COX-2抑制劑聯合抗腫瘤的研究進展

劉智豪，劉叔文，余 樂

(南方醫科大學1.第一臨床醫學院，2.藥學院，廣東廣州 510515)

環氧酶(cyclooxygenase，COX)是前列腺素(prostaglandins，PG)合成過程的重要限速酶。目前發現COX-1、COX-2和COX-3三種亞型，其中COX-1和COX-2的基因有60%同源性，并具有高度相似的酶學特性，但在組織分布以及表達調控上有明顯差異。COX-1主要分布在胃、血小板、內皮細胞中，為細胞的結構性酶，產生生理性PG，起到保護細胞和胃黏膜完整、調節穩定內環境等作用。COX-2則為誘導性酶，在大多細胞中不表達或少量表達。當細胞受到促癌劑、促炎細胞因子等刺激時，COX-2表達上調，并參與炎癥和腫瘤的形成和發展。另外，一般認為COX-3是COX-1的變異體，主要存在于大腦皮質和心臟，安乃近、對乙酰氨基酚等對其具有較強的抑制作用。

研究表明COX-2抑制劑能夠影響化療藥物的抗腫瘤活性，然而研究間結論存在爭議。本文對COX-2抑制劑聯合化療藥物的臨床前和臨床研究進行綜述，并探討影響化療效果的可能機制。

1 COX-2參與腫瘤的機制

COX-2通過多種機制參與腫瘤的發生和發展。COX-2的代謝產物PGE2能夠刺激細胞增殖和抑制凋亡，激活cAMP途徑誘導腫瘤血管生成，并通過抑制機體免疫系統和改變腫瘤周圍微環境而利于腫瘤的浸潤轉移。另外，COX-2的高表達促使慢性炎癥部位形成癌前微環境(PCM)，其具有類似腫瘤微環境(CM)的生物特性可以促使慢性炎癥向腫瘤轉變［1－3］。

2 COX-2抑制劑的抗癌機制

過去認為COX-2抑制劑的抗癌活性依賴于阻斷COX-2通路，通過減少COX-2產物的生成達到抗癌作用。而隨著研究的進展，許多COX-2非依賴通路陸續被發現。其作用靶點包括鈣ATP酶、蛋白激酶以及其上游的磷酸肌醇依賴激酶1(PDK1)，CDK周期蛋白復合物的多種CDKs、碳酸酐酶(CA)、鳥氨酸脫氫酶等。通過上述通路，COX-2抑制劑還具有抑制細胞周期進程、誘導細胞凋亡和抑制血管生成和轉移的作用［4－5］。此外，COX-2非依賴通路的抗癌作用在各種COX-2抑制劑中有所差別，說明不同的化學結構可能決定了其作用靶點的差異。因此，修飾和改造COX-2抑制劑的化學結構以增強其抗癌活性方面的研究具有巨大潛力。

3 COX-2抑制劑聯合療法臨床前研究

3.1 COX-2抑制劑聯合療法與腫瘤預防 多項研究表明，COX-2抑制劑能有效地預防腫瘤。Kansal等［6］研究celecoxib和魚油(主要成分為 n-3多不飽和脂肪酸，具有一定的COX-2抑制作用)的聯合作用發現，對于乳腺癌小鼠，預先用celecoxib+魚油喂養可以有效地調節機體氧化應激，在腫瘤形成初期起到預防作用。在大腸癌研究中，celecoxib與洛伐他丁(lovastatin)可以減低小凹蛋白-1(caveolin-1)的表達。小凹蛋白-1高度參與結腸癌的發生，聯合celecoxib與洛伐他丁可通過抑制小凹蛋白1及其下游信號分子，起到化學預防作用。此外，celecoxib與洛伐他丁還可以通過降低細胞周期蛋白D1(cyclin D1)的表達從而抑制癌細胞增殖［7］。腫瘤微環境的改變與腫瘤發生和轉移密切相關。聯合使用celecoxib及粘蛋白疫苗可以調整腫瘤周圍微環境，上調體液免疫作用和免疫監視，促進胰腺癌細胞的凋亡［8］。這些研究表明，celecoxib通過不同的機制減少多種腫瘤的發生。

3.2 COX-2抑制劑聯合療法減少腫瘤復發 激素替代是晚期雄激素依賴前列腺癌的標準療法，然而由于腫瘤產生藥物抵抗以及組織中的雄激素不能完全去除等原因，其治療后期療效甚微，往往引起復發。研究顯示聯合celecoxib治療能夠有效地阻斷有絲分裂，促進癌細胞凋亡。聯合celecoxib的激素替代療法為預防晚期前列腺癌復發提供了新的思路［9］。

