COX-2与肝癌关系研究的新进展

赵晓瑾，朱佳斌 综述 尚发军 审校

三峡大学附属仁和医院消化内科1、神经外科2，湖北 宜昌 443000

肝癌是最常见的原发性肝肿瘤，占原发性肝肿瘤的70%～80%[1-2]。2018年全世界大约新增841 000例肝癌患者，并有约782 000例的肝癌患者死亡[3]。目前临床上对于肝癌主要采用手术、局部治疗和肝移植等综合疗法，但预后差，肝癌患者的五年生存率仍小于8%[4]。肝癌的发生是一个复杂的多步骤过程，与多个信号通路和基因密切相关，这些因素可影响癌细胞增殖、侵袭和转移[5]。肝癌与乙肝病毒或丙肝病毒感染因素有关[3]。值得注意的是，越来越多的证据表明，其他非病毒因素也参与了疾病的发展[6]。炎症在肿瘤的发生和发展过程中起关键作用，其富含的多种炎性因子通过诱导细胞增殖、血管生成和抑制免疫反应等促进肿瘤进展。环加氧酶-2(COX-2)是一种重要的炎性因子。研究表明COX-2在肝癌[7]、胶质瘤[8]、膀胱癌[9]等多种肿瘤中过表达，并在肝癌发生中起重要作用[7]。COX-2可以在某些刺激因素(例如生长因子和细胞因子)下诱导产生，并通过抑制肿瘤细胞凋亡、刺激肿瘤细胞增殖和促进新生血管形成等多种途径参与人类肿瘤的发展[10-11]。许多研究表明，通过抑制COX-2的表达能够有效抑制肝癌增殖和转移，这为肝癌的防治提供了新的思路[12-17]。本文就COX-2与肝癌关系研究的新进展做一概述。

1 炎症

炎症是机体受到微生物病原体感染或受伤后激活的生理过程，表现为红、肿、热、痛和功能障碍。为响应组织损伤，中性粒细胞通过激活内皮细胞和巨噬细胞分泌特定介质迅速募集肥大细胞到炎症部位。中性粒细胞是炎症反应的首个效应物，通过四步机制募集到炎症部位：(1)激活L-，P-和E-选择蛋白促进中性粒细胞沿血管内皮滚动；(2)激活白细胞整合素；(3)中性粒细胞固定在血管内皮上；(4)中性粒细胞转移到炎症部位。

炎症一旦被激活，巨噬细胞将通过产生生长因子和细胞因子将不同类型的炎症细胞募集到炎症部位。炎症反应具有自限性，其持续时间由促炎因子和抗炎因子共同决定。如果炎症反应持续时间过长，则可能会转变为慢性炎症，其特征是存在形态异常的淋巴细胞和巨噬细胞，它们将持续分泌生长因子和细胞因子。炎症介质的持续产生会导致细胞异常增殖和DNA的损伤，从而导致肿瘤的发生和发展。

COX-2是一种重要的促炎因子，其受到脂多糖(LPS)、IL-1、IL-6、TNF和IFNγ等调节[18]。前列腺素、血栓烷、前列环素和白三烯的合成受到COX-2的调节，目前的研究认为它们与肿瘤的恶性生长有关[18]。有研究表明COX-2在肝癌中过表达，并在肝癌发生中起重要作用[7]。因此，深入研究COX-2在肝癌发生、发展中的作用以及其作用机制具有重要意义。

2 COX-2的结构和功能

COX-2是前列腺素合成的关键酶，位于第1号染色体lq25-25.3上，其基因长8.3 kb，由5'端0.8 kb的转录起始点上游区，6 kb的蛋白质编码区以及1.5 kb 3'端非编码区组成，包含l0个外显子和9个内含子，转录后其mRNA约4.5 kb[19]。COX-2的5'侧翼区含有几种潜在的转录调节序列，包括TATA box序列，C/EBP基序，两个AP-2位点，三个SP1位点，两个NF-κB位点，一个CRE基序和一个Ets-1位点[19]。COX-2主要定位于核膜，其催化产生的前列腺素类物质(prostanoids，PGs)产物可进入核内，调节靶细胞基因的转录[20]。COX-2是一种诱导酶，在正常组织细胞中一般不表达或者低表达，但在细胞内外多种刺激(如促炎因子、细胞因子、机械性刺激等)下表达，并在炎症等病理情况下起主导作用，并参与了多种肿瘤的发生、发展等恶性进程，其促癌机制包括刺激肿瘤细胞生长增殖、促进血管生成及转移、抑制机体免疫等[20]。

