抗壞血酸與結直腸癌關系的研究進展*

覃鳳嫻，梁委軍，陳曉麗，鄒 燕，陳紀飛 綜述，戴盛明 審校

(廣西醫科大學第四附屬醫院醫學檢驗科，廣西柳州 545005)

抗壞血酸與結直腸癌關系的研究進展*

覃鳳嫻，梁委軍，陳曉麗，鄒 燕，陳紀飛 綜述，戴盛明△審校

(廣西醫科大學第四附屬醫院醫學檢驗科，廣西柳州 545005)

抗壞血酸；結直腸腫瘤；靜脈滴注；過氧化氫；細胞凋亡

抗壞血酸(ascorbic acid)，即維生素 C，是維持機體正常代謝和生理功能所必需的基礎物質，也是WHO及聯合國工業發展組織共同確定的人類26種基本藥物之一。它的發現源于它的缺乏會導致壞血病。臨床研究發現，抗壞血酸還可用于防治克山病、高鐵血紅血癥、過敏性皮膚病，促進傷口愈合及各種貧血。此外，其對高脂血癥、感冒、促進生長發育、抗衰老及提高智力等都有一定作用。同時，抗壞血酸還用于急慢性傳染病、肝炎的輔助治療，所以應用日益廣泛。近年來，人們又逐漸認識到抗壞血酸在腫瘤治療中可能發揮重要的作用。本文就目前國內外學者對抗壞血酸在結直腸癌防治方面的研究做一綜述。

1 抗壞血酸缺乏易誘發結直腸癌

流行病學調查發現，多種癌癥的發病率與人們日常抗壞血酸的攝入量有關[1]。結直腸癌高發人群，其膳食中蔬菜、水果、抗壞血酸、粗纖維等均較對照組低，其中以直腸下段癌患者其抗壞血酸攝入不足尤其明顯。Saygili等[2]調查發現，在同年齡段的健康人血漿內抗壞血酸的水平明顯高于同年齡段結腸癌患者。Musil等[3]也發現，與健康對照人群相比，結直腸癌患者血漿中抗壞血酸的水平明顯減少。最近，Leenders等[4]的研究也證實，血漿中抗壞血酸的水平與結直腸癌的發生率呈負相關。而日常抗壞血酸的補充可以減少結直腸癌的發病率。Kune等[5]研究發現，日常抗壞血酸的攝入可以有效預防結直腸癌的發生。同樣的結論在2013年的研究中也得到證實[6]。可見，抗壞血酸不足與結直腸癌的發生、發展存在著密切的關系。

2 抗壞血酸對結直腸癌的影響

2.1 抑制腫瘤的生長 多項研究表明，抗壞血酸可以抑制結直腸癌的進展。Roomi等[7]將結直腸癌細胞HCT116皮下注射裸鼠構建結直腸癌荷瘤模型，觀察裸鼠腫瘤的生長情況及對腫瘤組織中基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)，血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，細胞增殖核抗原(nuclcar-associated antigen，Ki-67)和黏蛋白的水平進行檢測。結果發現，與其他對照組相比，抗壞血酸處理組小鼠的腫瘤體積明顯減小，腫瘤組織內MMPs，VEGF，Ki-67和黏蛋白等的表達也明顯減少。Mamede等[8]以結直腸癌細胞WiDr為研究對象，體內外評估藥理劑量抗壞血酸的細胞毒效應。體外的研究發現，藥理劑量的抗壞血酸不僅顯著抑制腫瘤細胞的生長，同時還具有細胞毒作用，加速了腫瘤細胞的死亡。在荷瘤小鼠模型中也發現，抗壞血酸處理組小鼠的腫瘤生長速率明顯小于對照組。而對于正常腸上皮細胞，抗壞血酸的攝入量與細胞的凋亡無相關性[9]。研究者在20名結直腸腺瘤患者中評估了在膳食中補充抗壞血酸對腸黏膜細胞動力學的影響。結果發現，在膳食中補充抗壞血酸能有效地降低腸道組織癌前病變的發生。

