毛煥 王長友

天津市薊州區(qū)人民醫(yī)院病理科，天津 301900

結(jié)直腸癌是我國常見的惡性腫瘤之一，為全球第三大惡性腫瘤，發(fā)病率、病死率逐年升高，嚴重威脅人類健康。結(jié)直腸癌從早期黏膜增生至腫瘤浸潤，發(fā)展周期較長，早檢查、早發(fā)現(xiàn)對改善患者預(yù)后尤為重要。因此分析與結(jié)直腸癌的發(fā)生、進展有關(guān)的生物性指標，可為結(jié)直腸癌的治療提供靶點。環(huán)氧化酶（cyclooxygenase，COX）是前列腺素內(nèi)源性過氧化物合成酶，可分為COX-1、COX-2兩種同工異構(gòu)體［1］。其中COX-1可表達于多種組織中，而COX-2則屬于誘導(dǎo)同工型，受細胞因子、生長因子或腫瘤細胞作用后表達升高［2］。雖然COX-1、COX-2具有類似的結(jié)構(gòu)，但二者在疾病中的作用并不相同，尤其是COX-2蛋白在多種惡性腫瘤中呈異常表達，通過促進腫瘤細胞增殖、抑制機體免疫等多種途徑影響腫瘤的生長、復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移［3］。近年來，對于惡性腫瘤與COX-2蛋白關(guān)系的研究較多，基于此，本文就COX-2蛋白在結(jié)直腸癌中的作用進行綜述。

1 COX-2蛋白結(jié)構(gòu)與理化特征

COX-2基因位于人類第1號染色體上，由9個內(nèi)含子、10個外顯子構(gòu)成，其微小核糖核酸（microRNA，miRMA）質(zhì)量約4.5 kb。COX-2屬于誘導(dǎo)型酶，含有17個氨基酸殘基，與COX-1在基因結(jié)構(gòu)上有50%～60%同源性［4］。除了腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)及精囊以外的正常組織中，無法檢測出COX-2蛋白，而受多種炎癥反應(yīng)、生長因子、促有絲分裂等刺激可誘導(dǎo)COX-2蛋白產(chǎn)生。在細胞受刺激后，多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可調(diào)控COX-2編碼基因，隨著COX-2miRNA表達升高，大量COX-2蛋白合成［5］。COX-2蛋白活化后可催化花生四烯酸產(chǎn)生多種前列腺素，而前列腺素具有多種生理、病理功能，在炎癥或腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用［6］。Sheng等［7］研究發(fā)現(xiàn)，COX-2及其代謝產(chǎn)物前列腺素2可促進結(jié)直腸癌的發(fā)生、進展。

2 COX-2蛋白在結(jié)直腸癌中的作用機制

近年來大量研究表明，COX-2在食管癌、膀胱癌、前列腺癌等多種惡性腫瘤中表達上調(diào)，與腫瘤發(fā)生、分化、轉(zhuǎn)移及預(yù)后等密切相關(guān)。Albasri等［8］通過免疫組織化學(xué)法檢測324例大腸癌患者腫瘤組織中COX-2表達，結(jié)果顯示，COX-2在腫瘤組織中呈高表達，且COX-2表達水平與腫瘤分化程度、淋巴管浸潤、腫瘤分期等呈顯著相關(guān)，COX-2高表達也是大腸癌預(yù)后的獨立預(yù)測指標，證實COX-2蛋白對大腸癌預(yù)后具有重要影響。

2.1 促進腫瘤細胞增殖、抑制腫瘤細胞凋亡

COX-2為B淋巴細胞瘤-2基因（B lymphocytoma-2，bcl-2）上游調(diào)控者，可通過調(diào)節(jié)bcl-2的表達，抑制放化療引起的腫瘤細胞凋亡，并可降低花生四烯酸水平，抑制鞘磷脂水解，減少神經(jīng)酰胺的釋放，進而抑制腫瘤細胞凋亡［9］。同時COX-2蛋白的催化產(chǎn)物前列腺素還能促進腫瘤細胞增殖。諸葛飛等［10］研究發(fā)現(xiàn)，卵巢癌組織中COX-2 miRNA表達顯著高于癌旁組織，進一步說明COX-2可通過磷酸肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol-3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）、E鈣黏蛋白等信號通路促進腫瘤細胞增殖。有研究指出，COX-2還能通過Yes相關(guān)蛋白1（Yes-associated protein 1，YAP1）生長調(diào)節(jié)通路作用于尿路上皮腫瘤干細胞的擴增，促進腫瘤細胞生長、增殖；同時COX-2、YAP1通路的激活，也會抑制表皮生長因子受體表達，增強腫瘤細胞的耐藥性，增加腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移風(fēng)險［11］。此外，Wang等［12］研究證實外源性表達的COX-2可修復(fù)基質(zhì)相互作用分子基因敲除的結(jié)直腸癌細胞遷移缺陷，促進結(jié)直腸癌細胞的遷移，在腫瘤進展中發(fā)揮重要作用。

