COX-2與肝癌關(guān)系研究的新進(jìn)展

趙曉瑾，朱佳斌 綜述 尚發(fā)軍 審校

三峽大學(xué)附屬仁和醫(yī)院消化內(nèi)科1、神經(jīng)外科2，湖北 宜昌 443000

肝癌是最常見(jiàn)的原發(fā)性肝腫瘤，占原發(fā)性肝腫瘤的70%～80%[1-2]。2018年全世界大約新增841 000例肝癌患者，并有約782 000例的肝癌患者死亡[3]。目前臨床上對(duì)于肝癌主要采用手術(shù)、局部治療和肝移植等綜合療法，但預(yù)后差，肝癌患者的五年生存率仍小于8%[4]。肝癌的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的多步驟過(guò)程，與多個(gè)信號(hào)通路和基因密切相關(guān)，這些因素可影響癌細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[5]。肝癌與乙肝病毒或丙肝病毒感染因素有關(guān)[3]。值得注意的是，越來(lái)越多的證據(jù)表明，其他非病毒因素也參與了疾病的發(fā)展[6]。炎癥在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中起關(guān)鍵作用，其富含的多種炎性因子通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞增殖、血管生成和抑制免疫反應(yīng)等促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。環(huán)加氧酶-2(COX-2)是一種重要的炎性因子。研究表明COX-2在肝癌[7]、膠質(zhì)瘤[8]、膀胱癌[9]等多種腫瘤中過(guò)表達(dá)，并在肝癌發(fā)生中起重要作用[7]。COX-2可以在某些刺激因素(例如生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子)下誘導(dǎo)產(chǎn)生，并通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞凋亡、刺激腫瘤細(xì)胞增殖和促進(jìn)新生血管形成等多種途徑參與人類腫瘤的發(fā)展[10-11]。許多研究表明，通過(guò)抑制COX-2的表達(dá)能夠有效抑制肝癌增殖和轉(zhuǎn)移，這為肝癌的防治提供了新的思路[12-17]。本文就COX-2與肝癌關(guān)系研究的新進(jìn)展做一概述。

1 炎癥

炎癥是機(jī)體受到微生物病原體感染或受傷后激活的生理過(guò)程，表現(xiàn)為紅、腫、熱、痛和功能障礙。為響應(yīng)組織損傷，中性粒細(xì)胞通過(guò)激活內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌特定介質(zhì)迅速募集肥大細(xì)胞到炎癥部位。中性粒細(xì)胞是炎癥反應(yīng)的首個(gè)效應(yīng)物，通過(guò)四步機(jī)制募集到炎癥部位：(1)激活L-，P-和E-選擇蛋白促進(jìn)中性粒細(xì)胞沿血管內(nèi)皮滾動(dòng)；(2)激活白細(xì)胞整合素；(3)中性粒細(xì)胞固定在血管內(nèi)皮上；(4)中性粒細(xì)胞轉(zhuǎn)移到炎癥部位。

炎癥一旦被激活，巨噬細(xì)胞將通過(guò)產(chǎn)生生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子將不同類型的炎癥細(xì)胞募集到炎癥部位。炎癥反應(yīng)具有自限性，其持續(xù)時(shí)間由促炎因子和抗炎因子共同決定。如果炎癥反應(yīng)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則可能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槁匝装Y，其特征是存在形態(tài)異常的淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，它們將持續(xù)分泌生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子。炎癥介質(zhì)的持續(xù)產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖和DNA的損傷，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。

COX-2是一種重要的促炎因子，其受到脂多糖(LPS)、IL-1、IL-6、TNF和IFNγ等調(diào)節(jié)[18]。前列腺素、血栓烷、前列環(huán)素和白三烯的合成受到COX-2的調(diào)節(jié)，目前的研究認(rèn)為它們與腫瘤的惡性生長(zhǎng)有關(guān)[18]。有研究表明COX-2在肝癌中過(guò)表達(dá)，并在肝癌發(fā)生中起重要作用[7]。因此，深入研究COX-2在肝癌發(fā)生、發(fā)展中的作用以及其作用機(jī)制具有重要意義。

