結(jié)直腸癌化學(xué)預(yù)防的研究進(jìn)展

何鵬展綜述 董衛(wèi)國審校

結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)是最常見的消化道惡性腫瘤之一，據(jù)國際癌癥研究機(jī)構(gòu)制定的GLOBOCAN 2018癌癥發(fā)病率和病死率估計(jì)值數(shù)據(jù)顯示：2018年全球范圍內(nèi)CRC發(fā)病率在男性中居第三位，女性第二位；病死率僅次于肺癌，居惡性腫瘤第二位[1]。在我國，結(jié)直腸癌是近些年發(fā)病率上升最快的癌癥，過去10年間新發(fā)病數(shù)和死亡數(shù)均多了1倍，且仍在以年均4%～5%的速度遞增。CRC的進(jìn)展是一個多階段的過程，從正常上皮到異常隱窩病灶，再到良性腺瘤性息肉，最后到侵襲性癌癥和轉(zhuǎn)移，病程長達(dá)幾十年，而這一緩慢的過程為及時發(fā)現(xiàn)腸息肉并且阻斷其向癌癥的轉(zhuǎn)變贏得了時間和機(jī)會。然而，CRC起病較隱匿，早期癥狀不明顯，許多CRC患者在診斷時已是進(jìn)展期甚至晚期,錯過最佳治療時機(jī)，因此預(yù)防愈顯重要，臨床上亟需尋找有效的預(yù)防手段。癌癥化學(xué)預(yù)防(chemoprevention)最早是由Sporn等于20世紀(jì)70年代初提出[2]，其定義是利用天然或人工合成的化學(xué)物質(zhì)來預(yù)防、抑制或者逆轉(zhuǎn)癌癥的發(fā)生發(fā)展過程,從而降低癌癥發(fā)生率和病死率，是癌癥預(yù)防研究的熱點(diǎn)，而其中最容易預(yù)防的便是CRC。目前研究所涉及藥物十分廣泛，本文針對阿司匹林、葉酸、維生素D和鈣劑、膳食纖維和腸道菌群等物質(zhì)對CRC預(yù)防作用的研究進(jìn)展及相關(guān)的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 阿司匹林對結(jié)直腸癌的化學(xué)預(yù)防

近年來，有研究證實(shí)阿司匹林對多種腫瘤有一定的化學(xué)預(yù)防作用，尤其在預(yù)防CRC方面，阿司匹林是研究最多的化學(xué)物質(zhì)，也是是最有前景的藥物[3]。

Tsoi等[4]進(jìn)行的一項(xiàng)回顧性研究，納入了612 509例患者，結(jié)果表明長期服用阿司匹林可降低CRC的發(fā)病率和病死率。隨機(jī)對照試驗(yàn)(randomized controlled trials, RCTs)顯示，在有腺瘤或結(jié)直腸癌病史的患者中，阿司匹林降低了結(jié)直腸腺瘤的風(fēng)險(xiǎn)，而結(jié)直腸腺瘤幾乎是所有CRC的前兆。Rothwell等[5]進(jìn)行了為期20年的隨訪，發(fā)現(xiàn)每日規(guī)律服用75 mg阿司匹林5年以上可以將CRC的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)降低24%，而高劑量并不比低劑量更有效，反而增加消化道出血、潰瘍等不良反應(yīng)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。隨后的隊(duì)列研究還發(fā)現(xiàn)阿司匹林介導(dǎo)的CRC長期風(fēng)險(xiǎn)降低可能與體質(zhì)量有關(guān),低劑量阿司匹林(75～100 mg)可降低體質(zhì)量<70 kg的受試者患CRC的風(fēng)險(xiǎn)，卻不能降低70 kg及以上受試者的風(fēng)險(xiǎn)[6]。目前為止的臨床試驗(yàn)、隊(duì)列研究及多項(xiàng)RCTs結(jié)果大部分肯定了阿司匹林預(yù)防CRC的有效性，并建議把每天服用75～325 mg阿司匹林作為長期預(yù)防CRC的安全有效的措施[7]。

阿司匹林預(yù)防CRC的作用機(jī)制可能分為環(huán)氧合酶(COX)依賴性途徑和非COX依賴性途徑(見表1)[8-14]。前者可能與其抑制COX活性，導(dǎo)致前列腺素合成減少和血小板活性受抑制有關(guān)。后者可能與調(diào)控腫瘤細(xì)胞內(nèi)多個信號傳導(dǎo)通路有關(guān)。

