環(huán)氧化酶-2蛋白在結(jié)直腸癌中的作用研究進(jìn)展

毛煥 王長(zhǎng)友

天津市薊州區(qū)人民醫(yī)院病理科，天津 301900

結(jié)直腸癌是我國(guó)常見的惡性腫瘤之一，為全球第三大惡性腫瘤，發(fā)病率、病死率逐年升高，嚴(yán)重威脅人類健康。結(jié)直腸癌從早期黏膜增生至腫瘤浸潤(rùn)，發(fā)展周期較長(zhǎng)，早檢查、早發(fā)現(xiàn)對(duì)改善患者預(yù)后尤為重要。因此分析與結(jié)直腸癌的發(fā)生、進(jìn)展有關(guān)的生物性指標(biāo)，可為結(jié)直腸癌的治療提供靶點(diǎn)。環(huán)氧化酶（cyclooxygenase，COX）是前列腺素內(nèi)源性過氧化物合成酶，可分為COX-1、COX-2兩種同工異構(gòu)體［1］。其中COX-1可表達(dá)于多種組織中，而COX-2則屬于誘導(dǎo)同工型，受細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子或腫瘤細(xì)胞作用后表達(dá)升高［2］。雖然COX-1、COX-2具有類似的結(jié)構(gòu)，但二者在疾病中的作用并不相同，尤其是COX-2蛋白在多種惡性腫瘤中呈異常表達(dá)，通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、抑制機(jī)體免疫等多種途徑影響腫瘤的生長(zhǎng)、復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移［3］。近年來，對(duì)于惡性腫瘤與COX-2蛋白關(guān)系的研究較多，基于此，本文就COX-2蛋白在結(jié)直腸癌中的作用進(jìn)行綜述。

1 COX-2蛋白結(jié)構(gòu)與理化特征

COX-2基因位于人類第1號(hào)染色體上，由9個(gè)內(nèi)含子、10個(gè)外顯子構(gòu)成，其微小核糖核酸（microRNA，miRMA）質(zhì)量約4.5 kb。COX-2屬于誘導(dǎo)型酶，含有17個(gè)氨基酸殘基，與COX-1在基因結(jié)構(gòu)上有50%～60%同源性［4］。除了腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)及精囊以外的正常組織中，無法檢測(cè)出COX-2蛋白，而受多種炎癥反應(yīng)、生長(zhǎng)因子、促有絲分裂等刺激可誘導(dǎo)COX-2蛋白產(chǎn)生。在細(xì)胞受刺激后，多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可調(diào)控COX-2編碼基因，隨著COX-2miRNA表達(dá)升高，大量COX-2蛋白合成［5］。COX-2蛋白活化后可催化花生四烯酸產(chǎn)生多種前列腺素，而前列腺素具有多種生理、病理功能，在炎癥或腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用［6］。Sheng等［7］研究發(fā)現(xiàn)，COX-2及其代謝產(chǎn)物前列腺素2可促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生、進(jìn)展。

2 COX-2蛋白在結(jié)直腸癌中的作用機(jī)制

近年來大量研究表明，COX-2在食管癌、膀胱癌、前列腺癌等多種惡性腫瘤中表達(dá)上調(diào)，與腫瘤發(fā)生、分化、轉(zhuǎn)移及預(yù)后等密切相關(guān)。Albasri等［8］通過免疫組織化學(xué)法檢測(cè)324例大腸癌患者腫瘤組織中COX-2表達(dá)，結(jié)果顯示，COX-2在腫瘤組織中呈高表達(dá)，且COX-2表達(dá)水平與腫瘤分化程度、淋巴管浸潤(rùn)、腫瘤分期等呈顯著相關(guān)，COX-2高表達(dá)也是大腸癌預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)，證實(shí)COX-2蛋白對(duì)大腸癌預(yù)后具有重要影響。

