抗坏血酸与结直肠癌关系的研究进展*

覃凤娴，梁委军，陈晓丽，邹 燕，陈纪飞 综述，戴盛明 审校

(广西医科大学第四附属医院医学检验科，广西柳州 545005)

抗坏血酸与结直肠癌关系的研究进展*

覃凤娴，梁委军，陈晓丽，邹 燕，陈纪飞 综述，戴盛明△审校

(广西医科大学第四附属医院医学检验科，广西柳州 545005)

抗坏血酸；结直肠肿瘤；静脉滴注；过氧化氢；细胞凋亡

抗坏血酸(ascorbic acid)，即维生素 C，是维持机体正常代谢和生理功能所必需的基础物质，也是WHO及联合国工业发展组织共同确定的人类26种基本药物之一。它的发现源于它的缺乏会导致坏血病。临床研究发现，抗坏血酸还可用于防治克山病、高铁血红血症、过敏性皮肤病，促进伤口愈合及各种贫血。此外，其对高脂血症、感冒、促进生长发育、抗衰老及提高智力等都有一定作用。同时，抗坏血酸还用于急慢性传染病、肝炎的辅助治疗，所以应用日益广泛。近年来，人们又逐渐认识到抗坏血酸在肿瘤治疗中可能发挥重要的作用。本文就目前国内外学者对抗坏血酸在结直肠癌防治方面的研究做一综述。

1 抗坏血酸缺乏易诱发结直肠癌

流行病学调查发现，多种癌症的发病率与人们日常抗坏血酸的摄入量有关[1]。结直肠癌高发人群，其膳食中蔬菜、水果、抗坏血酸、粗纤维等均较对照组低，其中以直肠下段癌患者其抗坏血酸摄入不足尤其明显。Saygili等[2]调查发现，在同年龄段的健康人血浆内抗坏血酸的水平明显高于同年龄段结肠癌患者。Musil等[3]也发现，与健康对照人群相比，结直肠癌患者血浆中抗坏血酸的水平明显减少。最近，Leenders等[4]的研究也证实，血浆中抗坏血酸的水平与结直肠癌的发生率呈负相关。而日常抗坏血酸的补充可以减少结直肠癌的发病率。Kune等[5]研究发现，日常抗坏血酸的摄入可以有效预防结直肠癌的发生。同样的结论在2013年的研究中也得到证实[6]。可见，抗坏血酸不足与结直肠癌的发生、发展存在着密切的关系。

2 抗坏血酸对结直肠癌的影响

2.1 抑制肿瘤的生长 多项研究表明，抗坏血酸可以抑制结直肠癌的进展。Roomi等[7]将结直肠癌细胞HCT116皮下注射裸鼠构建结直肠癌荷瘤模型，观察裸鼠肿瘤的生长情况及对肿瘤组织中基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)，细胞增殖核抗原(nuclcar-associated antigen，Ki-67)和黏蛋白的水平进行检测。结果发现，与其他对照组相比，抗坏血酸处理组小鼠的肿瘤体积明显减小，肿瘤组织内MMPs，VEGF，Ki-67和黏蛋白等的表达也明显减少。Mamede等[8]以结直肠癌细胞WiDr为研究对象，体内外评估药理剂量抗坏血酸的细胞毒效应。体外的研究发现，药理剂量的抗坏血酸不仅显著抑制肿瘤细胞的生长，同时还具有细胞毒作用，加速了肿瘤细胞的死亡。在荷瘤小鼠模型中也发现，抗坏血酸处理组小鼠的肿瘤生长速率明显小于对照组。而对于正常肠上皮细胞，抗坏血酸的摄入量与细胞的凋亡无相关性[9]。研究者在20名结直肠腺瘤患者中评估了在膳食中补充抗坏血酸对肠黏膜细胞动力学的影响。结果发现，在膳食中补充抗坏血酸能有效地降低肠道组织癌前病变的发生。

2.2 延长患者的生存率 Jacobs等[10]对美国711 891名志愿者进行长达14年的随访中发现，每日补充抗坏血酸10年或以上可以有效降低65岁以下人群结直肠癌的发病率，并能显著降低各年龄段结直肠癌患者的病死率。

