环氧合酶-2抑制剂在抗结肠癌中的研究进展

结肠癌是临床常见的消化系统恶性肿瘤，肿瘤细胞的侵袭及转移是影响患者治疗效果及预后的关键因素，故抑制肿瘤细胞增殖、分化等抗结肠癌疗法受到学术界的广泛关注[1]。临床研究发现，环氧合酶(COX)抑制剂——非甾体抗炎药(NSAID)可抑制结肠癌等恶性肿瘤的癌前病变，从而降低恶性肿瘤发生率，在抗恶性肿瘤治疗中具有重要作用[2]。COX是机体催化花生四烯酸生成前列腺素、前列环素、血栓烷的限速酶，包括COX-1及COX-2[3]。其中COX-1在人体正常组织中持续表达，参与维持细胞内环境稳定、生成血管、转导细胞信号等多项生理反应；COX-2在人体正常组织中低表达，但可经炎性反应、细胞因子、癌蛋白等刺激而诱导性表达，与机体炎性反应、肿瘤的发生及发展等病理变化密切相关[4]。故国内外学者普遍认为，NSAID的抗炎及抗肿瘤作用与抑制COX-2活性有关，而长期服用NSAID的不良反应主要是胃肠道反应，与抑制COX-1活性相关[5]。因此，COX-2抑制剂已成为抗肿瘤研究的热点。

1 COX-2的基因结构及其在结肠癌中的表达

人COX-2基因为快速反应基因，长约8.3 kb，定位于lq25.2～25.3，其基因结构由5′端0.8 kb的转录起始点上游区、蛋白编码区(6 kb)及3′端非编码区(3′UTR)组成[6]。既往研究发现，COX-2在食管癌、结肠癌等肿瘤组织中均可异常表达，更有学者指出，COX-2在肿瘤微环境形成过程中具有重要作用，且与肿瘤的浸润、淋巴结转移密切相关[7]。李志锋等[8]借助COX-2兔抗人单克隆抗体、免疫组织化学SP染色等方法，对结肠癌患者的肿瘤组织及癌旁正常组织进行分析比较，证实结肠癌组织中COX-2表达阳性率明显高于正常结肠组织。王哲等[9]对不同结肠癌患者血清COX-2蛋白水平展开分析，发现复发转移的结肠癌患者血清COX-2蛋白水平明显高于初诊结肠癌患者，且COX-2蛋白水平与复发转移结肠癌患者预后呈显著负相关。因此，COX-2可在结肠癌肿瘤组织中过度表达，且其表达情况与肿瘤的发生、发展密切相关。

2 基于结构的COX-2抑制剂

COX-1及COX-2具有相似的疏水性通道(酶活性部位)，但COX-1中523位为体积较大的异亮氨酸(Ile)，COX-2中则为缬氨酸(Val)，Val523体积相对较小，可在通道壁上留下缝隙，形成侧链入口，抑制剂能由此进入，达到阻滞COX-2活性的作用[10]。不仅如此，COX-2中Val434取代COX-1中的Ile434，使Val侧链能充分摆动，并打开与518位苯丙氨酸形成的分子门(通向COX-2表面相对极性区)，扩大COX-2活性结合区，利于抑制剂与COX-2结合，达到选择性结合COX-2的作用[11]。

3 COX-2抑制剂抗结肠癌的作用机制

3.1 抑制肿瘤细胞增殖

前列腺素E2(PGE2)可调控生长因子活性，并在肿瘤基因促进增殖过程中具有重要作用，外源性PGE2的使用不仅能激活肿瘤细胞增殖，还能与表皮生长因子(EGF)产生协同作用，促进肿瘤基因c-myc表达及细胞增殖[12]。此外，PGE2还可刺激促血管生成因子产生，具有促肿瘤组织血管新生的作用[13]。故COX-2抑制剂能通过抑制COX-2活性，减少花生四烯酸生成PGE2，达到阻滞肿瘤细胞增殖的目的。

