ω-3多不飽和脂肪酸治療結(jié)直腸癌研究進(jìn)展

周 迪，路明亮 綜述 董 巖 審校

結(jié)直腸癌是常見的惡性腫瘤之一，在全球范圍內(nèi)，其發(fā)病率居第三位，死亡率居第四位。我國結(jié)直腸癌的發(fā)生率在女性惡性腫瘤中居第四位，在男性惡性腫瘤中居第三位[1]。遺傳因素和環(huán)境因素與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。僅有20%的結(jié)直腸癌患者有遺傳問題，如家族性腺瘤性息肉病，而環(huán)境因素是大部分結(jié)直腸癌發(fā)生的決定因素，其中包括生活和飲食習(xí)慣[2, 3]。結(jié)直腸癌發(fā)生的風(fēng)險與ω-6/ω-3多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)的比值呈正相關(guān)，而與飲食中ω-3PUFAs的攝入量呈反比。以往的流行病學(xué)和臨床研究顯示ω-3PUFAs能夠抗炎、降低結(jié)直腸癌發(fā)生的風(fēng)險及具有輔助腫瘤治療的作用[4]。筆者將對ω-3PUFAs在結(jié)直腸癌的抗腫瘤的分子機(jī)制及與其他化療藥物協(xié)同進(jìn)行治療方面進(jìn)行綜述。

1 PUFAs分類及生理功能

PUFAs可分為ω-6 PUFAs和ω-3 PUFAs兩大類，是人類健康不可缺少的必需脂肪酸，其中ω-3 PUFAs主要包括亞麻酸(α-linolenic acid,ALA)，二十碳五烯酸(eicosapentaenoicacid,EPA)及二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)等。ω-6 PUFAs亞油酸(linoleic acid，LA)通過碳鏈延伸以及△6和△5位脫飽和酶作用產(chǎn)生下游產(chǎn)物花生四烯酸(arachidonic acid，AA)和花生三烯酸(Dihomo-gama-linolenic acid，DGLA)，代謝產(chǎn)生炎性因子前列腺素E2(prostaglandinE2，PGE2)、白三烯B4(leukotriene B4，LTB4)等，進(jìn)而刺激一系列細(xì)胞因子的產(chǎn)生，形成促進(jìn)腫瘤生長的微環(huán)境，從而促進(jìn)炎性因子、血管新生和腫瘤生長。而ω-3PUFAs產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物為前列腺素E3(prostaglandin E3，PGE3)、白三烯B5(leukotriene B5，LTB5)等抗炎因子，具有抑制炎性因子、血管新生及腫瘤細(xì)胞生長的作用[5]。

2 抗腫瘤作用動物實驗驗證

許多證據(jù)表明，ω-3 PUFAs可能具有抗癌活性并改善常規(guī)癌癥治療的效果。Han等[6]探討了ω-3 PUFAs在結(jié)腸炎相關(guān)癌癥(colitis associated cancer, CAC)模型中的抗腫瘤機(jī)制。在HCT116細(xì)胞模型中，DHA通過促進(jìn)凋亡、抑制β-catenin復(fù)合物降解發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用，DHA抑制COX-2的表達(dá)及NF-kB 活性，增加15-PGDH的表達(dá)。飲食結(jié)構(gòu)不均衡導(dǎo)致ω-6/ω-3比值增高使結(jié)直腸癌發(fā)生的風(fēng)險增高，fat-1 TG轉(zhuǎn)基因小鼠模型是研究外源ω-3 PUFAs作用的理想模型。與轉(zhuǎn)基因小鼠模型對比分析發(fā)現(xiàn)，按照高于3 g/60 kg體重標(biāo)準(zhǔn)攝入ω-3 PUFAs，ω-6/ω-3的比值維持在8～6∶1的范圍可以幫助預(yù)防CAC[7]。Zhang等[8, 9]在HT-29和LOVO細(xì)胞系及AOM/DSS誘導(dǎo)的結(jié)直腸癌模型中發(fā)現(xiàn)了ω-3 PUFAs促進(jìn)細(xì)胞凋亡抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用。Hippo-YAP信號通路與腫瘤的形成相關(guān)，筆者發(fā)現(xiàn)DHA和EPA能夠通過-GPR40/120-Gαs-PKA-MST1/2-LATS1軸增加YAP的磷酸化水平，促進(jìn)磷酸化的YAP由細(xì)胞核遷移至細(xì)胞質(zhì)并在胞質(zhì)中滯留進(jìn)而激活經(jīng)典的Hippo-YAP通路發(fā)揮作用。國內(nèi)研究者王磊[10]對荷瘤小鼠動物模型的研究表明ω-3 PUFAs可以抑制與腫瘤增殖侵襲相關(guān)的基因IGF-1、IGF-2的表達(dá)，達(dá)到改善腫瘤組織侵襲及增殖特性的作用。以上研究顯示，ω-3 PUFAs通過促進(jìn)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤相關(guān)基因表達(dá)來抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。