2.3 增强化疗的敏感性 抗坏血酸不仅单独使用表现出抗肿瘤作用，尤其作为辅助药物表现出很好的抗肿瘤协同作用。在Riordan等[11]的病例报告中，一位已经发生肝转移的结直肠癌患者经手术切除后给予5-FU和亚叶酸进行化疗，并检测该患者中CEA水平的改变。经过12个周期的化疗，该患者的CEA水平从最初的90.2降至67.7，疗效甚微。后经医生调整化疗策略，在化疗药物常规治疗的同时给予抗坏血酸静脉滴注，每次100 g，每周2 次。持续半年后，该患者的CEA降至正常水平(<3.0 ng/mL)。进一步进行CT扫描，未发现该患者肿瘤有转移的迹象，化疗效果显著。

2.4 减少放化疗的不良反应 体外实验发现高剂量抗坏血酸及其代谢物可以提高原本缺氧的肿瘤细胞对放射线治疗的敏感性，若与某些化学治疗药物合用，还能提高某些化疗药物的作用，减轻化疗的不良反应。在Riordan等[11]的病例报告中，发生肝转移的结直肠癌患者给予5-FU常规治疗的同时给予静脉滴注抗坏血酸，每次100 g，每周两次。自开始给予抗坏血酸治疗起，该患者对5-FU的不良反应，如恶心、腹泻、胃痛、口腔炎等开始减少，甚至消失。除此之外，在此后的化疗过程中，该患者均未出现常见的化疗并发症如白细胞减少，血小板减少，贫血等，患者的生存质量得到显著提升。

然而，也有些研究对抗坏血酸的抗肿瘤效果持怀疑态度。Papaioannou等[12]发现抗坏血酸的单剂量作用或者联合其他药物均不能有效抑制结直肠癌的进展。Wang等[13]也报道，日常抗坏血酸的摄入不能预防结直肠癌的发生；近期的研究报道也说明，抗坏血酸仅能轻微地预防结直肠癌的发生，而对结直肠癌的总病死率无明显改善[14]。令研究者持不同意见的原因之一可能是由于给药方式的不同引起的。有研究提到，口服抗坏血酸不能有效减少结直肠癌的风险，但是静脉给药可以有效抑制结直肠癌的进展。Riordan等[11]研究证实了高剂量抗坏血酸静脉滴注可以治愈结直肠癌。其他原因可能是由于表型的不同导致肿瘤细胞对抗坏血酸的敏感性不一。来自威尔康奈尔医学院的最新研究表明，高水平的抗坏血酸可以杀灭小鼠机体及细胞培养物中携带KRAS和BRAF基因突变的结直肠癌细胞[15]。当然，还有许多未知的原因。以上提示抗坏血酸可以作为一种抗肿瘤药物用于治疗结直肠癌。

3 可能的机制

3.1 细胞毒作用 抗坏血酸本身就是一种强氧化剂，可以产生大量过氧化氢(H2O2)。生理情况下，H2O2在过氧化氢酶的作用下分解为水和氧气。由于肿瘤细胞缺乏过氧化氢酶，导致过氧化氢蓄积。H2O2能够选择性地促进肿瘤细胞的DNA损伤，起到细胞毒作用，从而杀伤肿瘤细胞[16]。此外，抗坏血酸还可通过抑制肿瘤细胞中低氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)的活性，抑制肿瘤的进展[17]。众所周知，肿瘤细胞处于低氧环境下，可通过过表达HIF-1α，从而介导其对低氧的适应性反应，包括刺激新生血管形成和促进糖酵解过程，最终导致肿瘤细胞在不断增生的同时获得转移和浸润的能力。而抗坏血酸可以促进羟化酶的合成，从而促进HIF-1α的降解，进而抑制肿瘤细胞的生长与转移[18]。

