異常隱窩灶治療的研究進(jìn)展

方 瑄 陳洪生 李國東 綜述 劉 明 審校

盡管目前在結(jié)直腸癌(Colorectal cancer，CRC)診斷和治療方面取得了進(jìn)展，但CRC仍然是一個(gè)嚴(yán)重的健康問題，化學(xué)預(yù)防已逐漸成為癌癥研究中的重要領(lǐng)域。通常通過檢測(cè)某化合物在動(dòng)物結(jié)直腸中減少異常隱窩灶(Aberrant crypt foci，ACF)的能力來評(píng)估其對(duì)CRC的預(yù)防作用[1]。ACF是目前公認(rèn)的人類和嚙齒動(dòng)物CRC發(fā)生的最早的癌前病變，也就是CRC發(fā)生的第一階段[2]。很多CRC病人被診斷時(shí)，臨床癥狀已很明顯，往往此時(shí)腫瘤已發(fā)展多時(shí)，現(xiàn)有治療手段效果不佳。因此，在研究CRC治療手段的同時(shí)，更應(yīng)重視對(duì)癌前病變ACF的預(yù)防及治療。

1 ACF概述

ACF最初在化學(xué)劑致癌的動(dòng)物模型中被定義，后來在人類結(jié)直腸中也被發(fā)現(xiàn)[3]。雖然不是所有的ACF都向腫瘤轉(zhuǎn)化，但是ACF在CRC及其高風(fēng)險(xiǎn)患者中尤為常見。組織學(xué)顯示隱窩升高超過周圍正常黏膜，上皮增厚，開口擴(kuò)張，可以被簡單的分成增生型和異型增生型[4-5]。ACF模型制作簡單，具有很多與CRC相同的分子學(xué)改變[2]。其定量及異型增生程度、隱窩多形性可作為化合物對(duì)ACF治療效果的指標(biāo)[6]，以預(yù)測(cè)對(duì)CRC的預(yù)防作用。近年來的研究中，各種不同化合物主要通過抗氧化與抗炎癥機(jī)制、抗增殖與促凋亡機(jī)制、抑制β-連環(huán)蛋白(β-catenin)、調(diào)節(jié)菌群與細(xì)菌酶及其他途徑來實(shí)現(xiàn)對(duì)ACF的治療。本文將對(duì)此做一綜述，以期對(duì)CRC的預(yù)防及ACF治療提供新的切入點(diǎn)。

2 調(diào)節(jié)ACF相關(guān)分子及機(jī)制

2.1 抗氧化應(yīng)激與抗炎癥機(jī)制

慢性炎癥促進(jìn)基因突變，抑制細(xì)胞凋亡以及刺激細(xì)胞增殖和血管生成，是ACF和CRC發(fā)生的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。炎癥還可以引發(fā)與二者相關(guān)的基因表達(dá)的非遺傳改變，如環(huán)氧合酶(Cyclooxygenase 2，COX-2)的高表達(dá)，其在炎癥過程早期導(dǎo)致氧化應(yīng)激，促細(xì)胞增殖、抑制凋亡以及促血管生成，特別在ACF階段[7]。ACF起始階段，炎癥與氧化應(yīng)激常伴隨發(fā)生，早期給予抗炎物質(zhì)與抗氧化劑對(duì)于其具有預(yù)防作用。

2.1.1 抗氧化應(yīng)激 天然抗氧化劑，如超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽還原酶等，清除自由基并保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷。葒草素[8]、黃酮類化合物[9]可以恢復(fù)組織內(nèi)抗氧化劑的水平以發(fā)揮其清除機(jī)制，抗ACF形成。補(bǔ)充L-精氨酸可以產(chǎn)生高水平的一氧化氮(Nitric oxide，NO)[10]，后者通過下調(diào)COX-2的表達(dá)，降低炎癥反應(yīng)，顯著降低了ACF形成及其多樣性。同時(shí)，SOD顯著增加，保護(hù)細(xì)胞免受氧化性DNA損傷。青蒿琥酯不但能恢復(fù)抗氧化酶，發(fā)揮選擇性抗氧化作用，還可以通過與增殖能力較強(qiáng)的細(xì)胞中富集的鐵離子反應(yīng)，殺死該細(xì)胞，抑制ACF及腫瘤的形成[11]。具有抗氧化能力的化合物，在抑制ACF及CRC的同時(shí)，其抗氧化能力是否對(duì)皮膚及心血管具有保護(hù)作用值得進(jìn)一步探索。

