环氧化酶-2蛋白在结直肠癌中的作用研究进展

毛焕 王长友

天津市蓟州区人民医院病理科，天津 301900

结直肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一，为全球第三大恶性肿瘤，发病率、病死率逐年升高，严重威胁人类健康。结直肠癌从早期黏膜增生至肿瘤浸润，发展周期较长，早检查、早发现对改善患者预后尤为重要。因此分析与结直肠癌的发生、进展有关的生物性指标，可为结直肠癌的治疗提供靶点。环氧化酶（cyclooxygenase，COX）是前列腺素内源性过氧化物合成酶，可分为COX-1、COX-2两种同工异构体［1］。其中COX-1可表达于多种组织中，而COX-2则属于诱导同工型，受细胞因子、生长因子或肿瘤细胞作用后表达升高［2］。虽然COX-1、COX-2具有类似的结构，但二者在疾病中的作用并不相同，尤其是COX-2蛋白在多种恶性肿瘤中呈异常表达，通过促进肿瘤细胞增殖、抑制机体免疫等多种途径影响肿瘤的生长、复发及转移［3］。近年来，对于恶性肿瘤与COX-2蛋白关系的研究较多，基于此，本文就COX-2蛋白在结直肠癌中的作用进行综述。

1 COX-2蛋白结构与理化特征

COX-2基因位于人类第1号染色体上，由9个内含子、10个外显子构成，其微小核糖核酸（microRNA，miRMA）质量约4.5 kb。COX-2属于诱导型酶，含有17个氨基酸残基，与COX-1在基因结构上有50%～60%同源性［4］。除了肾脏、神经系统及精囊以外的正常组织中，无法检测出COX-2蛋白，而受多种炎症反应、生长因子、促有丝分裂等刺激可诱导COX-2蛋白产生。在细胞受刺激后，多种信号转导途径可调控COX-2编码基因，随着COX-2miRNA表达升高，大量COX-2蛋白合成［5］。COX-2蛋白活化后可催化花生四烯酸产生多种前列腺素，而前列腺素具有多种生理、病理功能，在炎症或肿瘤的发生中发挥重要作用［6］。Sheng等［7］研究发现，COX-2及其代谢产物前列腺素2可促进结直肠癌的发生、进展。

2 COX-2蛋白在结直肠癌中的作用机制

近年来大量研究表明，COX-2在食管癌、膀胱癌、前列腺癌等多种恶性肿瘤中表达上调，与肿瘤发生、分化、转移及预后等密切相关。Albasri等［8］通过免疫组织化学法检测324例大肠癌患者肿瘤组织中COX-2表达，结果显示，COX-2在肿瘤组织中呈高表达，且COX-2表达水平与肿瘤分化程度、淋巴管浸润、肿瘤分期等呈显著相关，COX-2高表达也是大肠癌预后的独立预测指标，证实COX-2蛋白对大肠癌预后具有重要影响。

2.1 促进肿瘤细胞增殖、抑制肿瘤细胞凋亡

COX-2为B淋巴细胞瘤-2基因（B lymphocytoma-2，bcl-2）上游调控者，可通过调节bcl-2的表达，抑制放化疗引起的肿瘤细胞凋亡，并可降低花生四烯酸水平，抑制鞘磷脂水解，减少神经酰胺的释放，进而抑制肿瘤细胞凋亡［9］。同时COX-2蛋白的催化产物前列腺素还能促进肿瘤细胞增殖。诸葛飞等［10］研究发现，卵巢癌组织中COX-2 miRNA表达显著高于癌旁组织，进一步说明COX-2可通过磷酸肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol-3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）、E钙黏蛋白等信号通路促进肿瘤细胞增殖。有研究指出，COX-2还能通过Yes相关蛋白1（Yes-associated protein 1，YAP1）生长调节通路作用于尿路上皮肿瘤干细胞的扩增，促进肿瘤细胞生长、增殖；同时COX-2、YAP1通路的激活，也会抑制表皮生长因子受体表达，增强肿瘤细胞的耐药性，增加肿瘤复发、转移风险［11］。此外，Wang等［12］研究证实外源性表达的COX-2可修复基质相互作用分子基因敲除的结直肠癌细胞迁移缺陷，促进结直肠癌细胞的迁移，在肿瘤进展中发挥重要作用。

