ω-3多不飽和脂肪酸治療結直腸癌研究進展

周 迪，路明亮 綜述 董 巖 審校

結直腸癌是常見的惡性腫瘤之一，在全球范圍內，其發病率居第三位，死亡率居第四位。我國結直腸癌的發生率在女性惡性腫瘤中居第四位，在男性惡性腫瘤中居第三位[1]。遺傳因素和環境因素與結直腸癌的發生發展密切相關。僅有20%的結直腸癌患者有遺傳問題，如家族性腺瘤性息肉病，而環境因素是大部分結直腸癌發生的決定因素，其中包括生活和飲食習慣[2, 3]。結直腸癌發生的風險與ω-6/ω-3多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)的比值呈正相關，而與飲食中ω-3PUFAs的攝入量呈反比。以往的流行病學和臨床研究顯示ω-3PUFAs能夠抗炎、降低結直腸癌發生的風險及具有輔助腫瘤治療的作用[4]。筆者將對ω-3PUFAs在結直腸癌的抗腫瘤的分子機制及與其他化療藥物協同進行治療方面進行綜述。

1 PUFAs分類及生理功能

PUFAs可分為ω-6 PUFAs和ω-3 PUFAs兩大類，是人類健康不可缺少的必需脂肪酸，其中ω-3 PUFAs主要包括亞麻酸(α-linolenic acid,ALA)，二十碳五烯酸(eicosapentaenoicacid,EPA)及二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)等。ω-6 PUFAs亞油酸(linoleic acid，LA)通過碳鏈延伸以及△6和△5位脫飽和酶作用產生下游產物花生四烯酸(arachidonic acid，AA)和花生三烯酸(Dihomo-gama-linolenic acid，DGLA)，代謝產生炎性因子前列腺素E2(prostaglandinE2，PGE2)、白三烯B4(leukotriene B4，LTB4)等，進而刺激一系列細胞因子的產生，形成促進腫瘤生長的微環境，從而促進炎性因子、血管新生和腫瘤生長。而ω-3PUFAs產生的代謝產物為前列腺素E3(prostaglandin E3，PGE3)、白三烯B5(leukotriene B5，LTB5)等抗炎因子，具有抑制炎性因子、血管新生及腫瘤細胞生長的作用[5]。

2 抗腫瘤作用動物實驗驗證

許多證據表明，ω-3 PUFAs可能具有抗癌活性并改善常規癌癥治療的效果。Han等[6]探討了ω-3 PUFAs在結腸炎相關癌癥(colitis associated cancer, CAC)模型中的抗腫瘤機制。在HCT116細胞模型中，DHA通過促進凋亡、抑制β-catenin復合物降解發揮抑制腫瘤細胞增殖的作用，DHA抑制COX-2的表達及NF-kB 活性，增加15-PGDH的表達。飲食結構不均衡導致ω-6/ω-3比值增高使結直腸癌發生的風險增高，fat-1 TG轉基因小鼠模型是研究外源ω-3 PUFAs作用的理想模型。與轉基因小鼠模型對比分析發現，按照高于3 g/60 kg體重標準攝入ω-3 PUFAs，ω-6/ω-3的比值維持在8～6∶1的范圍可以幫助預防CAC[7]。Zhang等[8, 9]在HT-29和LOVO細胞系及AOM/DSS誘導的結直腸癌模型中發現了ω-3 PUFAs促進細胞凋亡抑制腫瘤細胞增殖的作用。Hippo-YAP信號通路與腫瘤的形成相關，筆者發現DHA和EPA能夠通過-GPR40/120-Gαs-PKA-MST1/2-LATS1軸增加YAP的磷酸化水平，促進磷酸化的YAP由細胞核遷移至細胞質并在胞質中滯留進而激活經典的Hippo-YAP通路發揮作用。國內研究者王磊[10]對荷瘤小鼠動物模型的研究表明ω-3 PUFAs可以抑制與腫瘤增殖侵襲相關的基因IGF-1、IGF-2的表達，達到改善腫瘤組織侵襲及增殖特性的作用。以上研究顯示，ω-3 PUFAs通過促進細胞凋亡、抑制腫瘤相關基因表達來抑制腫瘤細胞的增殖。

