阿司匹林抗結腸癌機制的研究進展

吳曉婷，史昕藝，高玉婧，路志國，王芳

(1.寧夏醫科大學a.臨床醫學院，b.生物化學和分子生物學系，銀川 750004； 2.寧夏醫科大學總醫院消化內科，銀川 750004)

2020年，據全球癌癥統計數據顯示，惡性腫瘤新增約1 930萬，死亡約1 000萬，其中結腸癌占所有癌癥發病率的6.0%和死亡率的5.8%，未來結腸癌的發病率和死亡率可能會繼續升高[1]。目前，結腸癌的治療方式主要為手術、放化療，但由于手術創傷大、易復發等特點，目前逐漸轉向靶向治療，與此同時尋找新的抗癌藥物。阿司匹林作為經典的非甾體抗炎藥，最早用于解熱鎮痛，后發現其能阻止血小板聚集引起的血管阻塞，被用于心腦血管疾病的二級預防[2]。有文獻報道，隨著阿司匹林攝入量和服用時間的增加，結腸癌死亡率呈下降趨勢[3]。在一項體內實驗中，研究者發現調整阿司匹林給藥方式后不僅可以避免其消化道不良反應，而且可以發揮抗結腸癌作用[4]。因此，學者認為阿司匹林具有抗腫瘤作用，其特定機制涉及環加氧酶(cyclo-oxygenase，COX)途徑和非COX途徑[5]。現就阿司匹林抑制結腸癌生長和進展的相關機制及研究進展予以綜述，以期為結腸癌的防治及進一步研究提供重要線索。

1 阿司匹林抑制結腸癌的臨床研究

目前，已證實阿司匹林可以降低結腸癌的發生率。有研究利用了中國香港醫院管理局的數據庫，納入204 170名阿司匹林服用者和408 339名非阿司匹林服用者，平均服用阿司匹林7.7年，阿司匹林中位劑量80 mg，隨訪上述人群9年后發現，長期服用低劑量阿司匹林與降低各種癌癥(包括肝癌、胃癌、結直腸癌)的風險有關[6]。研究者結合蛋白質組學方法與孟德爾隨機化，檢測阿司匹林在結直腸腺瘤細胞RG/C2中可能的作用靶點，發現阿司匹林減少了微染色體維持蛋白6、核糖核苷酸還原酶小亞基M2、ADP核糖基化因子相互作用蛋白2的表達，其中微染色體維持蛋白6和核糖核苷酸還原酶小亞基M2參與DNA修復，DNA畸變增加會導致癌細胞死亡，ADP核糖基化因子相互作用蛋白2參與肌動蛋白細胞骨架調控，提示阿司匹林可能在抑制轉移中發揮作用[7]。另有研究對阿司匹林與血小板聚集抑制劑在預防腺瘤復發及降低結直腸癌發病率和死亡率方面的差異進行了比較，發現在結直腸癌診斷后使用阿司匹林可以降低上述事件的發生率，但同時使用阿司匹林和另一種血小板聚集抑制劑患者中沒有觀察到明顯的獲益[8]。有學者通過對5個隨機對照試驗、42個觀察性研究(其中結直腸癌有16個)進行分析發現，阿司匹林可以降低結直腸癌的死亡率[9]。一項對536例老年結腸癌患者的回顧性研究表明，阿司匹林的使用與更長的總生存期相關，表明老年人在明確診斷結腸癌后使用阿司匹林可以延長生存期[10]。一項研究納入4 481例結直腸癌患者，結果發現，與未使用阿司匹林者相比，阿司匹林使用者的存活率提高；且在對結腸和直腸進行分層研究后發現，存活率增加僅出現在結腸癌患者中[11]。以上研究表明，阿司匹林對結腸癌不僅具有化學預防作用，還可以改善結腸癌預后，降低死亡率，延長生存期。

2 阿司匹林抑制結腸癌的作用機制

癌癥的發生是由多步驟、一系列基因改變所致，基因的改變使正常細胞獲得生長優勢，從而逐漸轉變成癌細胞；腫瘤的進展需要與周圍微環境協同作用，以促進其生長和轉移，而腫瘤微環境提供了多種腫瘤促進因子(包括細胞因子、趨化因子、生長因子)和有助于腫瘤發展的化學物質[12-13]。

