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世界华人消化杂志. 2005-03-15; 13(6): 766-768
在线出版日期: 2005-03-15. doi: 10.11569/wcjd.v13.i6.766
环氧化酶-2与食管癌
周超, 马洪升
周超, 马洪升, 四川大学华西医院消化内科 四川省成都市 610041
通讯作者: 周超, 610041, 四川省成都市, 四川大学华西医院消化内科.
电话: 028-85445432
收稿日期: 2004-12-22
修回日期: 2005-01-10
接受日期: 2005-01-20
在线出版日期: 2005-03-15

环氧化酶(COX)是催化花生四烯酸生成前列腺素G2(PGG2)和前列腺素H2(PGH2)的限速酶. 其为两种: COX-1和COX-2, 二者的氨基酸序列60%以上相同. COX-1在人体的绝大部分组织细胞中都有稳定的表达, 主要参与黏膜细胞的保护、脏器血流的调节和凝血机制的完成等生理过程, COX-2在生理情况下几乎不表达, 在许多促炎症和致突变因素的作用下, COX-2可以很快地被诱导出来, 并参与病理过程. 近来的研究表明, COX-2不仅在食管癌组织中高表达, 而且其表达水平与病理过程的发展阳性相关, 与远处转移率、局部复发率和预后好坏等临床参数也呈正相关关系.食物及饮水中的亚硝胺类化合物等可以诱导Ha-ras、Rb、p53、RAR-β等基因的突变, 通过PKC途径、MAPK途径、PI-3K途径、NF-κB和AP-1途径等诱导COX-2的表达. COX-2通过多种机制影响细胞的增生凋亡、血管的生成、局部的侵润和免疫功能的抑制, 从而参与食管癌的发生发展过程. 特异性COX-2抑制剂对食管癌高危人群的预防作用正逐渐得到证实.

关键词: 无
引文著录: 周超, 马洪升. 环氧化酶-2与食管癌. 世界华人消化杂志 2005; 13(6): 766-768
N/A
N/A
Correspondence to: N/A
Received: December 22, 2004
Revised: January 10, 2005
Accepted: January 20, 2005
Published online: March 15, 2005

N/A

Key Words: N/A
0 引言

食管癌是常见的恶性肿瘤, 我国是其高发国家, 尤其在河南林县、河北磁县、江苏相中、山西阳城和四川盐亭等, 食管癌的年发病率、死亡率都超过100/100 000[1], 居各种肿瘤的前列. 环氧化酶(cycloxygenase, COX)是催化花生四烯酸(arachidonic acid)生成前列腺素G2(prostaglandinG2, PGG2)和前列腺素H2(prostaglandinH2, PGH2)的限速酶, 而PGG2和PGH2则是PGE2、PGF2、PGD2、PGI2(prostacyclin, 前列环素)和TXA2(thromboxane A2, 血栓素A2)的前体[3]. COX分为两种: COX-1和COX-2, 二者的氨基酸序列60%以上相同[4]. 虽然他们的酶活性相同, 但其生理功能却有明显的差异. 在人体的绝大部分组织细胞中, COX-1都有稳定的表达, 他主要参与黏膜细胞的保护、脏器血流的调节和凝血机制的完成等生理过程[5]; 与此相反, 生理情况下, 大多数组织中检测不到COX-2的表达, 但在许多促炎症和致突变因素的作用下, COX-2可以很快地被诱导出来, 并参与病理过程[6]. 近20 a来, 人们逐步发现环氧化酶-2与食管癌之间存在密切的联系, 在食管癌的发病机制中扮演了重要的角色.