3.2 促进细胞凋亡

一项研究报道，将COX-2 cDNA转染至大鼠肠上皮细胞株，建立持续表达COX-2的克隆，结果显示，肠上皮细胞对细胞外基质蛋白的黏附性升高，且凋亡抑制基因(Bcl-2)蛋白表达升高，减少细胞凋亡[14]。COX-2抑制剂能抑制肿瘤组织中COX-2引起的Bcl-2表达升高，发挥诱导肿瘤细胞凋亡的作用。

3.3 抑制血管生成

肿瘤细胞的生长及移植主要依赖于血管生成，肿瘤细胞可借助新生血管的供氧及营养生长增殖，也能占据微小的空间向毗邻的组织侵袭，加速患者病情进展[15]。有学者指出，COX-2的过度表达能刺激血管生成因子大量分泌，导致血管上皮细胞由胶原基底膜转移至其他部位，并遗留细小的管状连接在胶原基底膜中，造成肿瘤的转移[16]。Anadol等[17]发现，结肠癌组织中COX-2高表达可诱导血管内皮生长因子(VEGF)分泌，而VEGF可以刺激COX-2表达，进一步增强血管生成作用。上述研究结果均提示，COX-2抑制剂能降低COX-2的表达，抑制肿瘤组织血管生成，阻止肿瘤的发生发展。

3.4 阻滞细胞迁移、黏附

李明等[18]研究发现，COX-2过度表达能提高肿瘤细胞的浸润能力，下调COX-2后，细胞侵袭能力也随之降低。近年来有学者提出，COX-2可以通过促进黏附分子CD44表达，使细胞黏附性升高，增强肿瘤细胞的侵袭性[19]。结肠癌肿瘤细胞还可以通过磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶Akt/蛋白激酶B通路，使局部PGE2表达显著升高，增强细胞的迁移能力[20]。COX-2抑制剂可以降低结肠癌肿瘤组织中COX-2表达，使肿瘤细胞迁移、黏附能力降低，以避免肿瘤细胞侵袭周围正常组织细胞。

3.5 改善局部免疫功能

COX-2途径的主要产物PGE2不仅能促进细胞增殖及血管生成，还能抑制人类白细胞抗原(HLA)Ⅰ、Ⅱ表达，并阻滞胸腺依赖性淋巴细胞(T细胞)增殖，减少淋巴因子生成，抑制巨噬细胞活性，使肿瘤细胞逃避机体免疫系统识别和攻击，形成免疫逃逸[21]。COX-2抑制剂能减少COX-2途径产物，解除PGE2对局部免疫系统的抑制，使机体及时对肿瘤细胞做出免疫应答。

3.6 非依赖性COX-2途径作用

近年来研究发现，COX-2抑制剂在无COX-2表达的恶性肿瘤组织中也能抑制细胞有丝分裂，但其作用机制尚未阐明[22]。另有学者提出，COX-2抑制剂抗肿瘤的COX-2非依赖性途径作用机制可能与COX-2抑制剂能刺激NSAID-激活基因-1(NAG-1)表达上调、Bcl-2等转录因子下调相关[23]。然而，目前学者们对于COX-2非依赖性途径作用机制研究的结果不同，具体机制仍需进一步探讨。COX-2抑制剂的非依赖性COX-2途径的抗肿瘤作用，为抗结肠癌提供了新的靶点及新思路。

4 COX-2抑制剂类药物在结肠癌治疗中的应用

4.1 尼美舒利

尼美舒利为第一代COX-2抑制剂，其分子结构中含有一个带磺酰胺基的侧链，其COX-2/COX-1达7.3，具有抗炎、镇痛等作用[24]。该药物口服易吸收，常应用于骨关节炎及耳鼻喉炎性反应治疗中，但所致胃肠道的不良反应仍较多，使其难以发挥COX-2特异性抑制剂的作用[25]。然而，鉴于其COX-2抑制剂特异性不强，尼美舒利较少应用于治疗结肠癌等恶性肿瘤。有学者将尼美舒利应用于肺癌裸鼠皮下移植瘤模型的放射、化学治疗中，发现可以抑制裸鼠移植瘤的生长，且能调节细胞周期分布，减少对放射、化学治疗不敏感的S期细胞数，增加对放射、化学治疗敏感的G2/M期细胞数，进而提高对放射、化学治疗的敏感度[26]。以上研究提示尼美舒利在恶性肿瘤的放射、化学治疗中具有一定作用，但具体用药方法及效果仍需进一步探讨。