在腫瘤圍手術期，機體的應激反應以及癌細胞的旁分泌會引起術后免疫抑制，使腫瘤復發率增高［10］。圍手術期聯合用藥，可以明顯提高移植癌小鼠術后生存率［11］。此外，由于碳酸酐酶(CAs)和PGs都有抑制NK細胞活性的作用［12］，所以心得安(propranolol)和非甾體抗炎藥依托度酸(etodolac)的聯合使用很可能與提高NK細胞和CTL細胞介導的細胞免疫有關。相關研究對使用心得安和依托度酸安全性進行評估，發現其對結腸癌小鼠術后結腸的吻合和康復沒有影響［13］。鑒于心得安和依托度酸的聯合使用具有良好的安全性以及較低的費用，研究認為其適用于大多數原發性腫瘤切除手術以減低腫瘤復發［11］。

3.3 增強常規抗癌藥的細胞毒性 更多的研究集中于把常規抗癌藥物與COX-2抑制劑聯合使用，以增強其細胞毒性作用。我們之前的研究表明，吲哚美辛和COX-2選擇性抑制劑SC-236能夠增強阿霉素在人食管鱗癌細胞中的細胞毒作用［14］。另外，celecoxib可以提高惡性胸膜間皮瘤對培美曲塞(pemetrexed)的敏感度［15］，吲哚美辛及NS-398可以抑制雙氫嘧啶脫氫酶(DPD)的表達和活性，從而與5-氟尿嘧啶(5-FU)合用有協同效應［16］。肝細胞癌分子治療研究發現，celecoxib與蛋白酶體抑制劑的協同效應與激活caspase-3和caspase-7、誘導聚ADP核糖聚合酶(PARP)裂解、下調Bcl-2、誘導內質網應激等多種途徑有關［17］。也有報道指出COX-2抑制劑能提高多種鉑類抗癌藥物對一些腫瘤細胞的敏感性［18－19］。由于celecoxib能夠增敏多種化學結構不同并且抗腫瘤機制也有所不同的抗腫瘤藥物，那么celecoxib很有希望成為一種廣譜的化療藥物增敏劑。

3.4 對放化療和光動力療法增敏效應 COX-2過表達會減低腫瘤對放射線的敏感度，因此COX-2抑制劑作為放療增敏劑的研究由來已久。Shin等［20］發現 celecoxib能提高COX-2高表達癌細胞株的放射敏感度。這種增敏作用在使用RNAi技術沉默細胞COX-2表達后不再產生，但再將COX-2 cDNA轉染到無COX-2表達的細胞株后celecoxib的增敏作用再次恢復。這一研究直接證實了抑制COX-2的化療增敏作用。而對A549繼發骨轉移癌小鼠，celecoxib明顯提高放療對腫瘤生長和血管增生的抑制作用［21］。研究已證實尼美舒利(nimesulide)的放療增敏作用是通過激活caspase-8/Bid通路，以促進腫瘤的凋亡發生［22］。一個關于光動力療法的研究對比了DMC(一種沒有COX-2抑制作用的celecoxib類似物)以及celecoxib對光動力療法(PDT)療效的影響，結果顯示它們同樣能夠提高乳腺癌細胞光敏作用，促進腫瘤凋亡［23］。這表示COX-2抑制劑還可以通過非COX-2依賴途徑來提高PDT的作用，而這一作用很可能與其化學結構相關。研究還發現COX-2抑制劑可以阻斷腫瘤的耐藥性的發生［24－25］。

4 COX-2抑制劑聯合療法臨床研究

在臨床前實驗的基礎上，COX-2抑制劑聯合抗癌的臨床試驗也陸續開展。一些研究發現COX-2抑制劑對心血管系統有一定的毒副作用，導致人們對COX-2抑制劑安全性有所擔心，增添了臨床研究COX-2抑制劑聯合抗癌的難度。在一個多中心的臨床研究中，聯合celecoxib和順鉑及依托泊苷對74例廣泛期小細胞肺癌進行干預。雖然有24例因為對celecoxib的安全疑慮提前退出了試驗，但其余50例患者都接受了130個聯合治療周期。試驗結果顯示反應比率(RP)達0.565，平均進展時間為8.6個月，總體生存率為11.3個月，與celecoxib相關的毒性很低。此研究認為，順鉑、依托泊苷聯合celecoxib治療廣泛期小細胞肺癌是安全可行的［26］。另外一個對COX-2抑制劑阻斷多耐藥性肝細胞癌(HCC)的臨床試驗中，聯合使用celecoxib、癌得星(endoxan)和5-FU的15例患者的部分反應率(PP)達11例，另外4例患者的AFP水平也達到正常，達到完全緩解(CP)。該研究發現，使用celecoxib(400 mg·d－1)，可以明顯的減小腫瘤體積。其機制在于激活caspase-3凋亡途徑，減低p糖蛋白以及VEGF和堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)等的表達［27］。由此肯定了COX-2抑制劑有提高HCC對抗癌藥物敏感度的作用。臨床試驗結果表明，聯合療法具有療效好、毒性小的優點［28－29］。