2.2 對機體的免疫抑制作用

結(jié)直腸癌的發(fā)生、進展與免疫抑制密切相關(guān)，機體的抗腫瘤免疫效應(yīng)主要通過細胞免疫機制發(fā)揮作用。多種腫瘤細胞能夠逃避宿主免疫監(jiān)視，不僅能誘導(dǎo)機體釋放白介素（Interleukin）-10、IL-12等免疫抑制因子，也能直接分泌免疫抑制因子，影響機體的抗腫瘤效應(yīng)［13］。而COX-2高表達可通過前列腺素抑制免疫調(diào)節(jié)因子，抑制B細胞、T細胞增殖，進而影響機體對腫瘤細胞的免疫反應(yīng)，降低機體免疫監(jiān)視能力。Hennequart等［14］發(fā)現(xiàn)，COX-2的表達可以通過MAPK通路，間接的上調(diào)吲哚胺2，3-雙加氧酶1的表達，影響機體的免疫機制，說明COX-2的表達可能是黑色素瘤的免疫抑制驅(qū)動因子，與黑色素瘤的治療及預(yù)后密切相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)抑制肝癌細胞的COX-2表達，能提高肝癌小鼠CD4/CD8的表達，進而改善調(diào)節(jié)性T細胞的功能，影響腫瘤生長的免疫微環(huán)境，有利于抑制腫瘤細胞增殖，延緩腫瘤進展［15］。此外，Elling等［16］研究指出，長時間基因間非編碼RAN（long term intergenic noncoding，LincRNA）-COX2可通過增強RAN機制調(diào)節(jié)前列腺素內(nèi)切酶，并通過獨立于前列腺素內(nèi)切酶的反式作用，對天然免疫基因發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，證實COX-2具有調(diào)節(jié)免疫基因的反式作用，其高表達有利于腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸，促進腫瘤進展。

2.3 促進腫瘤新生血管生成

腫瘤新生血管形成主要是由于腫瘤細胞、內(nèi)皮細胞等相互作用，引起血管生長與抑制因子水平失衡所致，而腫瘤血管形成不僅可為腫瘤細胞提供營養(yǎng)，也可促進腫瘤代謝，在腫瘤生長、進展中起到重要作用［17］。Xie等［18］研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中COX-2陽性表達率高達87.5%，且其表達水平與血管內(nèi)皮生長因子、微血管密度呈正相關(guān)，進一步說明COX-2可通過促進血管內(nèi)皮生長因子的表達，增加腫瘤組織血管密度，進而促進腫瘤血管形成，增強腫瘤的侵襲性。黃小環(huán)等［19］對比了乳腺癌患者腫瘤組織與良性病變組織中COX-2表達水平，結(jié)果顯示，乳腺癌組織中血管生成擬態(tài)（vasculogenic mimicry，VM）、COX-2陽性表達率高于良性病變組織，且COX-2表達與VM表達及乳腺癌病理分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，說明COX-2表達與腫瘤組織供血、腫瘤進展有關(guān)。此外，研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中COX-2、核因子κB陽性表達率高，COX-2、核因子κB陽性表達患者微血管密度相對較高，且二者表達水平與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，說明COX-2可通過促進胃癌組織中腫瘤血管新生，促進腫瘤轉(zhuǎn)移［20］。

2.4 誘導(dǎo)前致癌物質(zhì)活化

正常情況下機體在接觸外源性物質(zhì)后，可通過代謝酶作用將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低毒性或無毒性物代謝物排出體外，但多種前致癌物質(zhì)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后，可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮闹掳┐x物，在機體內(nèi)產(chǎn)生致癌作用［21］。而COX-2蛋白的過氧化活性、環(huán)氧化活性，可對前致癌物質(zhì)起到催化作用，促使黃曲霉素、多環(huán)芳烴類等致癌物質(zhì)活化，并通過電子結(jié)合DNA，形成DAN-致癌結(jié)合物。此外，COX-2還能增加氧自由基合成，對脂質(zhì)過氧化反應(yīng)參與的不飽和脂肪酸氧化反應(yīng)產(chǎn)生干擾，促使前致癌物質(zhì)雙鏈發(fā)生環(huán)化，進而形成致癌物質(zhì)，促進腫瘤發(fā)生。李貴節(jié)等［22］通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，使用黃曲霉毒素B1誘發(fā)的人結(jié)直腸癌細胞系HCT116細胞中COX-2呈高表達，使用CPLYCSB可下調(diào)腫瘤細胞COX-2表達，發(fā)揮抗癌效果。此外，楊濤等［23］研究發(fā)現(xiàn)，黃曲霉毒素B1誘發(fā)的肝癌大鼠組織中COX-2顯著高于空白對照組，間接說明COX-2表達可通過激活前致癌物質(zhì)活性，誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生。但目前臨床關(guān)于COX-2誘導(dǎo)前致癌物質(zhì)活化的相關(guān)研究較少，具體作用機制尚不明確，未來還需進一步研究分析。