2.1抑制COX途徑 COX，也稱環氧化物水化酶，是合成前列腺素(prostaglandin，PG)和血栓素A2的關鍵酶。目前發現，COX存在3個亞型：COX-1、COX-2、COX-3，其中COX-1為結構型，穩定表達于血管、胃、腎等人體正常器官，其功能與保護胃腸黏膜、調節血小板聚集、外周血管阻力和腎血流分布有關；COX-2為誘導型，正常情況下，在人體正常組織中低表達，各種損傷性因子(包括物理、化學、生物因子)及其誘導產生的細胞因子[白細胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-8]通過誘導COX-2的表達，增加PG的合成，與機體炎癥反應、腫瘤的形成和進展等密切相關；COX-3也呈現固定的表達模式，不同組織的COX-3表達不同。研究認為，COX-3是COX-1的剪接變體，在疼痛中扮演重要角色[14]。

2.1.1抑制COX-2途徑 研究已證實，COX-2在結腸癌中過表達，且在相應的結腸癌微環境中PGE2表達上調；進行生存分析后發現，COX的過表達與患者的不良預后相關，選擇性抑制COX-2可以抑制結腸癌的生長[15-16]。PGE2是由花生四烯酸經過COX作用合成，合成早期階段由COX-1的組成型表達介導，晚期階段則依賴于COX-2的誘導[17]。PGE2是免疫反應的生理調節因子，可以通過抑制淋巴細胞的應答反應，引起免疫抑制。它能誘導產生抑制性T細胞和抑制性巨噬細胞，降低淋巴因子激活的殺傷細胞的活性，抑制CD3單抗誘導的T細胞增殖等。研究顯示，腫瘤組織基質中的成纖維細胞和免疫細胞中增加的PGE2通過多條途徑參與了結直腸癌細胞的增殖、血管生成和轉移[18-19]。一項研究通過體外培養人結腸癌HT-29、SW480細胞株，給予不同劑量的阿司匹林，結果顯示細胞生長被抑制，COX-2和PGE2水平下降[20]。以上研究表明，阿司匹林可以通過抑制COX-2降低結腸癌組織中的PGE2水平，最終達到抑制結腸癌的目的。

有學者通過使用模擬腫瘤血管生成且依賴COX-2和血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的海綿血管生成ddy小鼠模型進行體內實驗，發現在COX-2水平下降時，VEGF的水平也隨之下降；且在該模型中，使用選擇性COX-2抑制劑(NS-398，一種非甾體抗炎藥)抑制COX-2，可使VEGF表達下調[21]。隨后，他們評估了植入s-180細胞或Lewis肺癌細胞的微孔周圍的血管生成，結果發現，每天口服NS-398或阿司匹林可抑制微孔周圍的血管生成。有研究報道，COX-2可以誘導升高VEGF水平，進而促進腫瘤血管的生成[22]。體外實驗發現，COX-2可以通過促進VEGF等促血管生成因子的表達，促進血管生成反應早期的內皮細胞增殖和遷移，參與結腸癌的生長和轉移，上述現象在給予選擇性COX-2抑制劑或阿司匹林后被抑制；但后續實驗也表明，阿司匹林抑制結腸癌的生長和轉移不僅僅局限于抑制COX-2[23]。因此可以認為，阿司匹林抗結腸癌的機制之一是通過抑制COX-2/VEGF依賴的結腸癌組織的血管生成。

2.1.2抑制COX-1途徑 阿司匹林是非選擇性的COX抑制劑，小劑量阿司匹林主要通過抑制COX-1發揮作用[24]。一項研究通過檢測正常細胞和結腸癌細胞中COX-1的表達水平，發現與正常細胞相比，結腸癌細胞(HT29、HCT115和DLD1細胞系)中的COX-1表達水平較高，在進行COX敲除或給予6-C-(E-苯基乙烯基)-柚皮素(一種特異性的COX-1抑制劑)催化失活后，細胞的惡性特征明顯減少，同時觀察到表皮生長因子受體下游信號級聯被顯著抑制[25]。以上研究提示，阿司匹林可以通過抑制COX-1/表皮生長因子受體依賴的結腸癌組織血管生成后期的內皮管的生成，達到抑制結腸癌生長和轉移的目的。

