環氧合酶-2抑制劑在抗結腸癌中的研究進展

結腸癌是臨床常見的消化系統惡性腫瘤，腫瘤細胞的侵襲及轉移是影響患者治療效果及預后的關鍵因素，故抑制腫瘤細胞增殖、分化等抗結腸癌療法受到學術界的廣泛關注[1]。臨床研究發現，環氧合酶(COX)抑制劑——非甾體抗炎藥(NSAID)可抑制結腸癌等惡性腫瘤的癌前病變，從而降低惡性腫瘤發生率，在抗惡性腫瘤治療中具有重要作用[2]。COX是機體催化花生四烯酸生成前列腺素、前列環素、血栓烷的限速酶，包括COX-1及COX-2[3]。其中COX-1在人體正常組織中持續表達，參與維持細胞內環境穩定、生成血管、轉導細胞信號等多項生理反應；COX-2在人體正常組織中低表達，但可經炎性反應、細胞因子、癌蛋白等刺激而誘導性表達，與機體炎性反應、腫瘤的發生及發展等病理變化密切相關[4]。故國內外學者普遍認為，NSAID的抗炎及抗腫瘤作用與抑制COX-2活性有關，而長期服用NSAID的不良反應主要是胃腸道反應，與抑制COX-1活性相關[5]。因此，COX-2抑制劑已成為抗腫瘤研究的熱點。

1 COX-2的基因結構及其在結腸癌中的表達

人COX-2基因為快速反應基因，長約8.3 kb，定位于lq25.2～25.3，其基因結構由5′端0.8 kb的轉錄起始點上游區、蛋白編碼區(6 kb)及3′端非編碼區(3′UTR)組成[6]。既往研究發現，COX-2在食管癌、結腸癌等腫瘤組織中均可異常表達，更有學者指出，COX-2在腫瘤微環境形成過程中具有重要作用，且與腫瘤的浸潤、淋巴結轉移密切相關[7]。李志鋒等[8]借助COX-2兔抗人單克隆抗體、免疫組織化學SP染色等方法，對結腸癌患者的腫瘤組織及癌旁正常組織進行分析比較，證實結腸癌組織中COX-2表達陽性率明顯高于正常結腸組織。王哲等[9]對不同結腸癌患者血清COX-2蛋白水平展開分析，發現復發轉移的結腸癌患者血清COX-2蛋白水平明顯高于初診結腸癌患者，且COX-2蛋白水平與復發轉移結腸癌患者預后呈顯著負相關。因此，COX-2可在結腸癌腫瘤組織中過度表達，且其表達情況與腫瘤的發生、發展密切相關。

2 基于結構的COX-2抑制劑

COX-1及COX-2具有相似的疏水性通道(酶活性部位)，但COX-1中523位為體積較大的異亮氨酸(Ile)，COX-2中則為纈氨酸(Val)，Val523體積相對較小，可在通道壁上留下縫隙，形成側鏈入口，抑制劑能由此進入，達到阻滯COX-2活性的作用[10]。不僅如此，COX-2中Val434取代COX-1中的Ile434，使Val側鏈能充分擺動，并打開與518位苯丙氨酸形成的分子門(通向COX-2表面相對極性區)，擴大COX-2活性結合區，利于抑制劑與COX-2結合，達到選擇性結合COX-2的作用[11]。

3 COX-2抑制劑抗結腸癌的作用機制

3.1 抑制腫瘤細胞增殖

前列腺素E2(PGE2)可調控生長因子活性，并在腫瘤基因促進增殖過程中具有重要作用，外源性PGE2的使用不僅能激活腫瘤細胞增殖，還能與表皮生長因子(EGF)產生協同作用，促進腫瘤基因c-myc表達及細胞增殖[12]。此外，PGE2還可刺激促血管生成因子產生，具有促腫瘤組織血管新生的作用[13]。故COX-2抑制劑能通過抑制COX-2活性，減少花生四烯酸生成PGE2，達到阻滯腫瘤細胞增殖的目的。