3 抑制結直腸腫瘤的機制

3.1 抗炎作用 慢性炎性反應引起的腫瘤微環境變化在結直腸癌的發生、發展過程中發揮重要作用。ω-3 PUFAs二十二碳六烯酸(DHA)能夠調節參與結直腸癌細胞生長和存活的分子,并具有抵抗炎性、增加抗癌免疫應答的潛力[11]。ω-3 PUFAs抑制IL-1和TNF-α的合成，使促炎因子IL-6 和TNF-α形成低濃度的狀態，抗炎因子IL-6r、IL-10和TGF-β維持較高濃度[12, 13]。He等[14]的研究發現營養干預影響結直腸癌的炎性環境并且不同的不飽和脂肪酸在細胞免疫應答方面發揮不同的作用。肥胖可以干擾機體正常免疫細胞的調節功能及分泌功能，免疫調節失衡促使機體長期處于慢性炎性狀態從而增加結直腸癌發生的風險，免疫失衡促進免疫因子IL-6和TNF-α含量增加進而激活轉錄因子STAT3及下游信號通路的表達，促進腫瘤的發生發展。轉錄因子PPAR-γ是脂肪連接蛋白表達的重要調節劑，同時PPAR-γ具有抗炎的作用，連接蛋白能夠抑制IL-6的表達和STAT3的活性[15, 16]。Massimo等[17]發現，DHA能恢復促炎和抗炎之間的動態平衡，為結直腸癌的治療和預防提供了重要的參考依據。促炎介質腫瘤壞死因子α(TNF-α)在腫瘤中是多功能的細胞因子，其誘導細胞凋亡或存活取決于細胞所處的環境。Fluckiger等[18]發現DHA處理的腫瘤細胞能夠通過正反饋調節促進TNF-α的自分泌，產生不利于腫瘤細胞生長的微環境進而促進細胞凋亡。筆者通過闡述DHA調控TNF-α的自分泌作用調節結腸癌細胞凋亡為ω-3 PUFAs的抗腫瘤作用提供新機制。

3.2 抑制原癌基因 基因突變導致的原癌基因激活是結直腸癌發生的重要原因之一。許多腫瘤均發現抑癌基因的兩個等位基因缺失或失活，失去細胞增生的陰性調節因素，從而促進了腫瘤細胞的轉化和異常增殖。Wang等[19, 20]發現，富含ω-3 PUFAs的飲食的膳食喂養抑制MC38結直腸癌細胞的生長，并降低促癌基因如C-myc、Axin2和C-jun的表達。APC基因突變能夠激活WNT信號通路，導致家族性腺瘤樣息肉和結直腸癌的發生。mTORC是保守的絲氨酸/蘇氨酸激酶，參與多條信號通路，調控細胞的多種生物功能，包括增殖和代謝等。mTORC包括兩種復合物，mTORC1和mTORC2。mTORC1信號通路的激活與大多數腫瘤的發生相關，包括結直腸癌，并且發生在40%的結直腸癌病例中[21]。Liu等[22]在結直腸癌細胞系及APC突變的轉基因小鼠APCMin/+模型中均發現DHA、EPA，或兩者聯合均能促進腫瘤細胞的凋亡，并且ω-3PUFAs的抑制作用是通過降低mTORC1的活性而發揮作用。因此，推測mTORC1是ω-3PUFAs作用的靶分子，為在CRC預防及治療中利用ω-3 PUFAs的新理論提供了新的見解。Caroline等[23]的數據顯示MAG-EPA可通過抑制EGFR和VEGFR的激活來促進細胞凋亡并抑制腫瘤生長，這些數據為MAG-EPA在結直腸癌細胞中的作用模式提供新證據。

3.3 線粒體凋亡 DHA可以改變線粒體膜的組成，影響線粒體功能。DHA與細胞膜上的卵磷脂結合，增強細胞的氧化應激水平。TRAIL(腫瘤壞死因子相關的細胞凋亡誘導配體)具有抗腫瘤的活性，其發揮作用是通過與其死亡受體DR4和DR5結合形成誘導死亡信號復合物，激活caspase-8，剪切效應因子caspase-3和(或)Bid蛋白，通過線粒體途徑誘導凋亡；線粒體細胞膜通透性發生改變，通過與Bcl-2家族蛋白相互作用，進而促進細胞色素C的釋放，凋亡體形成，caspase-9激活，caspase調控的效應因子剪切大量細胞亞體，例如，細胞角蛋白-18和PARP[24]。此外，結直腸癌細胞對TRAIL介導的細胞毒性作用產生抵抗作用，使DR4和DR5蛋白失活，激活Bcl-2, Bcl-XL, Mcl-1等蛋白，降低促凋亡調節劑線粒體因子的釋放。Skender等[25]發現，在魚油中的DHA促進TRAIL誘導的細胞凋亡與廣泛刺激線粒體途徑相關，包括激活Bax蛋白和 Bak蛋白，降低線粒體膜電位，促進細胞色素c釋放，內質網應激反應激活，細胞凋亡蛋白抑制劑的水平降低和鞘脂代謝發生顯著變化。LA同樣可以通過線粒體損傷途徑誘導細胞凋亡，LA處理細胞促進脂質過氧化物的形成，氧化應激反應促進線粒體功能失活，使線粒體膜發生損傷，促進細胞色素C的釋放，激活caspase-9和caspase-3[26]。

