環(huán)氧合酶2/前列腺素E2通路調(diào)控口腔腫瘤機制的研究進展

孔利心 任彪 程磊

口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科 成都 610041

腫瘤是在全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡的一個主要原因。其中口咽癌是全球第6大最常見的惡性腫瘤[1]，包括口腔癌及下咽癌，據(jù)估計口腔癌每年新增病例超過500000例[2]，2/3發(fā)生在發(fā)展中國家。中國是口腔腫瘤的高發(fā)國家[3]，每年新增病例超過11900例[4]?？谇荒[瘤具有高侵襲性，易發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[5]，也有肺部、心臟等遠處器官轉(zhuǎn)移的報道[6-7]，導(dǎo)致治療困難，易復(fù)發(fā)，5年生存率低于60%[5-9]，已經(jīng)對公共健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[10]。

研究[11]證實，腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移與環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）-2/前列腺素（prostaglandin，PG）E2通路關(guān)系密切。該通路已成為肺癌和結(jié)直腸癌等的候選治療靶點，針對該通路的非甾體類抗炎藥（nonsteroidal anti-inflammatory drug）具有顯著的抗腫瘤活性，有望成為預(yù)防腫瘤的候選藥物[12-14]。在口腔腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移過程中，COX-2/PGE2通路顯著高表達，而且研究[15-18]證明該通路可促進口腔腫瘤的生長，抑制細胞凋亡，促進血管生成，增加對化療藥物的耐藥等，因此該通路同樣是口腔腫瘤中重要的調(diào)節(jié)通路，也有望成為口腔腫瘤治療靶點之一。

1 COX-2/PGE2通路

COX-2/PGE2通路是一條經(jīng)典的促炎通路，非甾體類抗炎藥的抗炎作用機制即與抑制COX-2有關(guān)。COX-2是合成PG的一種主要的酶，PGE2是一種G蛋白偶聯(lián)受體配體。COX-2/PGE2可介導(dǎo)不同的上下游通路，組成復(fù)雜的信號通路網(wǎng)。

1.1 COX-2與PGE2

COX可催化花生四烯酸環(huán)化、氧化，生成PG[19]?，F(xiàn)有研究[20]將COX分為3類：COX-1、COX-2以及COX-3。COX-1在大多數(shù)組織中持續(xù)穩(wěn)定表達，且呈中低表達水平，主要參與調(diào)節(jié)生理功能，如維持胃腸黏膜完整性、調(diào)節(jié)血小板功能和腎血流等，維持不同生理功能穩(wěn)態(tài)[19-21]。COX-2的主要功能是調(diào)節(jié)生理、病理反應(yīng)，比如炎癥[21]。在炎癥狀態(tài)下，PG的合成主要依賴COX-2[19]。在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移過程中，COX-2呈現(xiàn)高表達，與腫瘤密切相關(guān)[11]。COX-3是COX-1的另一種剪接異構(gòu)體，一些止痛藥和退燒藥（如對乙酰氨基酚、非那西汀、安替比林、安乃近等）能抑制COX-3，從而在疼痛和發(fā)燒時發(fā)揮作用，但是這種酶確切的功能仍待研究[20,22]。

PG是一種普遍存在的脂肪酸衍生物，在腫瘤、炎癥反應(yīng)、心臟保護、疼痛、發(fā)燒等方面發(fā)揮重要作用[23]。按結(jié)構(gòu)，PG可分為A、B、C、D、E、F、G、H、I等類型，其中PGE2是PG家族中主要的一員，在人體內(nèi)廣泛存在。PGE2是維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的因子，也是長期感染和腫瘤中的重要的介質(zhì)。PGE2可選擇性地抑制巨噬細胞和中性粒細胞的功能，以及輔助性T（T helper，Th）1細胞、細胞毒性T淋巴細胞和自然殺傷細胞介導(dǎo)的Ⅰ型免疫，促進Th2細胞、Th17細胞和調(diào)節(jié)性T細胞的應(yīng)答[24]。PGE2在人體所有細胞中均可產(chǎn)生，需在磷酸脂酶A的家族成員作用下，先將細胞膜中的磷脂分解成花生四烯酸，再在COX作用下將花生四烯酸轉(zhuǎn)換成PGH2，最終經(jīng)PGE異構(gòu)酶的轉(zhuǎn)換形成PGE2（圖1），其合成的速度主要受COX-2的活性影響[24]。

