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编号:10500350
大肠肿瘤化学预防的研究进展
http://www.100md.com 国外医学内科学分册 2000年2月第27卷第2期
     邱春华(综述) 欧阳钦(审校)

    华西医科大学第一附属医院消化内科,四川 成都610041

     摘 要 环氧合酶(COX)是花生四烯酸代谢的限速酶,存在两种同功酶:COX-1和COX-2。COX-2是炎症过程中一个重要的诱导酶,在肿瘤的形成与发展过程中起一定作用。COX-2选择性抑制剂的开发和应用,已成为非甾体类抗炎药(NSAIDs)发展的热点,有望成为大肠肿瘤的化学预防剂。其中Celecoxib已于1998年12月被美国食品与药品管理局批准上市,成为目前市场上第一个COX-2选择性抑制剂。

    关键词:大肠肿瘤 环氧合酶 环氧合酶-2选择性抑制剂

    大肠癌是常见的消化道恶性肿瘤,是美国和西方发达国家癌症死亡的主要原因之一[1]。近年来我国的大肠癌发病率和死亡率均呈明显上升趋势[2]
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    大肠腺瘤是一种常见的良性肿瘤,发病率随年龄的增长而增加,据尸检资料,70岁的患者可达50-65%[3]。腺瘤虽属良性,但具恶变潜能。当腺瘤增大,绒毛成分增多,或有高度不典型增生时,癌变的发生率增加。许多资料显示,大部分结肠癌来源于腺瘤。腺瘤发展成癌的累积危险率在5、10、20年分别是2.5%、8%、24%。腺瘤切除后大肠癌的发生率减少76%-90%。但腺瘤切除后容易复发,每年复发率约为10%-15%[3]。人们致力于用化学预防方法防治腺瘤的发生,近年来,非甾体类抗炎药(non-steroid anti-inflammatory drug,NSAIDs)已成为大肠肿瘤化学预防领域的研究热点。

    1 非甾体类抗炎药对大肠肿瘤的防治效果

    流行病学调查、动物实验和临床研究发现NSAIDs能减少人类和实验动物大肠癌的发生率,能减少家庭性结肠息肉病(FAP)患者息肉的数量和大小。回顾性研究中,Kune等在1988年首次对715例服用阿司匹林的患者调查发现,大肠癌的发病率比未服用者下降约50%,相对危险度为0.57(95% CI 0.41~0.79)。其它人的研究也发现服用阿司匹林或其他NSAIDs者,患大肠癌的相对危险度较未服用者明显下降,且其下降程度与所服用NSAIDs呈时间和剂量依赖性。Taketo[4]也发现经常服用NSAIDs者发生大肠腺瘤的相对危险度降低(分别为0.66和0.36)。
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    在用不同的化学致癌剂(二甲基联苯胺、偶氮甲烷)所致的鼠大肠癌模型中,NSAIDs如吲哚美辛、苏林酸、吡罗昔康、阿司匹林等能减少鼠肿瘤的发生和肿瘤的大小[5]。但也有一些研究报道没有观察到NSAIDs有抑制肿瘤的作用。

    1983年Waddell等报道了3例FAP结肠次全切除术后患者和1例Gardner综合征患者,用苏林酸治疗1年,他们的结肠息肉几乎全部消失,此后在5年研究中,11例FAP患者使用苏林酸后,息肉消失。当停用苏林酸,息肉又发生,再用苏林酸,息肉又可消失。Taketo等[4]采用交叉对照实验对10例FAP行结肠次全切除术后用苏林酸治疗,息肉的数目和大小明显减少。

    2 环氧合酶-2与大肠肿瘤

    NSAIDs是通过抑制环氧合酶(COX)而抑制前列腺素的合成,起到镇痛、抗炎、抗血栓形成的作用。COX是花生四烯酸代谢的限速酶,它催化花生四烯酸生成前列腺素G2,进一步转变生成前列腺素H2。COX又称前列腺素内过氧化物合酶,或前列腺素H合酶[6]
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    COX有两种同功酶,COX-1和COX-2,分别由不同的基因编码,人类COX-1基因位于9号染色体,COX-2基因位于1号染色体。基因结构的不同决定了两者结构与功能的差异[6]。COX-1稳定表达于许多组织中,与多种生理功能有关,传统NSAIDs的毒副使用如胃肠出血、肾脏损害据认为与抑制COX-1有关。COX-2由细胞因子、有丝分裂原等刺激产生,涉及许多炎症反应。随着COX-2选择性抑制剂的开发,为更安全使用NSAIDs提供了可能。