2 葉酸對結(jié)直腸癌的化學(xué)預(yù)防

葉酸(folic acid，F(xiàn)A)是一種天然的水溶性B族維生素，由于其在DNA合成、修復(fù)和甲基化中的功能，F(xiàn)A在癌癥預(yù)防中的潛在作用已日益受到重視。研究者就FA對CRC發(fā)病率的影響進(jìn)行了相關(guān)的研究，卻發(fā)現(xiàn)有不同的結(jié)果。

研究表明，補(bǔ)充FA對結(jié)直腸腺瘤有積極的預(yù)防作用,對炎性腸病的患者效果更顯著[15]。一項(xiàng)Meta分析也顯示，高水平的FA攝入可降低CRC的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[16]。但另一項(xiàng)研究分析得出不一樣的結(jié)論，認(rèn)為補(bǔ)充FA對CRC并沒有預(yù)防作用。Passarelli 等[17]對進(jìn)行的RCTs也發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A補(bǔ)充劑攝入對CRC風(fēng)險(xiǎn)沒有顯著影響。甚至，最近的一項(xiàng)多中心RCT結(jié)果還發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充FA與CRC風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[18]。對此，研究者提出，結(jié)果之間的差異可能與FA干預(yù)的時間不同有關(guān)。動物研究表明FA可能具有雙重作用，這取決于給藥的時間。在腸道內(nèi)形成腫瘤病灶之前可以觀察到有益的作用；然而，一旦出現(xiàn)腫瘤病變，高水平的FA攝入可能會促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[19]。

FA通過調(diào)節(jié)DNA生物合成、修復(fù)和甲基化來維持基因組穩(wěn)定(見圖1)。目前關(guān)于FA抗癌作用可能的機(jī)制有2種[20]：DNA合成的碳源以及DNA甲基化的調(diào)控。(1)FA作為核苷酸從頭合成的碳源，F(xiàn)A缺乏會使核苷酸合成前體的來源減少而導(dǎo)致DNA損傷，使得核苷酸庫失衡。而這種失衡會導(dǎo)致尿嘧啶與DNA的錯誤結(jié)合、DNA錯配和雙鏈斷裂。因此，當(dāng)正常細(xì)胞FA水平低時，細(xì)胞將積累DNA損傷從而更易發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化，故適當(dāng)補(bǔ)充FA可以降低CRC風(fēng)險(xiǎn)。同時這一機(jī)制還可解釋腫瘤病變發(fā)生后，補(bǔ)充FA可能會促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展，而FA缺乏則對腫瘤生長產(chǎn)生抑制作用。轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞相對于正常細(xì)胞具有更快的復(fù)制速率和更高的核苷酸需求，而低水平的FA則嚴(yán)重限制核苷酸的生物合成，抑制DNA復(fù)制和減緩腫瘤的生長。(2)FA對DNA甲基化模式的調(diào)節(jié)，一方面，研究發(fā)現(xiàn)基因組低甲基化與CRC發(fā)生之間的聯(lián)系，證明了與正常組織相比，原發(fā)腫瘤樣本在特定的基因中呈現(xiàn)顯著低甲基化[21]，所以補(bǔ)充FA可以通過防止低甲基化和降低基因組對損傷的易感性來提供預(yù)防保護(hù)。但另一方面，相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)，特定基因啟動子如CpG島中的甲基化可能是正常結(jié)直腸黏膜產(chǎn)生腫瘤的觸發(fā)因素，所以如果CRC發(fā)生依賴于甲基化，則在某些情況下限制DNA甲基化甲基的產(chǎn)生實(shí)際上是有益的，即在CRC的背景下，這個觀點(diǎn)可以解釋小鼠模型試驗(yàn)中FA缺乏的抗腫瘤作用[22]。

表1 阿司匹林用于預(yù)防結(jié)直腸癌的作用機(jī)制

注：PGE2.前列腺素E2; PGs.前列腺素；VEGF.血管內(nèi)皮生長因子；p-S6.磷酸化核糖體S6蛋白；EMT.上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化；蛋白磷酸酶2A.PP2A；SOCE.鈣庫操縱性鈣內(nèi)流；NFAT.活化T細(xì)胞核因子；NF-κB.核因子κB；EGFR.表皮生長因子受體

注：DNMT.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶；MTHFR.亞甲基四氫葉酸還原酶； MAT.S-腺苷甲硫氨酸合成酶； SAH.S-腺苷同型半胱氨酸； TS.胸苷酸合成酶；VDRE.維生素D反應(yīng)元件

