阿司匹林抗结肠癌机制的研究进展

吴晓婷，史昕艺，高玉婧，路志国，王芳

(1.宁夏医科大学a.临床医学院，b.生物化学和分子生物学系，银川 750004； 2.宁夏医科大学总医院消化内科，银川 750004)

2020年，据全球癌症统计数据显示，恶性肿瘤新增约1 930万，死亡约1 000万，其中结肠癌占所有癌症发病率的6.0%和死亡率的5.8%，未来结肠癌的发病率和死亡率可能会继续升高[1]。目前，结肠癌的治疗方式主要为手术、放化疗，但由于手术创伤大、易复发等特点，目前逐渐转向靶向治疗，与此同时寻找新的抗癌药物。阿司匹林作为经典的非甾体抗炎药，最早用于解热镇痛，后发现其能阻止血小板聚集引起的血管阻塞，被用于心脑血管疾病的二级预防[2]。有文献报道，随着阿司匹林摄入量和服用时间的增加，结肠癌死亡率呈下降趋势[3]。在一项体内实验中，研究者发现调整阿司匹林给药方式后不仅可以避免其消化道不良反应，而且可以发挥抗结肠癌作用[4]。因此，学者认为阿司匹林具有抗肿瘤作用，其特定机制涉及环加氧酶(cyclo-oxygenase，COX)途径和非COX途径[5]。现就阿司匹林抑制结肠癌生长和进展的相关机制及研究进展予以综述，以期为结肠癌的防治及进一步研究提供重要线索。

1 阿司匹林抑制结肠癌的临床研究

目前，已证实阿司匹林可以降低结肠癌的发生率。有研究利用了中国香港医院管理局的数据库，纳入204 170名阿司匹林服用者和408 339名非阿司匹林服用者，平均服用阿司匹林7.7年，阿司匹林中位剂量80 mg，随访上述人群9年后发现，长期服用低剂量阿司匹林与降低各种癌症(包括肝癌、胃癌、结直肠癌)的风险有关[6]。研究者结合蛋白质组学方法与孟德尔随机化，检测阿司匹林在结直肠腺瘤细胞RG/C2中可能的作用靶点，发现阿司匹林减少了微染色体维持蛋白6、核糖核苷酸还原酶小亚基M2、ADP核糖基化因子相互作用蛋白2的表达，其中微染色体维持蛋白6和核糖核苷酸还原酶小亚基M2参与DNA修复，DNA畸变增加会导致癌细胞死亡，ADP核糖基化因子相互作用蛋白2参与肌动蛋白细胞骨架调控，提示阿司匹林可能在抑制转移中发挥作用[7]。另有研究对阿司匹林与血小板聚集抑制剂在预防腺瘤复发及降低结直肠癌发病率和死亡率方面的差异进行了比较，发现在结直肠癌诊断后使用阿司匹林可以降低上述事件的发生率，但同时使用阿司匹林和另一种血小板聚集抑制剂患者中没有观察到明显的获益[8]。有学者通过对5个随机对照试验、42个观察性研究(其中结直肠癌有16个)进行分析发现，阿司匹林可以降低结直肠癌的死亡率[9]。一项对536例老年结肠癌患者的回顾性研究表明，阿司匹林的使用与更长的总生存期相关，表明老年人在明确诊断结肠癌后使用阿司匹林可以延长生存期[10]。一项研究纳入4 481例结直肠癌患者，结果发现，与未使用阿司匹林者相比，阿司匹林使用者的存活率提高；且在对结肠和直肠进行分层研究后发现，存活率增加仅出现在结肠癌患者中[11]。以上研究表明，阿司匹林对结肠癌不仅具有化学预防作用，还可以改善结肠癌预后，降低死亡率，延长生存期。

2 阿司匹林抑制结肠癌的作用机制

癌症的发生是由多步骤、一系列基因改变所致，基因的改变使正常细胞获得生长优势，从而逐渐转变成癌细胞；肿瘤的进展需要与周围微环境协同作用，以促进其生长和转移，而肿瘤微环境提供了多种肿瘤促进因子(包括细胞因子、趋化因子、生长因子)和有助于肿瘤发展的化学物质[12-13]。