    大量证据表明,NSAIDs通过抑制COX而达到防治大肠肿瘤的作用。自从发现COX-2后,关于NSAIDs对肿瘤作用的研究就集中在COX-2上。1994年Eberhart等[7]报道14例大肠癌标本中12例(86%)有COX-2 mRNA增加;14例大肠腺瘤标本中6例(43%)COX-2 mRNA亦有增加,而COX-1 mRNA水平没有变化。Sano等[8]用免疫组化方法检测15例大肠癌组织,发现癌细胞、炎症细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞有COX-2蛋白增加,而COX-1蛋白表达很少。
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    由化学性诱变剂所致的多发肠肿瘤的鼠模型(Min),突变位于鼠APC基因,出现消化道多发息肉。Boolbol等[9]发现Min鼠肠道COX-2蛋白和前列腺素E2水平升高。给予苏林酸后,息肉数目与对照组相比,由每只鼠11.9个减少到每只鼠0.1个,COX-2和前列腺素E2水平下降。

    家庭性结肠息肉病、大肠癌与APC基因突变有关[2]。Oshima等[10]制成APC基因突变鼠模型(APC△716),杂合子鼠APC△716(+/-)出生后第3周,肠道开始出现多灶性息肉,并不断增多,每个新生息肉由一个微腺瘤组成。用特异抗体检测COX-1和COX-2的表达,发现正常肠上皮和不同大小的息肉表达COX-1蛋白的水平相似,而直径2mm以上息肉则含有较多的COX-2蛋白。这一结果提示了在息肉形成的早期COX-2就已诱导表达。

    为了了解在APC△716鼠模型中COX-2缺乏对息肉形成的影响,Oshima等[11]使APC△716鼠编码COX-2的基因(ptgs2)突变失活,形成复合突变鼠,含有APC△716(+/-)ptgs2(+/-),或是APC△716(+/-)ptgs2(-/-)突变基因,用同窝的APC△716(+/-)ptgs2(+/+)鼠作阳性对照。前两者的息肉数量比对照组分别减少34%和14%,息肉的大小亦明显减小。这些结果是第一个直接的遗传学证据,说明COX-2在息肉形成中扮演了重要角色,提示COX-2基因突变失活可抑制息肉的生长。
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    给APC△716鼠服用COX-2选择性抑制剂能否模拟ptgs2失活呢?Oshima等[11]用COX-2选择性抑制剂MF Tricyclic 14 mg·kg-1·d-1、3.5mg·kg-1·d-1,非选择性COX抑制剂苏林酸12mg·kg-1·d-1,用于APC△716鼠。与对照组相比,息肉数分别减少62%、50%、26%。说明通过COX-2基因突变,或是COX-2选择性抑制剂,都能减少息肉的数量。

    以上的实验结果为用COX-2选择性抑制剂有效治疗人类家族性结肠息肉病和大肠癌提供了依据。

    3 非甾体类抗炎药的作用机制

    NSAIDs对大肠肿瘤化学防治作用的确切机制尚不明确,可能通过抑制COX-2,减少前列腺素产生,抑制细胞增殖,促进细胞凋亡,调控细胞周期等起作用。
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    刺激COX-2表达的因素较多,包括生长因子、细胞因子、癌基因(ras)等[12]。Subbaramaiah等[13]发现癌基因ras可以上调COX-2启动子活性,使COX-2蛋白表达增加,前列腺素E2水平升高。

    Masahiko等[14]将COX-2基因通过pCB 7转染鼠肠上皮细胞,得到COX-2基因表达的肠上皮细胞,发现COX-2蛋白水平升高;bcl-2蛋白表达增加;可抵抗丁酸盐诱导的细胞凋亡;而介导凋亡的TGFβ2受体水平下降,表明COX-2的过度表达使鼠肠上皮细胞的表型发生改变,增加了肿瘤发生的危险。