1 食管癌中COX-2的表达

近来的研究发现, 在食管鳞状上皮癌和食管腺癌的癌变组织中, COX-2的表达水平都升高了, 而COX-1的表达水平却很稳定. Zimmermann et al[4]对172例食管鳞癌和27例食管腺癌患者的癌组织及邻近正常组织的切片用免疫组化技术进行了回顾性研究, 91%(156例)的鳞癌组切片和77.8%(21例)的腺癌组切片呈现COX-2阳性反应, 而对照组绝大部分为阴性, 仅极少数为弱阳性, 且两组间的染色评分差异具有统计学意义. Jiang和Yu et al[3,6]用RT-PCR技术分析食管鳞癌患者的癌组织和作为对照的邻近正常组织, 在食管鳞癌组都发现了COX-2mRNA的特异表达, 而在对照组没有表达, Jiang[3]还用Western blotting法在鳞癌组中发现了COX-2蛋白, 而对照组为阴性. 进一步的研究表明, COX-2不仅在食管癌组织中高表达, 而且其表达水平与病理过程的发展正相关, 与一些临床参数也呈正相关关系. Wilson et al[7]从21例诊断Barrett食管的患者身上各取一份Barrett食管组织, 并以他们的胃体组织为对照, 先后用RT-PCR技术、Western blotting 法处理, 结果表明: 17例(80%)Barrett食管组织比相应对照有更高的COX-2mRNA及蛋白的表达. Morris et al[2]对56例Barrett食管组织用免疫组化技术进行分析, 其中包括20例肠化生或胃化生, 12例轻度异型增生(low-grade dysplasia, LGD), 12例重度异型增生(high-grade dysplasia, HGD), 另外12例已发展成为腺癌. 结果发现, 化生组中有15例、LGD组有10例、HGD组及腺癌组的全部, 有COX-2蛋白的染色阳性反应, 其染色评分中位数分别为2、3、14、13, 且各组间有统计学意义. Buskens et al[8]对145例由Barrett食管发展来的腺癌组织标本用免疫组化技术进行分析, 发现染色水平高的组与水平低的组相比, 更容易出现远处转移和局部的复发, 其5 a生存率也更低(35% vs 72%), 且这些差异皆有统计学意义. 多元分析还表明, COX-2表达水平可以被看作是一个独立的预后因素(相对危险度 = 3.5); 相反, COX-2表达水平与肿瘤侵润深度、淋巴结转移、肿瘤分期、分化程度以及手术术式这些因素都没有明显的统计学关联. 最近, Lagorce et al[5]用免疫组化技术分析从66位Barrett食管腺癌患者身上获得的66份腺癌组织和32份Barrett食管组织(其中17份有异型增生), 发现COX-2的表达与年龄、性别、侵润深度、淋巴结转移、远处转移、TNM分期和预后没有明显的统计学关联. 但两篇文章都发现, COX-2在Barrett食管上皮细胞的胞质中仅有微弱的表达, 而在黏膜损伤区域周围的基质细胞中的表达水平更高; 在腺癌组织中, COX-2的表达则主要位于肿瘤细胞中.

2 诱导COX-2高表达的因素

多年来的研究表明, 食管癌的发生与生活条件、饮食习惯、存在强致癌物、缺乏一些抗癌因素及遗传易感性有关, 发病因素极为复杂, 其中得到认可的有食物及饮水中的亚硝胺类化合物和真菌毒素、胃食管反流所带来的胆酸及胆盐、过于粗糙或过烫的食物、饮酒、吸烟及锌的缺乏等[9]. Liston et al[10]使用PCR及限制性片断长度多态性分析技术(restriction fragment length polymorphism analysis, RFLP)研究N-亚硝胺基甲苄胺(N-nitrosomethylbenzylamine, NMBA)诱导的食管乳头状瘤大鼠模型, 他们发现: 57.1%的乳头状瘤组织存在Ha-ras原癌基因的突变, 高于良性损伤组织的4.3%; 突变均发生在Ha-ras基因的12号密码子上, 由GGA突变为GAA, 造成P21ras蛋白的12位氨基酸由甘氨酸变为谷氨酸; P21蛋白与G蛋白一样能够结合GTP, 但他丧失了水解GTP的能力, 导致MAPK途径(mitogen-activated protein kinase, 促分裂原活化蛋白激酶)与PI-3K(磷脂酰肌醇3激酶)途径的持续激活, 从而诱导COX-2的转录. 他们的这一发现与以前Fong[11]、Lozano[12]、Barch et al[13]的研究结果相符. 另外, 很多学者通过研究NMBA诱导的小鼠食管癌模型发现: NMBA能甲基化Rb抑癌基因的启动子, 使Rb蛋白结构异常而失活, 其异常率与癌变程度呈正相关; Rb蛋白的失活使得AP-1(激活蛋白-1)的转录活性异常增强, 从而诱导COX-2的转录[14-17]. 对人食管癌组织标本的研究也证明了这一点. 抑癌基因p53基因的突变也在多个亚硝胺类化合物诱导的食管癌小鼠模型中被发现[12,15-16,18]. Biramijamal et al[9]分析了74例食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)患者的病理组织, 发现58例(65％)在p53基因的5-8号外显子上存在突变, 且与COX-2的表达呈阳性相关. Taniere et al[1]及Putz et al[19]的研究也都证明了p53基因突变在食管癌患者中的高发生率. 突变型p53基因所编码的蛋白质不能与COX-2基因启动子结合而发挥抑制作用, 这将诱导COX-2的表达[1,9]. 另外, 在多个亚硝胺类化合物诱导的食管癌小鼠模型中还发现了c-myc、int-2等癌基因的高表达, 但其与COX-2的关系尚有待于进一步的研究. 对于胆酸, 尤其是鹅脱氧胆酸、脱氧胆酸, 有多个研究表明, 他们可能通过激活PI-3K或PKC(蛋白激酶C)途径也可能包括NF-κB(核因子-κB)途径来诱导COX-2的转录[20-22]. 另外, 香烟中苯并[α]芘的代谢产物-苯并[α]芘二醇环氧化物[benzo(a)pyrene diol epoxide, BPDE]能通过对维甲酸受体-β(retinoic acid receptor-β, RAR-β)基因启动子中CpG序列的甲基化诱导其表达的缺失, 从而下调RAR-β与COX-2基因启动子的结合, 减弱其对COX-2基因表达的抑制[23], 但RAR-β表达的下调也有可能是通过激活AP-1而诱导COX-2的表达[24]. 另外, 接受低锌饮食处理的小鼠可以在更低剂量的NMBA诱导下发生食管癌, 似乎说明亚硝胺类化合物和锌缺乏的致癌作用之间有协同作用[11]. 此外, 在各种致病因素的长期慢性刺激下产生的多种细胞因子、生长因子和炎症递质, 如IL-1、IL-8、PAF、TNF等也诱导COX-2的表达, 其具体机制可能包括激活PKC、MAPK或NF-κB途径[25]. 有文章报道[26]: PKC、MAPK和PI-3K途径最后都能上调cAMP水平, 通过cAMP与COX-2基因启动子5'端的反应元件(cAMP response element, CRE)结合, 诱导COX-2的转录.