3 抑制結(jié)直腸腫瘤的機(jī)制

3.1 抗炎作用 慢性炎性反應(yīng)引起的腫瘤微環(huán)境變化在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。ω-3 PUFAs二十二碳六烯酸(DHA)能夠調(diào)節(jié)參與結(jié)直腸癌細(xì)胞生長和存活的分子,并具有抵抗炎性、增加抗癌免疫應(yīng)答的潛力[11]。ω-3 PUFAs抑制IL-1和TNF-α的合成，使促炎因子IL-6 和TNF-α形成低濃度的狀態(tài)，抗炎因子IL-6r、IL-10和TGF-β維持較高濃度[12, 13]。He等[14]的研究發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)干預(yù)影響結(jié)直腸癌的炎性環(huán)境并且不同的不飽和脂肪酸在細(xì)胞免疫應(yīng)答方面發(fā)揮不同的作用。肥胖可以干擾機(jī)體正常免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)功能及分泌功能，免疫調(diào)節(jié)失衡促使機(jī)體長期處于慢性炎性狀態(tài)從而增加結(jié)直腸癌發(fā)生的風(fēng)險，免疫失衡促進(jìn)免疫因子IL-6和TNF-α含量增加進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子STAT3及下游信號通路的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。轉(zhuǎn)錄因子PPAR-γ是脂肪連接蛋白表達(dá)的重要調(diào)節(jié)劑，同時PPAR-γ具有抗炎的作用，連接蛋白能夠抑制IL-6的表達(dá)和STAT3的活性[15, 16]。Massimo等[17]發(fā)現(xiàn)，DHA能恢復(fù)促炎和抗炎之間的動態(tài)平衡，為結(jié)直腸癌的治療和預(yù)防提供了重要的參考依據(jù)。促炎介質(zhì)腫瘤壞死因子α(TNF-α)在腫瘤中是多功能的細(xì)胞因子，其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡或存活取決于細(xì)胞所處的環(huán)境。Fluckiger等[18]發(fā)現(xiàn)DHA處理的腫瘤細(xì)胞能夠通過正反饋調(diào)節(jié)促進(jìn)TNF-α的自分泌，產(chǎn)生不利于腫瘤細(xì)胞生長的微環(huán)境進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。筆者通過闡述DHA調(diào)控TNF-α的自分泌作用調(diào)節(jié)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡為ω-3 PUFAs的抗腫瘤作用提供新機(jī)制。

