COX-2抑制剂联合抗肿瘤的研究进展

刘智豪，刘叔文，余 乐

(南方医科大学1.第一临床医学院，2.药学院，广东广州 510515)

环氧酶(cyclooxygenase，COX)是前列腺素(prostaglandins，PG)合成过程的重要限速酶。目前发现COX-1、COX-2和COX-3三种亚型，其中COX-1和COX-2的基因有60%同源性，并具有高度相似的酶学特性，但在组织分布以及表达调控上有明显差异。COX-1主要分布在胃、血小板、内皮细胞中，为细胞的结构性酶，产生生理性PG，起到保护细胞和胃黏膜完整、调节稳定内环境等作用。COX-2则为诱导性酶，在大多细胞中不表达或少量表达。当细胞受到促癌剂、促炎细胞因子等刺激时，COX-2表达上调，并参与炎症和肿瘤的形成和发展。另外，一般认为COX-3是COX-1的变异体，主要存在于大脑皮质和心脏，安乃近、对乙酰氨基酚等对其具有较强的抑制作用。

研究表明COX-2抑制剂能够影响化疗药物的抗肿瘤活性，然而研究间结论存在争议。本文对COX-2抑制剂联合化疗药物的临床前和临床研究进行综述，并探讨影响化疗效果的可能机制。

1 COX-2参与肿瘤的机制

COX-2通过多种机制参与肿瘤的发生和发展。COX-2的代谢产物PGE2能够刺激细胞增殖和抑制凋亡，激活cAMP途径诱导肿瘤血管生成，并通过抑制机体免疫系统和改变肿瘤周围微环境而利于肿瘤的浸润转移。另外，COX-2的高表达促使慢性炎症部位形成癌前微环境(PCM)，其具有类似肿瘤微环境(CM)的生物特性可以促使慢性炎症向肿瘤转变［1－3］。

2 COX-2抑制剂的抗癌机制

过去认为COX-2抑制剂的抗癌活性依赖于阻断COX-2通路，通过减少COX-2产物的生成达到抗癌作用。而随着研究的进展，许多COX-2非依赖通路陆续被发现。其作用靶点包括钙ATP酶、蛋白激酶以及其上游的磷酸肌醇依赖激酶1(PDK1)，CDK周期蛋白复合物的多种CDKs、碳酸酐酶(CA)、鸟氨酸脱氢酶等。通过上述通路，COX-2抑制剂还具有抑制细胞周期进程、诱导细胞凋亡和抑制血管生成和转移的作用［4－5］。此外，COX-2非依赖通路的抗癌作用在各种COX-2抑制剂中有所差别，说明不同的化学结构可能决定了其作用靶点的差异。因此，修饰和改造COX-2抑制剂的化学结构以增强其抗癌活性方面的研究具有巨大潜力。

3 COX-2抑制剂联合疗法临床前研究

3.1 COX-2抑制剂联合疗法与肿瘤预防 多项研究表明，COX-2抑制剂能有效地预防肿瘤。Kansal等［6］研究celecoxib和鱼油(主要成分为 n-3多不饱和脂肪酸，具有一定的COX-2抑制作用)的联合作用发现，对于乳腺癌小鼠，预先用celecoxib+鱼油喂养可以有效地调节机体氧化应激，在肿瘤形成初期起到预防作用。在大肠癌研究中，celecoxib与洛伐他丁(lovastatin)可以减低小凹蛋白-1(caveolin-1)的表达。小凹蛋白-1高度参与结肠癌的发生，联合celecoxib与洛伐他丁可通过抑制小凹蛋白1及其下游信号分子，起到化学预防作用。此外，celecoxib与洛伐他丁还可以通过降低细胞周期蛋白D1(cyclin D1)的表达从而抑制癌细胞增殖［7］。肿瘤微环境的改变与肿瘤发生和转移密切相关。联合使用celecoxib及粘蛋白疫苗可以调整肿瘤周围微环境，上调体液免疫作用和免疫监视，促进胰腺癌细胞的凋亡［8］。这些研究表明，celecoxib通过不同的机制减少多种肿瘤的发生。

3.2 COX-2抑制剂联合疗法减少肿瘤复发 激素替代是晚期雄激素依赖前列腺癌的标准疗法，然而由于肿瘤产生药物抵抗以及组织中的雄激素不能完全去除等原因，其治疗后期疗效甚微，往往引起复发。研究显示联合celecoxib治疗能够有效地阻断有丝分裂，促进癌细胞凋亡。联合celecoxib的激素替代疗法为预防晚期前列腺癌复发提供了新的思路［9］。

