阿司匹林防治恶性肿瘤作用机制的研究进展

姜江 刘俊峰

阿司匹林(aspirin)，也称乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid)，属于水杨酸类药物，也属于非甾体类抗炎药(non-steroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)。在临床上通常用作镇痛剂、解热和抗炎药物，同时阿司匹林具有抗凝作用，能抑制血液中血小板凝集，长期低剂量服用可降低高心脑血管疾病风险人群患冠心病、中风和血栓的风险。在美国心脏病学会2019年的会议发布了新的心血管疾病一级预防新指南，将阿司匹林的作用降级，但仍然无法撼动阿司匹林在心脑血管疾病上的预防作用[1,2]。随着越来越广泛的应用与研究，有学者指出阿司匹林对于某些癌症有预防和治疗的作用，特别是结直肠癌，研究结果支持持续使用阿司匹林和结直肠癌患者生存期延长之间的关系，且建议结直肠癌高风险人群接受阿司匹林治疗[3]。大量的体外、体内研究也证明阿司匹林能抑制多种癌细胞的生长，降低患者的死亡率[4-7]。随着对阿司匹林抗癌机制的研究日益加深，本文将其综述如下。

2 阿司匹林抗癌机制

2.1 环氧化酶(COX)途径 环氧化酶(cyclooxygenase，COX)又称前列腺素内过氧化合物酶，是催化花生四烯酸(arachidonic acid，AA)生成前列腺素类(prostaglandins，PGs)物质的关键限速酶。环氧化酶包括两种同工酶，即COX-1和COX-2[8]。COX-1在许多正常组织中以接近恒定的水平和活性进行组成性表达，维持机体PGs的正常水平。COX-2在正常组织中通常检测不到，在机体受到损伤或其他因子的刺激下，COX-2可被快速诱导表达，调节机体炎性反应和其他病理性应答反应[9]。过度表达的COX-2在肿瘤组织中可促进AA合成前列腺素E2(PGE2)，而PGE2可通过激活靶细胞的各种膜受体促进多种癌症的发生及其发展过程，并促使肿瘤增殖，增强肿瘤的侵袭能力，促进肿瘤细胞的转移，减少细胞凋亡的发生[10]。阿司匹林可以抑制COXs的活性，使COX-1和COX-2同时发生乙酰化，乙酰化后的COX-2失去了其催化功能，从而阻止了AA合成PGE2，也使得COX-2失去了作用[11]。

阿司匹林通过抑制COX-2可抑制多种癌症的发生和发展，Liu等[12]将阿司匹林作用于体外培养的食管鳞状细胞癌TE-13细胞，他们观察到阿司匹林可抑制TE-13细胞的增殖，诱导细胞凋亡，主要机制是降低胞内COX-2 mRNA及COX-2蛋白的水平，且这种作用呈剂量依赖性。Chen等[13]通过实验，发现阿可匹林可以抑制缺氧条件下的非小细胞肺癌A549细胞的增殖和迁移，同时对缺氧诱导的COX-2的活化产生负面影响，降低了细胞中COX-2蛋白的水平，抑制A549细胞的恶性旁分泌，肿瘤血管的生成也同样受到抑制。

随着研究的日渐深入，人们不仅在体外培养的细胞中发现阿司匹林的抗癌作用，还发现在实验动物及人体内抗肿瘤的效果，多位研究人员注意到长期低剂量口服阿司匹林及其他NSAIDs可以降低包括食管癌、结肠癌在内的多种恶性肿瘤的发生率和死亡率[14,15]。Takiuchi等[16]通过对阿司匹林常规用量和低剂量之间的药理差异的回顾，找到了阿可匹林对子宫内膜癌治疗的支持性证据，认为阿司匹林可以通过COX途径，间接抑制PGE2这一肥胖相关的炎性因子，从而提高肥胖合并子宫内膜癌患者的生存率，降低死亡率，且他们认为阿司匹林治疗给高危患者带来的益处远超过其出血风险。

2.2 抑制NF-κB活性 核因子活化B细胞κ轻链增强子(Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB)是一种控制DNA转录的蛋白复合体，在静息状态的细胞中以无活性的状态存在于细胞质中。在细胞受到刺激后，NF-κB起到了非常重要的调节作用，例如改变细胞的正常信号传导，促进细胞增殖，启动癌基因的转录，最终导致细胞癌变[17]。

