阿司匹林抗結(jié)腸癌機(jī)制的研究進(jìn)展

吳曉婷，史昕藝，高玉婧，路志國(guó)，王芳

(1.寧夏醫(yī)科大學(xué)a.臨床醫(yī)學(xué)院，b.生物化學(xué)和分子生物學(xué)系，銀川 750004； 2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院消化內(nèi)科，銀川 750004)

2020年，據(jù)全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，惡性腫瘤新增約1 930萬，死亡約1 000萬，其中結(jié)腸癌占所有癌癥發(fā)病率的6.0%和死亡率的5.8%，未來結(jié)腸癌的發(fā)病率和死亡率可能會(huì)繼續(xù)升高[1]。目前，結(jié)腸癌的治療方式主要為手術(shù)、放化療，但由于手術(shù)創(chuàng)傷大、易復(fù)發(fā)等特點(diǎn)，目前逐漸轉(zhuǎn)向靶向治療，與此同時(shí)尋找新的抗癌藥物。阿司匹林作為經(jīng)典的非甾體抗炎藥，最早用于解熱鎮(zhèn)痛，后發(fā)現(xiàn)其能阻止血小板聚集引起的血管阻塞，被用于心腦血管疾病的二級(jí)預(yù)防[2]。有文獻(xiàn)報(bào)道，隨著阿司匹林?jǐn)z入量和服用時(shí)間的增加，結(jié)腸癌死亡率呈下降趨勢(shì)[3]。在一項(xiàng)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，研究者發(fā)現(xiàn)調(diào)整阿司匹林給藥方式后不僅可以避免其消化道不良反應(yīng)，而且可以發(fā)揮抗結(jié)腸癌作用[4]。因此，學(xué)者認(rèn)為阿司匹林具有抗腫瘤作用，其特定機(jī)制涉及環(huán)加氧酶(cyclo-oxygenase，COX)途徑和非COX途徑[5]?，F(xiàn)就阿司匹林抑制結(jié)腸癌生長(zhǎng)和進(jìn)展的相關(guān)機(jī)制及研究進(jìn)展予以綜述，以期為結(jié)腸癌的防治及進(jìn)一步研究提供重要線索。

1 阿司匹林抑制結(jié)腸癌的臨床研究

目前，已證實(shí)阿司匹林可以降低結(jié)腸癌的發(fā)生率。有研究利用了中國(guó)香港醫(yī)院管理局的數(shù)據(jù)庫(kù)，納入204 170名阿司匹林服用者和408 339名非阿司匹林服用者，平均服用阿司匹林7.7年，阿司匹林中位劑量80 mg，隨訪上述人群9年后發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期服用低劑量阿司匹林與降低各種癌癥(包括肝癌、胃癌、結(jié)直腸癌)的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[6]。研究者結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)方法與孟德爾隨機(jī)化，檢測(cè)阿司匹林在結(jié)直腸腺瘤細(xì)胞RG/C2中可能的作用靶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)阿司匹林減少了微染色體維持蛋白6、核糖核苷酸還原酶小亞基M2、ADP核糖基化因子相互作用蛋白2的表達(dá)，其中微染色體維持蛋白6和核糖核苷酸還原酶小亞基M2參與DNA修復(fù)，DNA畸變?cè)黾訒?huì)導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡，ADP核糖基化因子相互作用蛋白2參與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架調(diào)控，提示阿司匹林可能在抑制轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用[7]。另有研究對(duì)阿司匹林與血小板聚集抑制劑在預(yù)防腺瘤復(fù)發(fā)及降低結(jié)直腸癌發(fā)病率和死亡率方面的差異進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌診斷后使用阿司匹林可以降低上述事件的發(fā)生率，但同時(shí)使用阿司匹林和另一種血小板聚集抑制劑患者中沒有觀察到明顯的獲益[8]。有學(xué)者通過對(duì)5個(gè)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)、42個(gè)觀察性研究(其中結(jié)直腸癌有16個(gè))進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，阿司匹林可以降低結(jié)直腸癌的死亡率[9]。一項(xiàng)對(duì)536例老年結(jié)腸癌患者的回顧性研究表明，阿司匹林的使用與更長(zhǎng)的總生存期相關(guān)，表明老年人在明確診斷結(jié)腸癌后使用阿司匹林可以延長(zhǎng)生存期[10]。一項(xiàng)研究納入4 481例結(jié)直腸癌患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與未使用阿司匹林者相比，阿司匹林使用者的存活率提高；且在對(duì)結(jié)腸和直腸進(jìn)行分層研究后發(fā)現(xiàn)，存活率增加僅出現(xiàn)在結(jié)腸癌患者中[11]。以上研究表明，阿司匹林對(duì)結(jié)腸癌不僅具有化學(xué)預(yù)防作用，還可以改善結(jié)腸癌預(yù)后，降低死亡率，延長(zhǎng)生存期。

