环氧化酶在食管癌中的研究进展

　　作者：郝秀轻综述 张林西审校 作者单位：(河北北方学院医学院病理学教研室，河北 张家口 075000) 河北省自然科学基金资助项目(编号：C2005000664)

　　【关键词】 环氧化酶;食管肿瘤;研究

　　食管癌是严重危害人民健康的常见恶性肿瘤之一，在我国食管癌发病率仅次于肺癌、肝癌、胃癌，居第四位[1]，在某些地区居恶性肿瘤发病率和死亡率的第一位[2]。目前，食管癌的病因和发病机制还不清楚，食管癌的临床治疗效果还不理想，我国食管癌患者的5年生存率不到15%。我国食管癌有多个高发区，学者在食管癌高发区做了大量基础调研工作，对食管癌病因的认识逐步加深。

　　研究发现环氧化酶(Cycloxygenase，COX)在多数恶性肿瘤中呈高表达。流行病学、体内外实验等对食管癌的研究发现，COX的异常表达与食管癌的发生、进展等有密切关系，本文就此做一综述。

　　1 环氧化酶的结构和功能

　　环氧化酶又名前列腺素内过氧化物合成酶，是催化花生四烯酸转变成前列腺素(Prostaglandins，PGs)的限速酶，分为两种异构体：结构型COX1和诱导型COX2。COX1与COX2位于不同的染色体。COX1基因定位于染色体9q3233.3，约长22.5kb，编码599～600个氨基酸组成的多肽，属“管家基因”。在血管、胃、肾等组织中参与血管收缩、血小板聚集、胃黏膜血流、胃粘液分泌及肾功能等的调节，其功能与保护胃肠粘膜、调节血小板聚集、调节外周血管阻力和调节肾血流量分布有关。它在组织细胞中呈常规保守性表达，并不参与肿瘤的发生及发展。

　　COX2基因被称为“快速反应基因”，是在1991年首次发现，并被命名为COX2。COX2基因定位于染色体1q25.225.3，由10个外显子和9个内含子组成，约长8.3kb，编码604个氨基酸组成的多肽，与COX1有59%～61%的同源性。它们酶活性相同，但生理功能上却有明显差异。COX2在正常情况下绝大多数组织中检测不到，但可被许多因素如细胞因子(IL1、IFNγ、TNF等)、内毒素、致癌剂以及癌基因产物等诱导表达[3]，与多种肿瘤的发生或预后有关。

　　2 COX在食管癌中的表达

　　研究表明，COX2在食管鳞状细胞癌和食管腺癌组织中表达升高，而COX1呈较稳定的低水平表达。文献显示在食管脱落上皮细胞从正常向癌变进展过程中，随着细胞异型性的增高，COX2表达明显逐渐增高，在可疑癌及癌细胞中表达呈强阳性。利用RTPCR、Western blot、原位杂交技术等方法证实COX2在食管癌组织中的阳性表达率明显高于相对应的癌旁组织及正常组织[4]，如张强[5]用原位杂交技术检测患者食管癌组织中COX2 mRNA的表达，发现食管癌组织中COX2 mRNA阳性表达率为80%，明显高于正常食管黏膜。COX2的表达随癌细胞分化程度的增高而显著地增加[5，6，7]，在高分化癌中COX2表达呈强阳性，而低分化癌中则呈阴性[8]，可能是组织分化差，部分已去分化，导致某些特异性抗原(如COX2)表达降低甚或消失。但是，还有学者认为COX2的表达与食管癌的分化呈负相关，鳞癌分化程度越低，COX2的表达越强[6];且与食管癌患者的预后呈负相关，COX2呈低表达者的生存时间比COX2高表达者长。研究还发现COX2蛋白的表达与食管癌的浸润部位、淋巴结转移呈正相关[9]。

　　2009年10月郝秀轻等：环氧化酶在食管癌中的研究进展第5期2009年10月河北北方学院学报(医学版)第5期Shamma等[10]对日本食管癌患者进行的研究发现COX2在食管鳞状上皮重度异型增生的组织中表达最强，依次强于食管原位癌和浸润性食管癌，认为COX2高表达可能是重度异型增生的一个敏感标志，COX2可能主要作用于食管癌发生的早期阶段。因此，COX2就可以作为食管癌化学预防的一个新分子靶点，有可能应用COX2抑制剂在我国高发区或广大易感人群中进行化学干预或预防。由此可见，研究结论的不尽一致性，提示对COX2在食管癌中的表达还需要进一步深入研究。

