COX2与非小细胞肺癌相关性的研究进展

薛佩妮，常小红，杨丽嵘

(延安大学附属医院呼吸内科，陕西 延安 716000)

COX2与非小细胞肺癌相关性的研究进展

薛佩妮，常小红，杨丽嵘

(延安大学附属医院呼吸内科，陕西 延安 716000)

环氧化酶(COX)是催化花生四烯酸转化为前列腺素和血栓烷素的限速酶，主要包括COX1和COX2两个亚型，两者虽结构相似，但在组织中的分布和功能却不尽相同。选择性抑制COX2在肿瘤组织中的表达有可能成为预防和治疗非小细胞肺癌(NSCLC)的新靶点。本文将近年来关于COX2在肺癌中的表达与肺癌的发生、转移和预后的关系及COX2抑制剂在NSCLC治疗方面的应用等研究进行综述。

环氧化酶(COX2)；非小细胞肺癌(NSCLC)；COX2选择性抑制剂

肺癌在全球总发病率居各类肿瘤之首，在我国也居于首位，其5年生存率低于15.7%[1]，其中非小细胞肺癌(NSCLC)占肺癌新发病例的80%。肺癌的浸润和转移是导致患者治疗失败和死亡的主要原因，大量研究发现COX2与肺癌的发生、浸润及转移密切相关。

1 COX2在肺癌中的表达

20世纪90年代，流行病学资料显示：长期服用非甾体抗炎药者，其结直肠癌发病率明显下降[2]，而非甾体抗炎药为COX活性抑制剂，这提示COX的表达与肿瘤的发生、发展可能有某些相关性。目前研究发现，COX1为结构型酶，主要表达于正常组织中，参与PGS的合成，在肿瘤组织中不表达或低表达。COX2为诱导型酶，在正常组织中基本不表达，而在炎症和多数肿瘤组织中高表达，通过启动炎症反应、调控癌基因表达、抑制肿瘤细胞凋亡、促进肿瘤细胞增殖及肿瘤微血管形成等途径影响肿瘤的发生、转移和预后。Ermert等[3]用免疫组化法检测了48例肺癌组织切片及正常肺组织切片中COX1和COX2的表达，其结果显示在肺癌组织中COX2的阳性率明显高于COX1，而在正常肺组织中则相反。胡文静等[4]检测68例NSCLC组织切片中COX2表达，其阳性率为79.41%。Watkins等[5]用同样方法检测了34例非小细胞肺癌组织石蜡切片中COX1和COX2的表达，并用原位杂交方法检测其各自mRNA水平，结果显示COX1及其mRNA在非小细胞肺癌中均不表达或低表达，而COX2及其mRNA在非小细胞肺癌中高表达，且在肺腺癌中表达最高。张卿等[6]对52例NSCLC中COX2蛋白进行检测，其阳性表达率为48.1%，且腺癌阳性率76.5%，鳞癌34.3%。zhu等[7]用Westernblotting检测肺癌细胞系中COX1和COX2表达，COX1在所有肺癌细胞系中均低表达，而COX2在非小细胞肺癌细胞系中高表达，在小细胞肺癌中不表达，且COX2在非小细胞肺癌细胞系MORP和A549细胞系高表达，在H460细胞系中低表达。

肿瘤组织中COX2高表达的机制尚不清楚，有研究报道，COX2主要在细胞外网状结构和细胞边缘起作用，在正常生理状态下，多数组织内检测不到[8]，在各种刺激因素如细胞因子、炎性递质以及促癌剂等作用下，其表达可迅速上调，其上调可能受NFAT3和c-Fos、TGFb1、IL-1b、TNF等调节。赵晓鸿等[9]用免疫组化法检测含有159例非小细胞肺癌的组织芯片COX2、原癌基因c-fos编码产物(c-Fos)、以及活性T细胞核因子3(NFAT3)的表达，结果发现COX-2与c-Fos及NFAT3的表达均有显著相关性，这提示我们COX-2的表达可能受NFAT3和c-Fos的共同调节。Liu等[10]研究表明，在人支气管上皮细胞((HBECs)中表皮生长因子EGFR的激活或其下游基因的激活可增强转化生长因子-β1(TGFb1)的表达，从而介导COX2的过表达。