研究发现，NF-κB也是阿司匹林抗癌作用的主要靶目标之一，Yin等[18]报道了阿司匹林及水杨酸盐的特异性抗炎作用可抑制NF-κB的活性，防止NF-κB参与到激活致病基因启动的过程中。Prangsaengtong等[19]通过体外实验明确了阿司匹林抑制肿瘤血管及淋巴管生成的机制是通过抑制NF-κB的磷酸化，从而在蛋白质和mRNA水平上降低了血管细胞黏附分子1(VCAM-1)的表达，进而减少了血管的形成，降低了细胞的粘附和迁移能力，证明阿司匹林通过NF-κB途径达到抗淋巴血管生成的作用。还有学者发现，阿司匹林可以通过靶向抑制NF-κB，从而调控相关胶原酶的转录，进而抑制肝癌细胞胶原蛋白在小鼠体内的沉积，从而抑制瘤体的生长[20]。

2.3 调节Bcl-2的表达 B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)，是人们研究最为深入的凋亡基因之一，在目前已经发现的Bcl-2蛋白家族中，按其功能可分为两大类，一类具有抑制凋亡的作用，例如Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、A1、Mcl-1、Bfl-1等；而另一类则具有促进凋亡的作用，例如Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak、Bim，Hrk等[21]。二者在细胞内按照一定比例存在，对细胞凋亡进行调节：当Bcl-2表达增高时，细胞免于凋亡，当Bax表达增高时，细胞则更容易在各种诱导因素作用下发生凋亡[22]。

Navone等[23]在一项对于人脑胶质细胞瘤的研究中发现，阿司匹林以剂量依赖的方式影响肿瘤细胞的活力以及肿瘤血管生成的能力，通过进一步的分析发现，阿司匹林可调节包括Bcl-2在内的众多凋亡因子的表达，降低Bcl-2蛋白的表达水平，从而表现出抗肿瘤作用。还有学者对于类风湿性关节炎成纤维细胞样滑膜细胞进行了研究，发现相关凋亡因子Bax的表达随着阿司匹林的刺激而增加，同时Bcl-2的表达则下降，得出阿司匹林以浓度相关的方式抑制增殖、促进凋亡的结论[24]。李安飞等[25]通过实验检测到鼻咽癌CNE2R/CNE2细胞内凋亡蛋白水平增高，经阿司匹林作用过后，癌细胞内Bcl-2蛋白水平降低而Bax增高，呈剂量依赖性，癌细胞在阿司匹林的作用下开启凋亡程序，他们认为阿司匹林的抗癌效应涉及Bcl-2/Bax蛋白水平。饶燕等[26]将阿司匹林用于宫颈癌裸鼠移植瘤，发现阿司匹林作用后，裸鼠体内瘤体的体积明显缩小，在瘤体组织中Bax蛋白的表达上调，并且发现阿司匹林还与化疗药物顺铂存在协同作用，二者联合应用后的作用更强。

2.4 一氧化氮及一氧化氮合酶途径 一氧化氮(Nitric oxide,NO)是一种无色无味的脂溶性气体，化学性质非常活泼，也是一种信号分子，能够自由穿过细胞膜，在多种生物过程中起着重要的作用。NO在癌症过程中具有广泛的生物学作用，最重要的一点是与其在组织中的浓度相关，低浓度的NO参与癌症的发生和发展，起到促进肿瘤细胞增殖的作用，而相对高浓度的NO则参与了肿瘤细胞的凋亡过程，抑制肿瘤细胞的生长，并有助于肿瘤免疫反应，体现出了NO作用的双向性[27,28]。NO在细胞内的合成需要一氧化氮合酶(NO isoenzyme,NOS)的参与，其家族包括诱导型NOS(iNOS)，内皮型NOS(eNOS)，以及神经元型NOS(nNOS)，这三种异构体都可以参与促进或者抑制癌症的进程中[29]。