2 阿司匹林抑制結(jié)腸癌的作用機(jī)制

癌癥的發(fā)生是由多步驟、一系列基因改變所致，基因的改變使正常細(xì)胞獲得生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，從而逐漸轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞；腫瘤的進(jìn)展需要與周圍微環(huán)境協(xié)同作用，以促進(jìn)其生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，而腫瘤微環(huán)境提供了多種腫瘤促進(jìn)因子(包括細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子)和有助于腫瘤發(fā)展的化學(xué)物質(zhì)[12-13]。

2.1抑制COX途徑 COX，也稱環(huán)氧化物水化酶，是合成前列腺素(prostaglandin，PG)和血栓素A2的關(guān)鍵酶。目前發(fā)現(xiàn)，COX存在3個(gè)亞型：COX-1、COX-2、COX-3，其中COX-1為結(jié)構(gòu)型，穩(wěn)定表達(dá)于血管、胃、腎等人體正常器官，其功能與保護(hù)胃腸黏膜、調(diào)節(jié)血小板聚集、外周血管阻力和腎血流分布有關(guān)；COX-2為誘導(dǎo)型，正常情況下，在人體正常組織中低表達(dá)，各種損傷性因子(包括物理、化學(xué)、生物因子)及其誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞因子[白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-8]通過誘導(dǎo)COX-2的表達(dá)，增加PG的合成，與機(jī)體炎癥反應(yīng)、腫瘤的形成和進(jìn)展等密切相關(guān)；COX-3也呈現(xiàn)固定的表達(dá)模式，不同組織的COX-3表達(dá)不同。研究認(rèn)為，COX-3是COX-1的剪接變體，在疼痛中扮演重要角色[14]。

2.1.1抑制COX-2途徑 研究已證實(shí)，COX-2在結(jié)腸癌中過表達(dá)，且在相應(yīng)的結(jié)腸癌微環(huán)境中PGE2表達(dá)上調(diào)；進(jìn)行生存分析后發(fā)現(xiàn)，COX的過表達(dá)與患者的不良預(yù)后相關(guān)，選擇性抑制COX-2可以抑制結(jié)腸癌的生長(zhǎng)[15-16]。PGE2是由花生四烯酸經(jīng)過COX作用合成，合成早期階段由COX-1的組成型表達(dá)介導(dǎo)，晚期階段則依賴于COX-2的誘導(dǎo)[17]。PGE2是免疫反應(yīng)的生理調(diào)節(jié)因子，可以通過抑制淋巴細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)，引起免疫抑制。它能誘導(dǎo)產(chǎn)生抑制性T細(xì)胞和抑制性巨噬細(xì)胞，降低淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞的活性，抑制CD3單抗誘導(dǎo)的T細(xì)胞增殖等。研究顯示，腫瘤組織基質(zhì)中的成纖維細(xì)胞和免疫細(xì)胞中增加的PGE2通過多條途徑參與了結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、血管生成和轉(zhuǎn)移[18-19]。一項(xiàng)研究通過體外培養(yǎng)人結(jié)腸癌HT-29、SW480細(xì)胞株，給予不同劑量的阿司匹林，結(jié)果顯示細(xì)胞生長(zhǎng)被抑制，COX-2和PGE2水平下降[20]。以上研究表明，阿司匹林可以通過抑制COX-2降低結(jié)腸癌組織中的PGE2水平，最終達(dá)到抑制結(jié)腸癌的目的。