2.2 对机体的免疫抑制作用

结直肠癌的发生、进展与免疫抑制密切相关，机体的抗肿瘤免疫效应主要通过细胞免疫机制发挥作用。多种肿瘤细胞能够逃避宿主免疫监视，不仅能诱导机体释放白介素（Interleukin）-10、IL-12等免疫抑制因子，也能直接分泌免疫抑制因子，影响机体的抗肿瘤效应［13］。而COX-2高表达可通过前列腺素抑制免疫调节因子，抑制B细胞、T细胞增殖，进而影响机体对肿瘤细胞的免疫反应，降低机体免疫监视能力。Hennequart等［14］发现，COX-2的表达可以通过MAPK通路，间接的上调吲哚胺2，3-双加氧酶1的表达，影响机体的免疫机制，说明COX-2的表达可能是黑色素瘤的免疫抑制驱动因子，与黑色素瘤的治疗及预后密切相关。有研究发现抑制肝癌细胞的COX-2表达，能提高肝癌小鼠CD4/CD8的表达，进而改善调节性T细胞的功能，影响肿瘤生长的免疫微环境，有利于抑制肿瘤细胞增殖，延缓肿瘤进展［15］。此外，Elling等［16］研究指出，长时间基因间非编码RAN（long term intergenic noncoding，LincRNA）-COX2可通过增强RAN机制调节前列腺素内切酶，并通过独立于前列腺素内切酶的反式作用，对天然免疫基因发挥调节作用，证实COX-2具有调节免疫基因的反式作用，其高表达有利于肿瘤细胞发生免疫逃逸，促进肿瘤进展。

2.3 促进肿瘤新生血管生成

肿瘤新生血管形成主要是由于肿瘤细胞、内皮细胞等相互作用，引起血管生长与抑制因子水平失衡所致，而肿瘤血管形成不仅可为肿瘤细胞提供营养，也可促进肿瘤代谢，在肿瘤生长、进展中起到重要作用［17］。Xie等［18］研究发现，胰腺癌组织中COX-2阳性表达率高达87.5%，且其表达水平与血管内皮生长因子、微血管密度呈正相关，进一步说明COX-2可通过促进血管内皮生长因子的表达，增加肿瘤组织血管密度，进而促进肿瘤血管形成，增强肿瘤的侵袭性。黄小环等［19］对比了乳腺癌患者肿瘤组织与良性病变组织中COX-2表达水平，结果显示，乳腺癌组织中血管生成拟态（vasculogenic mimicry，VM）、COX-2阳性表达率高于良性病变组织，且COX-2表达与VM表达及乳腺癌病理分期、淋巴结转移密切相关，说明COX-2表达与肿瘤组织供血、肿瘤进展有关。此外，研究发现，胃癌组织中COX-2、核因子κB阳性表达率高，COX-2、核因子κB阳性表达患者微血管密度相对较高，且二者表达水平与肿瘤淋巴结转移有关，说明COX-2可通过促进胃癌组织中肿瘤血管新生，促进肿瘤转移［20］。

2.4 诱导前致癌物质活化

正常情况下机体在接触外源性物质后，可通过代谢酶作用将物质转化为低毒性或无毒性物代谢物排出体外，但多种前致癌物质经生物转化后，可转变为毒性更大的致癌代谢物，在机体内产生致癌作用［21］。而COX-2蛋白的过氧化活性、环氧化活性，可对前致癌物质起到催化作用，促使黄曲霉素、多环芳烃类等致癌物质活化，并通过电子结合DNA，形成DAN-致癌结合物。此外，COX-2还能增加氧自由基合成，对脂质过氧化反应参与的不饱和脂肪酸氧化反应产生干扰，促使前致癌物质双链发生环化，进而形成致癌物质，促进肿瘤发生。李贵节等［22］通过动物实验发现，使用黄曲霉毒素B1诱发的人结直肠癌细胞系HCT116细胞中COX-2呈高表达，使用CPLYCSB可下调肿瘤细胞COX-2表达，发挥抗癌效果。此外，杨涛等［23］研究发现，黄曲霉毒素B1诱发的肝癌大鼠组织中COX-2显著高于空白对照组，间接说明COX-2表达可通过激活前致癌物质活性，诱导肿瘤发生。但目前临床关于COX-2诱导前致癌物质活化的相关研究较少，具体作用机制尚不明确，未来还需进一步研究分析。

