脱氧胆酸在结直肠癌演进中作用的研究现状

罗沈晖 曹海龙 王邦茂

天津医科大学总医院消化科

高脂肪饮食是结直肠癌发病的高危因素，它可以增加肠腔内次级胆酸，特别是脱氧胆酸(DCA)的含量。DCA在结直肠癌的演进中扮演着重要的角色。大量研究表明其具有致癌与促癌作用[1]，但相关致病机制并不明确，现就DCA在结直肠癌发生中研究进展作一综述。

1 脱氧胆酸简介

DCA为次级胆汁酸之一。肝细胞以胆固醇为原料合成初级胆汁酸，起促进肠道中脂类物质消化吸收的作用。初级胆汁酸在末端回肠及结肠中厌氧菌的作用下转变为次级胆汁酸。其中初级胆汁酸包括胆酸和鹅脱氧胆酸，次级胆汁酸包括DCA及石胆酸。部分次级胆汁酸可通过肠肝循环被肠道有效的重吸收，其余随粪便排出体外。

2 基于人群的流行病学研究

流行病学资料显示，正常人粪便中的DCA含量低于结直肠癌或腺瘤病人，粪便DCA的升高能明显促进结直肠肿瘤增大，左半结肠表现尤为明显[2]。有研究者发现，结直肠腺瘤病人血清中的DCA含量增高，与肠腺窝基底层细胞程序性凋亡相关[3]。一项Meta分析[4]结果显示，胆囊切除后肠道内次级胆汁酸浓度升高，结直肠癌发病风险也会随之增加，亚组分析显示女性和右半结肠的发病风险更显著。因此，有研究者提出胆囊切除术是大肠癌发病的危险因素之一。至于胆囊切除术能否增加结直肠腺瘤的发病率仍存在争议[5,6]。肠道中次级胆酸含量能随着脂肪摄入的增加而升高，研究表明高脂饮食也可促进结直肠癌的发生发展[7]。

3 实验研究

3.1 细胞实验研究

3.1.1 脱氧胆酸与氧族氮族应激 DCA可诱导活性氧簇(ROS)和活性氮簇(RNS)的产生，肠上皮暴露于高浓度DCA可造成DNA的损伤，基因组稳定性受到破坏，修复酶功能受影响，使基因突变率增加，促进了结直肠癌的发生[8,9]。基因组不稳定主要表现为异倍体的出现、染色体内不稳定和基因点突变[10]。有人用DCA处理BCS-TC2细胞系，发现细胞分离、细胞膜失对称、染色质浓缩、DNA降解，2h内即出现细胞凋亡[11]。Kong等[12]发现DCA可造成miRNAs作用失调，发挥促肿瘤形成作用，结直肠肿瘤细胞生长、迁移和侵袭作用受高表达的miR-199a-5p抑制，细胞周期相关的蛋白CAC1受到miR-199a-5p调节。DCA通过抑制miR-199a-5p作用和(或)促进CAC1表达增高，达到促肿瘤形成的作用。

多个学者研究发现，脱氧胆酸通过NAD(P)H氧化酶(使蛋白激酶B、丝裂原活化蛋白激酶和p38及下游的转录因子核内激活蛋白AP活化)和PLA2诱导的氧族氮族应激除了造成基因损伤改变DNA修复相关蛋白结构，还能激活NF-κB，调控抗凋亡基因，造成线粒体损伤影响细胞自噬能力。连续性的作用使得正常结肠细胞基因稳定性发生改变，突变的细胞发生选择性增殖，通过非整倍体化、基因突变与增殖的连锁反应作用使细胞发生癌变[13,14]。Schlottman等学者研究发现DCA以浓度和时间依赖性的方式作用于多种结肠癌细胞系，短时间内作用能诱导细胞凋亡，但长时间引起细胞增殖失控、凋亡抑制，打破了增殖和凋亡的平衡，最终引起稳态破坏进而发生恶变[15]。另外，Rial等[16]通过用DCA处理HCT116、HT29细胞系发现CXCL8 表达增高，CXCL8与AP-1、NF-κB相结合使细胞侵袭性增强。

3.1.2 脱氧胆酸与细胞信号转导通路

(1)脱氧胆酸与法尼酯X受体：法尼酯X受体(FXR)首次于1995年由Forman在大鼠肝cDNA文库中分离 ，FXR信号通路拥有自身调节环，初级及次级胆汁酸能激活不同构象的FXR，且具有不同的作用[17]。作为一种胆汁酸受体，FXR在胆汁酸合成、转运和排泄中发挥了重要作用。Maran[18]对FXR基因敲除小鼠的研究显示，在FXR基因敲除小鼠的结肠中β-catenin、c-Myc和cyclinD1蛋白含量提高，增强了结肠细胞增殖能力。Lax等[19]研究发现结肠癌肠黏膜中FXR受体表达明显低于未发生不典型增生的黏膜，这可能反映了对潜在致癌的胆汁酸的防御机制的缺陷。体外细胞系的研究发现人结肠癌细胞系Caco-2和HT-29均出现FXR表达下调，而且分化程度越低的细胞系，其表达程度也越低，而在未分化细胞系SW480和转移来源的SW620细胞系中未发现FXR表达[20]。FXR基因的缺失和启动子甲基化的静默作用，均能导致FXR mRNA的低表达。另外，Silva等[21]研究得出低浓度的DCA(10 Amol/L)可通过FXR 促进乳腺癌细胞MDA-MB-231 的生长和转移。DCA能否通过影响FXR途径促进结直肠癌演进及其相关机制需大量研究进行证实。

