOPK抑制劑，抑制CACC腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。

血漿非對(duì)稱二甲基精氨酸(asymmetric dimethylarginine, ADMA)：是一種內(nèi)源性一氧化氮合酶(NOS)抑制劑，PPIs能非特異性結(jié)合ADMA水解酶，促使血漿中ADMA濃度升高，ADMA抑制NOS活性，削弱其血管保護(hù)作用，促進(jìn)炎癥、血栓形成[1]，減少CACC血供，從而加快腫瘤細(xì)胞的衰老與凋亡，降低CACC的風(fēng)險(xiǎn)。

3 小結(jié)

綜上所述，PPI除了具有強(qiáng)大的抑酸效應(yīng)之外，還具有抗炎、抗氧化的作用，也能調(diào)節(jié)腫瘤酸性微環(huán)境、改善耐藥機(jī)制和抑制相關(guān)的信號(hào)通路，但是PPIs在CACC的發(fā)生、發(fā)展過程中的作用及其機(jī)制尚需要更多的基礎(chǔ)和臨床研究。