4.2 美洛昔康

美洛昔康也是第一代COX-2抑制剂，其COX-2/COX-1比值在各报道中并不一致，但其抗炎、镇痛的效果明确，现已被广泛应用于治疗骨关节炎[27]。既往体外研究发现，美洛昔康可以抑制结肠癌细胞增殖，降低肿瘤细胞的迁移能力，为结肠癌的治疗提供了新的思路[28]。但由于新一代COX-2抑制剂已被广泛使用，目前并未将其应用于治疗结肠恶性肿瘤。

4.3 塞来昔布

塞来昔布为第二代COX-2抑制剂，具有高选择性COX-2抑制作用，该药于1999年被美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于家族性结肠息肉的治疗中，此后作为抗肿瘤辅助药物被广泛使用[29]。杨春勇等[30]研究发现，塞来昔布可通过抑制结肠癌SW480细胞的Wnt/β-catenin信号通路，从而抑制结肠癌细胞增殖，并促进其凋亡，初步证实塞来昔布对结肠癌的治疗有利。虽然目前临床上较少将塞来昔布作为抗结肠癌药物，但有研究表明，塞来昔布在食管癌放射治疗中具有增敏作用，可促进肿瘤细胞凋亡，改善患者预后[31]。上述研究结果提示，塞来昔布在抗结肠癌治疗中具有重要作用。

4.4 帕瑞昔布

帕瑞昔布是伐地昔布的前体药物，为一种新型高选择性COX-2抑制剂，具有良好的镇痛作用，现已广泛应用于围术期镇痛治疗中[32]。既往体外研究发现，帕瑞昔布能下调Survivin表达，并上调caspase-3表达，从而抑制结肠癌LoVo细胞增殖，且其效应呈浓度依赖性[33]。原艳等[34]研究发现，帕瑞昔布可抑制肺癌A549细胞的黏附作用，且能下调CD44v6蛋白的表达，有利于降低淋巴转移风险。提示帕瑞昔布可应用于治疗结肠癌，其在抑制肿瘤生长、转移方面具有一定的使用价值。

4.5 NS-398

NS-398为一种磺胺类药剂的衍生物，具有高选择性COX-2抑制作用，对COX-1的抑制作用较小，用药安全性较高[35]。有体外研究表明，NS-398在抑制胆管癌、胰腺癌、结肠癌体外细胞增殖中具有较好效果[36]。张旭等[37]就NS-398对人胰腺癌裸鼠原位移植瘤模型的作用效果展开分析，发现其能通过抑制VEGF表达而降低VEGF对肿瘤血管生成的刺激作用，使肿瘤体积缩小。上述研究结果均表明，NS-398在治疗结肠癌等恶性肿瘤中具有较好的发展前景。

5 COX-2抑制剂类药物抗结肠癌的应用展望

人类肿瘤的发生与发展是机体多基因、多步骤协同作用的结果，COX-2的过度表达为其中一种途径[38]。COX-2抑制剂防治结肠癌等恶性肿瘤的分子机制包括依赖COX-2途径与非依赖COX-2途径两方面，能通过多种通路抑制肿瘤的生长及迁移，为恶性肿瘤的化学防治提供新的路径。虽然COX-2抑制剂存在抑制COX-1表达的作用，易造成患者出现胃肠道不良反应，但随着安全性及特异性更高的新型COX-2抑制剂不断研发，抑制COX-2表达以防控肿瘤发生发展的疗法将更为普遍[39]。