2.1 促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、抑制腫瘤細(xì)胞凋亡

COX-2為B淋巴細(xì)胞瘤-2基因（B lymphocytoma-2，bcl-2）上游調(diào)控者，可通過調(diào)節(jié)bcl-2的表達(dá)，抑制放化療引起的腫瘤細(xì)胞凋亡，并可降低花生四烯酸水平，抑制鞘磷脂水解，減少神經(jīng)酰胺的釋放，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡［9］。同時(shí)COX-2蛋白的催化產(chǎn)物前列腺素還能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。諸葛飛等［10］研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌組織中COX-2 miRNA表達(dá)顯著高于癌旁組織，進(jìn)一步說明COX-2可通過磷酸肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol-3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）、E鈣黏蛋白等信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。有研究指出，COX-2還能通過Yes相關(guān)蛋白1（Yes-associated protein 1，YAP1）生長(zhǎng)調(diào)節(jié)通路作用于尿路上皮腫瘤干細(xì)胞的擴(kuò)增，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖；同時(shí)COX-2、YAP1通路的激活，也會(huì)抑制表皮生長(zhǎng)因子受體表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的耐藥性，增加腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)［11］。此外，Wang等［12］研究證實(shí)外源性表達(dá)的COX-2可修復(fù)基質(zhì)相互作用分子基因敲除的結(jié)直腸癌細(xì)胞遷移缺陷，促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的遷移，在腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。

2.2 對(duì)機(jī)體的免疫抑制作用

結(jié)直腸癌的發(fā)生、進(jìn)展與免疫抑制密切相關(guān)，機(jī)體的抗腫瘤免疫效應(yīng)主要通過細(xì)胞免疫機(jī)制發(fā)揮作用。多種腫瘤細(xì)胞能夠逃避宿主免疫監(jiān)視，不僅能誘導(dǎo)機(jī)體釋放白介素（Interleukin）-10、IL-12等免疫抑制因子，也能直接分泌免疫抑制因子，影響機(jī)體的抗腫瘤效應(yīng)［13］。而COX-2高表達(dá)可通過前列腺素抑制免疫調(diào)節(jié)因子，抑制B細(xì)胞、T細(xì)胞增殖，進(jìn)而影響機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫反應(yīng)，降低機(jī)體免疫監(jiān)視能力。Hennequart等［14］發(fā)現(xiàn)，COX-2的表達(dá)可以通過MAPK通路，間接的上調(diào)吲哚胺2，3-雙加氧酶1的表達(dá)，影響機(jī)體的免疫機(jī)制，說明COX-2的表達(dá)可能是黑色素瘤的免疫抑制驅(qū)動(dòng)因子，與黑色素瘤的治療及預(yù)后密切相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)抑制肝癌細(xì)胞的COX-2表達(dá)，能提高肝癌小鼠CD4/CD8的表達(dá)，進(jìn)而改善調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的功能，影響腫瘤生長(zhǎng)的免疫微環(huán)境，有利于抑制腫瘤細(xì)胞增殖，延緩腫瘤進(jìn)展［15］。此外，Elling等［16］研究指出，長(zhǎng)時(shí)間基因間非編碼RAN（long term intergenic noncoding，LincRNA）-COX2可通過增強(qiáng)RAN機(jī)制調(diào)節(jié)前列腺素內(nèi)切酶，并通過獨(dú)立于前列腺素內(nèi)切酶的反式作用，對(duì)天然免疫基因發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，證實(shí)COX-2具有調(diào)節(jié)免疫基因的反式作用，其高表達(dá)有利于腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。

2.3 促進(jìn)腫瘤新生血管生成

腫瘤新生血管形成主要是由于腫瘤細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等相互作用，引起血管生長(zhǎng)與抑制因子水平失衡所致，而腫瘤血管形成不僅可為腫瘤細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)，也可促進(jìn)腫瘤代謝，在腫瘤生長(zhǎng)、進(jìn)展中起到重要作用［17］。Xie等［18］研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中COX-2陽性表達(dá)率高達(dá)87.5%，且其表達(dá)水平與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、微血管密度呈正相關(guān)，進(jìn)一步說明COX-2可通過促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)，增加腫瘤組織血管密度，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤血管形成，增強(qiáng)腫瘤的侵襲性。黃小環(huán)等［19］對(duì)比了乳腺癌患者腫瘤組織與良性病變組織中COX-2表達(dá)水平，結(jié)果顯示，乳腺癌組織中血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry，VM）、COX-2陽性表達(dá)率高于良性病變組織，且COX-2表達(dá)與VM表達(dá)及乳腺癌病理分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，說明COX-2表達(dá)與腫瘤組織供血、腫瘤進(jìn)展有關(guān)。此外，研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中COX-2、核因子κB陽性表達(dá)率高，COX-2、核因子κB陽性表達(dá)患者微血管密度相對(duì)較高，且二者表達(dá)水平與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，說明COX-2可通過促進(jìn)胃癌組織中腫瘤血管新生，促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移［20］。