3.2 促进肿瘤细胞凋亡 研究者将抗坏血酸与肿瘤细胞在体外共同培养1 h后，通过扫描电镜和透射电镜观察细胞的改变，结果发现肿瘤细胞的轮廓、线粒体和细胞内膜等成分均发生了变化[19]。抗坏血酸持续作用24 h后，肿瘤细胞开始发生凋亡，如出现了线粒体膨胀，细胞核与核仁分离和DNA断裂等细胞凋亡的典型特征。Gong等[20]发现抗坏血酸还可影响肿瘤凋亡相关基因，如半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase-3)，p53, B细胞淋巴瘤/白血病-2(B cell lymphoma/lewkmia-2，Bcl-2)，人Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 Assaciated X protein，Bax)及禽类髓细胞病毒致癌基因的细胞同系物(Cellular homologue of avian myelocytomatosis virus oncogene,C-myc)的表达，进而抑制肿瘤细胞内DNA复合物合成，并干扰肿瘤细胞的代谢周期，进而限制肿瘤细胞的生长，促进肿瘤细胞凋亡。还有研究认为抗坏血酸能促进胶原蛋白的合成，从而增加细胞膜的机械完整性和凝聚力，进而抑制肿瘤细胞的生长与转移；同时，抗坏血酸能增强免疫系统，能提高血液中白细胞和干扰素的水平，从而抑制或消除肿瘤细胞。

3.3 抑制细胞周期进展 Belin等[21]在体外细胞学研究发现，抗坏血酸可诱导肿瘤细胞的S期停滞，高剂量的抗坏血酸甚至可以导致细胞凋亡坏死。进一步将结直肠癌细胞HT-29注射至裸鼠皮下构建荷瘤小鼠模型，在体内观察高剂量抗坏血酸对肿瘤进展的影响。结果发现，高剂量的抗坏血酸抑制了肿瘤的生长。对肿瘤组织中两个重要的周期调控蛋白tRNA合成酶及ieF2进行检测。结果发现，抗坏血酸处理后tRNA合成酶及ieF2的表达明显下降。其机制可能是由于抗坏血酸可以抑制tRNA合成酶和翻译起始因子子单元的基因水平表达，而这两个基因是细胞周期进展所必需的，其表达水平的下降抑制了细胞的周期进程，从而抑制了肿瘤的生长。

3.4 增强免疫系统功能 抗坏血酸被认为是一种免疫调节剂。体液免疫中，抗体分子主要由两个二硫键连接而成，而半胱氨酸是二硫键组成的基本物质。因饮食中缺乏半胱氨酸，体内所需的半胱氨酸主要是由胱氨酸的氧化还原过程提供。抗坏血酸可促进胱氨酸的氧化还原反应，从而增加半胱氨酸的合成，进而为抗体的形成提供必需的原料[22]。张晓岚等[23]研究表明，抗坏血酸具有提高细胞免疫和红细胞免疫黏附功能，提高机体免疫力作用：能提高淋巴细胞转化率，增强某些细胞介导免疫反应参数，能刺激白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1 )，白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)产生；可提高CD3+，CD4+，CD4+/CD8+，降低CD8+等的表达。此外，抗坏血酸还可激活T淋巴细胞，增强T淋巴细胞的细胞毒作用；促进具有抗瘤活性的干扰素分泌，从而限制肿瘤细胞增殖和发展。还有研究发现，抗坏血酸既可以抑制大鼠肺单核-巨噬细胞相关细胞因子，如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)、IL-6等的合成与分泌，增强肺单核-巨噬细胞的吞噬功能[24]。NK细胞抑制肿瘤细胞的生长和转移，被认为在肿瘤的免疫监督中发挥重要作用。体外研究证实，抗坏血酸可以明显提高NK细胞的增殖能力[25]。除此之外，研究者还发现抗坏血酸不仅可以显著提高暴露于有毒化学物质人群的NK细胞活性，还可以显著提高人群T细胞和B细胞的活性[26]。另有研究认为，抗坏血酸可以改变肠道菌群的脂类代谢途径，从而抑制致癌性脱氧胆石酸的大量形成，减少息肉癌变及大肠癌的发生。以上说明抗坏血酸在调节肿瘤患者的细胞免疫和体液免疫方面具有很重要的功能。