圖1 COX-2/PGE2通路Fig 1 COX-2/PGE2 pathway

1.2 COX-2/PGE2調(diào)節(jié)通路

COX-2/PGE2通路是一條經(jīng)典的促炎通路，可參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移等多種功能。研究表明，COX-2/PGE2通路可通過上調(diào)B細胞瘤-2基因（Bcl-2）調(diào)節(jié)凋亡抑制；通過上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）調(diào)節(jié)血管生成；通過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-2、MMP-9、IL-11以及致癌miR526b調(diào)節(jié)癌癥轉(zhuǎn)移；通過上調(diào)表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）促進腫瘤生長；通過激活Wnt/β-連環(huán)蛋白/T細胞因子和miR526b抑制雙特異性磷酸酶2，進而維持癌干細胞樣活性；通過與磷酸肌醇-3激酶（phosphoinositide-3kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）的相互作用，維持癌癥細胞的存活和炎癥狀態(tài)；通過上調(diào)細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal regulated kinase，ERK）和膜蛋白酶促進癌細胞侵入；通過增加調(diào)節(jié)性T細胞的活性和原腫瘤M2細胞的活性調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等[25-26]（圖1）。使用非甾體類抗炎藥，通過抑制COX-2，抑制PG的合成，并可能通過增強細胞凋亡來抑制增殖，有助于降低癌癥風(fēng)險[14,27]。

2 口腔中COX-2/PGE2通路的激活

在口腔致癌過程中，常見的口腔致癌物（如香煙和檳榔中的有害成分）被認為是COX-2的強誘導(dǎo)物[18]。例如，尼古丁能通過激活COX-2的表達，促進口腔腫瘤血管生成，進一步促進口腔腫瘤發(fā)展[15]。此外，香煙煙霧提取物和鎘也可導(dǎo)致大鼠細胞中COX-2的表達增加[28]。咀嚼檳榔是口腔癌的主要危險因素之一，可誘導(dǎo)組織損傷和炎癥、COX-2表達和PGE2生成。檳榔的組分可激活PI3K/AKT、有絲分裂原活性蛋白激酶/細胞外信號調(diào)節(jié)激酶激酶[mitogen activated protein kinase（MAPK）/extracellular signal regulated kinase（ERK）kinase，MEK]、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、p38和核因子（nuclear factor，NF）-кB信號傳導(dǎo)，介導(dǎo)COX-2表達、PGE2產(chǎn)生和細胞分化[29]。檳榔提取物還能顯著增加人免疫細胞和HacaT細胞中COX-2、PGE2的表達。將檳榔堿含量降低到50%可顯著下調(diào)HacaT細胞中c-Jun、c-fos、COX-2和PGE2的表達，即去除檳榔中50%的檳榔堿可以顯著降低檳榔致癌的風(fēng)險[30]。

口腔微生物也是COX-2/PGE2通路的誘導(dǎo)因素。例如，用紫外線滅活的口腔共生緩癥鏈球菌（Streptococcus mitis）與單核細胞進行共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)PGE2水平顯著升高[31]。而感染緩癥鏈球菌6 h的口腔角質(zhì)細胞培養(yǎng)液的上清液中PGE2的水平也顯著上升[32]。此外，發(fā)現(xiàn)金黃色葡萄球菌也可以誘導(dǎo)COX-2的表達，并增加口腔上皮細胞HOK中PGE2的產(chǎn)生。而且PGE2會促進金黃色葡萄球菌的生長以及與纖維連接蛋白的結(jié)合，促進金黃色葡萄球菌與口腔上皮細胞的黏附[33]。