有學(xué)者通過使用模擬腫瘤血管生成且依賴COX-2和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的海綿血管生成ddy小鼠模型進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在COX-2水平下降時(shí)，VEGF的水平也隨之下降；且在該模型中，使用選擇性COX-2抑制劑(NS-398，一種非甾體抗炎藥)抑制COX-2，可使VEGF表達(dá)下調(diào)[21]。隨后，他們?cè)u(píng)估了植入s-180細(xì)胞或Lewis肺癌細(xì)胞的微孔周圍的血管生成，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每天口服NS-398或阿司匹林可抑制微孔周圍的血管生成。有研究報(bào)道，COX-2可以誘導(dǎo)升高VEGF水平，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤血管的生成[22]。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，COX-2可以通過促進(jìn)VEGF等促血管生成因子的表達(dá)，促進(jìn)血管生成反應(yīng)早期的內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移，參與結(jié)腸癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，上述現(xiàn)象在給予選擇性COX-2抑制劑或阿司匹林后被抑制；但后續(xù)實(shí)驗(yàn)也表明，阿司匹林抑制結(jié)腸癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移不僅僅局限于抑制COX-2[23]。因此可以認(rèn)為，阿司匹林抗結(jié)腸癌的機(jī)制之一是通過抑制COX-2/VEGF依賴的結(jié)腸癌組織的血管生成。

2.1.2抑制COX-1途徑 阿司匹林是非選擇性的COX抑制劑，小劑量阿司匹林主要通過抑制COX-1發(fā)揮作用[24]。一項(xiàng)研究通過檢測(cè)正常細(xì)胞和結(jié)腸癌細(xì)胞中COX-1的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)與正常細(xì)胞相比，結(jié)腸癌細(xì)胞(HT29、HCT115和DLD1細(xì)胞系)中的COX-1表達(dá)水平較高，在進(jìn)行COX敲除或給予6-C-(E-苯基乙烯基)-柚皮素(一種特異性的COX-1抑制劑)催化失活后，細(xì)胞的惡性特征明顯減少，同時(shí)觀察到表皮生長(zhǎng)因子受體下游信號(hào)級(jí)聯(lián)被顯著抑制[25]。以上研究提示，阿司匹林可以通過抑制COX-1/表皮生長(zhǎng)因子受體依賴的結(jié)腸癌組織血管生成后期的內(nèi)皮管的生成，達(dá)到抑制結(jié)腸癌生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的目的。

2.2抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB) 信號(hào)通路 研究發(fā)現(xiàn)，阿司匹林抑制結(jié)腸癌的作用，不僅僅局限于其可抑制COX途徑[26]。一項(xiàng)研究利用免疫組織化學(xué)染色法檢測(cè)了59例原發(fā)性結(jié)直腸腫瘤患者的腫瘤組織(試驗(yàn)組)和15名對(duì)照者的正常結(jié)腸組織(對(duì)照組)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組的NF-κB表達(dá)水平明顯高于對(duì)照組，且與腫瘤分級(jí)無關(guān)[27]。也有研究通過免疫組織化學(xué)染色法檢測(cè)到有40%結(jié)直腸癌組織中NF-κB的組成型激活，同時(shí)在6個(gè)結(jié)直腸癌細(xì)胞系(DLD-1、HCT15、HCT116、HT29、LOVO和SW620)中也檢測(cè)到NF-κB的組成型激活，其中DLD-1和LOVO顯示出較強(qiáng)的活性；但在用干擾小RNA敲除NF-κB活化的一個(gè)關(guān)鍵元素NF-κB抑制蛋白(nuclear factor-kappa B inhibitor protein，IκB)激酶(nuclear factor-kappa B inhibitor protein kinase，IKK)γ，抑制NF-κB信號(hào)通路，建立穩(wěn)定的敲除細(xì)胞系發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)被顯著抑制，腫瘤血管形成也被抑制[28]。在靜止期細(xì)胞中，蛋白二聚體(主要為P50-P65)與NF-κB特異性的IκB形成三聚體(P50-P65-IκB)，將NF-κB以非活化的形式隔離在細(xì)胞質(zhì)。當(dāng)細(xì)胞在大量的促炎細(xì)胞因子(如細(xì)菌脂多糖、腫瘤壞死因子-α或IL-1)刺激下時(shí)，IκB被IKK復(fù)合物(兩個(gè)催化亞單位IKKα和IKKβ以及一個(gè)調(diào)節(jié)亞單位IKKγ組成)磷酸化，然后被26S蛋白酶體降解，一旦IκB降解，釋放的NF-κB二聚體遷移到細(xì)胞核內(nèi)并激活靶基因轉(zhuǎn)錄，包括c-myc、p53、COX-2和細(xì)胞周期蛋白，上述靶基因會(huì)促進(jìn)細(xì)胞增殖。研究已證實(shí)，阿司匹林通過抑制NF-κB信號(hào)通路促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡[29]?？梢?，阿司匹林可以通過抑制NF-κB的激活，阻止其進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，從而發(fā)揮抑制細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的作用，進(jìn)而達(dá)到抑制結(jié)腸癌的目的。