2.5 促进细胞运动与粘附

COX-2蛋白可促进基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-2的表达，或抑制E-粘连素水平，影响与细胞动力有关的生化指标，进而影响肿瘤细胞的运动与粘附［24］。COX-2蛋白还能介导细胞表面的CD33受体、透明质酸等，促进肿瘤细胞运动。Xu等［25］通过双重染色显示，肿瘤相关巨噬细胞（TAMS）在胃癌肿瘤组织聚集，且TAMS表达与COX-2表达呈正相关，而具有COX-2依赖性的胃癌细胞，可促使MMP-9的释放，增强胃癌细胞的侵袭性。有研究指出，COX-2、MMP-2在前列腺癌组织中表达显著高于良性前列腺组织，且二者呈正相关关系，说明COX-2可通过上调MMP-2的表达，增强肿瘤细胞的转移活性［26］。李志锋等［27］比较了结肠腺癌组织与结肠腺瘤、正常结肠黏膜组织中COX-2蛋白表达，结果显示，结肠腺癌组织中COX-2阳性表达率最高，且肿瘤浸润深度T3～T4、发生淋巴结转移患者COX-2表达显著高于浸润深度T1～T2与未发生淋巴结转移患者，说明COX-2蛋白表达与结肠癌的发生、进展密切相关，可作为临床诊断结直肠癌与评估预后的重要指标。

3 COX-2抑制剂在结直肠癌中的应用价值

COX-2抑制剂的抗肿瘤作用靶点较多，除了阻断COX-2通路、抑制COX-2生成外，还可通过蛋白激酶、钙腺嘌呤核苷三磷酸酶、周期蛋白等多种通路发挥抗肿瘤效应。Huang等［28］通过对14 688名结直肠癌患者进行研究发现，使用塞来昔布、罗非昔布、尼美舒利等COX-2抑制剂的患者整体生存率显著高于未使用COX-2抑制剂的患者，说明COX-2抑制剂可延缓结直肠癌患者肿瘤进展，提高患者生存率，有利于改善患者预后。

3.1 塞来昔布衍生物

塞来昔布为特异性COX-2抑制剂，可通过对肿瘤细胞周期的调控作用，诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤血管形成。同时塞来昔布衍生物还能降低端粒酶活性，促使端粒酶逆转录酶基因敲除，进而降低COX-2表达，发挥抗肿瘤作用。Gungor等［29］通过动物实验发现，使用塞来昔布的治疗组结直肠腺癌发生率为10%，显著低于对照组（30%），说明塞来昔布可抑制肿瘤血管形成，对大肠癌的发生具有保护作用，且可延缓肿瘤进展。此外，有研究发现，塞来昔布可通过降低细胞粘附分子表达、阻断波形蛋白及转录因子等途径，抑制肿瘤细胞迁移，并诱导肿瘤细胞凋亡［30］。

3.2 尼美舒利类似物

尼美舒利类似物为特异性非甾体类抗炎药，可促使Bcl-2蛋白磷酸化，进而上调Bcl-2关联X蛋白表达，诱导肿瘤细胞凋亡。Gungor等［31］通过观察17种新的含有尼美舒利类似物的药物对COX-2的抑制作用，结果显示，使用尼美舒利类似物可抑制脂多糖刺激的COX-2蛋白表达，并减少前列腺素2、一氧化氮的释放，同时尼美舒利类似物还能降低抗凋亡蛋白Blc-2表达，说明尼美舒利类似物可作为新型抗癌剂应用于临床恶性肿瘤的治疗中。吴少锋等［32］经动物实验发现，接受尼美舒利治疗的大鼠肿瘤体积、重量均低于模型组，血清肿瘤标志物癌胚抗原、鳞癌特异性抗原、细胞角蛋白19可溶性片段含量显著低于模型组，进一步说明尼美舒利类似物可有效抑制肿瘤生长，对恶性肿瘤具有较好的靶向治疗效果。

4 小结

结直肠癌发病率、病死率呈上升趋势，寻找客观指标对结直肠癌进行早期诊断、治疗，对改善结直肠癌患者预后尤为重要。COX-2蛋白与肿瘤发生发展有关，可通过促进肿瘤细胞增殖、抑制凋亡、免疫抑制、促进肿瘤血管形成、促进肿瘤细胞运动等多种作用机制促进结直肠癌发生、进展，并影响患者治疗效果与预后。因此分析COX-2蛋白在结直肠癌患者中的作用，有助于更深入了解肿瘤发生机制，并为临床治疗结直肠癌提供新的靶点。虽然目前对COX-2蛋白通路的研究已取得一定的进展，但其作用机制复杂，还有诸多问题尚待研究，如COX-2蛋白在结直肠癌中的诱导方式、COX-2启动因子转录的调控等，未来临床可针对以上问题进行更深入的分析，以为结直肠癌的治疗提供分子基础。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突