2.2抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB) 信號通路 研究發現，阿司匹林抑制結腸癌的作用，不僅僅局限于其可抑制COX途徑[26]。一項研究利用免疫組織化學染色法檢測了59例原發性結直腸腫瘤患者的腫瘤組織(試驗組)和15名對照者的正常結腸組織(對照組)，發現試驗組的NF-κB表達水平明顯高于對照組，且與腫瘤分級無關[27]。也有研究通過免疫組織化學染色法檢測到有40%結直腸癌組織中NF-κB的組成型激活，同時在6個結直腸癌細胞系(DLD-1、HCT15、HCT116、HT29、LOVO和SW620)中也檢測到NF-κB的組成型激活，其中DLD-1和LOVO顯示出較強的活性；但在用干擾小RNA敲除NF-κB活化的一個關鍵元素NF-κB抑制蛋白(nuclear factor-kappa B inhibitor protein，IκB)激酶(nuclear factor-kappa B inhibitor protein kinase，IKK)γ，抑制NF-κB信號通路，建立穩定的敲除細胞系發現，腫瘤細胞的生長被顯著抑制，腫瘤血管形成也被抑制[28]。在靜止期細胞中，蛋白二聚體(主要為P50-P65)與NF-κB特異性的IκB形成三聚體(P50-P65-IκB)，將NF-κB以非活化的形式隔離在細胞質。當細胞在大量的促炎細胞因子(如細菌脂多糖、腫瘤壞死因子-α或IL-1)刺激下時，IκB被IKK復合物(兩個催化亞單位IKKα和IKKβ以及一個調節亞單位IKKγ組成)磷酸化，然后被26S蛋白酶體降解，一旦IκB降解，釋放的NF-κB二聚體遷移到細胞核內并激活靶基因轉錄，包括c-myc、p53、COX-2和細胞周期蛋白，上述靶基因會促進細胞增殖。研究已證實，阿司匹林通過抑制NF-κB信號通路促進結腸癌細胞凋亡[29]。可見，阿司匹林可以通過抑制NF-κB的激活，阻止其進入細胞內，從而發揮抑制細胞增殖、誘導細胞凋亡的作用，進而達到抑制結腸癌的目的。

2.3抑制Wnt/β聯蛋白(β-catenin)信號通路 Wnt/β-catenin信號通路能夠控制發育、干細胞維持以及通過調節細胞增殖和凋亡的水平，進而影響組織的穩態平衡[30]，該信號通路失調可以驅動癌癥干細胞的存活、生長及增殖。因此，Wnt/β-catenin信號通路在調控結腸癌細胞過程中具有重要作用，包括細胞周期、細胞凋亡和分化等。2016年，包括日本國家癌癥中心在內的多家科研機構聯合發布開發出一種叫NCB-0846的小分子Wnt抑制劑，并指出NVB-0846可以抑制結腸癌干細胞中的Wnt信號通路，從而達到抑制結腸癌的目的；且在關于結直腸癌的研究中提出，阻斷Wnt信號通路可能是清除癌癥干細胞、治愈該疾病的關鍵[31]。一項研究表明，非甾體抗炎藥(包括阿司匹林)已被證明可以作為Wnt信號通路的抑制劑，抑制惡性細胞的增殖，發揮抗腫瘤作用[32]。有學者通過體外培養SW480細胞發現，阿司匹林抑制了腫瘤細胞中的Wnt信號通路，降低β-catenin水平，從而達到抑制結腸癌細胞遷移的目的[26]。也有研究通過體外培養結腸癌細胞(HCT116和SW620)，利用反轉錄-聚合酶鏈反應和蛋白質印跡法評估這些β-catenin轉位至細胞核中的靶基因細胞周期蛋白D1和原癌基因(c-myc)的轉錄和翻譯，發現阿司匹林抑制了細胞周期蛋白D1和c-myc的信使RNA和蛋白表達，這種抑制作用在聯合單硝酸異山梨酯片治療中進一步增強。且阿司匹林與單硝酸異山梨酯片這一藥物組合的有效抗腫瘤作用也在裸鼠體內異種移植模型中得到驗證[33]。可見，阿司匹林可以促進β-catenin的降解，抑制Wnt/β-catenin信號通路下游基因的轉錄，最終發揮抗癌作用。