阿司匹林通过对NO及NOS的影响而起到抗肿瘤的效果也得到了广泛的研究。基于NO在肿瘤细胞内作用的双向性，研究人员研制出一种由传统阿司匹林和NO释放部分结合在一起的新药应用于临床：释放一氧化氮型阿司匹林(nitric oxide-donating aspirin,NO-Aspirin)。这种药物在癌症的预防和治疗方面效果显著，Kodela等[30]对比了NO-Aspirin与传统阿司匹林的作用，通过对比服药安全性、抗炎效果、镇痛、抗血小板及化学预防几个方面，他们得出结论，在裸鼠结肠癌移植瘤的化学预防作用上，二者作用相当，考虑到用药安全性，他们认为NO-ASA更有优势，因其可避免传统阿司匹林引起的实验动物体内的大量出血。Song等[31]发现NO-Aspirin在体外可抑制致癌性支气管细胞系和非小细胞肺癌细胞系的增殖和存活，并证实这些作用与表皮生长因子(EGFR)信号通路的调节有关，在体内实验中，NO-Aspirin能够明显减少瘤体数量和体积，降低EGFR及炎性因子的表达；他们还发现NO-Aspirin能够使非小细胞肺癌细胞系H1650及H1975细胞对埃洛替尼的抗增殖作用更加敏感，说明NO-Aspirin还具有化学预防的作用。

2.5 PI3K/Akt信号通路 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)是一种胞内磷脂酰肌醇激酶，是生长因子受体酪氨酸激酶下游的主要信号成分，它能够在细胞膜上催化生产脂质第二信使磷脂酰二醇-3,4,5-三磷酸(PIP3)，而PIP3反过来又有助于招募和激活广泛的下游目标，如丝氨酸-三甲氨酸蛋白激酶AKT(也称为蛋白激酶B)等。PI3K/AKT 信号通路参与调节包括细胞生存、增殖以及细胞活动，这些过程对肿瘤发生和发展至关重要[32]。Aggarwal等[33]在体外培养的口腔癌细胞中应用PI3K抑制剂后，发现癌细胞发生凋亡，细胞周期停滞，癌细胞的侵袭能力显著下降。林祥博等[34]通过激活PI3K/AKT信号通路，使得基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的表达增加，从而增强了肺腺癌细胞的侵袭能力。

阿司匹林可通过PI3K/AKT途径对肿瘤细胞起到抑制作用， Henry等[35]将阿司匹林用于基因变异型乳腺癌细胞，发现癌细胞生长受到抑制，且阿司匹林与PI3K抑制剂具有协同作用，因此他们支持阿司匹林与PI3K通路抑制剂联合作为针对乳腺癌的靶向疗法。Chen等[36]对PIK3CA突变型结肠癌细胞进行了体外研究，发现阿司匹林可通过PI3K/AKT/Raptor通路使PI3K的磷酸化降低，进而使AKT的表达也随之降低，从而抑制癌细胞的增殖，诱导凋亡和自噬的发生，他们认为阿司匹林可延长PIK3CA突变型结肠癌患者的生存率。

2.6 对血小板的抑制作用 血小板(Platelet)是血液的组成部分，是骨髓中成熟的巨核细胞的胞质脱落而形成的，主要功能是结合各种凝血因子对血管受损、出血的部位进行反应，形成血凝块，促进伤口愈合[37]。自从1949年有学者提出，血小板是隐性癌症的一个特征之后[38]，越来越多的证据表明，血小板参与了导致癌变的机制，并在肿瘤的生长、肿瘤血管的生成、肿瘤的转移以及肿瘤治疗调控机制中起到作用，而同时，血小板也是导致癌症患者高凝状态的原因[39]。

阿司匹林的抗血小板作用主要是通过对于COX-1的抑制作用实现的[40]，通过COX 依赖途径，不可逆的乙酰化导致COX-1失活，抑制了PGs的合成，进而导致血栓素A2(TXA2)生成减少，最终影响血小板的释放和聚集，且这种抑制作用能够持续到血小板生命周期结束[41]。