2.1.2 抗炎癥 柚皮素在Wistar大鼠的結(jié)腸中調(diào)節(jié)二甲基肼(1，2-Dimethylhydrazine，DMH)誘導(dǎo)的ACF。DMH處理引起炎癥，其誘導(dǎo)炎癥標(biāo)志物如NF-κB、TNF-α、COX-2，iNOS的表達(dá)增強(qiáng)以及肥大細(xì)胞的浸潤增加。柚皮素補(bǔ)劑可減弱它們?cè)贏CF中的表達(dá)，并減少其中肥大細(xì)胞的浸潤。還可減弱組織中的Ki-67和PCNA的表達(dá)(二者均是細(xì)胞增殖的標(biāo)志物)，達(dá)到治療ACF的目的[12]。舒林酸與表沒食子兒茶素沒食子酸酯聯(lián)合應(yīng)用在很大程度上減少ACF數(shù)量和大小，降低結(jié)腸組織β-catenin水平。這可能是通過阻斷NF-κB活化、減少COX-2表達(dá)以及NO來抑制炎癥，以及影響WNT通路實(shí)現(xiàn)的[13]。非甾體抗炎藥(舒林酸)與植物化合物聯(lián)合治療ACF較單一藥物效果好，而且能減少非甾體抗炎藥的劑量，降低副作用[13]。

近年研究較多的關(guān)于預(yù)防CRC的藥物二甲雙胍，通過上調(diào)Nrf2抑制NF-κB的細(xì)胞內(nèi)事件，以及增加IL-10水平和降低IL-1β水平來抑制炎癥及氧化應(yīng)激。從而減少近、遠(yuǎn)段結(jié)腸中ACF的數(shù)量，對(duì)遠(yuǎn)段結(jié)腸的預(yù)防作用尤為明顯[14]。與非甾體抗炎藥具有協(xié)同作用的天然化合物可以減輕潰瘍、出血等不良反應(yīng)，對(duì)有胃粘膜病變及心腦血管疾病的患者有更好的適用性。

2.2 抗增殖與促凋亡機(jī)制

2.2.1 抗細(xì)胞增殖 核因子κB(Nuclear factor kappa B，NF-κB)不僅參與炎癥反應(yīng)，在氧化條件下被激活；而且是細(xì)胞對(duì)DNA損傷反應(yīng)的重要介質(zhì)，刺激細(xì)胞生長，誘導(dǎo)細(xì)胞增殖[15]。辣椒素灌胃可降低在致癌物損傷下Ki-67增殖指數(shù)，抑制NF-κB活化、細(xì)胞生長和增殖[16]。從何首烏中提取的有效成分通過抑制NF-κB的易位來抑制其活化，從而使結(jié)腸總ACF減少50%[17]。

李子多酚則上調(diào)miRNA-143的表達(dá)，抑制PI3K/AKT/mTOR通路發(fā)揮抗增殖、減少ACF的作用[18]。通過綠藻和褐藻的膳食補(bǔ)充，結(jié)腸組織中具有更低的PCNA指數(shù)，抑制細(xì)胞增殖，ACF發(fā)生率顯著降低[19]。而積雪草酸不僅可以降低PCNA、cyclin D1，抑制ACF細(xì)胞增殖，還能恢復(fù)杯狀細(xì)胞中黏蛋白的含量，減少異型增生ACF[20]。

2.2.2 促細(xì)胞凋亡 p53蛋白是腫瘤最重要的抑制因子之一，加速異常細(xì)胞凋亡。Bcl-2是最常見的一種調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的基因，阻止程序性細(xì)胞死亡[21]。釀酒酵母與硒可以使組織中p53恢復(fù)正常，Bcl-2生物合成顯著降低，促使細(xì)胞凋亡，從而降低ACF，并且可以抑制血管生成，達(dá)到降低CRC風(fēng)險(xiǎn)的目的[22]。實(shí)驗(yàn)期間補(bǔ)充對(duì)甲氧基肉桂酸可激活Bax、caspase 3和caspase 9的表達(dá)，減少p53失活，降低Bcl-2、cyclin D1的表達(dá)，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，抑制了癌前病變ACF的發(fā)生。由于其抗氧化活性，可能會(huì)抑制NF-κB p65亞基從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的易位，下調(diào)COX-2、VEGF、IL-6和MMP等，減少炎癥、血管生成和侵襲。通過以上途徑，顯著減少大ACF數(shù)量及ACF隱窩多樣性[23]。

化合物抑制腫瘤細(xì)胞增殖以及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡在治療CRC的體外實(shí)驗(yàn)中很常見。以這兩種指標(biāo)為切入點(diǎn)，可以篩選對(duì)CRC具有預(yù)防及治療作用的化合物；驗(yàn)證常用化療藥物是否具有預(yù)防作用(即治療ACF的作用)。

