COX-2在食管癌中的研究进展

陈 静，王朝坤，孔德九，原 翔，王新帅

食管癌在全世界范围内具有较高的发病率和致死率，据2018年全球癌症资料显示，食管癌新发病例约572 000例，占所有新发病例数的3.2%，居第七位，死亡病例约509 000例，占所有恶性肿瘤死亡总数的5.3%，居第六位[1]。食管癌的发生具有较大的性别及地域差异，大约70%的食管癌患者为男性，世界范围内食管癌发生率最高的地区为东亚，尤其以蒙古以及我国为甚。我国食管癌多发于太行山脉一带地区，也具有明显的地区差异[2]。由于食管癌早期症状较隐匿，特别是我国农村地区患者的及时就诊意识薄弱，导致多数患者在发现时即为肿瘤晚期，预后很差[3]。近年来随着恶性肿瘤诊疗技术的发展，早期食管癌患者的生存期和生活质量得到了一定改善和提高，然而晚期患者预后仍较差。根据全球研究数据显示，目前食管癌的5 a生存率不足30%[4]，因此减少食管癌发生和疾病进展仍是当前研究的重点。研究表明，非甾体类抗炎药(nonsteroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)可作用于环氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)靶点降低ESCC的发生风险[5]，提示NSAIDs可通过抑制COX-2实现抗肿瘤作用。本文针对COX-2与食管癌细胞生长和凋亡、浸润和转移以及治疗和预后的关系进行综述。

1 COX-2的结构和功能概述

环氧化酶(cyclooxygenase，COX)又称为环氧合酶、前列腺素内氧化酶还原酶，具有环氧化酶和过氧化氢酶的双重活性，是花生四烯酸代谢为前列腺素(prostaglandin，PG)过程中的限速酶[6]。前列腺素在调节信号转导通路以及调节细胞黏附、发育和分化中均起重要作用，同时在体内可通过自分泌和旁分泌影响肿瘤细胞的增殖和迁移。COX包括两个亚型，COX-1和COX-2，其中COX-2基因由9个内含子和10个外显子构成，位于第一号染色体，长度为8.3 kb。虽然COX-2与COX-1均是COX的同工酶，但二者功能不同，其中COX-1是结构型环氧化酶，是表达于胃、肾脏等机体组织中的管家酶，由COX-1作用生成的PG参与机体正常生理过程，维持内环境稳态，对机体产生一定的保护作用；而COX-2是诱导型环氧化酶，在机体受到各种损伤性理化因素刺激后诱导产生[7]，主要参与炎症反应以及细胞、组织损伤过程。

2 COX-2与炎症反应和肿瘤发生的关系

炎症是机体应对病毒或细菌感染、毒素和化学物质等的第一道防线，是机体非特异性免疫的组成部分[8]。1863年德国病理学家Virchow研究发现恶性肿瘤的发生与白细胞的浸润相关，慢性炎症可能是导致机体组织发生损伤、感染和增生的重要原因[9]。鉴于当时研究水平的限制，人们对于慢性炎症与恶性肿瘤之间的具体关系和内在机制尚未完全清楚。随着医学的发展，发现慢性炎症在调节机体微环境，尤其是肿瘤的发生发展中发挥重要作用，主要导致炎症介质产生增多，激活相关信号通路致使异常细胞因子产生增多[10]，促进炎症相关细胞因子过表达，激活机体的活性氧自由基，损伤正常细胞DNA，使其发生基因突变[11]，最终可能导致肿瘤的发生。COX-2作为炎症发生过程中的重要因子，在机体正常生理状态下起维持细胞内环境稳定的作用，当机体细胞内环境失衡时，COX-2可促进慢性炎症的发生和包含恶性肿瘤在内的多种疾病的发生发展。近年来对于COX-2抑制剂尤其是选择性COX-2抑制剂的研究得到医学界相关学者的重视。研究表明，高选择性COX-2抑制剂塞来昔布可干预核转录因子(nuclear transcription factor kappa-B，NF-κB)相关的分子信号通路，抑制NF-κB的磷酸化，进而调节NF-κB下游的分子靶点，例如抑制下游抗肿瘤因子Bcl-xl的表达，达到促进肿瘤细胞凋亡的作用，调节下游促血管生成因子以及细胞内黏附蛋白的表达，抑制上皮—间质转化，达到抑制肿瘤血管生成和肿瘤侵袭转移的作用[12]。