2.1抑制COX途径 COX，也称环氧化物水化酶，是合成前列腺素(prostaglandin，PG)和血栓素A2的关键酶。目前发现，COX存在3个亚型：COX-1、COX-2、COX-3，其中COX-1为结构型，稳定表达于血管、胃、肾等人体正常器官，其功能与保护胃肠黏膜、调节血小板聚集、外周血管阻力和肾血流分布有关；COX-2为诱导型，正常情况下，在人体正常组织中低表达，各种损伤性因子(包括物理、化学、生物因子)及其诱导产生的细胞因子[白细胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-8]通过诱导COX-2的表达，增加PG的合成，与机体炎症反应、肿瘤的形成和进展等密切相关；COX-3也呈现固定的表达模式，不同组织的COX-3表达不同。研究认为，COX-3是COX-1的剪接变体，在疼痛中扮演重要角色[14]。

2.1.1抑制COX-2途径 研究已证实，COX-2在结肠癌中过表达，且在相应的结肠癌微环境中PGE2表达上调；进行生存分析后发现，COX的过表达与患者的不良预后相关，选择性抑制COX-2可以抑制结肠癌的生长[15-16]。PGE2是由花生四烯酸经过COX作用合成，合成早期阶段由COX-1的组成型表达介导，晚期阶段则依赖于COX-2的诱导[17]。PGE2是免疫反应的生理调节因子，可以通过抑制淋巴细胞的应答反应，引起免疫抑制。它能诱导产生抑制性T细胞和抑制性巨噬细胞，降低淋巴因子激活的杀伤细胞的活性，抑制CD3单抗诱导的T细胞增殖等。研究显示，肿瘤组织基质中的成纤维细胞和免疫细胞中增加的PGE2通过多条途径参与了结直肠癌细胞的增殖、血管生成和转移[18-19]。一项研究通过体外培养人结肠癌HT-29、SW480细胞株，给予不同剂量的阿司匹林，结果显示细胞生长被抑制，COX-2和PGE2水平下降[20]。以上研究表明，阿司匹林可以通过抑制COX-2降低结肠癌组织中的PGE2水平，最终达到抑制结肠癌的目的。

有学者通过使用模拟肿瘤血管生成且依赖COX-2和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的海绵血管生成ddy小鼠模型进行体内实验，发现在COX-2水平下降时，VEGF的水平也随之下降；且在该模型中，使用选择性COX-2抑制剂(NS-398，一种非甾体抗炎药)抑制COX-2，可使VEGF表达下调[21]。随后，他们评估了植入s-180细胞或Lewis肺癌细胞的微孔周围的血管生成，结果发现，每天口服NS-398或阿司匹林可抑制微孔周围的血管生成。有研究报道，COX-2可以诱导升高VEGF水平，进而促进肿瘤血管的生成[22]。体外实验发现，COX-2可以通过促进VEGF等促血管生成因子的表达，促进血管生成反应早期的内皮细胞增殖和迁移，参与结肠癌的生长和转移，上述现象在给予选择性COX-2抑制剂或阿司匹林后被抑制；但后续实验也表明，阿司匹林抑制结肠癌的生长和转移不仅仅局限于抑制COX-2[23]。因此可以认为，阿司匹林抗结肠癌的机制之一是通过抑制COX-2/VEGF依赖的结肠癌组织的血管生成。

2.1.2抑制COX-1途径 阿司匹林是非选择性的COX抑制剂，小剂量阿司匹林主要通过抑制COX-1发挥作用[24]。一项研究通过检测正常细胞和结肠癌细胞中COX-1的表达水平，发现与正常细胞相比，结肠癌细胞(HT29、HCT115和DLD1细胞系)中的COX-1表达水平较高，在进行COX敲除或给予6-C-(E-苯基乙烯基)-柚皮素(一种特异性的COX-1抑制剂)催化失活后，细胞的恶性特征明显减少，同时观察到表皮生长因子受体下游信号级联被显著抑制[25]。以上研究提示，阿司匹林可以通过抑制COX-1/表皮生长因子受体依赖的结肠癌组织血管生成后期的内皮管的生成，达到抑制结肠癌生长和转移的目的。