2 COX-2的結(jié)構(gòu)和功能

COX-2是前列腺素合成的關(guān)鍵酶，位于第1號(hào)染色體lq25-25.3上，其基因長(zhǎng)8.3 kb，由5'端0.8 kb的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游區(qū)，6 kb的蛋白質(zhì)編碼區(qū)以及1.5 kb 3'端非編碼區(qū)組成，包含l0個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后其mRNA約4.5 kb[19]。COX-2的5'側(cè)翼區(qū)含有幾種潛在的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)序列，包括TATA box序列，C/EBP基序，兩個(gè)AP-2位點(diǎn)，三個(gè)SP1位點(diǎn)，兩個(gè)NF-κB位點(diǎn)，一個(gè)CRE基序和一個(gè)Ets-1位點(diǎn)[19]。COX-2主要定位于核膜，其催化產(chǎn)生的前列腺素類物質(zhì)(prostanoids，PGs)產(chǎn)物可進(jìn)入核內(nèi)，調(diào)節(jié)靶細(xì)胞基因的轉(zhuǎn)錄[20]。COX-2是一種誘導(dǎo)酶，在正常組織細(xì)胞中一般不表達(dá)或者低表達(dá)，但在細(xì)胞內(nèi)外多種刺激(如促炎因子、細(xì)胞因子、機(jī)械性刺激等)下表達(dá)，并在炎癥等病理情況下起主導(dǎo)作用，并參與了多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展等惡性進(jìn)程，其促癌機(jī)制包括刺激腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、促進(jìn)血管生成及轉(zhuǎn)移、抑制機(jī)體免疫等[20]。

3 COX-2與肝癌預(yù)后判斷標(biāo)志物

有學(xué)者認(rèn)為炎癥在腫瘤發(fā)生發(fā)展的所有階段起重要作用[21]，而COX-2作為重要的炎癥因子，其高表達(dá)是肝癌惡性程度較高的一項(xiàng)重要標(biāo)志。

越來(lái)越多的研究表明COX-2在肝癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用，COX-2的高表達(dá)是肝癌患者預(yù)后不良的標(biāo)志。比如：HUANG等[22]發(fā)現(xiàn)在51例肝癌患者中，COX-2在腫瘤組織中的表達(dá)明顯高于癌旁組織，并認(rèn)為HIF-1α刺激肝癌細(xì)胞中COX-2蛋白的表達(dá)并促進(jìn)肝癌細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)進(jìn)程導(dǎo)致肝癌細(xì)胞發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移是肝癌患者經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞(TACE)治療預(yù)后不良的原因。ALVES等[23]在143例患者中也發(fā)現(xiàn)COX-2在腫瘤中高表達(dá)，并認(rèn)為COX-2有可能是判斷肝癌預(yù)后的標(biāo)志。LU等[24]基于Meta分析發(fā)現(xiàn)COX-2 A-1195G基因多態(tài)性可能是預(yù)防肝癌發(fā)生的保護(hù)因素，而COX-2-899C基因型可能會(huì)增加個(gè)體對(duì)肝癌的易感性。

眾多研究都表明COX-2在肝癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，并有可能成為判斷肝癌患者預(yù)后的標(biāo)志。但是，之前的研究都存在一些不足之處：樣本量較?。徊⑽传@得健康人群的樣本作為對(duì)照；并未把腫瘤分期納入考慮；并未完全闡明COX-2的作用機(jī)制；并未把COX-2多態(tài)性變體納入考慮。這些不足之處都需要進(jìn)一步研究。

4 COX-2與肝癌細(xì)胞增殖和侵襲遷移

COX-2在肝癌細(xì)胞增殖和侵襲遷移等過(guò)程中起重要作用，而且COX-2過(guò)表達(dá)也與肝癌患者的預(yù)后不良有關(guān)[16,25-26]。抑制COX-2的表達(dá)能夠顯著抑制肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和侵襲轉(zhuǎn)移[16]，并能夠預(yù)防肝癌的復(fù)發(fā)[15]。