3 COX-2与食管癌病因的关系

食管癌最常见的两种病理类型为食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)和食管腺癌(esophageal adenocarcinoma，EADC)，目前食管癌的具体病因仍未完全阐明，且ESCC和EADC的病因也不尽相同[13]。目前的研究显示，食管癌的发生与患者的遗传因素、生活与饮食习惯以及慢性损伤等因素均有所关联。研究显示酒精和烟草均可增加人群罹患食管鳞癌的风险[14-15]。此外，食管慢性炎症，尤其长期胃食管反流病可引起癌前病变巴雷特食管的发生，同时可明显增加存在慢性炎症人群的患病风险，并且该风险随患者症状持续时间的延长而加强[16-19]。食管的慢性炎症造成的食管黏膜损伤可导致局部PG合成量增多，该步骤受其限速酶COX-2的调控，致使慢性炎症逐步朝癌症的方向发生发展。研究发现，应用阿司匹林或选择性的非甾体类抗炎药(non-steroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)的患者相比对照组患者，发生食管腺癌或鳞状细胞癌的风险可降低约50%，进一步深入探索发现，抑制胃肠道肿瘤生长，降低结直肠癌、胃癌和食管癌的发病率和死亡率的机制可能是NSAIDs抑制了COX-2的活性[20-21]。此外研究表明COX-2在食管癌组织的表达明显增高，考虑食管癌的发生与COX-2的过表达密切相关，未来可将COX-2作为预防和治疗食管癌的分子靶点对食管癌患者发挥作用[22-23]。

4 COX-2与食管癌细胞生长和凋亡、浸润和转移以及治疗和预后的关系

4.1 COX-2与食管癌细胞生长和凋亡的关系

Zhang等利用siRNA抑制COX-2探究其对人食管癌细胞株的作用，经siRNA作用后COX-2表达下调，抑制食管癌细胞株的增殖并促进细胞凋亡[24]。Liu等学者在一项探究NS-398对食管癌细胞系TE13作用的研究中发现，NS-398作为选择性COX-2抑制剂，可以抑制TE13细胞株的生长增殖，诱导细胞发生凋亡，进一步研究分子机制发现该现象可能与抑制NF-κB的核易位和核转录因子抑制蛋白(inhibitor of nuclear factor kappa-B，IκB)的增加有关[25]。Li等也利用NS-398对食管癌EC9706细胞系进行研究，结果显示COX-2抑制剂NS-398有抑制EC9706细胞增殖的作用和促进凋亡的作用，且其作用具有时间-剂量依赖性[26]。Zhi等的研究也证明了NS-398的上述作用，即应用NS-398处理人类食管鳞状细胞癌细胞系(KYSE450和KYSE510)，可以抑制PGE2的产生，抑制细胞生长[27]。Santander等的研究显示，环氧化酶抑制剂可作用于人食管腺癌裸鼠移植瘤模型，减少裸鼠体内COX-2的表达，明显抑制食管腺癌肿瘤生长[28]。Li等的研究表明，选择性COX-2抑制剂3,5,4-三羟基-反-二苯乙烯可以显著抑制由N-亚硝基甲基苄胺诱导的大鼠食管鳞状细胞癌模型的肿瘤生长[29]。Shao等所完成的实验显示，选择性COX-2抑制剂L-748706也可抑制N-亚硝基甲基苄胺诱导的大鼠食管肿瘤的生长，降低肿瘤细胞增殖率[30]。另一项Yan等学者对N-亚硝基甲基苄胺诱导的大鼠食管癌模型的研究中发现，天然化合物RPS可抑制COX-2，促进细胞凋亡，阻断细胞周期，显著抑制肿瘤发展[31]。因此抑制COX-2的过表达可抑制食管癌细胞增殖，促进细胞凋亡，进而降低慢性食管黏膜损伤进一步发展为食管癌的可能。