3 COX-2/PGE2與口腔癌前病變及癌前狀態(tài)

炎癥在組織細胞癌變過程中起著重要作用。在炎癥過程中通常會表達COX-2，參與組織修復(fù)，促進血管生成以及細胞增殖和分化，COX-2水平的變化可能增加細胞癌變風(fēng)險[34]。在口腔內(nèi)，各種類型的病變（包括口腔扁平苔蘚、口腔白斑和黏膜下纖維化）都有潛在的惡變可能。

口腔扁平苔蘚是一種常見口腔黏膜慢性非感染性炎性疾病，有惡變現(xiàn)象，被世界衛(wèi)生組織列入癌前狀態(tài)[35]。研究[36-38]發(fā)現(xiàn)，70%口腔扁平苔蘚病例出現(xiàn)COX-2的過度表達。在侵蝕型口腔扁平苔蘚中，COX-2的表達量更高，導(dǎo)致基底膜完整性的破壞，肥大細胞增加[38]。進一步研究[39]發(fā)現(xiàn)，COX-2表達增加與口腔扁平苔蘚的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。而且口腔扁平苔蘚炎性滲出液中高表達的COX-2直接調(diào)節(jié)著萎縮或潰瘍/侵蝕型患者的灼熱感或疼痛[39]。因此，基于COX-2在口腔扁平苔蘚發(fā)病機制中的特殊作用，研發(fā)COX-2抑制劑可降低口腔扁平苔蘚免疫失調(diào)前的炎癥過程，對促進口腔扁平苔蘚的治療具有重要意義[38]。

口腔白斑病是指發(fā)生于口腔黏膜上以白色角化性病變?yōu)橹鞯陌邏K狀損害，是口腔黏膜惡性潛能最高的疾病，屬于癌前病變或為潛在惡性病變[40]。研究[41]表明，COX-2在口腔白斑的惡性轉(zhuǎn)化過程中顯著高表達，可作為評估口腔白斑惡性轉(zhuǎn)化的標(biāo)志物。同時，Lin等[42]發(fā)現(xiàn)COX-2基因的765位點是高發(fā)突變位點，該位點為C的等位基因是口腔白斑發(fā)展為惡性腫瘤的危險因素，說明COX-2基因的突變以及表達水平均可作為監(jiān)測口腔白斑惡性病變的生物標(biāo)志物。上皮不典型增生的白斑具有更大的惡變傾向，研究[43]表明可通過拮抗COX-2上調(diào)治療此類白斑。

口腔黏膜下纖維化是一種局限性硬皮病，以口腔黏膜硬化、張口受限為主要特征，與咀嚼檳榔有密切關(guān)系，因其發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化的概率較高，被列為典型的癌前狀態(tài)[44]。研究[45]發(fā)現(xiàn)，COX-2、P53和MDM2的表達與口腔黏膜下纖維化的進展呈顯著正相關(guān)。而且當(dāng)成纖維細胞受到致口腔黏膜下纖維化藥物的誘導(dǎo)時，30min內(nèi)COX-2即顯著上調(diào)[46]。因此，COX-2也可作為口腔黏膜下纖維化進展的重要標(biāo)志物[45]。

由此可見，COX-2/PGE2對口腔癌前病變、癌前狀態(tài)以及其惡變過程具有重要的調(diào)控作用，也是預(yù)測惡變轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志物。

4 COX-2/PGE2與口腔癌

大量研究[47-49]表明，COX-2/PGE2通路可調(diào)控腫瘤發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后等過程。COX-2的表達與口腔腫瘤細胞的惡性程度呈顯著正相關(guān)。而PGE2能促進細胞的增殖，增加細胞的侵襲性，抑制細胞凋亡，還能促進腫瘤相關(guān)的血管生成，從而促進腫瘤的生長[15]。