3 COX-2在食管癌发病机制中的作用

COX-2通过多种机制参与食管癌的发病过程. Li et al使用一种新型的非甾体类抗炎药(NSAIDs)-NS398(一种新型的COX-2特异性抑制剂)处理COX-2基因阳性的食管鳞癌细胞株TE-8、TE-13和COX-2基因阴性的TE-1细胞株. 结果TUNEL分析技术和DNA片段电泳分析表明, NS398诱导TE-8、TE-13细胞发生凋亡, 而对TE-1细胞没有作用; Western blot技术表明, NS398使TE-8、TE-13细胞中细胞色素C、半胱天冬酶-3(caspase-3)和多聚(ADP-核糖)聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase, PARP]89 ku裂解片段的水平均升高, TE-1细胞没有这些变化; 同时, 其他与凋亡相关的蛋白, 如Bcl-2、Bax、Bcl-xL、C-myc、Fas与Fas-L在三种细胞中都没有明显的变化; 另外, 给予PGE2和caspase-3抑制剂Z-DEVD-FMK都削弱了NS398的诱导凋亡作用. 这说明COX-2通过PGE2阻止细胞色素C从线粒体中释放, 进而阻断了caspase-3介导的细胞凋亡途径, 阻止细胞凋亡, 促进细胞增生. Yu et al[6]研究了NS-398对食管癌细胞株EC-9706的作用, 也证明了上述结论. 在更早的Souza et al的报道中, 他们研究了NS-398对食管腺癌细胞株SEG、FLO和BIC-1的作用, 也得出了这一结论. 当然, COX-2对细胞增生凋亡过程的作用可能还涉及其他机制, 有待于进一步的研究. 在上述报道中, COX-1的表达水平及COX-1特异性抑制剂的使用对细胞株的增生凋亡过程均无明显影响. Byeon et al用免疫组化技术研究了34例ESCC组织, 发现COX-2的表达水平与血管内皮生长因子-C(VEGF-C)的表达水平呈正相关, 而VEGF-C的表达水平与原发肿瘤的深度、肿瘤的进展和淋巴结的转移呈正相关. 这说明, COX-2可能通过某种机制上调了VEGF-C的表达, 从而促进肿瘤的血供, 加速其发展. COX-2还可能通过PGE2上调金属蛋白酶(metalloproteinase, MMPs)和CD44(细胞表面的透明质酸受体)的表达, MMPS和CD44则可以分解基膜的胶原基质, 促进癌症的浸润[26]. PGE2还可以抑制T细胞和B细胞的增生、淋巴因子的产生、巨噬细胞的活跃和NK细胞的细胞毒作用, 也可以抑制TNF-α的产生和促进IL-10的生成, 从而抑制机体对肿瘤细胞的免疫, 促进肿瘤的生长[26].

4 COX-2抑制剂的应用前景

近20 a来, 人们发现长期服用NSAIDs的风湿病患者患肿瘤的机率减小了, 尤其是各种消化道的肿瘤, 如结肠癌、直肠癌、食管癌、胃癌等. 多个流行病学调查证明, 长期使用阿司匹林减少了食管癌的发生率[26]. 研究还发现, 在多个食管癌动物模型中, NSAIDs都抑制了肿瘤的发生及发展, 比如吲哚美辛(indomethacin, 消炎痛)能抑制二乙基亚硝胺(diethylinitrosamine, DEN)诱导的食管癌小鼠模型. 也有临床试验表明, 罗非考昔(rofecoxib, 一种特异性COX-2抑制剂)能抑制Barrett食管上皮细胞的增生[26]. 近年来, 已有一些关于特异性COX-2抑制剂对Barrett食管作用的临床对照试验在进行中[26]. 特异性COX-2抑制剂对食管癌高危人群的预防作用正逐渐得到证实. 另外, 特异性COX-2抑制剂也有可能用作食管癌的手术治疗及放化疗后的辅助治疗手段.

总之, COX-2与食管癌的发生发展存在着密切的联系, 通过对其机制的进一步研究, 我们有可能在食管癌的预防和治疗方面取得进展.

编辑: 张海宁

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