3 COX-2与肝癌预后判断标志物

有学者认为炎症在肿瘤发生发展的所有阶段起重要作用[21]，而COX-2作为重要的炎症因子，其高表达是肝癌恶性程度较高的一项重要标志。

越来越多的研究表明COX-2在肝癌发生发展过程中起重要作用，COX-2的高表达是肝癌患者预后不良的标志。比如：HUANG等[22]发现在51例肝癌患者中，COX-2在肿瘤组织中的表达明显高于癌旁组织，并认为HIF-1α刺激肝癌细胞中COX-2蛋白的表达并促进肝癌细胞上皮间质转化(EMT)进程导致肝癌细胞发生侵袭和转移是肝癌患者经导管动脉化疗栓塞(TACE)治疗预后不良的原因。ALVES等[23]在143例患者中也发现COX-2在肿瘤中高表达，并认为COX-2有可能是判断肝癌预后的标志。LU等[24]基于Meta分析发现COX-2 A-1195G基因多态性可能是预防肝癌发生的保护因素，而COX-2-899C基因型可能会增加个体对肝癌的易感性。

众多研究都表明COX-2在肝癌的发生发展中起重要作用，并有可能成为判断肝癌患者预后的标志。但是，之前的研究都存在一些不足之处：样本量较小；并未获得健康人群的样本作为对照；并未把肿瘤分期纳入考虑；并未完全阐明COX-2的作用机制；并未把COX-2多态性变体纳入考虑。这些不足之处都需要进一步研究。

4 COX-2与肝癌细胞增殖和侵袭迁移

COX-2在肝癌细胞增殖和侵袭迁移等过程中起重要作用，而且COX-2过表达也与肝癌患者的预后不良有关[16,25-26]。抑制COX-2的表达能够显著抑制肝癌细胞的生长和侵袭转移[16]，并能够预防肝癌的复发[15]。

过表达COX-2促进肝癌细胞增殖的机制主要有：(1)HIF-1α/PKM2途径相关的代谢变化[25]。M2型丙酮酸激酶(The M2isoform of pyruvate kinase，PKM2)是有氧糖酵解的关键酶之一，其在肝癌细胞中高表达。过表达COX-2能够通过HIF-1α靶向调节PKM2表达促进肝癌细胞增殖。(2)前列腺素E2(PGE2)生成增多。过表达COX-2导致肝癌细胞中产生过多的PGE2。PGE2能在肝癌中通过募集骨髓来源抑制性细胞(myeloid derived suppressed cells，MDSCs)导致Tregs和CD8+T细胞功能受损，进而促进肝癌细胞增殖[27]。PGE2在15-羟基前列腺素脱氢酶(15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase，15-PGDH)的作用下转化成15-keto-PGE2，进而激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)，诱导p21WAF1/Cip1表达并与关键下游分子CDK和PCNA结合，促进肝癌细胞的增殖[28]。(3)细胞信号通路的异常激活。过表达COX-2能够通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进YAP mRNA和蛋白的表达，而反过来YAP又能促进COX-2的转录，最终形成了 COX-2-PGE2-EP2-Gαs-β-catenin-YAP-COX-2正反馈回路，从而促进肝癌细胞的增殖[29]。

过表达COX-2促进肝癌细胞侵袭迁移的机制主要有：(1)PGE2生成增多。COX-2/PGE2通过激活β-catenin信号通路诱导MMP-2和MMP-9表达并下调E-cadherin的表达，从而增强肝癌细胞侵袭迁移能力[16]。(2)增强肝癌细胞的上皮间质化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)过程。过表达COX-2能够通过HIF-1α靶向调节Snail、Vimentin和E-cadherin的表达，从而促进肝癌细胞EMT过程，最终增强肝癌细胞侵袭迁移能力[22，25]。(3)增强肿瘤干细胞侵袭迁移能力[30]。COX-2在LM3肝癌细胞系中肿瘤干细胞样侧群中高表达，并下调PDCD4和PTEN的表达，从而抑制肝癌细胞的侵袭迁移。