    COX-1的亚细胞定位在内质网,COX-2则定位在内质网与核膜,因此COX-2催化产生的前列腺素可能进入核内,调节靶基因的转录,与肿瘤的增生有关[15]
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    Shiff等[16]发现苏林酸、萘普生、吲哚美辛、吡罗昔康可使体外培养的HT-29结肠癌细胞停滞于G0-G1期,并可诱导细胞凋亡,具有时间和剂量依赖性。Elder等[17]发现NS-398(COX-2选择性抑制剂)对两种结肠癌细胞系HT 29(高表达COX-2蛋白)和S/KS(不表达可检测水平的COX-2蛋白)都有剂量依赖的抗增殖和诱导细胞凋亡的作用,提示在缺乏COX-2蛋白表达时,NS-398也能抗肿瘤形成,这可能是通过COX-2以外的其它机制起到抗肿瘤作用。

    在免疫方面[12],前列腺素E2可抑制自然杀伤细胞(NK细胞),淋巴因子激活杀伤细胞(LAK细胞)及细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的活化,抑制白介素-2(IL-2)产生,抑制效应细胞表面IL-2受体及γ-干扰素受体的表达,使免疫监视功能下降,细胞杀伤力降低,因此减少前列腺素的产生,可逆转免疫所受的抑制,预防大肠肿瘤的发生。
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    目前仍需进一步研究前列腺素和COX-2在大肠肿瘤形成中所起的作用,从而为将COX-2选择性抑制剂用于大肠肿瘤的化学预防和治疗提供有力的依据。

    4 非甾体类抗炎药与COX-2抑制剂

    NSAIDs是一类具有重要应用价值的抗炎镇痛药物,也是极有发展潜力的肿瘤化学预防剂。根据NSAIDs对COX-1和COX-2抑制性的不同,NSAIDs可分为三类:①以抑制COX-1为主,如阿司匹林、吲哚美辛、布洛芬;②对COX-1和COX-2的抑制相似,如双氯芬酸、萘普生、BW755C;③以抑制COX-2为主,如BF-398、NS-398、SC-58125、DUP-697、Celecoxib、Rofecoxib等[18]

    近几年发展起来的COX-2选择性抑制剂与传统NSAIDs比较,能更有效地降低胃肠毒性,是一类新型的高效低毒的NSAIDs,有的已经上市。从化学结构上COX-2选择性抑制剂可分为几大类[19]:①二苯基取代芳环类化合物:包括Celecoxib、SC-58125、DUP-697。Celecoxib(CelebrexTM)于1988年12月31日通过美国食品与药品管理局(FDA)批准上市,成为市场上第一个COX-2选择性抑制剂,用于治疗类风湿性关节炎和骨关节炎,剂量分别为200~800mg/d和100~400mg/d。Celecoxib对COX-2的抑制浓度IC50为4×10-8mol/L,对COX-1的IC50为1.5×10-5mol/L,对COX-2的选择性为375倍[6]。治疗剂量与萘普生500mg一日二次、双氯芬酸75mg一日二次的疗效相同,而对胃粘膜的损伤和溃疡发生率明显降低。具有与安慰剂可比的安全性,同时对血小板及肝功能无明显影响,且与甲氨蝶呤无相互作用。Kawamori等[1]发现在偶氮甲烷所致的鼠大肠癌模型中,Celecoxib可使大肠癌的发生率和数量分别减少93%和97%,并抑制结肠异常腺管灶的形成,抑制程度超过传统NSAIDs。②甲磺酰苯胺类:有NS-398、CGP28238、L-745337。③二叔丁基取代苯酚类:如BF-398,均在进行Ⅰ期临床试验。其它还有Rofecoxib、美洛昔康、奈丁美酮。Rofecoxib(VioxxTM)已进入临床三期实验,用于骨关节炎和急慢性疼痛,对COX-2的选择性超过800倍,其剂量为12.5或25mg/d,与布洛芬800mg一日三次、双氯芬酸50mg一日三次的疗效相同,不影响胃粘膜前列腺素E2系统,溃疡的发生率明显降低[6]
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    5 小结

    COX-2选择性抑制剂是一类新型的高效低毒的NSAIDs,大量证据表明NSAIDs能减少人和实验动物大肠癌的发生率,能减少FAP患者息肉的数量和大小。随着前列腺素及COX-2在肿瘤形成中所起作用的研究,以及COX-2选择性抑制剂的开发和应用,可望为大肠肿瘤的化学预防和治疗开辟新的途径。

    作者简介:邱春华(1973-),女,四川江安人,医师,硕士研究生

    欧阳钦(1940-),男,重庆人,华西医科大学第一附属医院院长,内科教授,博士导师

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