2 COX2与肺癌的发生、转移和预后的关系

张卿等[6]应用免疫组化法对52例NSCLC中COX2蛋白进行检测，COX2分别在肺癌Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期、Ⅳ期的阳性表达率为33.3%和92.3%；在N1-N3组和N0组为83.3%和17.9%；在生存期小于2年、2到5年和大于5年为84.2%、31.8%和18.2%；而COX2阳性表达率与患者的性别、年龄及吸烟程度无明显关系。Mscaux等[11]对10篇文献进行mete分析，显示COX2与早期NSCLC患者生存期显著相关，与中晚期则无相关性，提示COX2可作为早期NSCLC生存期的独立预测因子。另有研究发现，在重度不典型增生和原位癌中，COX2的表达显著高于正常组织和轻中度不典型增生，且COX的表达越高，其向肺癌发展的几率越大[12]，提示COX2可作为早期非小细胞肺癌发生、发展的预测因子。Brabender等[13]用RT-PCR检测出89例肺癌组织COXmRNA阳性表达率为100%，术后随访发现COX2高表达与低表达者，其5年生存率分别为31.2%和61.7%。COX2参与肿瘤的发生、转移和预后的机制可能有四方面：抑制细胞凋亡、抑制机体的抗肿瘤免疫、促进肿瘤新生血管生成、促进肿瘤的侵袭和转移。

2.1 抑制细胞凋亡

孙丽梅等[14]研究111例NSCLC及其10例癌旁组织COX2蛋白表达与细胞凋亡的关系，结果显示COX2阴性与阳性表达中，肿瘤细胞高凋亡水平分别为69.44%和37.33%，提示COX2的高表达可能抑制非小细胞肺癌细胞的凋亡。HAO等[15]用COX2选择性抑制剂卢米考西作用于高表达COX2的人肺癌细胞系A549和NCI-H460，结果显示卢米考西可诱导其调亡，并阻滞细胞周期停留在G0/G1期。该研究证明：COX2可能通过抑制肺癌细胞凋亡促进肺癌生长。COX2抑制细胞凋亡的机制目前尚不明确，可能包括：上调Bcl-2的表达，降低花生四烯酸水平，减弱一氧化氮(NO)信号等途径抑制肿瘤细胞凋亡。

2.2 抑制机体的抗肿瘤免疫

一些研究表明，CD4+、CD25+、FOXP3+调节T细胞(Treg)在肿瘤介导的免疫抑制中发挥重要作用。Baratelli等[16]研究发现，在非小细胞肺癌中，TGF-β可通过PGE2将纯化的CD4+转化为调节T细胞表型，而PGE2的表达受COX-2的调控，这说明COX2可能参与肿瘤介导的免疫抑制作用。Tanaka等[17]用小剂量COX2抑制剂罗非西布作用于非小细胞肺癌鼠模型，发现罗非昔布可增强瘤细胞中CD4和CD8表达，提示COX2可能参与机体免疫抑制。此外还发现肿瘤中COX2高表达与IL-10和IL-1水平上调及IL-12和TNF水平下调有关。黄翠萍等[18]研究发现在NSCLC组织中COX2可能上调IL-10的表达，而IL-10为重要的免疫抑制因子，可见COX2可抑制机体抗肿瘤免疫。

2.3 促进肿瘤微血管生成

肿瘤的生长和转移依赖于新生血管的支持，没有新生血管供给氧和营养物质，原发肿瘤生长不会超过1-2 mm，一旦新生血管长入肿瘤组织，肿瘤细胞将加速生长。孙丽梅等[14]研究发现，COX2蛋白阳性表达的NSCLC组织中微血管密度(MVD)明显高于阴性表达者，说明肿瘤组织中COX2的过度表达与新生血管的形成有关。zhu等[7]用特异性COX2抑制剂NS-398作用于A549和MOR/P细胞系，其VEGF的表达均明显下调，说明COX2可调控VEGF的表达，从而促进肿瘤血管的生成。Luo等[19]在对84例NSCLC手术标本的研究中发现：COX2可上调NSCLC中VEGF和MVD的表达，另外还发现用PKC抑制剂可使A549，H460和A431中的VEGF的表达明显下降，用PKC激活剂则可增加VEGF的表达，可见PKC路径在NSCLC中由COX2介导的VEGF上调中占据重要地位。邢涛等[20]研究发现MMP-2与COX-2在膀胱移行细胞癌中的表达呈正相关，提示COX2亦可能通过上调肿瘤组织中MMP-2的表达促进肿瘤血管的生成。另外有研究表明COX-2可通过NF-κB调节IL-8的表达来促进非小细胞癌的血管生成[21]。

