ω-3多不饱和脂肪酸治疗结直肠癌研究进展

周 迪，路明亮 综述 董 岩 审校

结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一，在全球范围内，其发病率居第三位，死亡率居第四位。我国结直肠癌的发生率在女性恶性肿瘤中居第四位，在男性恶性肿瘤中居第三位[1]。遗传因素和环境因素与结直肠癌的发生发展密切相关。仅有20%的结直肠癌患者有遗传问题，如家族性腺瘤性息肉病，而环境因素是大部分结直肠癌发生的决定因素，其中包括生活和饮食习惯[2, 3]。结直肠癌发生的风险与ω-6/ω-3多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)的比值呈正相关，而与饮食中ω-3PUFAs的摄入量呈反比。以往的流行病学和临床研究显示ω-3PUFAs能够抗炎、降低结直肠癌发生的风险及具有辅助肿瘤治疗的作用[4]。笔者将对ω-3PUFAs在结直肠癌的抗肿瘤的分子机制及与其他化疗药物协同进行治疗方面进行综述。

1 PUFAs分类及生理功能

PUFAs可分为ω-6 PUFAs和ω-3 PUFAs两大类，是人类健康不可缺少的必需脂肪酸，其中ω-3 PUFAs主要包括亚麻酸(α-linolenic acid,ALA)，二十碳五烯酸(eicosapentaenoicacid,EPA)及二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)等。ω-6 PUFAs亚油酸(linoleic acid，LA)通过碳链延伸以及△6和△5位脱饱和酶作用产生下游产物花生四烯酸(arachidonic acid，AA)和花生三烯酸(Dihomo-gama-linolenic acid，DGLA)，代谢产生炎性因子前列腺素E2(prostaglandinE2，PGE2)、白三烯B4(leukotriene B4，LTB4)等，进而刺激一系列细胞因子的产生，形成促进肿瘤生长的微环境，从而促进炎性因子、血管新生和肿瘤生长。而ω-3PUFAs产生的代谢产物为前列腺素E3(prostaglandin E3，PGE3)、白三烯B5(leukotriene B5，LTB5)等抗炎因子，具有抑制炎性因子、血管新生及肿瘤细胞生长的作用[5]。

2 抗肿瘤作用动物实验验证

许多证据表明，ω-3 PUFAs可能具有抗癌活性并改善常规癌症治疗的效果。Han等[6]探讨了ω-3 PUFAs在结肠炎相关癌症(colitis associated cancer, CAC)模型中的抗肿瘤机制。在HCT116细胞模型中，DHA通过促进凋亡、抑制β-catenin复合物降解发挥抑制肿瘤细胞增殖的作用，DHA抑制COX-2的表达及NF-kB 活性，增加15-PGDH的表达。饮食结构不均衡导致ω-6/ω-3比值增高使结直肠癌发生的风险增高，fat-1 TG转基因小鼠模型是研究外源ω-3 PUFAs作用的理想模型。与转基因小鼠模型对比分析发现，按照高于3 g/60 kg体重标准摄入ω-3 PUFAs，ω-6/ω-3的比值维持在8～6∶1的范围可以帮助预防CAC[7]。Zhang等[8, 9]在HT-29和LOVO细胞系及AOM/DSS诱导的结直肠癌模型中发现了ω-3 PUFAs促进细胞凋亡抑制肿瘤细胞增殖的作用。Hippo-YAP信号通路与肿瘤的形成相关，笔者发现DHA和EPA能够通过-GPR40/120-Gαs-PKA-MST1/2-LATS1轴增加YAP的磷酸化水平，促进磷酸化的YAP由细胞核迁移至细胞质并在胞质中滞留进而激活经典的Hippo-YAP通路发挥作用。国内研究者王磊[10]对荷瘤小鼠动物模型的研究表明ω-3 PUFAs可以抑制与肿瘤增殖侵袭相关的基因IGF-1、IGF-2的表达，达到改善肿瘤组织侵袭及增殖特性的作用。以上研究显示，ω-3 PUFAs通过促进细胞凋亡、抑制肿瘤相关基因表达来抑制肿瘤细胞的增殖。