在肿瘤围手术期，机体的应激反应以及癌细胞的旁分泌会引起术后免疫抑制，使肿瘤复发率增高［10］。围手术期联合用药，可以明显提高移植癌小鼠术后生存率［11］。此外，由于碳酸酐酶(CAs)和PGs都有抑制NK细胞活性的作用［12］，所以心得安(propranolol)和非甾体抗炎药依托度酸(etodolac)的联合使用很可能与提高NK细胞和CTL细胞介导的细胞免疫有关。相关研究对使用心得安和依托度酸安全性进行评估，发现其对结肠癌小鼠术后结肠的吻合和康复没有影响［13］。鉴于心得安和依托度酸的联合使用具有良好的安全性以及较低的费用，研究认为其适用于大多数原发性肿瘤切除手术以减低肿瘤复发［11］。

3.3 增强常规抗癌药的细胞毒性 更多的研究集中于把常规抗癌药物与COX-2抑制剂联合使用，以增强其细胞毒性作用。我们之前的研究表明，吲哚美辛和COX-2选择性抑制剂SC-236能够增强阿霉素在人食管鳞癌细胞中的细胞毒作用［14］。另外，celecoxib可以提高恶性胸膜间皮瘤对培美曲塞(pemetrexed)的敏感度［15］，吲哚美辛及NS-398可以抑制双氢嘧啶脱氢酶(DPD)的表达和活性，从而与5-氟尿嘧啶(5-FU)合用有协同效应［16］。肝细胞癌分子治疗研究发现，celecoxib与蛋白酶体抑制剂的协同效应与激活caspase-3和caspase-7、诱导聚ADP核糖聚合酶(PARP)裂解、下调Bcl-2、诱导内质网应激等多种途径有关［17］。也有报道指出COX-2抑制剂能提高多种铂类抗癌药物对一些肿瘤细胞的敏感性［18－19］。由于celecoxib能够增敏多种化学结构不同并且抗肿瘤机制也有所不同的抗肿瘤药物，那么celecoxib很有希望成为一种广谱的化疗药物增敏剂。

3.4 对放化疗和光动力疗法增敏效应 COX-2过表达会减低肿瘤对放射线的敏感度，因此COX-2抑制剂作为放疗增敏剂的研究由来已久。Shin等［20］发现 celecoxib能提高COX-2高表达癌细胞株的放射敏感度。这种增敏作用在使用RNAi技术沉默细胞COX-2表达后不再产生，但再将COX-2 cDNA转染到无COX-2表达的细胞株后celecoxib的增敏作用再次恢复。这一研究直接证实了抑制COX-2的化疗增敏作用。而对A549继发骨转移癌小鼠，celecoxib明显提高放疗对肿瘤生长和血管增生的抑制作用［21］。研究已证实尼美舒利(nimesulide)的放疗增敏作用是通过激活caspase-8/Bid通路，以促进肿瘤的凋亡发生［22］。一个关于光动力疗法的研究对比了DMC(一种没有COX-2抑制作用的celecoxib类似物)以及celecoxib对光动力疗法(PDT)疗效的影响，结果显示它们同样能够提高乳腺癌细胞光敏作用，促进肿瘤凋亡［23］。这表示COX-2抑制剂还可以通过非COX-2依赖途径来提高PDT的作用，而这一作用很可能与其化学结构相关。研究还发现COX-2抑制剂可以阻断肿瘤的耐药性的发生［24－25］。

4 COX-2抑制剂联合疗法临床研究

在临床前实验的基础上，COX-2抑制剂联合抗癌的临床试验也陆续开展。一些研究发现COX-2抑制剂对心血管系统有一定的毒副作用，导致人们对COX-2抑制剂安全性有所担心，增添了临床研究COX-2抑制剂联合抗癌的难度。在一个多中心的临床研究中，联合celecoxib和顺铂及依托泊苷对74例广泛期小细胞肺癌进行干预。虽然有24例因为对celecoxib的安全疑虑提前退出了试验，但其余50例患者都接受了130个联合治疗周期。试验结果显示反应比率(RP)达0.565，平均进展时间为8.6个月，总体生存率为11.3个月，与celecoxib相关的毒性很低。此研究认为，顺铂、依托泊苷联合celecoxib治疗广泛期小细胞肺癌是安全可行的［26］。另外一个对COX-2抑制剂阻断多耐药性肝细胞癌(HCC)的临床试验中，联合使用celecoxib、癌得星(endoxan)和5-FU的15例患者的部分反应率(PP)达11例，另外4例患者的AFP水平也达到正常，达到完全缓解(CP)。该研究发现，使用celecoxib(400 mg·d－1)，可以明显的减小肿瘤体积。其机制在于激活caspase-3凋亡途径，减低p糖蛋白以及VEGF和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等的表达［27］。由此肯定了COX-2抑制剂有提高HCC对抗癌药物敏感度的作用。临床试验结果表明，联合疗法具有疗效好、毒性小的优点［28－29］。