Guillem-Llobat等[42]将结肠癌TH29细胞先暴露在血小板之中，而后将细胞悬液注射至免疫缺陷小鼠体内，发现试验组的肺转移率明显高于对照组(未使用血小板处理的TH29细胞组)，而将低剂量阿司匹林加入体外培养的TH29细胞中，无论细胞是否暴露于血小板中，在小鼠体内的肺转移均得到了抑制。在一项回顾性病例分析中，研究人员发现，那些曾经使用过阿司匹林或其他抗血小板药物的乳腺癌患者，拥有更高的DFS，以及更低的远处转移率(distant metastases rate,DMR)[43]。

3 阿司匹林可作为化疗的增敏剂

恶性肿瘤患者通常会采用化疗作为辅助治疗手段，顺铂是各种化疗方案的核心药物，很多癌症在治疗初期对顺铂有良好反应，而当肿瘤复发后常会产生耐药性[44]。这是临床实践中的一大难题。近年来众多体外实验表明，阿司匹林及其他非甾体类抗炎药能对顺铂起到一定的化疗增敏的效果。

Roh等[45]通过体外、体内研究证实，阿司匹林与靶向药物索拉菲尼有协同增效作用，他们检测了细胞活力、死亡率、蛋白质及mRNA表达水平和遗传抑制率，来评估这几种药物的作用，发现即使在低浓度时，阿司匹林与索拉菲尼也能够协同诱导抗顺铂头颈癌细胞的死亡，能够增强顺铂在耐药头颈癌细胞中的细胞毒性。Khan等[46]通过将阿司匹林与顺铂联合应用发现，阿司匹林能够增强耐药性非小细胞肺癌的顺铂敏感性，抑制整合蛋白的合成，阻止肿瘤的迁移，而单独应用顺铂组则未发现这种作用。Jiang等[47]通过体外实验发现，阿司匹林可显著增强顺铂对于结肠癌的化学治疗作用，在体外和体内的实验均显示出对结肠癌细胞的增殖抑制作用，使癌细胞迁移和侵袭的能力显著降低，作用机制在于二者联合可使胞内Bcl-2下降，Bax水平上调，并能够阻断PI3K/AKT信号通路，抑制NF-κB从胞质到细胞核的转运，从而下调了COX-2的表达，他们认为阿司匹林提高了顺铂的抗肿瘤作用。

4 阿司匹林的化学预防作用

癌症的化学预防是一种癌症的控制手段，是指使用天然或化学合成药物，通过阻断引发致癌的 DNA 损伤，阻断或逆转那些已发生损伤的细胞，使它们不进一步恶化，从而抑制癌症的发生或进展[48]。但通常情况下癌症的病因尚不清楚，即使明确了某些致病因素，在癌症发生的初期也难以被察觉，此时，预防则转而成为抑制肿瘤发展过程的范畴[49]。

阿司匹林已被众多学者证明是有效的化学预防介质。早在20世纪90年代，Thun等[50]在一项大型临床研究中，对662 424例成年受试者进行了记录和随访，对诸如吸烟史、饮食习惯、职业，运动习惯、其他疾病史以及癌症家族史等进行了详细的调查，在用药方面，记录了包括阿司匹林在内的15种药物的使用情况，经分析得出结论，每月使用阿司匹林的频率在16次或更多的受试者，其结肠癌风险降低了，而死亡率是非使用者的1/2，且随着使用频率的增加，死亡率也呈下降趋势。他们在后续的研究中进一步分析了食管癌、胃癌、结肠癌和直肠癌这几种消化系统恶性肿瘤与阿司匹林的使用之间的关系，与从不使用阿司匹林的受试者相比，使用阿司匹林在16个月或更久的，死亡率要低40%左右，而使用阿司匹林超过10年的受试者，其癌症风险最低，因此他们得出结论，长期使用阿司匹林可以降低患食管癌、胃癌、结肠癌和直肠癌的风险[51]。

研究者们不仅证实了阿司匹林对于消化系统恶性肿瘤具有化学预防作用，对于其他部位的肿瘤也有效。Downer等[52]证实了服用阿司匹林与前列腺癌发病率降低之间存在关联，而在诊断后才开始服用阿司匹林的患者，则能够降低癌症的恶性程度，提高总体生存率。Takiuchi等[53]的观点认为，阿司匹林能够提高子宫内膜癌患者的生存率，尤其是对那些肥胖的女性患者而言，原因在于阿司匹林能够直接抑制肥胖相关的炎症因子PGE2的表达，虽然服药可能存在出血的风险，但患者服药获得的益处远高于这些风险。韩国学者Ye等[54]对于阿司匹林和肺癌风险的相关性进行了研究，他们对十余年的数据进行了回顾性分析后得出结论，连续低剂量使用阿司匹林≥5年的人群中，肺癌的发病率明显降低，其他相关因素还包括年龄>65岁，以及那些非糖尿病患者。

