阿司匹林防治惡性腫瘤作用機制的研究進展

姜江 劉俊峰

阿司匹林(aspirin)，也稱乙酰水楊酸(acetylsalicylic acid)，屬于水楊酸類藥物，也屬于非甾體類抗炎藥(non-steroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)。在臨床上通常用作鎮痛劑、解熱和抗炎藥物，同時阿司匹林具有抗凝作用，能抑制血液中血小板凝集，長期低劑量服用可降低高心腦血管疾病風險人群患冠心病、中風和血栓的風險。在美國心臟病學會2019年的會議發布了新的心血管疾病一級預防新指南，將阿司匹林的作用降級，但仍然無法撼動阿司匹林在心腦血管疾病上的預防作用[1,2]。隨著越來越廣泛的應用與研究，有學者指出阿司匹林對于某些癌癥有預防和治療的作用，特別是結直腸癌，研究結果支持持續使用阿司匹林和結直腸癌患者生存期延長之間的關系，且建議結直腸癌高風險人群接受阿司匹林治療[3]。大量的體外、體內研究也證明阿司匹林能抑制多種癌細胞的生長，降低患者的死亡率[4-7]。隨著對阿司匹林抗癌機制的研究日益加深，本文將其綜述如下。

2 阿司匹林抗癌機制

2.1 環氧化酶(COX)途徑 環氧化酶(cyclooxygenase，COX)又稱前列腺素內過氧化合物酶，是催化花生四烯酸(arachidonic acid，AA)生成前列腺素類(prostaglandins，PGs)物質的關鍵限速酶。環氧化酶包括兩種同工酶，即COX-1和COX-2[8]。COX-1在許多正常組織中以接近恒定的水平和活性進行組成性表達，維持機體PGs的正常水平。COX-2在正常組織中通常檢測不到，在機體受到損傷或其他因子的刺激下，COX-2可被快速誘導表達，調節機體炎性反應和其他病理性應答反應[9]。過度表達的COX-2在腫瘤組織中可促進AA合成前列腺素E2(PGE2)，而PGE2可通過激活靶細胞的各種膜受體促進多種癌癥的發生及其發展過程，并促使腫瘤增殖，增強腫瘤的侵襲能力，促進腫瘤細胞的轉移，減少細胞凋亡的發生[10]。阿司匹林可以抑制COXs的活性，使COX-1和COX-2同時發生乙酰化，乙酰化后的COX-2失去了其催化功能，從而阻止了AA合成PGE2，也使得COX-2失去了作用[11]。

阿司匹林通過抑制COX-2可抑制多種癌癥的發生和發展，Liu等[12]將阿司匹林作用于體外培養的食管鱗狀細胞癌TE-13細胞，他們觀察到阿司匹林可抑制TE-13細胞的增殖，誘導細胞凋亡，主要機制是降低胞內COX-2 mRNA及COX-2蛋白的水平，且這種作用呈劑量依賴性。Chen等[13]通過實驗，發現阿可匹林可以抑制缺氧條件下的非小細胞肺癌A549細胞的增殖和遷移，同時對缺氧誘導的COX-2的活化產生負面影響，降低了細胞中COX-2蛋白的水平，抑制A549細胞的惡性旁分泌，腫瘤血管的生成也同樣受到抑制。

隨著研究的日漸深入，人們不僅在體外培養的細胞中發現阿司匹林的抗癌作用，還發現在實驗動物及人體內抗腫瘤的效果，多位研究人員注意到長期低劑量口服阿司匹林及其他NSAIDs可以降低包括食管癌、結腸癌在內的多種惡性腫瘤的發生率和死亡率[14,15]。Takiuchi等[16]通過對阿司匹林常規用量和低劑量之間的藥理差異的回顧，找到了阿可匹林對子宮內膜癌治療的支持性證據，認為阿司匹林可以通過COX途徑，間接抑制PGE2這一肥胖相關的炎性因子，從而提高肥胖合并子宮內膜癌患者的生存率，降低死亡率，且他們認為阿司匹林治療給高危患者帶來的益處遠超過其出血風險。

2.2 抑制NF-κB活性 核因子活化B細胞κ輕鏈增強子(Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB)是一種控制DNA轉錄的蛋白復合體，在靜息狀態的細胞中以無活性的狀態存在于細胞質中。在細胞受到刺激后，NF-κB起到了非常重要的調節作用，例如改變細胞的正常信號傳導，促進細胞增殖，啟動癌基因的轉錄，最終導致細胞癌變[17]。