3 抑制结直肠肿瘤的机制

3.1 抗炎作用 慢性炎性反应引起的肿瘤微环境变化在结直肠癌的发生、发展过程中发挥重要作用。ω-3 PUFAs二十二碳六烯酸(DHA)能够调节参与结直肠癌细胞生长和存活的分子,并具有抵抗炎性、增加抗癌免疫应答的潜力[11]。ω-3 PUFAs抑制IL-1和TNF-α的合成，使促炎因子IL-6 和TNF-α形成低浓度的状态，抗炎因子IL-6r、IL-10和TGF-β维持较高浓度[12, 13]。He等[14]的研究发现营养干预影响结直肠癌的炎性环境并且不同的不饱和脂肪酸在细胞免疫应答方面发挥不同的作用。肥胖可以干扰机体正常免疫细胞的调节功能及分泌功能，免疫调节失衡促使机体长期处于慢性炎性状态从而增加结直肠癌发生的风险，免疫失衡促进免疫因子IL-6和TNF-α含量增加进而激活转录因子STAT3及下游信号通路的表达，促进肿瘤的发生发展。转录因子PPAR-γ是脂肪连接蛋白表达的重要调节剂，同时PPAR-γ具有抗炎的作用，连接蛋白能够抑制IL-6的表达和STAT3的活性[15, 16]。Massimo等[17]发现，DHA能恢复促炎和抗炎之间的动态平衡，为结直肠癌的治疗和预防提供了重要的参考依据。促炎介质肿瘤坏死因子α(TNF-α)在肿瘤中是多功能的细胞因子，其诱导细胞凋亡或存活取决于细胞所处的环境。Fluckiger等[18]发现DHA处理的肿瘤细胞能够通过正反馈调节促进TNF-α的自分泌，产生不利于肿瘤细胞生长的微环境进而促进细胞凋亡。笔者通过阐述DHA调控TNF-α的自分泌作用调节结肠癌细胞凋亡为ω-3 PUFAs的抗肿瘤作用提供新机制。

3.2 抑制原癌基因 基因突变导致的原癌基因激活是结直肠癌发生的重要原因之一。许多肿瘤均发现抑癌基因的两个等位基因缺失或失活，失去细胞增生的阴性调节因素，从而促进了肿瘤细胞的转化和异常增殖。Wang等[19, 20]发现，富含ω-3 PUFAs的饮食的膳食喂养抑制MC38结直肠癌细胞的生长，并降低促癌基因如C-myc、Axin2和C-jun的表达。APC基因突变能够激活WNT信号通路，导致家族性腺瘤样息肉和结直肠癌的发生。mTORC是保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，参与多条信号通路，调控细胞的多种生物功能，包括增殖和代谢等。mTORC包括两种复合物，mTORC1和mTORC2。mTORC1信号通路的激活与大多数肿瘤的发生相关，包括结直肠癌，并且发生在40%的结直肠癌病例中[21]。Liu等[22]在结直肠癌细胞系及APC突变的转基因小鼠APCMin/+模型中均发现DHA、EPA，或两者联合均能促进肿瘤细胞的凋亡，并且ω-3PUFAs的抑制作用是通过降低mTORC1的活性而发挥作用。因此，推测mTORC1是ω-3PUFAs作用的靶分子，为在CRC预防及治疗中利用ω-3 PUFAs的新理论提供了新的见解。Caroline等[23]的数据显示MAG-EPA可通过抑制EGFR和VEGFR的激活来促进细胞凋亡并抑制肿瘤生长，这些数据为MAG-EPA在结直肠癌细胞中的作用模式提供新证据。

3.3 线粒体凋亡 DHA可以改变线粒体膜的组成，影响线粒体功能。DHA与细胞膜上的卵磷脂结合，增强细胞的氧化应激水平。TRAIL(肿瘤坏死因子相关的细胞凋亡诱导配体)具有抗肿瘤的活性，其发挥作用是通过与其死亡受体DR4和DR5结合形成诱导死亡信号复合物，激活caspase-8，剪切效应因子caspase-3和(或)Bid蛋白，通过线粒体途径诱导凋亡；线粒体细胞膜通透性发生改变，通过与Bcl-2家族蛋白相互作用，进而促进细胞色素C的释放，凋亡体形成，caspase-9激活，caspase调控的效应因子剪切大量细胞亚体，例如，细胞角蛋白-18和PARP[24]。此外，结直肠癌细胞对TRAIL介导的细胞毒性作用产生抵抗作用，使DR4和DR5蛋白失活，激活Bcl-2, Bcl-XL, Mcl-1等蛋白，降低促凋亡调节剂线粒体因子的释放。Skender等[25]发现，在鱼油中的DHA促进TRAIL诱导的细胞凋亡与广泛刺激线粒体途径相关，包括激活Bax蛋白和 Bak蛋白，降低线粒体膜电位，促进细胞色素c释放，内质网应激反应激活，细胞凋亡蛋白抑制剂的水平降低和鞘脂代谢发生显著变化。LA同样可以通过线粒体损伤途径诱导细胞凋亡，LA处理细胞促进脂质过氧化物的形成，氧化应激反应促进线粒体功能失活，使线粒体膜发生损伤，促进细胞色素C的释放，激活caspase-9和caspase-3[26]。

