COX-2在食管癌中的研究進展

陳 靜，王朝坤，孔德九，原 翔，王新帥

食管癌在全世界范圍內(nèi)具有較高的發(fā)病率和致死率，據(jù)2018年全球癌癥資料顯示，食管癌新發(fā)病例約572 000例，占所有新發(fā)病例數(shù)的3.2%，居第七位，死亡病例約509 000例，占所有惡性腫瘤死亡總數(shù)的5.3%，居第六位[1]。食管癌的發(fā)生具有較大的性別及地域差異，大約70%的食管癌患者為男性，世界范圍內(nèi)食管癌發(fā)生率最高的地區(qū)為東亞，尤其以蒙古以及我國為甚。我國食管癌多發(fā)于太行山脈一帶地區(qū)，也具有明顯的地區(qū)差異[2]。由于食管癌早期癥狀較隱匿，特別是我國農(nóng)村地區(qū)患者的及時就診意識薄弱，導(dǎo)致多數(shù)患者在發(fā)現(xiàn)時即為腫瘤晚期，預(yù)后很差[3]。近年來隨著惡性腫瘤診療技術(shù)的發(fā)展，早期食管癌患者的生存期和生活質(zhì)量得到了一定改善和提高，然而晚期患者預(yù)后仍較差。根據(jù)全球研究數(shù)據(jù)顯示，目前食管癌的5 a生存率不足30%[4]，因此減少食管癌發(fā)生和疾病進展仍是當前研究的重點。研究表明，非甾體類抗炎藥(nonsteroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)可作用于環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)靶點降低ESCC的發(fā)生風(fēng)險[5]，提示NSAIDs可通過抑制COX-2實現(xiàn)抗腫瘤作用。本文針對COX-2與食管癌細胞生長和凋亡、浸潤和轉(zhuǎn)移以及治療和預(yù)后的關(guān)系進行綜述。

1 COX-2的結(jié)構(gòu)和功能概述

環(huán)氧化酶(cyclooxygenase，COX)又稱為環(huán)氧合酶、前列腺素內(nèi)氧化酶還原酶，具有環(huán)氧化酶和過氧化氫酶的雙重活性，是花生四烯酸代謝為前列腺素(prostaglandin，PG)過程中的限速酶[6]。前列腺素在調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以及調(diào)節(jié)細胞黏附、發(fā)育和分化中均起重要作用，同時在體內(nèi)可通過自分泌和旁分泌影響腫瘤細胞的增殖和遷移。COX包括兩個亞型，COX-1和COX-2，其中COX-2基因由9個內(nèi)含子和10個外顯子構(gòu)成，位于第一號染色體，長度為8.3 kb。雖然COX-2與COX-1均是COX的同工酶，但二者功能不同，其中COX-1是結(jié)構(gòu)型環(huán)氧化酶，是表達于胃、腎臟等機體組織中的管家酶，由COX-1作用生成的PG參與機體正常生理過程，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，對機體產(chǎn)生一定的保護作用；而COX-2是誘導(dǎo)型環(huán)氧化酶，在機體受到各種損傷性理化因素刺激后誘導(dǎo)產(chǎn)生[7]，主要參與炎癥反應(yīng)以及細胞、組織損傷過程。