2.4 促进肿瘤的侵袭和转移

特异性促淋巴管生成因子VEGF-C可促进肿瘤淋巴管生成，增强肿瘤的转移力。Kyzas等[22]检测了70例头颈部鳞癌组织中COX2、VEGF-C的表达，发现COX2的过表达可能通过刺激VEGF-C上调来促进肿瘤淋巴血管的生成。高砚春等[23]用免疫组化法和RT-PCR技术分别检测人乳腺浸润性导管癌裸鼠模型中COX2、VEGF-C基因和蛋白的表达，发现COX2可在基因水平上调节VEGF- cmRNA表达，从而调控其蛋白质翻译，促进肿瘤组织淋巴管生成。还有一些研究表明，COX-2可降低钙粘蛋白E(E-cadherin)活性并上调肿瘤细胞基质金属蛋白酶(MMP)的表达，从而参与肿瘤浸润和转移。Sivula等[24]研究发现，抑制COX2的转录可直接抑制MMP-7基因转录和蛋白表达，提示COX2可能上调MMP-7在肿瘤组织中的表达。付伟等[25]发现在NSCLC中COX2可上调MMP-9的表达，下调E-cadherin的表达。另外发现，COX-2还可直接诱导肿瘤细胞表型的改变及上调PGE的表达，从而促进肿瘤细胞转移[26-27]。

2.5 COX2与肿瘤细胞产生耐药的关系

许多实验表明COX2过表达能够上调多药耐药1(MDR1)基因的表达及其产物-药物转运泵P-糖蛋白多药耐药的表达水平，因此COX2能够促使肿瘤细胞对化疗药物产生耐药[28]。Dark等[29]研究表明吉非替尼对NSCLC细胞系NCI-H460和VMRC-LCD有抑制作用，而对A549无效，其原因为吉非替尼的作用机制为ATM，进而诱导肿瘤细胞凋亡，而A549细胞系中COX2的高表达可抑制吉非替尼的这一作用，从而使A549细胞系对吉非替尼产生耐药，这为临床上将两者联合应用于NSCLC奠定了实验基础。

3 COX2抑制剂在非小细胞肺癌治疗中的应用

COX2抑制剂在肺癌治疗中的应用越来越受到人们的关注。大量研究表明，COX2选择性抑制剂可诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤生长，且与放化疗有协同作用。HAO等[15]分别用COX2抑制剂卢米考西及卢米考西与紫杉醇联合对A549和NCI-H460进行处理，发现卢米考西可诱导细胞凋亡，阻滞细胞周期停留在G0/G1期，对肺癌细胞系A549和NCI-H460的抑制作用呈时间浓度依赖性，且卢米考西与紫杉醇具有协同作用。姜廷枢等[30]用COX2选择性抑制剂青藤碱处理A549，发现青藤碱在体外能有效抑制肺癌细胞生长，阻滞细胞周期于G1期从而诱导细胞凋亡。Altorki等[31]对Ⅰ-Ⅲ期的29例非小细胞肺癌病人术前给予3个疗程卡铂和紫杉醇联合COX2抑制剂塞来昔布治疗，其中17例患者为CR，5例为PR，提示塞来昔布可增加卡铂和紫杉醇对NSCLC的术前疗效。

4 结论及展望

COX2选择性高表达于非小细胞肺癌中，尤其是腺癌，通过抑制凋亡、促进肿瘤血管生成、抑制机体免疫、增加肿瘤侵袭和转移等机制促进肿瘤的发生、发展。但目前COX2在非小细胞肺癌中过表达的机制尚不清楚，有待于以后进一步研究。大量基础及临床前期试验表明COX2抑制剂可抑制肿瘤细胞的生长，诱导细胞调亡，增加NSCLC对放化疗的敏感性。但COX2抑制剂在肿瘤的治疗中亦有不良反应，有研究表明，COX2选择性抑制剂可增加高血压和心血管危险事件的发生率[32]，故如何开发出毒副作用小、安全有效的COX2抑制剂，尚需进一步的探索。

[1]钱贵生.肺癌流行病学与启示[J].中国临床医生，2009，37(9)：3-4.