3.2 抑制原癌基因 基因突變導(dǎo)致的原癌基因激活是結(jié)直腸癌發(fā)生的重要原因之一。許多腫瘤均發(fā)現(xiàn)抑癌基因的兩個等位基因缺失或失活，失去細(xì)胞增生的陰性調(diào)節(jié)因素，從而促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化和異常增殖。Wang等[19, 20]發(fā)現(xiàn)，富含ω-3 PUFAs的飲食的膳食喂養(yǎng)抑制MC38結(jié)直腸癌細(xì)胞的生長，并降低促癌基因如C-myc、Axin2和C-jun的表達(dá)。APC基因突變能夠激活WNT信號通路，導(dǎo)致家族性腺瘤樣息肉和結(jié)直腸癌的發(fā)生。mTORC是保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶，參與多條信號通路，調(diào)控細(xì)胞的多種生物功能，包括增殖和代謝等。mTORC包括兩種復(fù)合物，mTORC1和mTORC2。mTORC1信號通路的激活與大多數(shù)腫瘤的發(fā)生相關(guān)，包括結(jié)直腸癌，并且發(fā)生在40%的結(jié)直腸癌病例中[21]。Liu等[22]在結(jié)直腸癌細(xì)胞系及APC突變的轉(zhuǎn)基因小鼠APCMin/+模型中均發(fā)現(xiàn)DHA、EPA，或兩者聯(lián)合均能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡，并且ω-3PUFAs的抑制作用是通過降低mTORC1的活性而發(fā)揮作用。因此，推測mTORC1是ω-3PUFAs作用的靶分子，為在CRC預(yù)防及治療中利用ω-3 PUFAs的新理論提供了新的見解。Caroline等[23]的數(shù)據(jù)顯示MAG-EPA可通過抑制EGFR和VEGFR的激活來促進(jìn)細(xì)胞凋亡并抑制腫瘤生長，這些數(shù)據(jù)為MAG-EPA在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的作用模式提供新證據(jù)。

3.3 線粒體凋亡 DHA可以改變線粒體膜的組成，影響線粒體功能。DHA與細(xì)胞膜上的卵磷脂結(jié)合，增強(qiáng)細(xì)胞的氧化應(yīng)激水平。TRAIL(腫瘤壞死因子相關(guān)的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)配體)具有抗腫瘤的活性，其發(fā)揮作用是通過與其死亡受體DR4和DR5結(jié)合形成誘導(dǎo)死亡信號復(fù)合物，激活caspase-8，剪切效應(yīng)因子caspase-3和(或)Bid蛋白，通過線粒體途徑誘導(dǎo)凋亡；線粒體細(xì)胞膜通透性發(fā)生改變，通過與Bcl-2家族蛋白相互作用，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞色素C的釋放，凋亡體形成，caspase-9激活，caspase調(diào)控的效應(yīng)因子剪切大量細(xì)胞亞體，例如，細(xì)胞角蛋白-18和PARP[24]。此外，結(jié)直腸癌細(xì)胞對TRAIL介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用產(chǎn)生抵抗作用，使DR4和DR5蛋白失活，激活Bcl-2, Bcl-XL, Mcl-1等蛋白，降低促凋亡調(diào)節(jié)劑線粒體因子的釋放。Skender等[25]發(fā)現(xiàn)，在魚油中的DHA促進(jìn)TRAIL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡與廣泛刺激線粒體途徑相關(guān)，包括激活Bax蛋白和 Bak蛋白，降低線粒體膜電位，促進(jìn)細(xì)胞色素c釋放，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)激活，細(xì)胞凋亡蛋白抑制劑的水平降低和鞘脂代謝發(fā)生顯著變化。LA同樣可以通過線粒體損傷途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，LA處理細(xì)胞促進(jìn)脂質(zhì)過氧化物的形成，氧化應(yīng)激反應(yīng)促進(jìn)線粒體功能失活，使線粒體膜發(fā)生損傷，促進(jìn)細(xì)胞色素C的釋放，激活caspase-9和caspase-3[26]。