2.4 誘導(dǎo)前致癌物質(zhì)活化

正常情況下機(jī)體在接觸外源性物質(zhì)后，可通過代謝酶作用將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低毒性或無毒性物代謝物排出體外，但多種前致癌物質(zhì)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后，可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮闹掳┐x物，在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生致癌作用［21］。而COX-2蛋白的過氧化活性、環(huán)氧化活性，可對(duì)前致癌物質(zhì)起到催化作用，促使黃曲霉素、多環(huán)芳烴類等致癌物質(zhì)活化，并通過電子結(jié)合DNA，形成DAN-致癌結(jié)合物。此外，COX-2還能增加氧自由基合成，對(duì)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)參與的不飽和脂肪酸氧化反應(yīng)產(chǎn)生干擾，促使前致癌物質(zhì)雙鏈發(fā)生環(huán)化，進(jìn)而形成致癌物質(zhì)，促進(jìn)腫瘤發(fā)生。李貴節(jié)等［22］通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用黃曲霉毒素B1誘發(fā)的人結(jié)直腸癌細(xì)胞系HCT116細(xì)胞中COX-2呈高表達(dá)，使用CPLYCSB可下調(diào)腫瘤細(xì)胞COX-2表達(dá)，發(fā)揮抗癌效果。此外，楊濤等［23］研究發(fā)現(xiàn)，黃曲霉毒素B1誘發(fā)的肝癌大鼠組織中COX-2顯著高于空白對(duì)照組，間接說明COX-2表達(dá)可通過激活前致癌物質(zhì)活性，誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生。但目前臨床關(guān)于COX-2誘導(dǎo)前致癌物質(zhì)活化的相關(guān)研究較少，具體作用機(jī)制尚不明確，未來還需進(jìn)一步研究分析。

2.5 促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)與粘附

COX-2蛋白可促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-2的表達(dá)，或抑制E-粘連素水平，影響與細(xì)胞動(dòng)力有關(guān)的生化指標(biāo)，進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)與粘附［24］。COX-2蛋白還能介導(dǎo)細(xì)胞表面的CD33受體、透明質(zhì)酸等，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。Xu等［25］通過雙重染色顯示，腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMS）在胃癌腫瘤組織聚集，且TAMS表達(dá)與COX-2表達(dá)呈正相關(guān)，而具有COX-2依賴性的胃癌細(xì)胞，可促使MMP-9的釋放，增強(qiáng)胃癌細(xì)胞的侵襲性。有研究指出，COX-2、MMP-2在前列腺癌組織中表達(dá)顯著高于良性前列腺組織，且二者呈正相關(guān)關(guān)系，說明COX-2可通過上調(diào)MMP-2的表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移活性［26］。李志鋒等［27］比較了結(jié)腸腺癌組織與結(jié)腸腺瘤、正常結(jié)腸黏膜組織中COX-2蛋白表達(dá)，結(jié)果顯示，結(jié)腸腺癌組織中COX-2陽性表達(dá)率最高，且腫瘤浸潤(rùn)深度T3～T4、發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者COX-2表達(dá)顯著高于浸潤(rùn)深度T1～T2與未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者，說明COX-2蛋白表達(dá)與結(jié)腸癌的發(fā)生、進(jìn)展密切相關(guān)，可作為臨床診斷結(jié)直腸癌與評(píng)估預(yù)后的重要指標(biāo)。