2.4促進細胞凋亡信號通路 腫瘤是一種由細胞凋亡和增殖失衡引起的疾病，若能使腫瘤細胞的增殖減弱、凋亡增加，腫瘤就有可能失去其侵襲性增長的特性。細胞凋亡被稱為程序性細胞死亡，它涉及一系列基因的激活、表達以及調控等作用，是體內多種細胞的一種重要的自穩機制。目前，細胞凋亡主要存在兩種途徑：①外源性凋亡途徑(死亡受體途徑)；②內源性途徑(線粒體介導的凋亡信號途徑)[34]，凋亡過程大致分為以下階段：接受凋亡信號→凋亡調控分子間的相互作用→蛋白水解酶(胱天蛋白酶)的活化→進入連續反應過程。盡管凋亡過程的詳細機制尚不完全清楚，但可以確定胱天蛋白酶的活化、凋亡相關基因(如p53、Bcl-2、Bcl-2相關X蛋白)在凋亡過程中起關鍵作用。

有學者利用COX-2的互補DNA轉染HCT-15結腸癌細胞，觀察到COX-2過表達顯著減弱腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體誘導的細胞凋亡，并與死亡受體5的轉錄抑制和Bcl-2的上調相關，且非甾體抗炎藥(舒林酸)可以恢復DR-5的表達，促進細胞凋亡[35]。有研究利用氧化偶氮甲烷誘導小鼠結腸癌模型，經過一系列實驗發現阿司匹林能促使凋亡相關蛋白Bcl-2/Bcl-2相關X蛋白比值下降，減少凋亡相關蛋白(如死亡受體及其配體)的表達，抑制小鼠結腸癌的發生及發展[36]。上述研究表明，阿司匹林可以通過降低Bcl-2/Bcl-2相關X蛋白的比值，減少死亡受體和配體的表達，誘導結腸癌細胞發生線粒體和死亡受體介導的凋亡。

2.5改變腸道菌群結構 隨著人們生活水平的提高、飲食結構的變化，結腸癌的發病率逐年升高。有文獻報道，丁酸梭菌可調控小鼠腸道菌群結構和組成，減少結腸炎相關性結腸癌的發生，其機制可能為抑制NF-κB通路，促進細胞凋亡[37]。另有研究探索了阿司匹林干預小鼠[包括正常、APCmin/+(大腸腺瘤性息肉病)、結腸癌模型小鼠]后其腸道菌群的變化及阿司匹林預防、治療結直腸癌的機制，結果顯示阿司匹林干預正常小鼠后其腸道菌群的結構出現明顯改變，且以有益菌增加為主；在干擾APCmin/+小鼠(形成家族性腺瘤性息肉病，一種良好動物模型)后，阿司匹林干預可減少腺瘤數量；研究者又通過阿司匹林干預C57BL/6N結直腸癌小鼠模型，發現阿司匹林具有明顯的抑瘤作用，尤其是在高劑量(400 mg/kg)時效果更明顯，且腸道菌群結構也發生明顯變化[38-39]。以上研究表明，阿司匹林可以通過調節腸道菌群的結構影響結腸癌的發生和發展。

3 小 結

阿司匹林對結腸癌細胞的生長抑制作用可能與其抑制COX-2的活性，進而使得PGE2生成減少；抑制COX-1、COX-2的活性，減少VEGF、表皮生長因子受體的表達，抑制腫瘤血管的生成；抑制NF-κB 活性；抑制Wnt/β-catenin信號通路；促進細胞促凋亡相關基因轉錄；調節腸道菌群結構等有關。因此，近年將阿司匹林作為結腸癌的輔助化學治療成為研究熱點。但因其不可忽視的消化道不良反應、服用劑量、使用頻率、持續時間尚不完全清楚，故阿司匹林安全運用于臨床還需進一步深入研究。