[2]Logan RF, Little J, Hawin PG, et al. Effect of aspirin and nonsteroidal anti-inflammatory drugs on colorectal[J]. Br Med,1993, 30(7): 285 - 289.

[3]Erment L,Dierkes C, Ermert M. Immumohistochemical expression of cyclooxygenase isoenzymes and downstream enzymes in human lung tumors[J].Clin Cancer Res, 2003, 9: 1604 - 1610.

[4]胡文静, 刘宝瑞, 钱晓萍，等. COX-2 和HER-2 在非小细胞肺癌中的表达及临床意义[J].实用临床医药杂志，2009，13(7)：37-41.

[5]Watkins N,Lenzo JC, Segal A,et al. Expression and localization of cyclo-oxygenase isoforms in non-small cell lung cancer[J]. Eur Respir,1999, 14: 412-418.

[6]张卿，胡成平，杨红忠，等.COX2在非小细胞肺癌中的表达及其预后意义[J].中国肺癌杂志，2005，1(2)：118-120.

[7]Zhu YM, Azahri1 NSM, Yu DCW, et al. Effects of COX-2 inhibition on expression of vascular endothelial growth factor and interleukin-8 in lung cancer cells[J]. BMC Cancer,2008, 8:218.

[8]Dannenberg AJ,Altoki NK,Boyle JO, et al.Cyclooxygenase-2: a pharmacological target for the prevention of cancer[J]. Lancet Oncol,2001, 2 (9) : 544-548.

[9]赵晓鸿，陈照丽，赵守华,等. COX-2及其转录因子NFAT3和c-Fos在非小细胞癌中的表达及意义[J].中国肺癌杂志,2010，13(11)：1035-1040.

[10]Liu M, Yang SC, Sharma S,et al. EGFR signaling is required for TGF- 1-Mediated COX-2 induction in Human Bronchial Epithelial cells[J].American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology,2007, 37:578-58.

[11]Mascaux C, Martin B, Paesmans M, et al.Has Cox-2 a prognostic role in non-small-cell lung cancer A systematic review of the literature with meta-analysis of the survival results[J]. British Journal of Cancer,2006, 95:139 - 145.

[12]Mascaux C,Martin B,Verdebout JM,et al.Cox-2 expression during early lung squamous cell carcinoma oncogenesis. Eur Respir[J].2005, 26(2):198-203.

[13]Brabender J, Park JM, Metzger R,et al. Prognostic significance of cyclooxygenase-2 mRNA expression in non-small cell lung cancer[J].Annals of Surgery ,2002, 235(3):440-443.

[14]孙丽梅,赵月,王鲁建，等.非小细胞肺癌中COX2蛋白对细胞凋亡的抑制作用[J].中国肺癌杂志，2007，10(3)：188-191.

[15]HAO Ji qing, LI Qi,XU Shuping, et al.Effect of lumiracoxib onproliferation and apoptosis of human nonsmall cell lung cancer cells in vitro[J].Chin Med 2008,121(7):602-607.

[16]Baratelli F, Lee JM, Hazra S,et al. PGE2 contributes to TGF-β induced T regulatory cell function in human non-small cell lung cancer[J]. Am Transl Res,2010,2(4):356-367.

[17]Tanaka T, Delong PA,Amin K,et al.Treatment of Lung Cancer Using Clinically Relevant Oral Doses of the Clooxygenase-2 inhibitor rofecoxib potential value as adjuvant therapy after surgery[J].Ann Surg, 2005,241(1): 168-174.

[18]黄翠萍,杨和平.非小细胞肺癌患者诱导痰中环氧合酶-2和白细胞介素-10表达的变化及其意义[J].临床肺科杂志, 2010,15(2)：153-155.

[19]Luo Honghe,Chen Zhenguang，Jin Hui，et al.Cyclooxygenase-2 up-regulates vascular endothelial growth factor via a protein kinase C pathway in non-small cell lung cancer[J].Clinical Cancer Research,2011,30(1):6.