2.2 延長患者的生存率 Jacobs等[10]對美國711 891名志愿者進行長達14年的隨訪中發現，每日補充抗壞血酸10年或以上可以有效降低65歲以下人群結直腸癌的發病率，并能顯著降低各年齡段結直腸癌患者的病死率。

2.3 增強化療的敏感性 抗壞血酸不僅單獨使用表現出抗腫瘤作用，尤其作為輔助藥物表現出很好的抗腫瘤協同作用。在Riordan等[11]的病例報告中，一位已經發生肝轉移的結直腸癌患者經手術切除后給予5-FU和亞葉酸進行化療，并檢測該患者中CEA水平的改變。經過12個周期的化療，該患者的CEA水平從最初的90.2降至67.7，療效甚微。后經醫生調整化療策略，在化療藥物常規治療的同時給予抗壞血酸靜脈滴注，每次100 g，每周2 次。持續半年后，該患者的CEA降至正常水平(<3.0 ng/mL)。進一步進行CT掃描，未發現該患者腫瘤有轉移的跡象，化療效果顯著。

2.4 減少放化療的不良反應 體外實驗發現高劑量抗壞血酸及其代謝物可以提高原本缺氧的腫瘤細胞對放射線治療的敏感性，若與某些化學治療藥物合用，還能提高某些化療藥物的作用，減輕化療的不良反應。在Riordan等[11]的病例報告中，發生肝轉移的結直腸癌患者給予5-FU常規治療的同時給予靜脈滴注抗壞血酸，每次100 g，每周兩次。自開始給予抗壞血酸治療起，該患者對5-FU的不良反應，如惡心、腹瀉、胃痛、口腔炎等開始減少，甚至消失。除此之外，在此后的化療過程中，該患者均未出現常見的化療并發癥如白細胞減少，血小板減少，貧血等，患者的生存質量得到顯著提升。

然而，也有些研究對抗壞血酸的抗腫瘤效果持懷疑態度。Papaioannou等[12]發現抗壞血酸的單劑量作用或者聯合其他藥物均不能有效抑制結直腸癌的進展。Wang等[13]也報道，日常抗壞血酸的攝入不能預防結直腸癌的發生；近期的研究報道也說明，抗壞血酸僅能輕微地預防結直腸癌的發生，而對結直腸癌的總病死率無明顯改善[14]。令研究者持不同意見的原因之一可能是由于給藥方式的不同引起的。有研究提到，口服抗壞血酸不能有效減少結直腸癌的風險，但是靜脈給藥可以有效抑制結直腸癌的進展。Riordan等[11]研究證實了高劑量抗壞血酸靜脈滴注可以治愈結直腸癌。其他原因可能是由于表型的不同導致腫瘤細胞對抗壞血酸的敏感性不一。來自威爾康奈爾醫學院的最新研究表明，高水平的抗壞血酸可以殺滅小鼠機體及細胞培養物中攜帶KRAS和BRAF基因突變的結直腸癌細胞[15]。當然，還有許多未知的原因。以上提示抗壞血酸可以作為一種抗腫瘤藥物用于治療結直腸癌。

3 可能的機制

3.1 細胞毒作用 抗壞血酸本身就是一種強氧化劑，可以產生大量過氧化氫(H2O2)。生理情況下，H2O2在過氧化氫酶的作用下分解為水和氧氣。由于腫瘤細胞缺乏過氧化氫酶，導致過氧化氫蓄積。H2O2能夠選擇性地促進腫瘤細胞的DNA損傷，起到細胞毒作用，從而殺傷腫瘤細胞[16]。此外，抗壞血酸還可通過抑制腫瘤細胞中低氧誘導因子(hypoxia-inducible factor,HIF)的活性，抑制腫瘤的進展[17]。眾所周知，腫瘤細胞處于低氧環境下，可通過過表達HIF-1α，從而介導其對低氧的適應性反應，包括刺激新生血管形成和促進糖酵解過程，最終導致腫瘤細胞在不斷增生的同時獲得轉移和浸潤的能力。而抗壞血酸可以促進羥化酶的合成，從而促進HIF-1α的降解，進而抑制腫瘤細胞的生長與轉移[18]。