研究發現，NF-κB也是阿司匹林抗癌作用的主要靶目標之一，Yin等[18]報道了阿司匹林及水楊酸鹽的特異性抗炎作用可抑制NF-κB的活性，防止NF-κB參與到激活致病基因啟動的過程中。Prangsaengtong等[19]通過體外實驗明確了阿司匹林抑制腫瘤血管及淋巴管生成的機制是通過抑制NF-κB的磷酸化，從而在蛋白質和mRNA水平上降低了血管細胞黏附分子1(VCAM-1)的表達，進而減少了血管的形成，降低了細胞的粘附和遷移能力，證明阿司匹林通過NF-κB途徑達到抗淋巴血管生成的作用。還有學者發現，阿司匹林可以通過靶向抑制NF-κB，從而調控相關膠原酶的轉錄，進而抑制肝癌細胞膠原蛋白在小鼠體內的沉積，從而抑制瘤體的生長[20]。

2.3 調節Bcl-2的表達 B淋巴細胞瘤-2基因(B-cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)，是人們研究最為深入的凋亡基因之一，在目前已經發現的Bcl-2蛋白家族中，按其功能可分為兩大類，一類具有抑制凋亡的作用，例如Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、A1、Mcl-1、Bfl-1等；而另一類則具有促進凋亡的作用，例如Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak、Bim，Hrk等[21]。二者在細胞內按照一定比例存在，對細胞凋亡進行調節：當Bcl-2表達增高時，細胞免于凋亡，當Bax表達增高時，細胞則更容易在各種誘導因素作用下發生凋亡[22]。

Navone等[23]在一項對于人腦膠質細胞瘤的研究中發現，阿司匹林以劑量依賴的方式影響腫瘤細胞的活力以及腫瘤血管生成的能力，通過進一步的分析發現，阿司匹林可調節包括Bcl-2在內的眾多凋亡因子的表達，降低Bcl-2蛋白的表達水平，從而表現出抗腫瘤作用。還有學者對于類風濕性關節炎成纖維細胞樣滑膜細胞進行了研究，發現相關凋亡因子Bax的表達隨著阿司匹林的刺激而增加，同時Bcl-2的表達則下降，得出阿司匹林以濃度相關的方式抑制增殖、促進凋亡的結論[24]。李安飛等[25]通過實驗檢測到鼻咽癌CNE2R/CNE2細胞內凋亡蛋白水平增高，經阿司匹林作用過后，癌細胞內Bcl-2蛋白水平降低而Bax增高，呈劑量依賴性，癌細胞在阿司匹林的作用下開啟凋亡程序，他們認為阿司匹林的抗癌效應涉及Bcl-2/Bax蛋白水平。饒燕等[26]將阿司匹林用于宮頸癌裸鼠移植瘤，發現阿司匹林作用后，裸鼠體內瘤體的體積明顯縮小，在瘤體組織中Bax蛋白的表達上調，并且發現阿司匹林還與化療藥物順鉑存在協同作用，二者聯合應用后的作用更強。

2.4 一氧化氮及一氧化氮合酶途徑 一氧化氮(Nitric oxide,NO)是一種無色無味的脂溶性氣體，化學性質非常活潑，也是一種信號分子，能夠自由穿過細胞膜，在多種生物過程中起著重要的作用。NO在癌癥過程中具有廣泛的生物學作用，最重要的一點是與其在組織中的濃度相關，低濃度的NO參與癌癥的發生和發展，起到促進腫瘤細胞增殖的作用，而相對高濃度的NO則參與了腫瘤細胞的凋亡過程，抑制腫瘤細胞的生長，并有助于腫瘤免疫反應，體現出了NO作用的雙向性[27,28]。NO在細胞內的合成需要一氧化氮合酶(NO isoenzyme,NOS)的參與，其家族包括誘導型NOS(iNOS)，內皮型NOS(eNOS)，以及神經元型NOS(nNOS)，這三種異構體都可以參與促進或者抑制癌癥的進程中[29]。