5 局限性与展望

5.1 不良反应 消化道出血是服用阿司匹林最主要的不良反应，口服阿司匹林通常会引起上腹部的不适感，严重者会出现恶心呕吐，长期应用可刺激胃黏膜，导致胃黏膜的损伤，引起胃溃疡及胃出血[55]。

究其原因:(1)阿司匹林呈弱酸性，服用后会降低胃肠道的pH值，进而削弱胃液的碳酸氢盐屏障功能，使得胃酸以及胃蛋白酶更容易侵蚀胃黏膜，进而引发溃疡形成[56]。(2)经研究发现前列腺素在胃黏膜的防御中起到了很大的贡献作用，而阿司匹林能够抑制COX-1以及COX-2的活性，使胃黏膜中前列腺素的合成受阻，影响黏膜细胞分泌粘蛋白以及磷脂，从而削弱了黏膜屏障，使黏膜容易受损[57]。(3)多数学者支持消化性溃疡患者不服用阿司匹林，Chan等[58]对下消化道出血病史后继续服用阿司匹林的患者进行了回顾性研究，他们记录了包括复发性下消化道出血事件以及心血管事件和其他原因死亡时间，发现这部分患者中，继续服用阿司匹林是增加复发性出血的风险的独立因素，同时还能够降低心血管系统严重事件的发生以及心血管系统相关的死亡。另外，阿司匹林与幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)具有协同性作用，能够共同破坏患者的胃黏膜，有报道称，既往存在幽门螺杆菌感染的患者，服用阿司匹林后可使消化性溃疡的发病率增高[59]。

5.2 阿司匹林抵抗 随着广泛应用于临床，有报道，坚持长期服用阿司匹林的人群中仍有部分患者发生栓塞事件，因此专家们提出了“阿司匹林抵抗”(aspirin resistance,AR)这一概念[60]。关于AR的发生率，研究报道各不相同，且在不同种族间存在差异，澳大利亚学者通过Meta分析得到结论，AR的发生率大于55%，且AR的发生与重大心血管事件有显著关联[61]。

AR发生的可能机制较为复杂，包括单核酸多态性、氧化应激反应性以及抗药性等多方面，难以用单一因素解释清楚，目前大多数研究者普遍认为可能与基因突变有关，相关研究也多涉及分子生物学领域[62]。有学者通过搜索相关文章总结出与AR有关的因素包括：用药依从性差，阿司匹林与质子泵抑制剂的相互作用，酯酶介导的阿司匹林失活，COX-1的多态性，血小板高周转率导致的血小板中COX-1再生，以及血栓和纤维蛋白原诱导的血小板合成COX-1的能力[63]。

综上所述，阿司匹林对多种癌症的预防和治疗作用受到人们越来越广泛的认识。通过多种分子生物学机制抑制癌细胞的增殖，促进凋亡，抑制癌细胞的迁移和侵袭能力，减少肿瘤血管的形成。将阿司匹林与传统抗癌药物联合应用还具有增敏的效果，并可作为化学预防用药降低恶性肿瘤的风险，提高生存率。但是这些结果大多仍处于试验阶段，学者们对于阿司匹林抗肿瘤的机制仍未完全清楚，究竟是哪些途径起到了关键的作用仍未被人们所知。在一些临床研究中，对于其抗肿瘤及化学预防的效果仍存在着许多争议和不同的观点[64-66]。长期服药虽然会带来心血管系统疾病的益处，但也存在消化性溃疡的发生和出血的风险。因此，我们在临床应用中仍然面临着如何能够优化使用的挑战，对于选择阿司匹林作为抗肿瘤的辅助药物需要合理看待，考虑到这种古老的药物价格低廉、来源丰富，相信随着医学的发展，进一步研究阿司匹林对恶性肿瘤的作用具有重要的意义。