過(guò)表達(dá)COX-2促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖的機(jī)制主要有：(1)HIF-1α/PKM2途徑相關(guān)的代謝變化[25]。M2型丙酮酸激酶(The M2isoform of pyruvate kinase，PKM2)是有氧糖酵解的關(guān)鍵酶之一，其在肝癌細(xì)胞中高表達(dá)。過(guò)表達(dá)COX-2能夠通過(guò)HIF-1α靶向調(diào)節(jié)PKM2表達(dá)促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖。(2)前列腺素E2(PGE2)生成增多。過(guò)表達(dá)COX-2導(dǎo)致肝癌細(xì)胞中產(chǎn)生過(guò)多的PGE2。PGE2能在肝癌中通過(guò)募集骨髓來(lái)源抑制性細(xì)胞(myeloid derived suppressed cells，MDSCs)導(dǎo)致Tregs和CD8+T細(xì)胞功能受損，進(jìn)而促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖[27]。PGE2在15-羥基前列腺素脫氫酶(15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase，15-PGDH)的作用下轉(zhuǎn)化成15-keto-PGE2，進(jìn)而激活過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)，誘導(dǎo)p21WAF1/Cip1表達(dá)并與關(guān)鍵下游分子CDK和PCNA結(jié)合，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖[28]。(3)細(xì)胞信號(hào)通路的異常激活。過(guò)表達(dá)COX-2能夠通過(guò)激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)YAP mRNA和蛋白的表達(dá)，而反過(guò)來(lái)YAP又能促進(jìn)COX-2的轉(zhuǎn)錄，最終形成了 COX-2-PGE2-EP2-Gαs-β-catenin-YAP-COX-2正反饋回路，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖[29]。

過(guò)表達(dá)COX-2促進(jìn)肝癌細(xì)胞侵襲遷移的機(jī)制主要有：(1)PGE2生成增多。COX-2/PGE2通過(guò)激活β-catenin信號(hào)通路誘導(dǎo)MMP-2和MMP-9表達(dá)并下調(diào)E-cadherin的表達(dá)，從而增強(qiáng)肝癌細(xì)胞侵襲遷移能力[16]。(2)增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)過(guò)程。過(guò)表達(dá)COX-2能夠通過(guò)HIF-1α靶向調(diào)節(jié)Snail、Vimentin和E-cadherin的表達(dá)，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞EMT過(guò)程，最終增強(qiáng)肝癌細(xì)胞侵襲遷移能力[22，25]。(3)增強(qiáng)腫瘤干細(xì)胞侵襲遷移能力[30]。COX-2在LM3肝癌細(xì)胞系中腫瘤干細(xì)胞樣側(cè)群中高表達(dá)，并下調(diào)PDCD4和PTEN的表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞的侵襲遷移。

COX-2與肝癌細(xì)胞增殖和侵襲遷移的機(jī)制復(fù)雜，目前尚無(wú)一種機(jī)制能夠完全闡明它們之間的關(guān)系。目前研究集中在體外實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)多采用肝癌細(xì)胞系作為研究對(duì)象，缺少體內(nèi)實(shí)驗(yàn)和人體實(shí)驗(yàn)。所以，需要進(jìn)一步的研究，以期通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)闡明COX-2在肝癌細(xì)胞增殖和侵襲遷移中的機(jī)制，為臨床通過(guò)抑制COX-2治療肝癌提供理論依據(jù)。

5 COX-2特異性抑制劑與肝癌

COX-2是一種能夠正向調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞增殖和侵襲遷移的重要炎癥因子，其高表達(dá)也與肝癌患者的預(yù)后不良有關(guān)，這為通過(guò)使用COX-2抑制劑治療肝癌提供了理論依據(jù)。