3.4 表觀遺傳學(xué)調(diào)控基因表達(dá) 遺傳學(xué)及表觀遺傳學(xué)調(diào)控與腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，DNA甲基化是研究最多的表觀遺傳學(xué)修飾，DNA甲基化引起啟動子區(qū)的甲基化導(dǎo)致抑癌基因表達(dá)失活，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[27]。黃瓊林等[28]對ω-3 PUFAs對大鼠的結(jié)直腸癌動物模型研究表明ω-3 PUFAs可以提高腫瘤個體中5-甲基胞嘧啶和5-羥甲基胞嘧啶的含量, 恢復(fù)至接近正常水平, 其抑癌機(jī)制可能與調(diào)控基因組DNA甲基化和羥甲基化來發(fā)揮抗癌作用。為了研究ω-3 PUFAs是否影響腫瘤中的DNA甲基化水平，Huang等[29]使用N-甲基亞磷酸酯硝基脲構(gòu)建結(jié)直腸癌大鼠模型的研究結(jié)果顯示，ω-3 PUFA處理組5-mC的比率顯著低于成瘤組，說明降低腫瘤細(xì)胞中基因組DNA甲基化水平使ω-3PUFAs發(fā)揮抑癌作用，從表觀遺傳學(xué)的角度提供了一種新的ω-3 PUFAs的抗腫瘤機(jī)制。Sarabi等[30]發(fā)現(xiàn)，DHA和EPA能夠誘導(dǎo)一些腫瘤相關(guān)基因的去甲基化，DHA能改變凋亡相關(guān)基因的甲基化狀態(tài)促進(jìn)細(xì)胞凋亡，DNA甲基化和組蛋白乙酰化有助于在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控參與凋亡的相關(guān)基因的表達(dá)。Cho等[31]的研究證明DHA和丁酸鹽對細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)部分是通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因的甲基化狀態(tài)的變化來介導(dǎo)的。

3.5 免疫營養(yǎng)支持 結(jié)直腸癌腫瘤免疫治療是近年來研究的熱點，許多研究表明在營養(yǎng)配方中添加免疫營養(yǎng)素ω-3 PUFAs，能夠抑制結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的增殖, 減少腫瘤細(xì)胞侵襲性和轉(zhuǎn)移, 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡, 提高機(jī)體的免疫功能[32, 33]。

4 對術(shù)后并發(fā)癥及放化療療效的影響

流行病學(xué)實驗和臨床證據(jù)表明ω-3PUFAs可能在CRC管理的幾個階段中發(fā)揮作用，表現(xiàn)出抗腫瘤活性，改善放療和化療的功效、癌癥相關(guān)的繼發(fā)性并發(fā)癥，并預(yù)防CRC復(fù)發(fā)[34]。Xie和Chang[35]發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，圍術(shù)期富含ω-3 PUFAs的腸內(nèi)或腸外營養(yǎng)可減少感染并發(fā)癥，短期ω-3 PUFAs給藥可減少術(shù)后感染并發(fā)癥，炎性細(xì)胞因子和CRC術(shù)后住院時間。在化療抵抗的SW480細(xì)胞中，DHA的處理影響腫瘤治療相關(guān)靶蛋白的表達(dá)，例如，p21，CDC25的同系物，及CyclinD1，使細(xì)胞周期阻滯在G1和G2期[36]。DHA-紫杉醇聯(lián)合治療已經(jīng)得到Ⅲ期臨床試驗的批準(zhǔn)。ω-3 PUFAs通過輔助恢復(fù)化療藥物的抗腫瘤活性增加腫瘤細(xì)胞的化療敏感性[37]。

結(jié)直腸腫瘤雖然經(jīng)歷了多年的研究，探討出手術(shù)、放化療、分子靶向治療、免疫治療等綜合治療模式，但其患者生存期仍有很大提升空間。本文闡述ω-3 PUFAs抑制結(jié)直腸癌的作用機(jī)制涉及抑制炎性作用、癌基因的表達(dá)，及通過線粒體凋亡途徑、表觀遺傳學(xué)等調(diào)控機(jī)制發(fā)揮作用，為臨床應(yīng)用ω-3多不飽和脂肪酸防治結(jié)直腸腫瘤提供了理論支持。目前,ω-3 PUFAs代謝產(chǎn)物可以通過調(diào)控相應(yīng)信號通路來介導(dǎo)結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞凋亡仍是研究的熱點與發(fā)展方向，同時，ω-3 PUFAs的營養(yǎng)免疫療法治療腫瘤，可以為結(jié)直腸癌的防治提供新的方法。