阿司匹林通過對NO及NOS的影響而起到抗腫瘤的效果也得到了廣泛的研究。基于NO在腫瘤細胞內作用的雙向性，研究人員研制出一種由傳統阿司匹林和NO釋放部分結合在一起的新藥應用于臨床：釋放一氧化氮型阿司匹林(nitric oxide-donating aspirin,NO-Aspirin)。這種藥物在癌癥的預防和治療方面效果顯著，Kodela等[30]對比了NO-Aspirin與傳統阿司匹林的作用，通過對比服藥安全性、抗炎效果、鎮痛、抗血小板及化學預防幾個方面，他們得出結論，在裸鼠結腸癌移植瘤的化學預防作用上，二者作用相當，考慮到用藥安全性，他們認為NO-ASA更有優勢，因其可避免傳統阿司匹林引起的實驗動物體內的大量出血。Song等[31]發現NO-Aspirin在體外可抑制致癌性支氣管細胞系和非小細胞肺癌細胞系的增殖和存活，并證實這些作用與表皮生長因子(EGFR)信號通路的調節有關，在體內實驗中，NO-Aspirin能夠明顯減少瘤體數量和體積，降低EGFR及炎性因子的表達；他們還發現NO-Aspirin能夠使非小細胞肺癌細胞系H1650及H1975細胞對埃洛替尼的抗增殖作用更加敏感，說明NO-Aspirin還具有化學預防的作用。

2.5 PI3K/Akt信號通路 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)是一種胞內磷脂酰肌醇激酶，是生長因子受體酪氨酸激酶下游的主要信號成分，它能夠在細胞膜上催化生產脂質第二信使磷脂酰二醇-3,4,5-三磷酸(PIP3)，而PIP3反過來又有助于招募和激活廣泛的下游目標，如絲氨酸-三甲氨酸蛋白激酶AKT(也稱為蛋白激酶B)等。PI3K/AKT 信號通路參與調節包括細胞生存、增殖以及細胞活動，這些過程對腫瘤發生和發展至關重要[32]。Aggarwal等[33]在體外培養的口腔癌細胞中應用PI3K抑制劑后，發現癌細胞發生凋亡，細胞周期停滯，癌細胞的侵襲能力顯著下降。林祥博等[34]通過激活PI3K/AKT信號通路，使得基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的表達增加，從而增強了肺腺癌細胞的侵襲能力。

阿司匹林可通過PI3K/AKT途徑對腫瘤細胞起到抑制作用， Henry等[35]將阿司匹林用于基因變異型乳腺癌細胞，發現癌細胞生長受到抑制，且阿司匹林與PI3K抑制劑具有協同作用，因此他們支持阿司匹林與PI3K通路抑制劑聯合作為針對乳腺癌的靶向療法。Chen等[36]對PIK3CA突變型結腸癌細胞進行了體外研究，發現阿司匹林可通過PI3K/AKT/Raptor通路使PI3K的磷酸化降低，進而使AKT的表達也隨之降低，從而抑制癌細胞的增殖，誘導凋亡和自噬的發生，他們認為阿司匹林可延長PIK3CA突變型結腸癌患者的生存率。

2.6 對血小板的抑制作用 血小板(Platelet)是血液的組成部分，是骨髓中成熟的巨核細胞的胞質脫落而形成的，主要功能是結合各種凝血因子對血管受損、出血的部位進行反應，形成血凝塊，促進傷口愈合[37]。自從1949年有學者提出，血小板是隱性癌癥的一個特征之后[38]，越來越多的證據表明，血小板參與了導致癌變的機制，并在腫瘤的生長、腫瘤血管的生成、腫瘤的轉移以及腫瘤治療調控機制中起到作用，而同時，血小板也是導致癌癥患者高凝狀態的原因[39]。

阿司匹林的抗血小板作用主要是通過對于COX-1的抑制作用實現的[40]，通過COX 依賴途徑，不可逆的乙酰化導致COX-1失活，抑制了PGs的合成，進而導致血栓素A2(TXA2)生成減少，最終影響血小板的釋放和聚集，且這種抑制作用能夠持續到血小板生命周期結束[41]。

Guillem-Llobat等[42]將結腸癌TH29細胞先暴露在血小板之中，而后將細胞懸液注射至免疫缺陷小鼠體內，發現試驗組的肺轉移率明顯高于對照組(未使用血小板處理的TH29細胞組)，而將低劑量阿司匹林加入體外培養的TH29細胞中，無論細胞是否暴露于血小板中，在小鼠體內的肺轉移均得到了抑制。在一項回顧性病例分析中，研究人員發現，那些曾經使用過阿司匹林或其他抗血小板藥物的乳腺癌患者，擁有更高的DFS，以及更低的遠處轉移率(distant metastases rate,DMR)[43]。