2 COX-2與炎癥反應(yīng)和腫瘤發(fā)生的關(guān)系

炎癥是機體應(yīng)對病毒或細菌感染、毒素和化學(xué)物質(zhì)等的第一道防線，是機體非特異性免疫的組成部分[8]。1863年德國病理學(xué)家Virchow研究發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤的發(fā)生與白細胞的浸潤相關(guān)，慢性炎癥可能是導(dǎo)致機體組織發(fā)生損傷、感染和增生的重要原因[9]。鑒于當時研究水平的限制，人們對于慢性炎癥與惡性腫瘤之間的具體關(guān)系和內(nèi)在機制尚未完全清楚。隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)慢性炎癥在調(diào)節(jié)機體微環(huán)境，尤其是腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，主要導(dǎo)致炎癥介質(zhì)產(chǎn)生增多，激活相關(guān)信號通路致使異常細胞因子產(chǎn)生增多[10]，促進炎癥相關(guān)細胞因子過表達，激活機體的活性氧自由基，損傷正常細胞DNA，使其發(fā)生基因突變[11]，最終可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。COX-2作為炎癥發(fā)生過程中的重要因子，在機體正常生理狀態(tài)下起維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的作用，當機體細胞內(nèi)環(huán)境失衡時，COX-2可促進慢性炎癥的發(fā)生和包含惡性腫瘤在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生發(fā)展。近年來對于COX-2抑制劑尤其是選擇性COX-2抑制劑的研究得到醫(yī)學(xué)界相關(guān)學(xué)者的重視。研究表明，高選擇性COX-2抑制劑塞來昔布可干預(yù)核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear transcription factor kappa-B，NF-κB)相關(guān)的分子信號通路，抑制NF-κB的磷酸化，進而調(diào)節(jié)NF-κB下游的分子靶點，例如抑制下游抗腫瘤因子Bcl-xl的表達，達到促進腫瘤細胞凋亡的作用，調(diào)節(jié)下游促血管生成因子以及細胞內(nèi)黏附蛋白的表達，抑制上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化，達到抑制腫瘤血管生成和腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的作用[12]。

3 COX-2與食管癌病因的關(guān)系

食管癌最常見的兩種病理類型為食管鱗狀細胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)和食管腺癌(esophageal adenocarcinoma，EADC)，目前食管癌的具體病因仍未完全闡明，且ESCC和EADC的病因也不盡相同[13]。目前的研究顯示，食管癌的發(fā)生與患者的遺傳因素、生活與飲食習(xí)慣以及慢性損傷等因素均有所關(guān)聯(lián)。研究顯示酒精和煙草均可增加人群罹患食管鱗癌的風(fēng)險[14-15]。此外，食管慢性炎癥，尤其長期胃食管反流病可引起癌前病變巴雷特食管的發(fā)生，同時可明顯增加存在慢性炎癥人群的患病風(fēng)險，并且該風(fēng)險隨患者癥狀持續(xù)時間的延長而加強[16-19]。食管的慢性炎癥造成的食管黏膜損傷可導(dǎo)致局部PG合成量增多，該步驟受其限速酶COX-2的調(diào)控，致使慢性炎癥逐步朝癌癥的方向發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用阿司匹林或選擇性的非甾體類抗炎藥(non-steroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)的患者相比對照組患者，發(fā)生食管腺癌或鱗狀細胞癌的風(fēng)險可降低約50%，進一步深入探索發(fā)現(xiàn)，抑制胃腸道腫瘤生長，降低結(jié)直腸癌、胃癌和食管癌的發(fā)病率和死亡率的機制可能是NSAIDs抑制了COX-2的活性[20-21]。此外研究表明COX-2在食管癌組織的表達明顯增高，考慮食管癌的發(fā)生與COX-2的過表達密切相關(guān)，未來可將COX-2作為預(yù)防和治療食管癌的分子靶點對食管癌患者發(fā)揮作用[22-23]。