3.2 促進腫瘤細胞凋亡 研究者將抗壞血酸與腫瘤細胞在體外共同培養1 h后，通過掃描電鏡和透射電鏡觀察細胞的改變，結果發現腫瘤細胞的輪廓、線粒體和細胞內膜等成分均發生了變化[19]。抗壞血酸持續作用24 h后，腫瘤細胞開始發生凋亡，如出現了線粒體膨脹，細胞核與核仁分離和DNA斷裂等細胞凋亡的典型特征。Gong等[20]發現抗壞血酸還可影響腫瘤凋亡相關基因，如半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶(Caspase-3)，p53, B細胞淋巴瘤/白血病-2(B cell lymphoma/lewkmia-2，Bcl-2)，人Bcl-2相關X蛋白(Bcl-2 Assaciated X protein，Bax)及禽類髓細胞病毒致癌基因的細胞同系物(Cellular homologue of avian myelocytomatosis virus oncogene,C-myc)的表達，進而抑制腫瘤細胞內DNA復合物合成，并干擾腫瘤細胞的代謝周期，進而限制腫瘤細胞的生長，促進腫瘤細胞凋亡。還有研究認為抗壞血酸能促進膠原蛋白的合成，從而增加細胞膜的機械完整性和凝聚力，進而抑制腫瘤細胞的生長與轉移；同時，抗壞血酸能增強免疫系統，能提高血液中白細胞和干擾素的水平，從而抑制或消除腫瘤細胞。

3.3 抑制細胞周期進展 Belin等[21]在體外細胞學研究發現，抗壞血酸可誘導腫瘤細胞的S期停滯，高劑量的抗壞血酸甚至可以導致細胞凋亡壞死。進一步將結直腸癌細胞HT-29注射至裸鼠皮下構建荷瘤小鼠模型，在體內觀察高劑量抗壞血酸對腫瘤進展的影響。結果發現，高劑量的抗壞血酸抑制了腫瘤的生長。對腫瘤組織中兩個重要的周期調控蛋白tRNA合成酶及ieF2進行檢測。結果發現，抗壞血酸處理后tRNA合成酶及ieF2的表達明顯下降。其機制可能是由于抗壞血酸可以抑制tRNA合成酶和翻譯起始因子子單元的基因水平表達，而這兩個基因是細胞周期進展所必需的，其表達水平的下降抑制了細胞的周期進程，從而抑制了腫瘤的生長。

3.4 增強免疫系統功能 抗壞血酸被認為是一種免疫調節劑。體液免疫中，抗體分子主要由兩個二硫鍵連接而成，而半胱氨酸是二硫鍵組成的基本物質。因飲食中缺乏半胱氨酸，體內所需的半胱氨酸主要是由胱氨酸的氧化還原過程提供。抗壞血酸可促進胱氨酸的氧化還原反應，從而增加半胱氨酸的合成，進而為抗體的形成提供必需的原料[22]。張曉嵐等[23]研究表明，抗壞血酸具有提高細胞免疫和紅細胞免疫黏附功能，提高機體免疫力作用：能提高淋巴細胞轉化率，增強某些細胞介導免疫反應參數，能刺激白細胞介素-1(interleukin-1，IL-1 )，白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)產生；可提高CD3+，CD4+，CD4+/CD8+，降低CD8+等的表達。此外，抗壞血酸還可激活T淋巴細胞，增強T淋巴細胞的細胞毒作用；促進具有抗瘤活性的干擾素分泌，從而限制腫瘤細胞增殖和發展。還有研究發現，抗壞血酸既可以抑制大鼠肺單核-巨噬細胞相關細胞因子，如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)、IL-6等的合成與分泌，增強肺單核-巨噬細胞的吞噬功能[24]。NK細胞抑制腫瘤細胞的生長和轉移，被認為在腫瘤的免疫監督中發揮重要作用。體外研究證實，抗壞血酸可以明顯提高NK細胞的增殖能力[25]。除此之外，研究者還發現抗壞血酸不僅可以顯著提高暴露于有毒化學物質人群的NK細胞活性，還可以顯著提高人群T細胞和B細胞的活性[26]。另有研究認為，抗壞血酸可以改變腸道菌群的脂類代謝途徑，從而抑制致癌性脫氧膽石酸的大量形成，減少息肉癌變及大腸癌的發生。以上說明抗壞血酸在調節腫瘤患者的細胞免疫和體液免疫方面具有很重要的功能。