圖1 FA調(diào)節(jié)DNA合成和甲基化的機(jī)制

3 維生素D和鈣劑對結(jié)直腸癌的化學(xué)預(yù)防

維生素D和鈣因?qū)趋澜】档闹匾远鴱V為人知，但近來它們在預(yù)防癌癥方面的可能性越來越受到重視。流行病學(xué)研究表明維生素D和鈣在CRC發(fā)生中具有保護(hù)作用，但尚缺乏大規(guī)模的RCTs支持。

1980年Garland等[23]研究發(fā)現(xiàn)UV-B輻射暴露時間少的人群，CRC的發(fā)病率和病死率均較高，而UV輻射與人體維生素D合成直接相關(guān)，從而提出維生素D是CRC保護(hù)性因素的假設(shè)，并得到后續(xù)研究的支持。最近，McCullough等[24]的隊(duì)列研究結(jié)果顯示：循環(huán)25-羥基維生素D[25(OH)D]不足(<30 nmol/L)時，CRC風(fēng)險(xiǎn)增加31%；25(OH)D水平為75～<87.5 nmol/L和87.5～100 nmol/L時，CRC風(fēng)險(xiǎn)分別降低19%和27%；25(OH)D≥100 nmol/L時，風(fēng)險(xiǎn)并不降低。但也有研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組相比，補(bǔ)充維生素D并不能降低CRC的發(fā)病率[25]。目前認(rèn)為造成這一差異的原因可能有以下兩點(diǎn)：一是補(bǔ)充的維生素D劑量過低，未能增加循環(huán)25(OH)D的血清水平；二是維生素D途徑基因的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)，尤其是維生素D受體(VDR)基因的多態(tài)性。Barry等[26]進(jìn)行的RCT顯示：每日補(bǔ)充維生素D33～5年對晚期結(jié)直腸腺瘤風(fēng)險(xiǎn)的影響會根據(jù)VDR基因3′末端的2個SNP的基因型差異而發(fā)生顯著變化。例如rs7968585 AA基因型的個體補(bǔ)充維生素D3，新的晚期結(jié)直腸腺瘤的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)降低了64%，但在有1或2個G等位基因的個體中，風(fēng)險(xiǎn)增加了41%。目前，體內(nèi)、體外的研究支持維生素D通過抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞分化，刺激細(xì)胞凋亡，抗炎和抑制血管生成，來降低CRC的風(fēng)險(xiǎn)[27]。研究還發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充維生素D可通過調(diào)節(jié)APC/β-catenin途徑，增加APC蛋白的表達(dá)和降低β-catenin的表達(dá)來抑制WNT信號傳導(dǎo)，從而抑制細(xì)胞增殖，并通過誘導(dǎo)E-鈣黏蛋白表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞黏附和分化[28]。

鈣是維持骨骼和牙齒健康的必需營養(yǎng)素，也常被用來研究對CRC風(fēng)險(xiǎn)的影響。研究者發(fā)現(xiàn)，膳食鈣對CRC有保護(hù)作用，從飲食中攝取高劑量鈣會降低CRC的風(fēng)險(xiǎn)[29]。Bonovas 等[30]的RCT結(jié)果支持補(bǔ)充鈣劑36～60個月對復(fù)發(fā)性結(jié)直腸腺瘤有適度的化學(xué)預(yù)防作用。目前關(guān)于鈣降低CRC風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)制主要有2個假說，即膽汁酸結(jié)合假說和細(xì)胞周期調(diào)控假說[31]：鈣通過與有毒的二級膽汁酸和離子化脂肪酸結(jié)合，在結(jié)腸中形成不溶性鈣皂，降低結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)；鈣還可以通過抑制細(xì)胞增殖，刺激分化，調(diào)節(jié)CRC相關(guān)細(xì)胞信號通路和誘導(dǎo)結(jié)腸黏膜凋亡抑制CRC發(fā)展。另有研究指出，鈣敏感蛋白也參與介導(dǎo)鈣的抗腫瘤作用[32]。