　　3 COX2诱导食管癌形成的作用机制

　　COX2的表达调控主要是通过转录调控或转录后水平调节基因表达，即细胞受到各种刺激后，经过一系列的信号转导而作用于COX2转录，从而诱导COX2的表达。蛋白激酶C依赖的cSrc或者GAS途径激活NFkB，以提高细胞COX2的基因表达。Gray等[11]发现cAMP和蛋白激酶A途经参与了黏液素、COX2和前列腺素E2表达调节;Mestre等应用瞬时转染蛋白激酶C和有丝分裂原活化蛋白激酶表达载体的研究发现，脂多糖可以通过蛋白激酶C和有丝分裂原活化蛋白激酶信号通路诱发COX2表达增加。Ireson等揭示过氧化物酶体增生物激活受体α是通过独立的信号途径上调COX2表达，而过氧化物酶体增生物激活受体γ则通过NFκB途径刺激COX2表达。其下游信号通路至少有三个通路：Bcl2介导通路，一氧化氮(nitric oxide，NO)通路及神经酰胺通路。

　　COX2主要通过合成致癌物质、抑制细胞凋亡、增加细胞的侵袭能力、促进肿瘤血管生成、免疫抑制等途径，促进癌前病变向癌转化、参与食管癌等恶性肿瘤的发生发展的病理过程。

　　3.1 合成致癌物质

　　COX2具有氧化和过氧化的功能。许多致癌物如多环芳香烃类化合物、黄曲霉素、芳香胺类等可以作为过氧化物酶底物被过氧化生成亲电性的氧化物，这些亲电性的氧化物容易和DNA和蛋白质结合，造成遗传物质的损伤。另一方面，致癌物又可以诱导COX2的表达，从而放大固定剂量致癌物在肿瘤发生中的作用。此外，COX2的大量表达造成的对生物膜和线粒体的氧化损伤也是诱发肿瘤的重要因素。

　　3.2 抑制细胞凋亡

　　COX2的抑制凋亡作用可能与COX2的作用底物花生四烯酸减少而催化合成产物PGs增多有关。因为COX2在催化合成PGs的反应中，消耗了花生四烯酸，而花生四烯酸有诱导细胞凋亡的作用，抑制磷脂酶A2的活性，减少花生四烯酸的生成可抑制凋亡[12]，同时PGs生成增多，尤其是PGE2可以促进肿瘤恶变过程。另外，COX2可以使肿瘤细胞对凋亡刺激信号的反应减弱，并且可以提高凋亡抑制基因Bcl2的表达水平，且诱导促凋亡蛋白Bax的表达，降低介导凋亡的转化生长因子β(TGFβ)型受体水平，激活抗凋亡关键激酶Akt，从而抑制肿瘤细胞的凋亡[13]，异常细胞的生存时间延长，有利于后来的遗传变异的积累，从而导致肿瘤的发生。

　　3.3 影响肿瘤的血管生成

　　研究证实COX2与肿瘤血管生成密切相关。COX2的生成物PGs可能作为生长因子或免疫抑制物或血管生成剂，上调一些促血管生成因子的表达，包括血管内皮生成因子，纤维生长因子等。对食管鳞癌血管生成的研究过程中，应用免疫组化的方法分别对正常食管上皮、异型增生上皮和食管鳞癌中血管内皮生长因子及微血管密度进行检测，发现VEGF的表达与COX2的表达正相关，新生微血管数量随VEGF表达的增强而增多，提示COX2对新生血管有促进作用[14，15]，并证实COX抑制剂可以明显抑制血管生成因子的表达。

　　3.4 增加细胞的侵袭能力

　　将COX2基因转染人结肠癌细胞系，使其稳定表达COX2，并产生大量PGs，转染后的细胞具有更强的侵袭能力，表明COX2催化产生的PGs可以促进肿瘤浸润和转移，其与基质金属蛋白酶1(matrix metalloproteinase1，MMP1)和MMP2的活化有关[16]，这些酶消化膜基底部的胶原基质，而这在肿瘤的浸润中是一个关键步骤。