3.5 選擇性殺傷腫瘤細胞 Chen等[27]提出高濃度抗壞血酸只殺死癌細胞，不影響正常細胞，是沒有不良反應的理想抗癌制劑。其使用9種人體癌細胞和4種人體正常細胞，模擬臨床應用的體內環境進行體外實驗。結果發現，抗壞血酸濃度越高，癌細胞的病死率也越高，而正常的人體細胞則幾乎不受影響。Mikirova 等[28]的研究發現，400 mg/dL的抗壞血酸可以顯著抑制體外培養的SW620結直腸癌細胞的生長，而該劑量的抗壞血酸靜脈滴注結直腸癌患者，則可緩解該患者的癥狀而未對機體造成明顯的不良反應。其機制可能是藥理濃度的抗壞血酸并非直接殺死癌細胞，而是以前體藥物的形式向組織提供H2O2進而殺死癌細胞。由于抗壞血酸在接觸正常細胞時雖然產生H2O2，但會被正常細胞產生的過氧化氫酶中和，因此對正常細胞不造成傷害。另外，由于腫瘤細胞以無氧糖酵解代謝為主，需要大量的葡萄糖提供能量，為此，腫瘤細胞通過高表達葡萄糖轉運體(glucose transporter，GLUT)的數量來滿足自身的需要。而GLUT同時也是氧化型抗壞血酸的轉運體，從而導致了腫瘤細胞更易于攝取大量氧化型。進入到腫瘤細胞的氧化型抗壞血酸遇到供氫體又被還原為抗壞血酸，從而使腫瘤細胞蓄積大量抗壞血酸，進而引起H2O2的過量，導致腫瘤細胞損傷。Yun等[15]認為，高劑量的抗壞血酸可以有效抑制小鼠機體中攜帶KRAS和BRAF突變基因的直腸癌。這是因為在KRAS或者BRAF突變的結直腸癌細胞會高表達GLUT1，而GLUT1對氧化型抗壞血酸(即DHA)具有轉運作用，可將胞外的大量DHA轉運至胞內。大量進入胞內的DHA又會消耗胞內的還原劑，如谷胱甘肽等還原性分子，胞內還原劑的下降造成了活性氧(ROS) 的急劇上升。ROS水平的上升一方面抑制了氧化還原相關酶GAPDH的活性，另一方面誘發DNA損傷進一步消耗NAD+等代謝輔基，抑制糖代謝產能過程，兩方面共同作用引起腫瘤細胞內代謝障礙，能量水平下降，誘發腫瘤細胞凋亡。而正常細胞由于胞內相對較高的還原劑水平和較為正常的GLUT1的表達水平，對高濃度抗壞血酸并無明顯反應。