然而，一個Ⅱ期臨床試驗的結果顯示聯合療法的作用并不明顯。該試驗對17名Ⅲa和Ⅲb期的NSCLC患者給予聯合治療。由于整體反應率只達到0.42而不得不終止了試驗。其平均生存時間只有203 d，比對照組的323 d少。對比不使用celecoxib的放化療治療，聯合療法反而更差，同時占0.3的患者出現3到4級的肺毒性。試驗同時發現，PGEM可能是一個簡易而有效的生物指標，可用于篩選出適合于接受聯合治療的患者。PGE-M是PGE2在尿液中的主要代謝物，只有當PGE-M水平＜30 μg·g－1和治療后PGE-M水平降低＞10%時，治療才有良好的效果［30］。這項研究提示我們，篩選出合適的患者是聯合療法的關鍵問題之一。

考慮到聯合用藥后病人的預后效果比較復雜，以上研究提示在設計臨床聯合給藥方案時需要考慮以下因素:①腫瘤類型，不同的腫瘤對聯合用藥的反應可能不同;②抗腫瘤藥物的選擇，COX-2抑制劑與某些抗腫瘤藥物合用可能產生協同作用，而與另外的抗腫瘤藥物合用則可能產生拮抗作用;③患者的選擇，通過一定的生化指標篩選合適的患者是有效治療的關鍵，而對這些生化指標的研究有待進一步研究。

5 COX-2抑制劑聯合療法面臨的挑戰

我們在研究COX-2抑制劑與順鉑聯合使用治療食管鱗狀細胞癌的試驗中發現，celecoxib會拮抗順鉑的細胞毒性，減少癌細胞的凋亡。但用siRNA下調COX-2基因表達則沒有與celecoxib類似的效果，意味著celecoxib是通過非依賴COX-2途徑拮抗順鉑毒性作用。深入研究發現，celecoxib的作用在于降低細胞上銅運轉蛋白1(CTR-1)的蛋白水平，減少順鉑進入癌細胞。由于順鉑在細胞內的積聚減少，最終使順鉑體外抗癌作用下降，導致聯合療法并不增強順鉑抗癌作用。為此，我們認為目前進行的celecoxib聯合順鉑抗癌的臨床試驗應該更加謹慎［31］。實際上，近年亦有不少試驗對聯合治療的效果提出質疑。有報道稱聯合尼美舒利與放療干預頭頸細胞癌株SCC9和SCC25，結果并沒有如預期出現放療增敏作用［32］。也有文獻指出由于腫瘤自身能夠產生大量的COX-2產物，表現出逃逸COX-2抑制劑的能力，使COX-2抑制劑的抗腫瘤生成作用不能長期維持［33］。我們對COX-2抑制劑作用的機制仍在探索當中，COX-2抑制劑的聯合療法到底有多大的腫瘤防治作用，仍需要后續的研究來完成。

6 結論與展望

流行病學、臨床和臨床前試驗的證據都表明COX-2促進腫瘤的形成和進展。我們已經了解其中一些基于COX-2異常表達而導致腫瘤形成的分子機制以及關鍵的信號轉錄機制。然而在COX-2抑制劑抗腫瘤作用的研究中，我們發現了COX-2抑制劑尚有非COX-2依賴的抗腫瘤作用。由于非COX-2依賴途徑的分子機制仍在研究當中，因此對一些COX-2抑制劑在體內外抗腫瘤試驗中的不同結果，我們尚未能給出完整的解答。以celecoxib等COX-2抑制劑作為輔助藥物的新輔助療法或者聯合療法在體內外和臨床的應用在上述大前提下陸續進行。大量的實驗發現了COX-2抑制劑作為輔助藥物具有增強放化療敏感性、阻斷耐藥性、毒性低等優點，然而也有臨床試驗顯示COX-2抑制劑聯合療法沒有任何明顯療效。說明COX-2抑制劑需要有選擇性地應用于不同的患者。到底對哪些COX-2表達狀態的癌細胞使用COX-2抑制劑有更好的效果?對哪些狀態和條件的患者使用COX-2抑制劑有更好的療效?哪些藥物和療法與COX-2抑制劑聯合使用更有協同效應?哪些檢測指標可以更好的指示COX-2抑制劑的使用條件和反映COX-2的使用效果?要回答這些問題，COX-2抑制劑抗腫瘤作用的基礎研究必須繼續深入，當前COX-2抑制劑聯合療法應參考以往研究的結果更加謹慎地進行。

總之，COX-2抑制劑聯合療法作為抗癌新策略在部分臨床試驗中已經得到肯定，相信隨著更多基礎研究的進展，聯合療法使用會更加有方可循。更多新的組合和針對性的療法將會陸續發展。COX-2抑制劑聯合療法將使人類在抗癌的征途上繼續前進。

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