3.2 促進細胞凋亡

一項研究報道，將COX-2 cDNA轉染至大鼠腸上皮細胞株，建立持續表達COX-2的克隆，結果顯示，腸上皮細胞對細胞外基質蛋白的黏附性升高，且凋亡抑制基因(Bcl-2)蛋白表達升高，減少細胞凋亡[14]。COX-2抑制劑能抑制腫瘤組織中COX-2引起的Bcl-2表達升高，發揮誘導腫瘤細胞凋亡的作用。

3.3 抑制血管生成

腫瘤細胞的生長及移植主要依賴于血管生成，腫瘤細胞可借助新生血管的供氧及營養生長增殖，也能占據微小的空間向毗鄰的組織侵襲，加速患者病情進展[15]。有學者指出，COX-2的過度表達能刺激血管生成因子大量分泌，導致血管上皮細胞由膠原基底膜轉移至其他部位，并遺留細小的管狀連接在膠原基底膜中，造成腫瘤的轉移[16]。Anadol等[17]發現，結腸癌組織中COX-2高表達可誘導血管內皮生長因子(VEGF)分泌，而VEGF可以刺激COX-2表達，進一步增強血管生成作用。上述研究結果均提示，COX-2抑制劑能降低COX-2的表達，抑制腫瘤組織血管生成，阻止腫瘤的發生發展。

3.4 阻滯細胞遷移、黏附

李明等[18]研究發現，COX-2過度表達能提高腫瘤細胞的浸潤能力，下調COX-2后，細胞侵襲能力也隨之降低。近年來有學者提出，COX-2可以通過促進黏附分子CD44表達，使細胞黏附性升高，增強腫瘤細胞的侵襲性[19]。結腸癌腫瘤細胞還可以通過磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶Akt/蛋白激酶B通路，使局部PGE2表達顯著升高，增強細胞的遷移能力[20]。COX-2抑制劑可以降低結腸癌腫瘤組織中COX-2表達，使腫瘤細胞遷移、黏附能力降低，以避免腫瘤細胞侵襲周圍正常組織細胞。

3.5 改善局部免疫功能

COX-2途徑的主要產物PGE2不僅能促進細胞增殖及血管生成，還能抑制人類白細胞抗原(HLA)Ⅰ、Ⅱ表達，并阻滯胸腺依賴性淋巴細胞(T細胞)增殖，減少淋巴因子生成，抑制巨噬細胞活性，使腫瘤細胞逃避機體免疫系統識別和攻擊，形成免疫逃逸[21]。COX-2抑制劑能減少COX-2途徑產物，解除PGE2對局部免疫系統的抑制，使機體及時對腫瘤細胞做出免疫應答。

3.6 非依賴性COX-2途徑作用

近年來研究發現，COX-2抑制劑在無COX-2表達的惡性腫瘤組織中也能抑制細胞有絲分裂，但其作用機制尚未闡明[22]。另有學者提出，COX-2抑制劑抗腫瘤的COX-2非依賴性途徑作用機制可能與COX-2抑制劑能刺激NSAID-激活基因-1(NAG-1)表達上調、Bcl-2等轉錄因子下調相關[23]。然而，目前學者們對于COX-2非依賴性途徑作用機制研究的結果不同，具體機制仍需進一步探討。COX-2抑制劑的非依賴性COX-2途徑的抗腫瘤作用，為抗結腸癌提供了新的靶點及新思路。

4 COX-2抑制劑類藥物在結腸癌治療中的應用

4.1 尼美舒利

尼美舒利為第一代COX-2抑制劑，其分子結構中含有一個帶磺酰胺基的側鏈，其COX-2/COX-1達7.3，具有抗炎、鎮痛等作用[24]。該藥物口服易吸收，常應用于骨關節炎及耳鼻喉炎性反應治療中，但所致胃腸道的不良反應仍較多，使其難以發揮COX-2特異性抑制劑的作用[25]。然而，鑒于其COX-2抑制劑特異性不強，尼美舒利較少應用于治療結腸癌等惡性腫瘤。有學者將尼美舒利應用于肺癌裸鼠皮下移植瘤模型的放射、化學治療中，發現可以抑制裸鼠移植瘤的生長，且能調節細胞周期分布，減少對放射、化學治療不敏感的S期細胞數，增加對放射、化學治療敏感的G2/M期細胞數，進而提高對放射、化學治療的敏感度[26]。以上研究提示尼美舒利在惡性腫瘤的放射、化學治療中具有一定作用，但具體用藥方法及效果仍需進一步探討。