2.3抑制Wnt/β聯(lián)蛋白(β-catenin)信號(hào)通路 Wnt/β-catenin信號(hào)通路能夠控制發(fā)育、干細(xì)胞維持以及通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡的水平，進(jìn)而影響組織的穩(wěn)態(tài)平衡[30]，該信號(hào)通路失調(diào)可以驅(qū)動(dòng)癌癥干細(xì)胞的存活、生長(zhǎng)及增殖。因此，Wnt/β-catenin信號(hào)通路在調(diào)控結(jié)腸癌細(xì)胞過程中具有重要作用，包括細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡和分化等。2016年，包括日本國(guó)家癌癥中心在內(nèi)的多家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布開發(fā)出一種叫NCB-0846的小分子Wnt抑制劑，并指出NVB-0846可以抑制結(jié)腸癌干細(xì)胞中的Wnt信號(hào)通路，從而達(dá)到抑制結(jié)腸癌的目的；且在關(guān)于結(jié)直腸癌的研究中提出，阻斷Wnt信號(hào)通路可能是清除癌癥干細(xì)胞、治愈該疾病的關(guān)鍵[31]。一項(xiàng)研究表明，非甾體抗炎藥(包括阿司匹林)已被證明可以作為Wnt信號(hào)通路的抑制劑，抑制惡性細(xì)胞的增殖，發(fā)揮抗腫瘤作用[32]。有學(xué)者通過體外培養(yǎng)SW480細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，阿司匹林抑制了腫瘤細(xì)胞中的Wnt信號(hào)通路，降低β-catenin水平，從而達(dá)到抑制結(jié)腸癌細(xì)胞遷移的目的[26]。也有研究通過體外培養(yǎng)結(jié)腸癌細(xì)胞(HCT116和SW620)，利用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)和蛋白質(zhì)印跡法評(píng)估這些β-catenin轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核中的靶基因細(xì)胞周期蛋白D1和原癌基因(c-myc)的轉(zhuǎn)錄和翻譯，發(fā)現(xiàn)阿司匹林抑制了細(xì)胞周期蛋白D1和c-myc的信使RNA和蛋白表達(dá)，這種抑制作用在聯(lián)合單硝酸異山梨酯片治療中進(jìn)一步增強(qiáng)。且阿司匹林與單硝酸異山梨酯片這一藥物組合的有效抗腫瘤作用也在裸鼠體內(nèi)異種移植模型中得到驗(yàn)證[33]。可見，阿司匹林可以促進(jìn)β-catenin的降解，抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路下游基因的轉(zhuǎn)錄，最終發(fā)揮抗癌作用。