4 膳食纖維和腸道菌群對結(jié)直腸癌的化學(xué)預(yù)防

研究表明食用含有膳食纖維的食物可以預(yù)防CRC。膳食纖維是腸道細(xì)菌發(fā)酵的主要物質(zhì)，能夠產(chǎn)生一系列有益代謝物，主要是短鏈脂肪酸(SCFA)，包括丁酸鹽、乙酸鹽和丙酸鹽[33]。SCFA可通過抑制組蛋白去乙?；傅幕钚院团c結(jié)腸上皮細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體相互作用來抑制炎性反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)許多癌癥相關(guān)基因的表達(dá)，以及通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)的功能來支持腸道免疫穩(wěn)態(tài)[34]。

人類微生物組研究已經(jīng)表明，腸道的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在CRC和其他疾病狀態(tài)(如IBD)中經(jīng)常受到干擾，與對照組相比，CRC病例中的特異性細(xì)菌數(shù)量發(fā)生了顯著變化。例如，在CRC病例中，產(chǎn)腸毒素脆弱類桿菌、具核梭桿菌和大腸埃希菌的比例過高，而乳酸桿菌和產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌的比例偏低[35]。而近來研究還發(fā)現(xiàn)，較高的纖維攝入量可以增加腸道中的乳酸桿菌和丁酸鹽產(chǎn)生細(xì)菌，如雙歧桿菌、梭菌、厭氧菌等，從而糾正腸道菌群結(jié)構(gòu)改變，恢復(fù)菌群多樣性[36]。因此，膳食纖維和腸道菌群可能在癌癥預(yù)防和抗癌治療中發(fā)揮更大的作用

5 其他藥物對結(jié)直腸癌的化學(xué)預(yù)防

觀察性研究還發(fā)現(xiàn)二甲雙胍、熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)、他汀類藥物等也可能具有CRC的預(yù)防作用，但一些RCTs的結(jié)果卻不一致，尚需要進(jìn)一步研究。

日本研究者最近進(jìn)行的一項(xiàng)Ⅲ期臨床試驗(yàn)，將151例有腺瘤性息肉切除病史的非糖尿病患者隨機(jī)分為二甲雙胍組和安慰劑組，結(jié)果顯示低劑量二甲雙胍減少了術(shù)后腺瘤或息肉的復(fù)發(fā)率和數(shù)量，但研究對象是根據(jù)有腺瘤性息肉病史選擇的，因此尚需要更大規(guī)模的研究，以驗(yàn)證其結(jié)果是否具有普遍性[37]。UDCA是一種合成膽汁酸，可用于治療膽汁淤積性肝病和原發(fā)性硬化性膽管炎(PSC)，研究發(fā)現(xiàn)UDCA，特別是低劑量時，可降低PSC-IBD患者患CRC的風(fēng)險(xiǎn)[38]，但也有研究指出UDCA的長期攝取與IBD發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化無關(guān)[39]。研究分析發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物降低CRC的風(fēng)險(xiǎn)，在隊(duì)列研究和病例對照研究中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在隨機(jī)對照試驗(yàn)中卻沒有[40]。

6 小 結(jié)

綜上，關(guān)于化學(xué)預(yù)防劑和CRC患病風(fēng)險(xiǎn)的研究得以大量開展，并取得了一定的研究成果，但還沒有足夠的證據(jù)支持在一般風(fēng)險(xiǎn)人群中應(yīng)用化學(xué)預(yù)防劑。最有力的證據(jù)是，非甾體類抗炎藥可減緩息肉進(jìn)展，持續(xù)使用低劑量阿司匹林會降低CRC的長期發(fā)病率。正在進(jìn)行的結(jié)直腸腺瘤/癌癥預(yù)防方案試驗(yàn)3(CAPP3)將有可能確定其最安全的劑量。FA由于在不同的試驗(yàn)中結(jié)果截然相反，有2種機(jī)制假說來解釋這一現(xiàn)象，故尚需開展針對性的研究探討其具體機(jī)制。血清25(OH)D水平和CRC風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)性,但維生素D抑制腸道腫瘤的作用尚存在爭議，口服維生素D仍需進(jìn)一步研究。此外，膳食鈣、膳食纖維等化學(xué)預(yù)防劑與CRC患病風(fēng)險(xiǎn)亦需要進(jìn)一步研究和證實(shí)。

總之，CRC化學(xué)預(yù)防的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，大量研究提出多種化學(xué)藥物都有可能抑制腫瘤進(jìn)展或降低侵襲性，其臨床前景是十分樂觀的，但作為化學(xué)預(yù)防劑需要長期使用,不僅要求藥物專一有效,更重要的是安全性好,不良反應(yīng)少，尚需要開展更多臨床試驗(yàn)來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)-收益評估。