[20]邢涛，刘红，耀闫鹏,等. MMP-2、COX-2 与VEGF在膀胱移行细胞癌中的表达及临床意义[J].中国现代医生,2010,48(10):12-14.

[21]Pold M, Zhu LX, Sharma S, et al. Cyclooxygenase-2 dependent expression of angiogenic CXC chemokines ENA-78 /CXC ligand ( CXCL)5 and interleukin-8 /CXCL8 in human non-small cell lung cancer[J]. Cancer Res, 2004,64 (5) : 1853-1860.

[22]Kyzas PA,Stefanou D,Agnantis NJ.COX-2 expression correlates with VEGF-C and lymph node metastases in patients with head and neck squamous cell carcinoma[J].Mod Pathol,2005,18 (1):153-160.

[23]高砚春,幸天勇,吴诚义. As2O3抑制人乳腺癌裸鼠移植瘤淋巴管生成相关基因表达的研究[J].现代肿瘤医学,2010,18(9)；1698-1701.

[24]Sivula A, Talvensaai-Mattila A,Laundin J, et al. Association of cyclooxygenase-2 and matrix metalloproteinase-2 expression in human breast cancer[J].Breast Cancer Res Treat,2005,89(3): 215-220.

[25]付伟,高杨,刘爱东,等.VEGF、MMP-9和E-cadherin 在非小细胞肺癌中的表达及其关系[J].肿瘤防治研究,2010,37(2):226-228.

[26]Lin DT, Subbaramaish k, Shah JP, et al. Cylooxygenase-2: a novel molecular target for the prevention and treatment of head and neck cancer[J].Head Neck, 2002, 24 (8): 792-799.

[27]Ito H,Burym D,Beno It.et al. ProstaglandinE2 enhances pancreatic cancer invasiveness through an Ets-1-dependent induction of matrix metalloproteinase-2[J].Cancer Res, 2004, 64 (20) : 7439-7446.

[28]Patel VA,Dunn MJ, Sorokin A. Regulation of MDR - 1 ( P - glycoprotein) by cyclooxygenase - 2[J].Biol Chem, 2002, 277:38915 - 38920.

[29]Park SY, Kim YM,Hongryull P,et al.Gefitinib radiosensitizes non-small cell lung cancer cells through inhibition of ataxia telangiectasia mutated[J].Molecular Cancer 2010, 9:222.

[30]姜廷枢,李胜岐.青藤碱对肺腺癌细胞系A549增殖和凋亡的影响[J].中国老年学杂志，2010, 30(5):655-657.

[31]Altorki NK, Keresztes RS, Port JL, et al. Celecoxib, a Selective Cyclo-Oxygenase-2 Inhibitor, Enhances the Response to Preoperative Paclitaxel and Carboplatin in Early-Stage Non-Small-Cell Lung Cancer[J].Clin Oncol,2003,21:2645-2650.

[32]Whelton A,John G, Joseph A, et al. Cyclooxygenase-2-Specific Inhibitors and Cardiorenal Function: A Randomized, Controlled Trial of Celecoxib and Rofecoxib in Older Hypertensive Osteoarthritis Patients[J].Am Ther, 2001, 8: 85.

COX2andnon-smallcelllungcancerresearchprogressofcorrelation

XUEPei-ni,CHANGXiao-hong,YANGLi-rong

(Department of Respiratory,the Affiliated Hospital of Yan'an University,yan'an716000 China)

Cycloxygenase (COX) is the rate limiting enzyme to catalyze arachidonic acid into prostaglandin and blood clots, mainly including COX1 and COX2 two subtypes.Though both have similar structure, the organization, the distribution and function are different. Selective inhibition of COX2 expression in tumor tissue might become the prevention and treatment of non-small cell lung cancer (NSCLC) new targets.This paper reviewed the expression of COX2 in lung cancer, the occurrence of lung cancer, the relations of transfer and the prognosis, and the application of COX2 inhibitors in NSCLC treatment.

Cycloxygenase (COX); non-small cell lung cancer (NSCLC); COX2 Selective inhibitors

R734

A

1672-2639(2011)03-0001-03

2011-05-03；责任编辑赵菊梅]