4 COX-2與食管癌細胞生長和凋亡、浸潤和轉(zhuǎn)移以及治療和預(yù)后的關(guān)系

4.1 COX-2與食管癌細胞生長和凋亡的關(guān)系

Zhang等利用siRNA抑制COX-2探究其對人食管癌細胞株的作用，經(jīng)siRNA作用后COX-2表達下調(diào)，抑制食管癌細胞株的增殖并促進細胞凋亡[24]。Liu等學(xué)者在一項探究NS-398對食管癌細胞系TE13作用的研究中發(fā)現(xiàn)，NS-398作為選擇性COX-2抑制劑，可以抑制TE13細胞株的生長增殖，誘導(dǎo)細胞發(fā)生凋亡，進一步研究分子機制發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象可能與抑制NF-κB的核易位和核轉(zhuǎn)錄因子抑制蛋白(inhibitor of nuclear factor kappa-B，IκB)的增加有關(guān)[25]。Li等也利用NS-398對食管癌EC9706細胞系進行研究，結(jié)果顯示COX-2抑制劑NS-398有抑制EC9706細胞增殖的作用和促進凋亡的作用，且其作用具有時間-劑量依賴性[26]。Zhi等的研究也證明了NS-398的上述作用，即應(yīng)用NS-398處理人類食管鱗狀細胞癌細胞系(KYSE450和KYSE510)，可以抑制PGE2的產(chǎn)生，抑制細胞生長[27]。Santander等的研究顯示，環(huán)氧化酶抑制劑可作用于人食管腺癌裸鼠移植瘤模型，減少裸鼠體內(nèi)COX-2的表達，明顯抑制食管腺癌腫瘤生長[28]。Li等的研究表明，選擇性COX-2抑制劑3,5,4-三羥基-反-二苯乙烯可以顯著抑制由N-亞硝基甲基芐胺誘導(dǎo)的大鼠食管鱗狀細胞癌模型的腫瘤生長[29]。Shao等所完成的實驗顯示，選擇性COX-2抑制劑L-748706也可抑制N-亞硝基甲基芐胺誘導(dǎo)的大鼠食管腫瘤的生長，降低腫瘤細胞增殖率[30]。另一項Yan等學(xué)者對N-亞硝基甲基芐胺誘導(dǎo)的大鼠食管癌模型的研究中發(fā)現(xiàn)，天然化合物RPS可抑制COX-2，促進細胞凋亡，阻斷細胞周期，顯著抑制腫瘤發(fā)展[31]。因此抑制COX-2的過表達可抑制食管癌細胞增殖，促進細胞凋亡，進而降低慢性食管黏膜損傷進一步發(fā)展為食管癌的可能。

4.2 COX-2與食管癌細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移的關(guān)系

Zhi等研究了選擇性COX-2抑制劑NS-398對于ESCC細胞株的作用，結(jié)果也顯示COX-2可抑制ESCC細胞浸潤和轉(zhuǎn)移，COX-2的過表達與腫瘤的進展顯著相關(guān)(R=0.493，P<0.01)[27]。Shao等將30對ESCC腫瘤組織與其鄰近正常組織以及11個ESCC細胞系進行研究，體外細胞實驗和體內(nèi)裸鼠異種移植模型實驗結(jié)果顯示，COX-2可能是miR-26a和miR-144的作用靶點，二者可作用于COX-2抑制其表達進而抑制ESCC的增殖和轉(zhuǎn)移[30]。同時，另一項研究miR-101/COX-2通路與ESCC關(guān)系的結(jié)果顯示，抑制miR-101/COX-2通路可以抑制ESCC的細胞增殖以及疾病轉(zhuǎn)移，因此該通路可能是ESCC的治療的靶點[32]。Cui等在140例ESCC術(shù)后患者的腫瘤蠟塊中隨機抽取蠟塊樣本，利用免疫組化方法對標本進行研究顯示，64.3%的標本COX-2過表達，且COX-2過表達與腫瘤分化程度以及患者發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)(分別為P<0.001，P=0.002)[33]。Zhou等研究COX-2在食管癌組織中的表達及其與微淋巴管密度(microlymphatic density，MLD)關(guān)系的結(jié)果顯示，70%的食管癌患者過表達COX-2，并且COX-2過表達組的MLD(99.71±39.62)顯著高于低表達組(80.22±30.36)，有顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)，同時MLD與淋巴轉(zhuǎn)移及浸潤深度相關(guān)(P<0.05；P<0.01)，76例隨訪患者的中位OS為25.5個月，進一步分析顯示COX-2表達、腫瘤組織學(xué)分級及MLD是食管癌患者OS的危險因素，因此COX-2可能參與腫瘤的淋巴管生成，抑制COX-2可以抑制食管癌的浸潤和轉(zhuǎn)移[34]。Jin等人對鋅轉(zhuǎn)運體ZIP5在食管癌中作用的研究發(fā)現(xiàn)，ZIP5在ESCC中高表達，敲除ZIP5后食管癌細胞增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲能力降低，且考慮與抑制COX-2密切相關(guān)[35]?？傊?，抑制COX-2的過表達可抑制食管癌的浸潤和轉(zhuǎn)移。