　　3.5 抑制免疫

　　COX2催化产生的PGE2等通过cAMP介导可以导致肿瘤微环境的免疫抑制，其机制是通过抑制T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖，降低NK细胞的细胞杀伤作用，也可以抑制TNF的产生以及诱导IL10的生成，而后者是一种免疫抑制因子，这些作用可能使肿瘤的免疫识别形成屏蔽从而抑制免疫反应，导致肿瘤的生长[17]。

　　4 COX2抑制剂在食管癌研究中的应用

　　非甾体类抗炎药(nonsteroidal antiinflammatory drugs，NSAIDs)抗炎作用的一个靶点是环氧化酶(cyclooxygenase，COX)。它主要是通过抑制体内COX，从而发挥抗炎、抗风湿、解热镇痛等作用。近年来，流行病学调查、体外研究及动物实验等研究发现，NSAIDs能有效地降低和/或预防食管癌等消化道恶性肿瘤的发生发展，且对多种肿瘤细胞包括食管癌细胞的生长有明显抑制作用。

　　4.1 NSAIDs预防食管癌的流行病学

　　流行病学资料显示，长期服用NSAIDs可显著降低人群食管癌的发病率。Fortuny等[18]对美国两个保健系统的4769名患者的资料进行病例对照研究显示，阿司匹林可降低30%～60%食管癌的发病风险。Duan等[19]对洛杉矶2 294名人员进行的队列研究显示，阿司匹林和其它NSAIDs也可降低食管癌的发病风险。对澳大利亚2 682人进行的病例对照研究发现，长期服用阿司匹林和其它NSAIDs可以降低食管腺癌、鳞癌和幽门部肿瘤的患病风险[20]。对爱尔兰大规模人群的病例对照研究认为，NSAIDs降低Barrett食管、食管腺癌的发病风险[21]。

　　4.2 NSAIDs在人食管癌细胞培养中的研究

　　应用NSAIDs对食管癌进行的体外研究近年明显增多，主要是观察多种NSAIDs在不同浓度及作用时间对食管癌细胞的生物学效应。Li等[22]应用阿司匹林、尼美舒利对食管癌细胞的实验结果显示，它们可以明显抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡;并降低了PGE2的生成;且可使细胞停滞于G0/G1期，同时使Bcl2的表达下调。药物对癌细胞的生长抑制呈剂量和时间依赖性。我们前期的研究也获得了类似结果[23，24]。

　　4.3 体内研究

　　研究显示，无论食管癌细胞有无COX2明显表达，NS398都可以抑制其增殖，但对表达COX2的细胞的促凋亡更明显。病例对照研究发现，术前两周服用美洛昔康的28名食管癌患者与术前未服药的25名对照组患者比较，癌细胞凋亡明显增高[25]。动物实验显示，服用塞来昔布后小鼠的食管癌发展进程缓慢，与对照组相比有显著差异[26]。对食管癌患者进行的Ⅰ/Ⅱ临床研究显示，塞来昔布可以增加患者治疗耐受性，增强放化疗的疗效[27]。还有报道COX2抑制剂可以通过抑制Pgp、Bcl2、Survivin蛋白的表达而提高化疗药物疗效[28]。在COX2基因敲除的小鼠中肿瘤的生长明显变慢，且使用其抑制剂能达到相同的效果。

　　因此，NSAIDs对食管癌的发生可能有明显的预防和/或辅助治疗作用。按照NSAIDs对COX2选择性的不同分为COX2选择性抑制剂和COX2非选择性抑制剂。长期应用COX2非选择性抑制剂时可出现胃肠道等一些不良反应，主要是对COX1的抑制作用造成的[29]。因此，COX2选择性抑制剂对食管癌等恶性肿瘤的作用成为当前研究的主要热点之一。

　　5 小结

　　综上所述，研究发现COX2高表达与食管癌的发生及进展有密切关系，COX2可以作为食管癌预防和/或治疗的一个分子靶点。NSAIDs预防、抑制食管癌等恶性肿瘤发生、进展的机制如何，目前尚不清楚，可能是通过不同的途径抑制肿瘤细胞的增殖、诱导分化和凋亡、调节促癌基因与抑癌基因的平衡以及抑制肿瘤新生血管的生成等。相信不久的将来NSAIDs特别是COX2选择性抑制剂有可能应用于食管癌等恶性肿瘤高发区或高发人群的预防或临床辅助治疗。COX2选择性抑制剂做为食管癌等恶性肿瘤的预防或辅助治疗将有广泛的应用前景。

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