3.4 表觀遺傳學調控基因表達 遺傳學及表觀遺傳學調控與腫瘤的發生發展相關，DNA甲基化是研究最多的表觀遺傳學修飾，DNA甲基化引起啟動子區的甲基化導致抑癌基因表達失活，促進腫瘤的發生發展[27]。黃瓊林等[28]對ω-3 PUFAs對大鼠的結直腸癌動物模型研究表明ω-3 PUFAs可以提高腫瘤個體中5-甲基胞嘧啶和5-羥甲基胞嘧啶的含量, 恢復至接近正常水平, 其抑癌機制可能與調控基因組DNA甲基化和羥甲基化來發揮抗癌作用。為了研究ω-3 PUFAs是否影響腫瘤中的DNA甲基化水平，Huang等[29]使用N-甲基亞磷酸酯硝基脲構建結直腸癌大鼠模型的研究結果顯示，ω-3 PUFA處理組5-mC的比率顯著低于成瘤組，說明降低腫瘤細胞中基因組DNA甲基化水平使ω-3PUFAs發揮抑癌作用，從表觀遺傳學的角度提供了一種新的ω-3 PUFAs的抗腫瘤機制。Sarabi等[30]發現，DHA和EPA能夠誘導一些腫瘤相關基因的去甲基化，DHA能改變凋亡相關基因的甲基化狀態促進細胞凋亡，DNA甲基化和組蛋白乙酰化有助于在轉錄水平調控參與凋亡的相關基因的表達。Cho等[31]的研究證明DHA和丁酸鹽對細胞凋亡的誘導部分是通過調節凋亡相關基因的甲基化狀態的變化來介導的。

3.5 免疫營養支持 結直腸癌腫瘤免疫治療是近年來研究的熱點，許多研究表明在營養配方中添加免疫營養素ω-3 PUFAs，能夠抑制結直腸腫瘤細胞的增殖, 減少腫瘤細胞侵襲性和轉移, 誘導腫瘤細胞凋亡, 提高機體的免疫功能[32, 33]。

4 對術后并發癥及放化療療效的影響

流行病學實驗和臨床證據表明ω-3PUFAs可能在CRC管理的幾個階段中發揮作用，表現出抗腫瘤活性，改善放療和化療的功效、癌癥相關的繼發性并發癥，并預防CRC復發[34]。Xie和Chang[35]發現，與對照組相比，圍術期富含ω-3 PUFAs的腸內或腸外營養可減少感染并發癥，短期ω-3 PUFAs給藥可減少術后感染并發癥，炎性細胞因子和CRC術后住院時間。在化療抵抗的SW480細胞中，DHA的處理影響腫瘤治療相關靶蛋白的表達，例如，p21，CDC25的同系物，及CyclinD1，使細胞周期阻滯在G1和G2期[36]。DHA-紫杉醇聯合治療已經得到Ⅲ期臨床試驗的批準。ω-3 PUFAs通過輔助恢復化療藥物的抗腫瘤活性增加腫瘤細胞的化療敏感性[37]。

結直腸腫瘤雖然經歷了多年的研究，探討出手術、放化療、分子靶向治療、免疫治療等綜合治療模式，但其患者生存期仍有很大提升空間。本文闡述ω-3 PUFAs抑制結直腸癌的作用機制涉及抑制炎性作用、癌基因的表達，及通過線粒體凋亡途徑、表觀遺傳學等調控機制發揮作用，為臨床應用ω-3多不飽和脂肪酸防治結直腸腫瘤提供了理論支持。目前,ω-3 PUFAs代謝產物可以通過調控相應信號通路來介導結直腸腫瘤細胞凋亡仍是研究的熱點與發展方向，同時，ω-3 PUFAs的營養免疫療法治療腫瘤，可以為結直腸癌的防治提供新的方法。