4.3 COX-2與食管癌的治療和預(yù)后的關(guān)系

Zhang等研究COX-2在食管癌放療患者中的表達及作用顯示，ESCC組織COX-2染色強度明顯高于正常對照組，ESCC組織COX-2過表達率為81.6%，正常對照組組織中COX-2過表達率為10.0%(P<0.05)，亞組分析結(jié)果顯示，臨床分期Ⅲ～Ⅳ、T3～4和區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性患者更易發(fā)生COX-2過表達。COX-2陰性組有92.9%患者達到CR，而COX-2陽性組僅有56.5%的患者達到CR(P=0.013)，同時COX-2的表達與食管癌患者對放療的反應(yīng)敏感性呈顯著負相關(guān)(R=-0.293，P=0.010)[36]，但與患者生存無關(guān)。既往研究也證實了COX-2的過表達與放療抵抗相關(guān)[37-38]。Okamura等的研究顯示，基因突變誘導(dǎo)的COX-2過表達可以降低食管癌細胞系TE13對5-氟尿嘧啶和順鉑的敏感性，可能通過上調(diào)BCL-2家族蛋白的表達來實現(xiàn)細胞株耐藥[39]。Huang等對91例接受CRT治療的食管癌患者進行研究，將患者分為COX-2過表達和非過表達組，其中COX-2過表達患者的3 a總生存率較差，分別為32.2%和65.0%，有顯著相關(guān)性，可能與COX-2過表達增加食管癌患者放化療耐藥有關(guān)[37]。Choy的研究顯示，選擇性的COX-2抑制劑可增強放療敏感性，其機制可能是直接增加細胞輻射敏感性和直接抑制腫瘤新生血管的形成[40]。同時朱兆峰等研究證實COX-2的過表達可使食管癌患者對放療的敏感性下降[41]，吳慧等研究證實當COX-2的表達減少時，食管癌細胞對放療的敏感性隨之增強[42]。此外，Yu的研究顯示，應(yīng)用COX-2選擇性抑制劑塞來昔布可減少順鉑的細胞毒作用[43]。Lin等對食管鱗癌的潛在預(yù)后因素進行研究，發(fā)現(xiàn)COX-2是ESCC患者的獨立預(yù)后因素，為今后更有針對性地設(shè)計前瞻性試驗奠定基礎(chǔ)[44]。

5 結(jié)語和展望

食管癌是嚴重威脅人類健康及生存質(zhì)量的惡性腫瘤之一，致死率高、預(yù)后較差，為患者家庭、社會帶來了沉重的醫(yī)療負擔(dān)。COX-2是預(yù)防和治療食管癌的潛在分子靶點，抑制COX-2的過表達可以抑制食管癌細胞的增殖和生長，促進細胞凋亡，同時也可抑制食管癌的進一步浸潤和轉(zhuǎn)移，降低食管癌術(shù)后患者的復(fù)發(fā)率，此外抑制COX-2的過表達也可提高食管癌患者對放化療的敏感性，提高食管癌患者治愈率。未來仍需深入研究COX-2與食管癌治療與預(yù)后的關(guān)系，進一步探究COX-2在食管癌發(fā)生發(fā)展中的分子機制，研究出用于COX-2靶點的藥物，為食管癌的防治提供新思路。