然而，一个Ⅱ期临床试验的结果显示联合疗法的作用并不明显。该试验对17名Ⅲa和Ⅲb期的NSCLC患者给予联合治疗。由于整体反应率只达到0.42而不得不终止了试验。其平均生存时间只有203 d，比对照组的323 d少。对比不使用celecoxib的放化疗治疗，联合疗法反而更差，同时占0.3的患者出现3到4级的肺毒性。试验同时发现，PGEM可能是一个简易而有效的生物指标，可用于筛选出适合于接受联合治疗的患者。PGE-M是PGE2在尿液中的主要代谢物，只有当PGE-M水平＜30 μg·g－1和治疗后PGE-M水平降低＞10%时，治疗才有良好的效果［30］。这项研究提示我们，筛选出合适的患者是联合疗法的关键问题之一。

考虑到联合用药后病人的预后效果比较复杂，以上研究提示在设计临床联合给药方案时需要考虑以下因素:①肿瘤类型，不同的肿瘤对联合用药的反应可能不同;②抗肿瘤药物的选择，COX-2抑制剂与某些抗肿瘤药物合用可能产生协同作用，而与另外的抗肿瘤药物合用则可能产生拮抗作用;③患者的选择，通过一定的生化指标筛选合适的患者是有效治疗的关键，而对这些生化指标的研究有待进一步研究。

5 COX-2抑制剂联合疗法面临的挑战

我们在研究COX-2抑制剂与顺铂联合使用治疗食管鳞状细胞癌的试验中发现，celecoxib会拮抗顺铂的细胞毒性，减少癌细胞的凋亡。但用siRNA下调COX-2基因表达则没有与celecoxib类似的效果，意味着celecoxib是通过非依赖COX-2途径拮抗顺铂毒性作用。深入研究发现，celecoxib的作用在于降低细胞上铜运转蛋白1(CTR-1)的蛋白水平，减少顺铂进入癌细胞。由于顺铂在细胞内的积聚减少，最终使顺铂体外抗癌作用下降，导致联合疗法并不增强顺铂抗癌作用。为此，我们认为目前进行的celecoxib联合顺铂抗癌的临床试验应该更加谨慎［31］。实际上，近年亦有不少试验对联合治疗的效果提出质疑。有报道称联合尼美舒利与放疗干预头颈细胞癌株SCC9和SCC25，结果并没有如预期出现放疗增敏作用［32］。也有文献指出由于肿瘤自身能够产生大量的COX-2产物，表现出逃逸COX-2抑制剂的能力，使COX-2抑制剂的抗肿瘤生成作用不能长期维持［33］。我们对COX-2抑制剂作用的机制仍在探索当中，COX-2抑制剂的联合疗法到底有多大的肿瘤防治作用，仍需要后续的研究来完成。

6 结论与展望

流行病学、临床和临床前试验的证据都表明COX-2促进肿瘤的形成和进展。我们已经了解其中一些基于COX-2异常表达而导致肿瘤形成的分子机制以及关键的信号转录机制。然而在COX-2抑制剂抗肿瘤作用的研究中，我们发现了COX-2抑制剂尚有非COX-2依赖的抗肿瘤作用。由于非COX-2依赖途径的分子机制仍在研究当中，因此对一些COX-2抑制剂在体内外抗肿瘤试验中的不同结果，我们尚未能给出完整的解答。以celecoxib等COX-2抑制剂作为辅助药物的新辅助疗法或者联合疗法在体内外和临床的应用在上述大前提下陆续进行。大量的实验发现了COX-2抑制剂作为辅助药物具有增强放化疗敏感性、阻断耐药性、毒性低等优点，然而也有临床试验显示COX-2抑制剂联合疗法没有任何明显疗效。说明COX-2抑制剂需要有选择性地应用于不同的患者。到底对哪些COX-2表达状态的癌细胞使用COX-2抑制剂有更好的效果?对哪些状态和条件的患者使用COX-2抑制剂有更好的疗效?哪些药物和疗法与COX-2抑制剂联合使用更有协同效应?哪些检测指标可以更好的指示COX-2抑制剂的使用条件和反映COX-2的使用效果?要回答这些问题，COX-2抑制剂抗肿瘤作用的基础研究必须继续深入，当前COX-2抑制剂联合疗法应参考以往研究的结果更加谨慎地进行。

总之，COX-2抑制剂联合疗法作为抗癌新策略在部分临床试验中已经得到肯定，相信随着更多基础研究的进展，联合疗法使用会更加有方可循。更多新的组合和针对性的疗法将会陆续发展。COX-2抑制剂联合疗法将使人类在抗癌的征途上继续前进。

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