2.5 促進細胞運動與粘附

COX-2蛋白可促進基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-2的表達，或抑制E-粘連素水平，影響與細胞動力有關(guān)的生化指標，進而影響腫瘤細胞的運動與粘附［24］。COX-2蛋白還能介導(dǎo)細胞表面的CD33受體、透明質(zhì)酸等，促進腫瘤細胞運動。Xu等［25］通過雙重染色顯示，腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAMS）在胃癌腫瘤組織聚集，且TAMS表達與COX-2表達呈正相關(guān)，而具有COX-2依賴性的胃癌細胞，可促使MMP-9的釋放，增強胃癌細胞的侵襲性。有研究指出，COX-2、MMP-2在前列腺癌組織中表達顯著高于良性前列腺組織，且二者呈正相關(guān)關(guān)系，說明COX-2可通過上調(diào)MMP-2的表達，增強腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移活性［26］。李志鋒等［27］比較了結(jié)腸腺癌組織與結(jié)腸腺瘤、正常結(jié)腸黏膜組織中COX-2蛋白表達，結(jié)果顯示，結(jié)腸腺癌組織中COX-2陽性表達率最高，且腫瘤浸潤深度T3～T4、發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者COX-2表達顯著高于浸潤深度T1～T2與未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者，說明COX-2蛋白表達與結(jié)腸癌的發(fā)生、進展密切相關(guān)，可作為臨床診斷結(jié)直腸癌與評估預(yù)后的重要指標。

3 COX-2抑制劑在結(jié)直腸癌中的應(yīng)用價值

COX-2抑制劑的抗腫瘤作用靶點較多，除了阻斷COX-2通路、抑制COX-2生成外，還可通過蛋白激酶、鈣腺嘌呤核苷三磷酸酶、周期蛋白等多種通路發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)。Huang等［28］通過對14 688名結(jié)直腸癌患者進行研究發(fā)現(xiàn)，使用塞來昔布、羅非昔布、尼美舒利等COX-2抑制劑的患者整體生存率顯著高于未使用COX-2抑制劑的患者，說明COX-2抑制劑可延緩結(jié)直腸癌患者腫瘤進展，提高患者生存率，有利于改善患者預(yù)后。

3.1 塞來昔布衍生物

塞來昔布為特異性COX-2抑制劑，可通過對腫瘤細胞周期的調(diào)控作用，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，抑制腫瘤血管形成。同時塞來昔布衍生物還能降低端粒酶活性，促使端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶基因敲除，進而降低COX-2表達，發(fā)揮抗腫瘤作用。Gungor等［29］通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，使用塞來昔布的治療組結(jié)直腸腺癌發(fā)生率為10%，顯著低于對照組（30%），說明塞來昔布可抑制腫瘤血管形成，對大腸癌的發(fā)生具有保護作用，且可延緩腫瘤進展。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，塞來昔布可通過降低細胞粘附分子表達、阻斷波形蛋白及轉(zhuǎn)錄因子等途徑，抑制腫瘤細胞遷移，并誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡［30］。

3.2 尼美舒利類似物

尼美舒利類似物為特異性非甾體類抗炎藥，可促使Bcl-2蛋白磷酸化，進而上調(diào)Bcl-2關(guān)聯(lián)X蛋白表達，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡。Gungor等［31］通過觀察17種新的含有尼美舒利類似物的藥物對COX-2的抑制作用，結(jié)果顯示，使用尼美舒利類似物可抑制脂多糖刺激的COX-2蛋白表達，并減少前列腺素2、一氧化氮的釋放，同時尼美舒利類似物還能降低抗凋亡蛋白Blc-2表達，說明尼美舒利類似物可作為新型抗癌劑應(yīng)用于臨床惡性腫瘤的治療中。吳少鋒等［32］經(jīng)動物實驗發(fā)現(xiàn)，接受尼美舒利治療的大鼠腫瘤體積、重量均低于模型組，血清腫瘤標志物癌胚抗原、鱗癌特異性抗原、細胞角蛋白19可溶性片段含量顯著低于模型組，進一步說明尼美舒利類似物可有效抑制腫瘤生長，對惡性腫瘤具有較好的靶向治療效果。

4 小結(jié)

結(jié)直腸癌發(fā)病率、病死率呈上升趨勢，尋找客觀指標對結(jié)直腸癌進行早期診斷、治療，對改善結(jié)直腸癌患者預(yù)后尤為重要。COX-2蛋白與腫瘤發(fā)生發(fā)展有關(guān)，可通過促進腫瘤細胞增殖、抑制凋亡、免疫抑制、促進腫瘤血管形成、促進腫瘤細胞運動等多種作用機制促進結(jié)直腸癌發(fā)生、進展，并影響患者治療效果與預(yù)后。因此分析COX-2蛋白在結(jié)直腸癌患者中的作用，有助于更深入了解腫瘤發(fā)生機制，并為臨床治療結(jié)直腸癌提供新的靶點。雖然目前對COX-2蛋白通路的研究已取得一定的進展，但其作用機制復(fù)雜，還有諸多問題尚待研究，如COX-2蛋白在結(jié)直腸癌中的誘導(dǎo)方式、COX-2啟動因子轉(zhuǎn)錄的調(diào)控等，未來臨床可針對以上問題進行更深入的分析，以為結(jié)直腸癌的治療提供分子基礎(chǔ)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突