4.2 COX-2与食管癌细胞的浸润和转移的关系

Zhi等研究了选择性COX-2抑制剂NS-398对于ESCC细胞株的作用，结果也显示COX-2可抑制ESCC细胞浸润和转移，COX-2的过表达与肿瘤的进展显著相关(R=0.493，P<0.01)[27]。Shao等将30对ESCC肿瘤组织与其邻近正常组织以及11个ESCC细胞系进行研究，体外细胞实验和体内裸鼠异种移植模型实验结果显示，COX-2可能是miR-26a和miR-144的作用靶点，二者可作用于COX-2抑制其表达进而抑制ESCC的增殖和转移[30]。同时，另一项研究miR-101/COX-2通路与ESCC关系的结果显示，抑制miR-101/COX-2通路可以抑制ESCC的细胞增殖以及疾病转移，因此该通路可能是ESCC的治疗的靶点[32]。Cui等在140例ESCC术后患者的肿瘤蜡块中随机抽取蜡块样本，利用免疫组化方法对标本进行研究显示，64.3%的标本COX-2过表达，且COX-2过表达与肿瘤分化程度以及患者发生淋巴结转移显著相关(分别为P<0.001，P=0.002)[33]。Zhou等研究COX-2在食管癌组织中的表达及其与微淋巴管密度(microlymphatic density，MLD)关系的结果显示，70%的食管癌患者过表达COX-2，并且COX-2过表达组的MLD(99.71±39.62)显著高于低表达组(80.22±30.36)，有显著统计学差异(P<0.05)，同时MLD与淋巴转移及浸润深度相关(P<0.05；P<0.01)，76例随访患者的中位OS为25.5个月，进一步分析显示COX-2表达、肿瘤组织学分级及MLD是食管癌患者OS的危险因素，因此COX-2可能参与肿瘤的淋巴管生成，抑制COX-2可以抑制食管癌的浸润和转移[34]。Jin等人对锌转运体ZIP5在食管癌中作用的研究发现，ZIP5在ESCC中高表达，敲除ZIP5后食管癌细胞增殖、转移和侵袭能力降低，且考虑与抑制COX-2密切相关[35]。总之，抑制COX-2的过表达可抑制食管癌的浸润和转移。

4.3 COX-2与食管癌的治疗和预后的关系

Zhang等研究COX-2在食管癌放疗患者中的表达及作用显示，ESCC组织COX-2染色强度明显高于正常对照组，ESCC组织COX-2过表达率为81.6%，正常对照组组织中COX-2过表达率为10.0%(P<0.05)，亚组分析结果显示，临床分期Ⅲ～Ⅳ、T3～4和区域淋巴结转移阳性患者更易发生COX-2过表达。COX-2阴性组有92.9%患者达到CR，而COX-2阳性组仅有56.5%的患者达到CR(P=0.013)，同时COX-2的表达与食管癌患者对放疗的反应敏感性呈显著负相关(R=-0.293，P=0.010)[36]，但与患者生存无关。既往研究也证实了COX-2的过表达与放疗抵抗相关[37-38]。Okamura等的研究显示，基因突变诱导的COX-2过表达可以降低食管癌细胞系TE13对5-氟尿嘧啶和顺铂的敏感性，可能通过上调BCL-2家族蛋白的表达来实现细胞株耐药[39]。Huang等对91例接受CRT治疗的食管癌患者进行研究，将患者分为COX-2过表达和非过表达组，其中COX-2过表达患者的3 a总生存率较差，分别为32.2%和65.0%，有显著相关性，可能与COX-2过表达增加食管癌患者放化疗耐药有关[37]。Choy的研究显示，选择性的COX-2抑制剂可增强放疗敏感性，其机制可能是直接增加细胞辐射敏感性和直接抑制肿瘤新生血管的形成[40]。同时朱兆峰等研究证实COX-2的过表达可使食管癌患者对放疗的敏感性下降[41]，吴慧等研究证实当COX-2的表达减少时，食管癌细胞对放疗的敏感性随之增强[42]。此外，Yu的研究显示，应用COX-2选择性抑制剂塞来昔布可减少顺铂的细胞毒作用[43]。Lin等对食管鳞癌的潜在预后因素进行研究，发现COX-2是ESCC患者的独立预后因素，为今后更有针对性地设计前瞻性试验奠定基础[44]。

5 结语和展望

食管癌是严重威胁人类健康及生存质量的恶性肿瘤之一，致死率高、预后较差，为患者家庭、社会带来了沉重的医疗负担。COX-2是预防和治疗食管癌的潜在分子靶点，抑制COX-2的过表达可以抑制食管癌细胞的增殖和生长，促进细胞凋亡，同时也可抑制食管癌的进一步浸润和转移，降低食管癌术后患者的复发率，此外抑制COX-2的过表达也可提高食管癌患者对放化疗的敏感性，提高食管癌患者治愈率。未来仍需深入研究COX-2与食管癌治疗与预后的关系，进一步探究COX-2在食管癌发生发展中的分子机制，研究出用于COX-2靶点的药物，为食管癌的防治提供新思路。