2.2抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB) 信号通路 研究发现，阿司匹林抑制结肠癌的作用，不仅仅局限于其可抑制COX途径[26]。一项研究利用免疫组织化学染色法检测了59例原发性结直肠肿瘤患者的肿瘤组织(试验组)和15名对照者的正常结肠组织(对照组)，发现试验组的NF-κB表达水平明显高于对照组，且与肿瘤分级无关[27]。也有研究通过免疫组织化学染色法检测到有40%结直肠癌组织中NF-κB的组成型激活，同时在6个结直肠癌细胞系(DLD-1、HCT15、HCT116、HT29、LOVO和SW620)中也检测到NF-κB的组成型激活，其中DLD-1和LOVO显示出较强的活性；但在用干扰小RNA敲除NF-κB活化的一个关键元素NF-κB抑制蛋白(nuclear factor-kappa B inhibitor protein，IκB)激酶(nuclear factor-kappa B inhibitor protein kinase，IKK)γ，抑制NF-κB信号通路，建立稳定的敲除细胞系发现，肿瘤细胞的生长被显著抑制，肿瘤血管形成也被抑制[28]。在静止期细胞中，蛋白二聚体(主要为P50-P65)与NF-κB特异性的IκB形成三聚体(P50-P65-IκB)，将NF-κB以非活化的形式隔离在细胞质。当细胞在大量的促炎细胞因子(如细菌脂多糖、肿瘤坏死因子-α或IL-1)刺激下时，IκB被IKK复合物(两个催化亚单位IKKα和IKKβ以及一个调节亚单位IKKγ组成)磷酸化，然后被26S蛋白酶体降解，一旦IκB降解，释放的NF-κB二聚体迁移到细胞核内并激活靶基因转录，包括c-myc、p53、COX-2和细胞周期蛋白，上述靶基因会促进细胞增殖。研究已证实，阿司匹林通过抑制NF-κB信号通路促进结肠癌细胞凋亡[29]。可见，阿司匹林可以通过抑制NF-κB的激活，阻止其进入细胞内，从而发挥抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡的作用，进而达到抑制结肠癌的目的。

2.3抑制Wnt/β联蛋白(β-catenin)信号通路 Wnt/β-catenin信号通路能够控制发育、干细胞维持以及通过调节细胞增殖和凋亡的水平，进而影响组织的稳态平衡[30]，该信号通路失调可以驱动癌症干细胞的存活、生长及增殖。因此，Wnt/β-catenin信号通路在调控结肠癌细胞过程中具有重要作用，包括细胞周期、细胞凋亡和分化等。2016年，包括日本国家癌症中心在内的多家科研机构联合发布开发出一种叫NCB-0846的小分子Wnt抑制剂，并指出NVB-0846可以抑制结肠癌干细胞中的Wnt信号通路，从而达到抑制结肠癌的目的；且在关于结直肠癌的研究中提出，阻断Wnt信号通路可能是清除癌症干细胞、治愈该疾病的关键[31]。一项研究表明，非甾体抗炎药(包括阿司匹林)已被证明可以作为Wnt信号通路的抑制剂，抑制恶性细胞的增殖，发挥抗肿瘤作用[32]。有学者通过体外培养SW480细胞发现，阿司匹林抑制了肿瘤细胞中的Wnt信号通路，降低β-catenin水平，从而达到抑制结肠癌细胞迁移的目的[26]。也有研究通过体外培养结肠癌细胞(HCT116和SW620)，利用反转录-聚合酶链反应和蛋白质印迹法评估这些β-catenin转位至细胞核中的靶基因细胞周期蛋白D1和原癌基因(c-myc)的转录和翻译，发现阿司匹林抑制了细胞周期蛋白D1和c-myc的信使RNA和蛋白表达，这种抑制作用在联合单硝酸异山梨酯片治疗中进一步增强。且阿司匹林与单硝酸异山梨酯片这一药物组合的有效抗肿瘤作用也在裸鼠体内异种移植模型中得到验证[33]。可见，阿司匹林可以促进β-catenin的降解，抑制Wnt/β-catenin信号通路下游基因的转录，最终发挥抗癌作用。