3 COX-2抑制劑在結(jié)直腸癌中的應(yīng)用價(jià)值

COX-2抑制劑的抗腫瘤作用靶點(diǎn)較多，除了阻斷COX-2通路、抑制COX-2生成外，還可通過蛋白激酶、鈣腺嘌呤核苷三磷酸酶、周期蛋白等多種通路發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。Huang等［28］通過對(duì)14 688名結(jié)直腸癌患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，使用塞來昔布、羅非昔布、尼美舒利等COX-2抑制劑的患者整體生存率顯著高于未使用COX-2抑制劑的患者，說明COX-2抑制劑可延緩結(jié)直腸癌患者腫瘤進(jìn)展，提高患者生存率，有利于改善患者預(yù)后。

3.1 塞來昔布衍生物

塞來昔布為特異性COX-2抑制劑，可通過對(duì)腫瘤細(xì)胞周期的調(diào)控作用，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤血管形成。同時(shí)塞來昔布衍生物還能降低端粒酶活性，促使端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶基因敲除，進(jìn)而降低COX-2表達(dá)，發(fā)揮抗腫瘤作用。Gungor等［29］通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用塞來昔布的治療組結(jié)直腸腺癌發(fā)生率為10%，顯著低于對(duì)照組（30%），說明塞來昔布可抑制腫瘤血管形成，對(duì)大腸癌的發(fā)生具有保護(hù)作用，且可延緩腫瘤進(jìn)展。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，塞來昔布可通過降低細(xì)胞粘附分子表達(dá)、阻斷波形蛋白及轉(zhuǎn)錄因子等途徑，抑制腫瘤細(xì)胞遷移，并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［30］。

3.2 尼美舒利類似物

尼美舒利類似物為特異性非甾體類抗炎藥，可促使Bcl-2蛋白磷酸化，進(jìn)而上調(diào)Bcl-2關(guān)聯(lián)X蛋白表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。Gungor等［31］通過觀察17種新的含有尼美舒利類似物的藥物對(duì)COX-2的抑制作用，結(jié)果顯示，使用尼美舒利類似物可抑制脂多糖刺激的COX-2蛋白表達(dá)，并減少前列腺素2、一氧化氮的釋放，同時(shí)尼美舒利類似物還能降低抗凋亡蛋白Blc-2表達(dá)，說明尼美舒利類似物可作為新型抗癌劑應(yīng)用于臨床惡性腫瘤的治療中。吳少鋒等［32］經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，接受尼美舒利治療的大鼠腫瘤體積、重量均低于模型組，血清腫瘤標(biāo)志物癌胚抗原、鱗癌特異性抗原、細(xì)胞角蛋白19可溶性片段含量顯著低于模型組，進(jìn)一步說明尼美舒利類似物可有效抑制腫瘤生長(zhǎng)，對(duì)惡性腫瘤具有較好的靶向治療效果。

4 小結(jié)

結(jié)直腸癌發(fā)病率、病死率呈上升趨勢(shì)，尋找客觀指標(biāo)對(duì)結(jié)直腸癌進(jìn)行早期診斷、治療，對(duì)改善結(jié)直腸癌患者預(yù)后尤為重要。COX-2蛋白與腫瘤發(fā)生發(fā)展有關(guān)，可通過促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、抑制凋亡、免疫抑制、促進(jìn)腫瘤血管形成、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等多種作用機(jī)制促進(jìn)結(jié)直腸癌發(fā)生、進(jìn)展，并影響患者治療效果與預(yù)后。因此分析COX-2蛋白在結(jié)直腸癌患者中的作用，有助于更深入了解腫瘤發(fā)生機(jī)制，并為臨床治療結(jié)直腸癌提供新的靶點(diǎn)。雖然目前對(duì)COX-2蛋白通路的研究已取得一定的進(jìn)展，但其作用機(jī)制復(fù)雜，還有諸多問題尚待研究，如COX-2蛋白在結(jié)直腸癌中的誘導(dǎo)方式、COX-2啟動(dòng)因子轉(zhuǎn)錄的調(diào)控等，未來臨床可針對(duì)以上問題進(jìn)行更深入的分析，以為結(jié)直腸癌的治療提供分子基礎(chǔ)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突