COX-2与肝癌细胞增殖和侵袭迁移的机制复杂，目前尚无一种机制能够完全阐明它们之间的关系。目前研究集中在体外实验，实验多采用肝癌细胞系作为研究对象，缺少体内实验和人体实验。所以，需要进一步的研究，以期通过体内和体外实验阐明COX-2在肝癌细胞增殖和侵袭迁移中的机制，为临床通过抑制COX-2治疗肝癌提供理论依据。

5 COX-2特异性抑制剂与肝癌

COX-2是一种能够正向调节肝癌细胞增殖和侵袭迁移的重要炎症因子，其高表达也与肝癌患者的预后不良有关，这为通过使用COX-2抑制剂治疗肝癌提供了理论依据。

非甾体类抗炎药(non-steroidal anti-inflammatory drugs)由于具有抑制环氧合酶(COXs)活性的作用，因此可以用作潜在的治疗肿瘤的药物。研究表明，NSAIDs能够通过抑制细胞侵袭迁移并诱导细胞凋亡和化学敏感性来干扰肿瘤微环境[31]；在接受长期NSAID治疗的受试者中，原发性或复发性肿瘤的发生率较低；与NSAIDs联合治疗后，肿瘤患者的死亡率显着降低。塞来昔布和美洛昔康是临床上常见的NSAIDs，主要用于缓解骨关节炎和成人类风湿关节炎所引起的疼痛[32-33]。近年来，越来越多的研究表明塞来昔布和美洛昔康能够抑制肝癌的增殖和侵袭迁移，并揭示了其可能的分子机制。GUO等[30]发现塞来昔布可以通过抑制LM3肝癌细胞系中肿瘤干细胞样侧群中COX-2表达上调PDCD4和PTEN的表达，从而抑制肝癌的侵袭和转移。LI等[16]发现美洛昔康通过抑制COX-2/PGE2上调E-cadherin的表达并下调MMP-2和MMP-9表达抑制肝癌细胞增殖和侵袭迁移。

多耐药基因 1(multidrug resistance 1，MDR1)[34]是肿瘤化疗失败的主要原因，其基因产物P-糖蛋白(P-gp)的增多是引起多药耐药性的一个重要因素。P-gp引起多药耐药性的机制为其将肿瘤细胞内的化疗药物泵出胞外，导致化疗药物在细胞内的药物浓度降低，从而减弱药物的抗癌作用。目前，有学者尝试将COX-2抑制剂与临床上常用的抗肿瘤药物联用，以探究其对肝癌的作用和机制。ACHARI等[35]在肝癌中发现COX-2特异性抑制剂车铝酸通过下调MDR1表达增强阿霉素抗肿瘤作用。同时，ROY等[36]也发现COX-2特异性抑制剂塞来昔布通过下调MDR1表达增强阿霉素抗肿瘤作用。

通过特异性抑制COX-2表达治疗肝癌显示了很好的应用前景，但是目前各种COX-2特异性抑制剂缺少动物实验和临床实验，其安全性和适应症没有得的验证，需要进一步进行研究以期为临床使用提供理论支持。

6 结语

肝癌的发生发展是一个由多基因、多因素参与的复杂生物学过程，虽然近年来对其增殖、侵袭迁移、血管生成等方向取得了巨大的进步，但目前尚无一种机制能够完全阐明它们之间的关系，这为临床治疗肝癌带来困惑。目前各种研究都表明COX-2在肝癌发生、发展过程中起重要作用，并且通过实验也证明某些COX-2特异性抑制剂能够有效抑制肝癌的增殖和侵袭迁移，同时，某些COX-2特异性抑制剂能够有效增强一些抗肿瘤药物的化疗效果。但是，COX-2能不能够成为判断肝癌预后的标志物？COX-2促进肝癌增殖和侵袭迁移的明确机制是什么？COX-2特异性抑制剂能否安全的应用于临床治疗肝癌？这些问题有待今后进一步研究。