2.4促進(jìn)細(xì)胞凋亡信號(hào)通路 腫瘤是一種由細(xì)胞凋亡和增殖失衡引起的疾病，若能使腫瘤細(xì)胞的增殖減弱、凋亡增加，腫瘤就有可能失去其侵襲性增長(zhǎng)的特性。細(xì)胞凋亡被稱為程序性細(xì)胞死亡，它涉及一系列基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控等作用，是體內(nèi)多種細(xì)胞的一種重要的自穩(wěn)機(jī)制。目前，細(xì)胞凋亡主要存在兩種途徑：①外源性凋亡途徑(死亡受體途徑)；②內(nèi)源性途徑(線粒體介導(dǎo)的凋亡信號(hào)途徑)[34]，凋亡過程大致分為以下階段：接受凋亡信號(hào)→凋亡調(diào)控分子間的相互作用→蛋白水解酶(胱天蛋白酶)的活化→進(jìn)入連續(xù)反應(yīng)過程。盡管凋亡過程的詳細(xì)機(jī)制尚不完全清楚，但可以確定胱天蛋白酶的活化、凋亡相關(guān)基因(如p53、Bcl-2、Bcl-2相關(guān)X蛋白)在凋亡過程中起關(guān)鍵作用。

有學(xué)者利用COX-2的互補(bǔ)DNA轉(zhuǎn)染HCT-15結(jié)腸癌細(xì)胞，觀察到COX-2過表達(dá)顯著減弱腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，并與死亡受體5的轉(zhuǎn)錄抑制和Bcl-2的上調(diào)相關(guān)，且非甾體抗炎藥(舒林酸)可以恢復(fù)DR-5的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[35]。有研究利用氧化偶氮甲烷誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸癌模型，經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)阿司匹林能促使凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2/Bcl-2相關(guān)X蛋白比值下降，減少凋亡相關(guān)蛋白(如死亡受體及其配體)的表達(dá)，抑制小鼠結(jié)腸癌的發(fā)生及發(fā)展[36]。上述研究表明，阿司匹林可以通過降低Bcl-2/Bcl-2相關(guān)X蛋白的比值，減少死亡受體和配體的表達(dá)，誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞發(fā)生線粒體和死亡受體介導(dǎo)的凋亡。

2.5改變腸道菌群結(jié)構(gòu) 隨著人們生活水平的提高、飲食結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)腸癌的發(fā)病率逐年升高。有文獻(xiàn)報(bào)道，丁酸梭菌可調(diào)控小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)和組成，減少結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)腸癌的發(fā)生，其機(jī)制可能為抑制NF-κB通路，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[37]。另有研究探索了阿司匹林干預(yù)小鼠[包括正常、APCmin/+(大腸腺瘤性息肉病)、結(jié)腸癌模型小鼠]后其腸道菌群的變化及阿司匹林預(yù)防、治療結(jié)直腸癌的機(jī)制，結(jié)果顯示阿司匹林干預(yù)正常小鼠后其腸道菌群的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯改變，且以有益菌增加為主；在干擾APCmin/+小鼠(形成家族性腺瘤性息肉病，一種良好動(dòng)物模型)后，阿司匹林干預(yù)可減少腺瘤數(shù)量；研究者又通過阿司匹林干預(yù)C57BL/6N結(jié)直腸癌小鼠模型，發(fā)現(xiàn)阿司匹林具有明顯的抑瘤作用，尤其是在高劑量(400 mg/kg)時(shí)效果更明顯，且腸道菌群結(jié)構(gòu)也發(fā)生明顯變化[38-39]。以上研究表明，阿司匹林可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)影響結(jié)腸癌的發(fā)生和發(fā)展。

3 小 結(jié)

阿司匹林對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用可能與其抑制COX-2的活性，進(jìn)而使得PGE2生成減少；抑制COX-1、COX-2的活性，減少VEGF、表皮生長(zhǎng)因子受體的表達(dá)，抑制腫瘤血管的生成；抑制NF-κB 活性；抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路；促進(jìn)細(xì)胞促凋亡相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄；調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)等有關(guān)。因此，近年將阿司匹林作為結(jié)腸癌的輔助化學(xué)治療成為研究熱點(diǎn)。但因其不可忽視的消化道不良反應(yīng)、服用劑量、使用頻率、持續(xù)時(shí)間尚不完全清楚，故阿司匹林安全運(yùn)用于臨床還需進(jìn)一步深入研究。