首先，COX-2在口腔鱗狀細胞癌的早期即發(fā)揮重要作用。有1篇匯集了7項研究的meta分析共納入2296名口腔癌患者和3647名健康對照者，結(jié)果表明COX-2基因多態(tài)性與口腔癌易感性呈顯著相關(guān)[47]。COX-2能通過與PI3K/AKT相互作用，維持癌癥細胞存活和炎癥。COX-2抑制劑非甾體類抗炎藥可以抑制口腔鱗狀細胞癌細胞PI3K/AKT通路活化，達到預(yù)防口腔鱗狀細胞癌的作用[50]。COX-2/PGE2也與癌癥細胞的侵入有關(guān)，COX-2/PGE2通路可通過上調(diào)ERK和膜蛋白酶促進癌細胞侵入。COX-2抑制劑非甾體類抗炎藥可抑制口腔鱗狀細胞癌細胞ERK表達[50]。

其次，COX-2/PGE2通路也與口腔鱗狀細胞癌發(fā)展有關(guān)。大量研究[10,51]表明，口腔鱗狀細胞癌中COX-2/PGE2通路顯著上調(diào)。PGE2能夠上調(diào)EGFR信號，促進細胞的增殖[52]。因此，減少PGE2和EGFR信號間的相互作用，能夠減少患口腔癌的風(fēng)險[52]。比如一種提取自臺灣杉的賽菊芋黃素能通過抑制PGE2與EGFR之間的相互作用，抑制轉(zhuǎn)移瘤裸鼠體內(nèi)移植口腔鱗狀細胞癌的增長[52]。在動物模型研究[53-54]中也發(fā)現(xiàn)，抑制COX-2，阻止了口腔鱗狀細胞癌的發(fā)展。頭頸癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移被證明與COX-2調(diào)控VEGF表達相關(guān)，這表明COX-2通路在血管生成中起著重要的作用[17]。

再次，COX-2還會影響口腔鱗狀細胞癌預(yù)后。COX-2過度表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，即90%淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者被發(fā)現(xiàn)有COX-2過度表達，還在93.33%的局部復(fù)發(fā)病例中發(fā)現(xiàn)COX-2過度表達，患者總生存率與COX-2的過度表達密切相關(guān)[51]，證明COX-2在評估口腔鱗狀細胞癌預(yù)后方面具有臨床價值[55]。此外，在癌變過程中，凋亡會減少，Bcl-2是一種與延長細胞壽命和腫瘤進展相關(guān)并抑制細胞凋亡的致癌基因[16]。COX-2的上調(diào)可通過介導(dǎo)Bcl-2的過度表達，抑制凋亡[16]。

最后，COX-2還會影響化學(xué)治療藥物的療效。順鉑耐藥性是一個嚴(yán)重的問題，影響全身化學(xué)治療的長期有效性，晚期頭頸部腫瘤的治療至關(guān)重要。研究[18]表明，COX-2表達通過介導(dǎo)晚期頭頸部腫瘤的順鉑耐藥性，顯著增加患者腫瘤復(fù)發(fā)率。

由此可見，COX-2/PGE2通路可影響口腔癌細胞的存活、侵入，促進細胞生長、血管生成，抑制凋亡等，與口腔癌密切相關(guān)。在很多腫瘤的研究中，都嘗試使用選擇性抑制COX-2的抑制劑作為一種治療腫瘤的方法。COX-2的抑制劑能通過抑制COX-2的表達，發(fā)揮治療口腔癌的作用[15]。目前，COX-2抑制劑已經(jīng)進入預(yù)防口腔癌的臨床試驗階段[56]。

5 COX-2/PGE2與口腔頜面部良性腫瘤及囊腫

除了口腔癌，COX-2/PGE2也與口腔頜面部良性腫瘤及囊腫密切相關(guān)。成釉細胞瘤是一種良性的牙源性上皮性腫瘤，約占所有頜骨腫瘤和囊腫的14%，約占口腔腫瘤的1%，是發(fā)展中國家最常見的牙源性腫瘤[57-58]。成釉細胞瘤具有局部侵襲性，生長能力不受限制，有很高的惡性轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移潛力，約70%的病例發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化[59]。