3 阿司匹林可作為化療的增敏劑

惡性腫瘤患者通常會采用化療作為輔助治療手段，順鉑是各種化療方案的核心藥物，很多癌癥在治療初期對順鉑有良好反應，而當腫瘤復發后常會產生耐藥性[44]。這是臨床實踐中的一大難題。近年來眾多體外實驗表明，阿司匹林及其他非甾體類抗炎藥能對順鉑起到一定的化療增敏的效果。

Roh等[45]通過體外、體內研究證實，阿司匹林與靶向藥物索拉菲尼有協同增效作用，他們檢測了細胞活力、死亡率、蛋白質及mRNA表達水平和遺傳抑制率，來評估這幾種藥物的作用，發現即使在低濃度時，阿司匹林與索拉菲尼也能夠協同誘導抗順鉑頭頸癌細胞的死亡，能夠增強順鉑在耐藥頭頸癌細胞中的細胞毒性。Khan等[46]通過將阿司匹林與順鉑聯合應用發現，阿司匹林能夠增強耐藥性非小細胞肺癌的順鉑敏感性，抑制整合蛋白的合成，阻止腫瘤的遷移，而單獨應用順鉑組則未發現這種作用。Jiang等[47]通過體外實驗發現，阿司匹林可顯著增強順鉑對于結腸癌的化學治療作用，在體外和體內的實驗均顯示出對結腸癌細胞的增殖抑制作用，使癌細胞遷移和侵襲的能力顯著降低，作用機制在于二者聯合可使胞內Bcl-2下降，Bax水平上調，并能夠阻斷PI3K/AKT信號通路，抑制NF-κB從胞質到細胞核的轉運，從而下調了COX-2的表達，他們認為阿司匹林提高了順鉑的抗腫瘤作用。

4 阿司匹林的化學預防作用

癌癥的化學預防是一種癌癥的控制手段，是指使用天然或化學合成藥物，通過阻斷引發致癌的 DNA 損傷，阻斷或逆轉那些已發生損傷的細胞，使它們不進一步惡化，從而抑制癌癥的發生或進展[48]。但通常情況下癌癥的病因尚不清楚，即使明確了某些致病因素，在癌癥發生的初期也難以被察覺，此時，預防則轉而成為抑制腫瘤發展過程的范疇[49]。

阿司匹林已被眾多學者證明是有效的化學預防介質。早在20世紀90年代，Thun等[50]在一項大型臨床研究中，對662 424例成年受試者進行了記錄和隨訪，對諸如吸煙史、飲食習慣、職業，運動習慣、其他疾病史以及癌癥家族史等進行了詳細的調查，在用藥方面，記錄了包括阿司匹林在內的15種藥物的使用情況，經分析得出結論，每月使用阿司匹林的頻率在16次或更多的受試者，其結腸癌風險降低了，而死亡率是非使用者的1/2，且隨著使用頻率的增加，死亡率也呈下降趨勢。他們在后續的研究中進一步分析了食管癌、胃癌、結腸癌和直腸癌這幾種消化系統惡性腫瘤與阿司匹林的使用之間的關系，與從不使用阿司匹林的受試者相比，使用阿司匹林在16個月或更久的，死亡率要低40%左右，而使用阿司匹林超過10年的受試者，其癌癥風險最低，因此他們得出結論，長期使用阿司匹林可以降低患食管癌、胃癌、結腸癌和直腸癌的風險[51]。

研究者們不僅證實了阿司匹林對于消化系統惡性腫瘤具有化學預防作用，對于其他部位的腫瘤也有效。Downer等[52]證實了服用阿司匹林與前列腺癌發病率降低之間存在關聯，而在診斷后才開始服用阿司匹林的患者，則能夠降低癌癥的惡性程度，提高總體生存率。Takiuchi等[53]的觀點認為，阿司匹林能夠提高子宮內膜癌患者的生存率，尤其是對那些肥胖的女性患者而言，原因在于阿司匹林能夠直接抑制肥胖相關的炎癥因子PGE2的表達，雖然服藥可能存在出血的風險，但患者服藥獲得的益處遠高于這些風險。韓國學者Ye等[54]對于阿司匹林和肺癌風險的相關性進行了研究，他們對十余年的數據進行了回顧性分析后得出結論，連續低劑量使用阿司匹林≥5年的人群中，肺癌的發病率明顯降低，其他相關因素還包括年齡>65歲，以及那些非糖尿病患者。