2.4促进细胞凋亡信号通路 肿瘤是一种由细胞凋亡和增殖失衡引起的疾病，若能使肿瘤细胞的增殖减弱、凋亡增加，肿瘤就有可能失去其侵袭性增长的特性。细胞凋亡被称为程序性细胞死亡，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用，是体内多种细胞的一种重要的自稳机制。目前，细胞凋亡主要存在两种途径：①外源性凋亡途径(死亡受体途径)；②内源性途径(线粒体介导的凋亡信号途径)[34]，凋亡过程大致分为以下阶段：接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶(胱天蛋白酶)的活化→进入连续反应过程。尽管凋亡过程的详细机制尚不完全清楚，但可以确定胱天蛋白酶的活化、凋亡相关基因(如p53、Bcl-2、Bcl-2相关X蛋白)在凋亡过程中起关键作用。

有学者利用COX-2的互补DNA转染HCT-15结肠癌细胞，观察到COX-2过表达显著减弱肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体诱导的细胞凋亡，并与死亡受体5的转录抑制和Bcl-2的上调相关，且非甾体抗炎药(舒林酸)可以恢复DR-5的表达，促进细胞凋亡[35]。有研究利用氧化偶氮甲烷诱导小鼠结肠癌模型，经过一系列实验发现阿司匹林能促使凋亡相关蛋白Bcl-2/Bcl-2相关X蛋白比值下降，减少凋亡相关蛋白(如死亡受体及其配体)的表达，抑制小鼠结肠癌的发生及发展[36]。上述研究表明，阿司匹林可以通过降低Bcl-2/Bcl-2相关X蛋白的比值，减少死亡受体和配体的表达，诱导结肠癌细胞发生线粒体和死亡受体介导的凋亡。

2.5改变肠道菌群结构 随着人们生活水平的提高、饮食结构的变化，结肠癌的发病率逐年升高。有文献报道，丁酸梭菌可调控小鼠肠道菌群结构和组成，减少结肠炎相关性结肠癌的发生，其机制可能为抑制NF-κB通路，促进细胞凋亡[37]。另有研究探索了阿司匹林干预小鼠[包括正常、APCmin/+(大肠腺瘤性息肉病)、结肠癌模型小鼠]后其肠道菌群的变化及阿司匹林预防、治疗结直肠癌的机制，结果显示阿司匹林干预正常小鼠后其肠道菌群的结构出现明显改变，且以有益菌增加为主；在干扰APCmin/+小鼠(形成家族性腺瘤性息肉病，一种良好动物模型)后，阿司匹林干预可减少腺瘤数量；研究者又通过阿司匹林干预C57BL/6N结直肠癌小鼠模型，发现阿司匹林具有明显的抑瘤作用，尤其是在高剂量(400 mg/kg)时效果更明显，且肠道菌群结构也发生明显变化[38-39]。以上研究表明，阿司匹林可以通过调节肠道菌群的结构影响结肠癌的发生和发展。

3 小 结

阿司匹林对结肠癌细胞的生长抑制作用可能与其抑制COX-2的活性，进而使得PGE2生成减少；抑制COX-1、COX-2的活性，减少VEGF、表皮生长因子受体的表达，抑制肿瘤血管的生成；抑制NF-κB 活性；抑制Wnt/β-catenin信号通路；促进细胞促凋亡相关基因转录；调节肠道菌群结构等有关。因此，近年将阿司匹林作为结肠癌的辅助化学治疗成为研究热点。但因其不可忽视的消化道不良反应、服用剂量、使用频率、持续时间尚不完全清楚，故阿司匹林安全运用于临床还需进一步深入研究。