4 存在的問題及展望

我國成人抗壞血酸的推薦每日允許攝入量為100 mg，但預防腫瘤則應增加10～100倍，而治療腫瘤則應增加至1 000倍。由于胃腸道吸收能力有限，口服給藥所能達到的最大血藥濃度不足0.25 mmol/L[29]，這意味著臨床的抗腫瘤治療需長期靜脈滴注高劑量的抗壞血酸。抗壞血酸的藥理學研究證明：長期大劑量的應用易引起胃腸道反應和高尿酸血癥，痛風及泌尿系結石等不良反應。葡萄糖六磷酸脫氫酶缺乏的患者長期服用抗壞血酸可導致溶血已得到證實。通過某種技術或途徑富集高劑量的抗壞血酸靶向到腫瘤組織中，可能是今后的研究方向及目標。實現抗壞血酸的富集及腫瘤靶向治療，將極大地減少高劑量抗壞血酸抗腫瘤治療帶來的不良反應，提高患者的生存期及生活質量；同時也降低了腫瘤治療的費用，節約了社會成本。

[1]Sunil Kumar BV,Singh S,Verma R.Anticancer Potential of Dietary Vitamin D and Ascorbic Acid:A Review[J].Crit Rev Food Sci Nutr,2017,57(12):2623-2635.

[2]Saygili EI,Konukoglu D,Papila C,et al.Levels of plasma vitamin E,vitamin C,TBARS,and cholesterol in male patients with colorectal tumors[J].Biochemistry (Mosc),2003,68(3):325-328.

[3]Musil F,Zadák Z,Solichová D,et al.Dynamics of antioxidants in patients with acute pancreatitis and in patients operated for colorectal cancer:a clinical study[J].Nutrition,2005,21(2):118-124.

[4]Leenders M,Leufkens AM,Siersema PD,et al.Plasma and dietary carotenoids and vitamins A,C and E and risk of colon and rectal cancer in the European prospective investigation into cancer and nutrition[J].Int J Cancer，2014，135(12):2930-2939.

[5]Kune G,Watson L.Colorectal cancer protective effects and the dietary micronutrients folate,methionine,vitamins B6,B12,C,E,Selenium,and lycopene[J].Nutr Cancer,2006,56(1):11-21.

[6]Xu X,Yu E,Liu L,et al.Dietary intake of vitamins A,C,and E and the risk of colorectal adenoma:a meta-analysis of observational studies[J].Eur J Cancer Prev,2013,22(6):529-539.

[7]Roomi MW,Ivanov V,Kalinovsky T,et al.In vivo antitumor effect of ascorbic acid,lysine,proline and green tea extract on human colon cancer cell HCT 116 xenografts in nude mice:evaluation of tumor growth and immunohistochemistry[J].Oncol Rep,2005,13(3):421-425.

[8]Mamede AC,Pires AS,Abrantes AM,et al.Cytotoxicity of ascorbic acid in a human colorectal adenocarcinoma cell line (WiDr):in vitro and in vivo studies[J].Nutr Cancer,2012,64(7):1049-1057.

[9]Connelly AE,Satia-Abouta J,Martin CF,et al.Vitamin C intake and apoptosis in normal rectal epithelium[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2003,12(6):559-565.

[10]Jacobs EJ,Connell CJ,Patel AV,et al.Vitamin C and vitamin E supplement use and colorectal cancer mortality in a large American Cancer Society Cohort[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2001,10(1):17-23.

[11]Riordan HD,Riordan NH,Jackson JA,et al.Intravenous vitamin C as a chemotherapy agent:a report on clinical cases[J].P R Health Sci J,2004,23(2):115-118.

[12]Papaioannou D,Cooper KL,Carroll C,et al.Antioxidants in the chemoprevention of colorectal cancer and colorectal adenomas in the general population:a systematic review and meta-analysis[J].Colorectal Dis,2011,13(10):1085-1099.

[13]Wang Z,Joshi AM,Ohnaka K,et al.Dietary intakes of retinol,carotenes,vitamin C,and vitamin E and colorectal cancer risk:the Fukuoka colorectal cancer study[J].Nutr Cancer,2012,64(6):798-805.