2.3 抑制β-catenin

β-catenin的核轉(zhuǎn)位誘導(dǎo)參與細(xì)胞增殖的靶基因表達(dá)，該基因的突變導(dǎo)致β-catenin在胞質(zhì)中累積，經(jīng)一系列變化導(dǎo)致細(xì)胞惡性變[24]。ACF中是否有β-catenin基因突變以及蛋白質(zhì)累積，是ACF是否歸為異型增生型的關(guān)鍵特征之一[2]。故能否降低組織中β-catenin，是能否減少異型增生型ACF的關(guān)鍵指標(biāo)。

有實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為[25]，十字花科蔬菜或其生物活性化合物可通過抑制WNT/β-catenin途徑的下游分子雙皮質(zhì)激素樣激酶1(Doublecortin-like kinase 1，DCLK1；它也是腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志之一，DCLK1陽性細(xì)胞在炎性病癥和癌前狀態(tài)(如腺瘤)中擴(kuò)增[26])對(duì)ACF的惡性變具有化學(xué)預(yù)防作用。同時(shí)增加miR-146a、-146b和-15b的表達(dá)，其可下調(diào)WNT途徑的組分，以降解β-catenin，使β-catenin累積的ACF數(shù)量減少。發(fā)芽粗米粗提取物[24]、無光澤泰國大米[27]均能抑制胞質(zhì)中β-catenin蛋白累積，減少了異型增生ACF及ACF多形性。β-catenin突變與累積對(duì)ACF惡性變影響較大，故通過該途徑發(fā)揮抑制ACF生長作用的化合物，可能較其他物質(zhì)更具有預(yù)防CRC的作用。

3 調(diào)節(jié)菌群及細(xì)菌酶

在一項(xiàng)關(guān)于益生菌結(jié)合塞來昔布對(duì)ACF預(yù)防作用的研究中[28]，減少ACF計(jì)數(shù)的可能機(jī)制是由塞來昔布、益生菌或其代謝產(chǎn)物(如短鏈脂肪酸)與DMH經(jīng)肝臟的代謝物直接相互作用，通過改變腸道微生物群和微生物酶從而防止結(jié)腸中的DNA損傷。由于定殖能力不同，各種益生菌對(duì)ACF的預(yù)防能力也有差距。

某些細(xì)菌酶，如β-葡糖苷酶和β-葡糖醛酸酶等，它們能夠催化前致癌物轉(zhuǎn)化為致癌物質(zhì)[29]，或釋放先前在肝臟中解毒并分泌至腸道中的毒素。這些細(xì)菌酶活性的降低能使致癌物的排出更快，減少與結(jié)直腸黏膜的接觸時(shí)間，減少ACF及CRC的發(fā)生。酵母壁提取物之一-不溶性葡聚糖顯著降低了β-葡糖醛酸酶的活性，增加雙歧桿菌和乳酸桿菌等益生菌的數(shù)量，通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制減少產(chǎn)生β-葡糖醛酸酶的菌群(葡萄球菌、大腸桿菌等)，降低ACF計(jì)數(shù)，預(yù)防CRC[30]。益生元低聚半乳糖[31]、水解菊粉[32]喂食的大鼠ACF總數(shù)減少也是由于調(diào)節(jié)菌群，減少有害細(xì)菌酶，提高短鏈脂肪酸濃度。近年已有多種技術(shù)可以將雙歧桿菌等益生菌與菊粉等益生元共同封裝入微膠囊中。這種合生元制劑可以提高益生菌通過胃液后的生存率；同時(shí)，共同封裝入其中的益生元為益生菌提供能量來源，有利于更多的益生菌定殖于結(jié)腸中。

4 其他途徑

高強(qiáng)度間歇性游泳訓(xùn)練可以抑制DMH誘導(dǎo)的結(jié)腸ACF發(fā)展。這種效應(yīng)可能通過運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)因子AMPK的上調(diào)來解釋，證明了高強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)CRC的預(yù)防作用[33]。與之相反，近端ACF的患病率隨著omega-3和omega-6等多不飽和脂肪酸攝入量的增加而增加。避免多不飽和脂肪酸的攝入對(duì)預(yù)防ACF及CRC有益[34]。

5 小結(jié)與展望

越來越多的對(duì)ACF具有治療、抑制作用的天然、合成化合物逐漸被發(fā)現(xiàn)，為CRC的預(yù)防帶來了新的方式。但是由于ACF化學(xué)劑誘導(dǎo)模型的局限性，大部分關(guān)于ACF治療機(jī)制的研究局限在以上幾種。各物質(zhì)對(duì)ACF的治療機(jī)制不是絕對(duì)單一的，它們之間互有交叉，相輔相成。因此，對(duì)ACF治療的進(jìn)一步探索，應(yīng)該著眼于有效性、特異性、低副作用以及多機(jī)制性，為CRC的研究及預(yù)防提供新思路。