3.5 选择性杀伤肿瘤细胞 Chen等[27]提出高浓度抗坏血酸只杀死癌细胞，不影响正常细胞，是没有不良反应的理想抗癌制剂。其使用9种人体癌细胞和4种人体正常细胞，模拟临床应用的体内环境进行体外实验。结果发现，抗坏血酸浓度越高，癌细胞的病死率也越高，而正常的人体细胞则几乎不受影响。Mikirova 等[28]的研究发现，400 mg/dL的抗坏血酸可以显著抑制体外培养的SW620结直肠癌细胞的生长，而该剂量的抗坏血酸静脉滴注结直肠癌患者，则可缓解该患者的症状而未对机体造成明显的不良反应。其机制可能是药理浓度的抗坏血酸并非直接杀死癌细胞，而是以前体药物的形式向组织提供H2O2进而杀死癌细胞。由于抗坏血酸在接触正常细胞时虽然产生H2O2，但会被正常细胞产生的过氧化氢酶中和，因此对正常细胞不造成伤害。另外，由于肿瘤细胞以无氧糖酵解代谢为主，需要大量的葡萄糖提供能量，为此，肿瘤细胞通过高表达葡萄糖转运体(glucose transporter，GLUT)的数量来满足自身的需要。而GLUT同时也是氧化型抗坏血酸的转运体，从而导致了肿瘤细胞更易于摄取大量氧化型。进入到肿瘤细胞的氧化型抗坏血酸遇到供氢体又被还原为抗坏血酸，从而使肿瘤细胞蓄积大量抗坏血酸，进而引起H2O2的过量，导致肿瘤细胞损伤。Yun等[15]认为，高剂量的抗坏血酸可以有效抑制小鼠机体中携带KRAS和BRAF突变基因的直肠癌。这是因为在KRAS或者BRAF突变的结直肠癌细胞会高表达GLUT1，而GLUT1对氧化型抗坏血酸(即DHA)具有转运作用，可将胞外的大量DHA转运至胞内。大量进入胞内的DHA又会消耗胞内的还原剂，如谷胱甘肽等还原性分子，胞内还原剂的下降造成了活性氧(ROS) 的急剧上升。ROS水平的上升一方面抑制了氧化还原相关酶GAPDH的活性，另一方面诱发DNA损伤进一步消耗NAD+等代谢辅基，抑制糖代谢产能过程，两方面共同作用引起肿瘤细胞内代谢障碍，能量水平下降，诱发肿瘤细胞凋亡。而正常细胞由于胞内相对较高的还原剂水平和较为正常的GLUT1的表达水平，对高浓度抗坏血酸并无明显反应。

4 存在的问题及展望

我国成人抗坏血酸的推荐每日允许摄入量为100 mg，但预防肿瘤则应增加10～100倍，而治疗肿瘤则应增加至1 000倍。由于胃肠道吸收能力有限，口服给药所能达到的最大血药浓度不足0.25 mmol/L[29]，这意味着临床的抗肿瘤治疗需长期静脉滴注高剂量的抗坏血酸。抗坏血酸的药理学研究证明：长期大剂量的应用易引起胃肠道反应和高尿酸血症，痛风及泌尿系结石等不良反应。葡萄糖六磷酸脱氢酶缺乏的患者长期服用抗坏血酸可导致溶血已得到证实。通过某种技术或途径富集高剂量的抗坏血酸靶向到肿瘤组织中，可能是今后的研究方向及目标。实现抗坏血酸的富集及肿瘤靶向治疗，将极大地减少高剂量抗坏血酸抗肿瘤治疗带来的不良反应，提高患者的生存期及生活质量；同时也降低了肿瘤治疗的费用，节约了社会成本。

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述·

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.14.042

国家自然科学基金资助项目(81160269)。 作者简介：覃凤娴(1985-)，主管技师，硕士，主要从事肿瘤免疫方面研究。△

，E-mail:daism@sina.com。

R735.3+5

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1671-8348(2017)14-1991-04

2016-12-16

2017-01-26)