非甾體類抗炎藥(non-steroidal anti-inflammatory drugs)由于具有抑制環(huán)氧合酶(COXs)活性的作用，因此可以用作潛在的治療腫瘤的藥物。研究表明，NSAIDs能夠通過(guò)抑制細(xì)胞侵襲遷移并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和化學(xué)敏感性來(lái)干擾腫瘤微環(huán)境[31]；在接受長(zhǎng)期NSAID治療的受試者中，原發(fā)性或復(fù)發(fā)性腫瘤的發(fā)生率較低；與NSAIDs聯(lián)合治療后，腫瘤患者的死亡率顯著降低。塞來(lái)昔布和美洛昔康是臨床上常見(jiàn)的NSAIDs，主要用于緩解骨關(guān)節(jié)炎和成人類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎所引起的疼痛[32-33]。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明塞來(lái)昔布和美洛昔康能夠抑制肝癌的增殖和侵襲遷移，并揭示了其可能的分子機(jī)制。GUO等[30]發(fā)現(xiàn)塞來(lái)昔布可以通過(guò)抑制LM3肝癌細(xì)胞系中腫瘤干細(xì)胞樣側(cè)群中COX-2表達(dá)上調(diào)PDCD4和PTEN的表達(dá)，從而抑制肝癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。LI等[16]發(fā)現(xiàn)美洛昔康通過(guò)抑制COX-2/PGE2上調(diào)E-cadherin的表達(dá)并下調(diào)MMP-2和MMP-9表達(dá)抑制肝癌細(xì)胞增殖和侵襲遷移。

多耐藥基因 1(multidrug resistance 1，MDR1)[34]是腫瘤化療失敗的主要原因，其基因產(chǎn)物P-糖蛋白(P-gp)的增多是引起多藥耐藥性的一個(gè)重要因素。P-gp引起多藥耐藥性的機(jī)制為其將腫瘤細(xì)胞內(nèi)的化療藥物泵出胞外，導(dǎo)致化療藥物在細(xì)胞內(nèi)的藥物濃度降低，從而減弱藥物的抗癌作用。目前，有學(xué)者嘗試將COX-2抑制劑與臨床上常用的抗腫瘤藥物聯(lián)用，以探究其對(duì)肝癌的作用和機(jī)制。ACHARI等[35]在肝癌中發(fā)現(xiàn)COX-2特異性抑制劑車鋁酸通過(guò)下調(diào)MDR1表達(dá)增強(qiáng)阿霉素抗腫瘤作用。同時(shí)，ROY等[36]也發(fā)現(xiàn)COX-2特異性抑制劑塞來(lái)昔布通過(guò)下調(diào)MDR1表達(dá)增強(qiáng)阿霉素抗腫瘤作用。

通過(guò)特異性抑制COX-2表達(dá)治療肝癌顯示了很好的應(yīng)用前景，但是目前各種COX-2特異性抑制劑缺少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)，其安全性和適應(yīng)癥沒(méi)有得的驗(yàn)證，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究以期為臨床使用提供理論支持。

6 結(jié)語(yǔ)

肝癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)由多基因、多因素參與的復(fù)雜生物學(xué)過(guò)程，雖然近年來(lái)對(duì)其增殖、侵襲遷移、血管生成等方向取得了巨大的進(jìn)步，但目前尚無(wú)一種機(jī)制能夠完全闡明它們之間的關(guān)系，這為臨床治療肝癌帶來(lái)困惑。目前各種研究都表明COX-2在肝癌發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起重要作用，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)也證明某些COX-2特異性抑制劑能夠有效抑制肝癌的增殖和侵襲遷移，同時(shí)，某些COX-2特異性抑制劑能夠有效增強(qiáng)一些抗腫瘤藥物的化療效果。但是，COX-2能不能夠成為判斷肝癌預(yù)后的標(biāo)志物？COX-2促進(jìn)肝癌增殖和侵襲遷移的明確機(jī)制是什么？COX-2特異性抑制劑能否安全的應(yīng)用于臨床治療肝癌？這些問(wèn)題有待今后進(jìn)一步研究。