3.4 表观遗传学调控基因表达 遗传学及表观遗传学调控与肿瘤的发生发展相关，DNA甲基化是研究最多的表观遗传学修饰，DNA甲基化引起启动子区的甲基化导致抑癌基因表达失活，促进肿瘤的发生发展[27]。黄琼林等[28]对ω-3 PUFAs对大鼠的结直肠癌动物模型研究表明ω-3 PUFAs可以提高肿瘤个体中5-甲基胞嘧啶和5-羟甲基胞嘧啶的含量, 恢复至接近正常水平, 其抑癌机制可能与调控基因组DNA甲基化和羟甲基化来发挥抗癌作用。为了研究ω-3 PUFAs是否影响肿瘤中的DNA甲基化水平，Huang等[29]使用N-甲基亚磷酸酯硝基脲构建结直肠癌大鼠模型的研究结果显示，ω-3 PUFA处理组5-mC的比率显著低于成瘤组，说明降低肿瘤细胞中基因组DNA甲基化水平使ω-3PUFAs发挥抑癌作用，从表观遗传学的角度提供了一种新的ω-3 PUFAs的抗肿瘤机制。Sarabi等[30]发现，DHA和EPA能够诱导一些肿瘤相关基因的去甲基化，DHA能改变凋亡相关基因的甲基化状态促进细胞凋亡，DNA甲基化和组蛋白乙酰化有助于在转录水平调控参与凋亡的相关基因的表达。Cho等[31]的研究证明DHA和丁酸盐对细胞凋亡的诱导部分是通过调节凋亡相关基因的甲基化状态的变化来介导的。

3.5 免疫营养支持 结直肠癌肿瘤免疫治疗是近年来研究的热点，许多研究表明在营养配方中添加免疫营养素ω-3 PUFAs，能够抑制结直肠肿瘤细胞的增殖, 减少肿瘤细胞侵袭性和转移, 诱导肿瘤细胞凋亡, 提高机体的免疫功能[32, 33]。

4 对术后并发症及放化疗疗效的影响

流行病学实验和临床证据表明ω-3PUFAs可能在CRC管理的几个阶段中发挥作用，表现出抗肿瘤活性，改善放疗和化疗的功效、癌症相关的继发性并发症，并预防CRC复发[34]。Xie和Chang[35]发现，与对照组相比，围术期富含ω-3 PUFAs的肠内或肠外营养可减少感染并发症，短期ω-3 PUFAs给药可减少术后感染并发症，炎性细胞因子和CRC术后住院时间。在化疗抵抗的SW480细胞中，DHA的处理影响肿瘤治疗相关靶蛋白的表达，例如，p21，CDC25的同系物，及CyclinD1，使细胞周期阻滞在G1和G2期[36]。DHA-紫杉醇联合治疗已经得到Ⅲ期临床试验的批准。ω-3 PUFAs通过辅助恢复化疗药物的抗肿瘤活性增加肿瘤细胞的化疗敏感性[37]。

结直肠肿瘤虽然经历了多年的研究，探讨出手术、放化疗、分子靶向治疗、免疫治疗等综合治疗模式，但其患者生存期仍有很大提升空间。本文阐述ω-3 PUFAs抑制结直肠癌的作用机制涉及抑制炎性作用、癌基因的表达，及通过线粒体凋亡途径、表观遗传学等调控机制发挥作用，为临床应用ω-3多不饱和脂肪酸防治结直肠肿瘤提供了理论支持。目前,ω-3 PUFAs代谢产物可以通过调控相应信号通路来介导结直肠肿瘤细胞凋亡仍是研究的热点与发展方向，同时，ω-3 PUFAs的营养免疫疗法治疗肿瘤，可以为结直肠癌的防治提供新的方法。