5 局限性與展望

5.1 不良反應 消化道出血是服用阿司匹林最主要的不良反應，口服阿司匹林通常會引起上腹部的不適感，嚴重者會出現惡心嘔吐，長期應用可刺激胃黏膜，導致胃黏膜的損傷，引起胃潰瘍及胃出血[55]。

究其原因:(1)阿司匹林呈弱酸性，服用后會降低胃腸道的pH值，進而削弱胃液的碳酸氫鹽屏障功能，使得胃酸以及胃蛋白酶更容易侵蝕胃黏膜，進而引發潰瘍形成[56]。(2)經研究發現前列腺素在胃黏膜的防御中起到了很大的貢獻作用，而阿司匹林能夠抑制COX-1以及COX-2的活性，使胃黏膜中前列腺素的合成受阻，影響黏膜細胞分泌粘蛋白以及磷脂，從而削弱了黏膜屏障，使黏膜容易受損[57]。(3)多數學者支持消化性潰瘍患者不服用阿司匹林，Chan等[58]對下消化道出血病史后繼續服用阿司匹林的患者進行了回顧性研究，他們記錄了包括復發性下消化道出血事件以及心血管事件和其他原因死亡時間，發現這部分患者中，繼續服用阿司匹林是增加復發性出血的風險的獨立因素，同時還能夠降低心血管系統嚴重事件的發生以及心血管系統相關的死亡。另外，阿司匹林與幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)具有協同性作用，能夠共同破壞患者的胃黏膜，有報道稱，既往存在幽門螺桿菌感染的患者，服用阿司匹林后可使消化性潰瘍的發病率增高[59]。

5.2 阿司匹林抵抗 隨著廣泛應用于臨床，有報道，堅持長期服用阿司匹林的人群中仍有部分患者發生栓塞事件，因此專家們提出了“阿司匹林抵抗”(aspirin resistance,AR)這一概念[60]。關于AR的發生率，研究報道各不相同，且在不同種族間存在差異，澳大利亞學者通過Meta分析得到結論，AR的發生率大于55%，且AR的發生與重大心血管事件有顯著關聯[61]。

AR發生的可能機制較為復雜，包括單核酸多態性、氧化應激反應性以及抗藥性等多方面，難以用單一因素解釋清楚，目前大多數研究者普遍認為可能與基因突變有關，相關研究也多涉及分子生物學領域[62]。有學者通過搜索相關文章總結出與AR有關的因素包括：用藥依從性差，阿司匹林與質子泵抑制劑的相互作用，酯酶介導的阿司匹林失活，COX-1的多態性，血小板高周轉率導致的血小板中COX-1再生，以及血栓和纖維蛋白原誘導的血小板合成COX-1的能力[63]。

綜上所述，阿司匹林對多種癌癥的預防和治療作用受到人們越來越廣泛的認識。通過多種分子生物學機制抑制癌細胞的增殖，促進凋亡，抑制癌細胞的遷移和侵襲能力，減少腫瘤血管的形成。將阿司匹林與傳統抗癌藥物聯合應用還具有增敏的效果，并可作為化學預防用藥降低惡性腫瘤的風險，提高生存率。但是這些結果大多仍處于試驗階段，學者們對于阿司匹林抗腫瘤的機制仍未完全清楚，究竟是哪些途徑起到了關鍵的作用仍未被人們所知。在一些臨床研究中，對于其抗腫瘤及化學預防的效果仍存在著許多爭議和不同的觀點[64-66]。長期服藥雖然會帶來心血管系統疾病的益處，但也存在消化性潰瘍的發生和出血的風險。因此，我們在臨床應用中仍然面臨著如何能夠優化使用的挑戰，對于選擇阿司匹林作為抗腫瘤的輔助藥物需要合理看待，考慮到這種古老的藥物價格低廉、來源豐富，相信隨著醫學的發展，進一步研究阿司匹林對惡性腫瘤的作用具有重要的意義。