4.2 美洛昔康

美洛昔康也是第一代COX-2抑制劑，其COX-2/COX-1比值在各報道中并不一致，但其抗炎、鎮痛的效果明確，現已被廣泛應用于治療骨關節炎[27]。既往體外研究發現，美洛昔康可以抑制結腸癌細胞增殖，降低腫瘤細胞的遷移能力，為結腸癌的治療提供了新的思路[28]。但由于新一代COX-2抑制劑已被廣泛使用，目前并未將其應用于治療結腸惡性腫瘤。

4.3 塞來昔布

塞來昔布為第二代COX-2抑制劑，具有高選擇性COX-2抑制作用，該藥于1999年被美國食品藥品監督管理局(FDA)批準用于家族性結腸息肉的治療中，此后作為抗腫瘤輔助藥物被廣泛使用[29]。楊春勇等[30]研究發現，塞來昔布可通過抑制結腸癌SW480細胞的Wnt/β-catenin信號通路，從而抑制結腸癌細胞增殖，并促進其凋亡，初步證實塞來昔布對結腸癌的治療有利。雖然目前臨床上較少將塞來昔布作為抗結腸癌藥物，但有研究表明，塞來昔布在食管癌放射治療中具有增敏作用，可促進腫瘤細胞凋亡，改善患者預后[31]。上述研究結果提示，塞來昔布在抗結腸癌治療中具有重要作用。

4.4 帕瑞昔布

帕瑞昔布是伐地昔布的前體藥物，為一種新型高選擇性COX-2抑制劑，具有良好的鎮痛作用，現已廣泛應用于圍術期鎮痛治療中[32]。既往體外研究發現，帕瑞昔布能下調Survivin表達，并上調caspase-3表達，從而抑制結腸癌LoVo細胞增殖，且其效應呈濃度依賴性[33]。原艷等[34]研究發現，帕瑞昔布可抑制肺癌A549細胞的黏附作用，且能下調CD44v6蛋白的表達，有利于降低淋巴轉移風險。提示帕瑞昔布可應用于治療結腸癌，其在抑制腫瘤生長、轉移方面具有一定的使用價值。

4.5 NS-398

NS-398為一種磺胺類藥劑的衍生物，具有高選擇性COX-2抑制作用，對COX-1的抑制作用較小，用藥安全性較高[35]。有體外研究表明，NS-398在抑制膽管癌、胰腺癌、結腸癌體外細胞增殖中具有較好效果[36]。張旭等[37]就NS-398對人胰腺癌裸鼠原位移植瘤模型的作用效果展開分析，發現其能通過抑制VEGF表達而降低VEGF對腫瘤血管生成的刺激作用，使腫瘤體積縮小。上述研究結果均表明，NS-398在治療結腸癌等惡性腫瘤中具有較好的發展前景。

5 COX-2抑制劑類藥物抗結腸癌的應用展望

人類腫瘤的發生與發展是機體多基因、多步驟協同作用的結果，COX-2的過度表達為其中一種途徑[38]。COX-2抑制劑防治結腸癌等惡性腫瘤的分子機制包括依賴COX-2途徑與非依賴COX-2途徑兩方面，能通過多種通路抑制腫瘤的生長及遷移，為惡性腫瘤的化學防治提供新的路徑。雖然COX-2抑制劑存在抑制COX-1表達的作用，易造成患者出現胃腸道不良反應，但隨著安全性及特異性更高的新型COX-2抑制劑不斷研發，抑制COX-2表達以防控腫瘤發生發展的療法將更為普遍[39]。