促進牙源性上皮向成釉細胞瘤轉(zhuǎn)化的分子和遺傳因素與多個基因的失調(diào)密切相關(guān)[60]。COX-2在成釉細胞瘤中高表達，可通過增加牙本質(zhì)上皮細胞的增殖，促進成釉細胞瘤的局部擴展，因此COX-2可作為治療成釉細胞瘤的潛在靶點[60]。COX-2還影響成釉細胞瘤血管生成及其預(yù)后。研究[61]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)COX-2高表達時，患者5年無病生存率較低，復(fù)發(fā)率較高。由此可見，COX-2在成釉細胞瘤中表達量上調(diào)，且與局部擴展及復(fù)發(fā)率較高相關(guān)，可能影響其預(yù)后。2005年世界衛(wèi)生組織將牙源性角化囊性瘤歸類為良性牙源性腫瘤，其可發(fā)生在任何年齡，可引起病理性骨折或神經(jīng)麻木等。雖然牙源性角化囊性瘤為良性，但也有局部侵襲性[62]，已有惡性轉(zhuǎn)化為鱗狀細胞癌的報道[63-66]。Mendes等[67]分析了116例牙源性角化囊性瘤，發(fā)現(xiàn)83例（71.6%）患者COX-2表達增加。因此，COX-2通路可能為頜骨侵襲性腫瘤的生物學(xué)機制探究提供一些啟示[68]。

根尖周囊腫是頜骨內(nèi)最常見的牙源性囊腫，占所有影響人類頜骨的囊腫的52%～68%[69]。有研究[69]采用免疫組織化學(xué)方法檢測30例根尖周囊腫活組織檢查標(biāo)本中COX-2的表達，發(fā)現(xiàn)COX-2在所有根尖周囊腫標(biāo)本的內(nèi)層上皮和上皮下成纖維細胞、巨噬細胞和內(nèi)皮細胞中均有表達，認為COX-2可能參與了根尖周囊腫發(fā)生、發(fā)展。含牙囊腫是一種牙源性病變，是繼根尖周囊腫之后第2常見的牙源性囊腫，占頜骨所有真性囊腫的約24%[70]，Alsaegh等[60]還發(fā)現(xiàn)，COX-2在含牙囊腫上皮中表達，認為COX-2可以通過增加牙源性上皮細胞的增殖，促進其局部擴展。

綜上，COX-2在多種口腔頜面部良性腫瘤（尤其是成釉細胞瘤）與囊腫中表達量上調(diào)，可能促進病變進展，影響預(yù)后。

6 總結(jié)

COX-2/PGE2通路與腫瘤密切相關(guān)，其在多數(shù)腫瘤細胞中顯著高表達。COX-2/PGE2通路在口腔癌前病變和癌前狀態(tài)惡變過程中，以及在預(yù)測口腔癌前狀態(tài)惡變轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

COX-2/PGE2通路還能影響口腔癌細胞存活、侵入，促進細胞生長、血管生成，抑制凋亡等，進而促進腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移。此外，COX-2/PGE2通路與化學(xué)治療藥物耐藥性也密切相關(guān)。

COX-2/PGE2可介導(dǎo)不同的上下游通路，組成復(fù)雜的信號通路網(wǎng)，起到相互調(diào)節(jié)的作用，目前研究較為廣泛的包括EGFR、VEGF等，但其參與惡性腫瘤具體的機制還不明確，在調(diào)控侵入、細胞生長和凋亡等過程中下游信號分子間的相互作用也不清楚，且其與MAPK通路、Wnt通路等其他腫瘤相關(guān)調(diào)控通路間的交叉作用還有待進一步研究。

此外，COX-2在多種口腔頜面部良性腫瘤及囊腫中也出現(xiàn)類似惡性腫瘤的變化，能促進其進展，在惡化過程中起到調(diào)控的作用，但與良性腫瘤的關(guān)系及具體調(diào)控機制還有待進一步研究。隨著對COX-2/PGE2通路更深入的研究，其有望成為抗炎、腫瘤預(yù)防及治療的靶點。