[14]Pais R,Dumitrascu DL.Do antioxidants prevent colorectal cancer? A meta-analysis[J].Rom J Intern Med,2014,51(3/4):152-163.

[15]Yun J,Mullarky E,Lu C,et al.Vitamin C selectively kills KRAS and BRAF mutant colorectal cancer cells by targeting GAPDH[J].Science,2015,350(6266):1391-1396.

[16]Putchala MC,Ramani P,Sherlin HJ,et al.Ascorbic acid and its pro-oxidant activity as a therapy for tumours of oral cavity：a systematic review[J].Arch Oral Biol,2013,58(6):563-574.

[17]Wilson MK,Baguley BC,Wall C,et al.Review of high-dose intravenous vitamin C as an anticancer agent[J].Asia Pac J Clin Oncol,2014,10(1):22-37.

[18]Bruegge K,Jelkmann W,Metzen E.Hydroxylation of hypoxia-inducible transcription factors and chemical compounds targeting the HIF-alpha hydroxylases[J].Curr Med Chem,2007,14(17):1853-1862.

[19]Frajese GV,Benvenuto M,Fantini M,et al.Potassium increases the antitumor effects of ascorbic acid in breast cancer cell lines in vitro[J].Oncol Lett，2016，11(6):4224-4234.

[20]Gong EY,Shin YJ,Hwang IY，et al.Combined treatment with vitamin C and sulindac synergistically induces p53- and ROS-dependent apoptosis in human colon cancer cells[J].Toxicol Lett，2016,258(6):126-133.

[21]Belin S,Kaya F,Duisit G,et al.Antiproliferative effect of ascorbic acid is associated with the inhibition of genes necessary to cell cycle progression[J].PLoS One,2009,4(2):e4409.

[22]李曉詩，王育才，楊吉成．維生素C在腫瘤細胞代謝與凋亡中的作用[J]．臨床腫瘤學雜志，2001，6(2)：180-182．

[23]張曉嵐，姚希賢，李永軍，等．大劑量維生素C對肝硬變患者肝功能及細胞免疫功能的影響[J]．世界華人消化雜志，2001，9(6)：649-652．

[24]Kazemi M,Tabei SM,Najafizadeh K，et al.Evaluation of the effect of ascorbic acid administration on gene expression level of IL-6 and TNF-α cytokines in deceased donors[J].Iran J Allergy Asthma Immunol,2015，14(2):149-157.

[25]Huijskens MJ,Walczak M,Sarkar S,et al.Ascorbic acid promotes proliferation of natural killer cell populations in culture systems applicable for natural killer cell therapy[J].Cytotherapy,2015,17(5):613-620.

[26]Grant MM,Mistry N,Lunec J,et al.Dose-dependent modulation of the T cell proteome by ascorbic acid[J].Br J Nutr，2007，97(1):19-26.

[27]Chen Q,Espey MG,Krishna MC,et al.Pharmacologic ascorbic acid concentrations selectively kill cancer cells:action as a pro-drug to deliver Hydrogen peroxide to tissues[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2005,102(38):13604-13609.

[28]Mikirova N,Casciari J,Riordan N,et al.Clinical experience with intravenous administration of ascorbic acid:achievable levels in blood for different states of inflammation and disease in cancer patients[J].J Transl Med，2013(11):191.

[29]Levine M,Padayatty SJ,Espey MG.Vitamin C:a concentration-function approach yields pharmacology and therapeutic discoveries[J].Adv Nutr,2011,2(2):78-88.

述·

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.14.042

國家自然科學基金資助項目(81160269)。 作者簡介：覃鳳嫻(1985-)，主管技師，碩士，主要從事腫瘤免疫方面研究。△

，E-mail:daism@sina.com。

R735.3+5

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1671-8348(2017)14-1991-04

2016-12-16

2017-01-26)