(2)脱氧胆酸与Wnt通路：Wnt/β-Catenin信号转导通路在生物发育、细胞转运及细胞凋亡等生命过程中发挥重要作用，其异常活化在多种人类肿瘤的发生、发展中发挥了重要作用。Wnt为细胞间的一种分泌蛋白，能传递细胞信号至糖原合成酶激酶3(GSK-3β)。GSK-3β是能使β连环蛋白(β-catenin)发生磷酸化的丝氨酸苏氨酸激酶。正常状态下，GSK-3β、β-catenin与APC、轴蛋白形成蛋白复合体。这一多蛋白复合物中任何一个成分的改变，均可导致β-catenin降解障碍，从而激活Wnt途径。未磷酸化β-catenin可调控下游基因的过度表达，如环氧化酶-2(COX-2)、细胞周期蛋白(CyclinD1)等。β-catenin、尿激酶型纤溶酶原激活剂及其受体(uPA/uPAR)和CyclinD1在结肠癌中过度表达，同时β-catenin和E-钙黏附分子(E-cadherin)分离使细胞间黏附性降低，都与肿瘤的生长、侵润及转移密切相关。Pai等[22]发现，低浓度DCA(5 and 50 microM)能显著促进SW480细胞β-catenin相关途径的产生，从而增强细胞增殖与侵袭能力。有学者发现DCA诱导产生的β-catenin还能通过调节孤核受体Nur77，以增强HCT116细胞的增殖和迁移能力[23]。

(3)脱氧胆酸与EGFR通路：经典的EGFR通路主要有两个：丝裂原激活蛋白酶途径(Ras/Raf/MEK/ERK/MAPK通路)与磷脂酰基醇3激酶(PI3K)途径。DCA产生抑制凋亡的效应依赖于EGFR的活化，主要是通过干扰细胞膜的结构而激活受体，产生下级级联反应[24]。研究发现DCA能够诱导酪氨酸磷酸化且以配体依赖的方式激活酪氨酸激酶的EGFR信号通路，激活Ras/Raf/MEK/ERK/MAPK通路，活化AP-1以介导细胞增殖与分化[25]；还可以活化PI3K/Akt/I-κB/NF-κB途径，调节下游靶分子如Caspase家族和NF-κB转录因子，进而调控细胞增殖和凋亡[13]。Lee等[14]研究发现，DCA能够通过激活EGFR/PKC/Ras/Raf-1/MEK1/ERK/CREB，PI3/Akt/IkappaB/NF-κB和p38/MSK1/CREB多重通路，上调HM3结肠癌细胞的MUC2黏蛋白的转录，而JNK/c-Jun/AP-1通路抑制这一作用，这些研究结果为胆汁酸调节黏蛋白基因提供了新的分子机制,可能有助于进一步说明DCA的致癌作用。另外，Zhu等[26]发现DCA能通过PKC途径诱导激活COX-2，基质中尤以癌相关成纤维细胞为主的COX-2的激活能明显增加结直肠癌细胞的增殖能力及侵袭性。

3.2 动物实验研究

3.2.1 正常鼠模型 Bernstein等[27]用0.2%的DCA食物喂养诱导野生B6.129PF2/J小鼠发生结肠炎，给药2个月时小鼠开始出现轻度炎症反应，8个月后小鼠生长明显受限，结肠组织中硝基酪氨酸表达显著，诱发小鼠结肠癌。Payne等[1,28]用含0.2%DCA食物喂养野生C57BL/J.129*小鼠历时10个月诱导产生无蒂腺瘤，其中5/6发生近端结肠无蒂腺瘤；而后用相似方法喂养野生B6.129PF2/J小鼠，94%发生肿瘤，其中56%为腺癌。

3.2.2 基因异常小鼠模型 抑癌基因Apc发生突变能导致肠道自发形成肿瘤，Apcmin/+小鼠品系是在小鼠同源APC基因第850位点发生无义突变，造成其肠道多发腺瘤，是一种良好的家族性腺瘤性息肉病小鼠模型。Baltgalvis等[29]对Apcmin/+小鼠模型分别喂养高脂和正常饮食，6周后结果显示高脂饮食组小肠腺瘤数目相对于对照组增加75%，免疫组化β-catenin阳性率增高2倍，炎症反应更加严重，间接证明了次级胆汁酸的致癌作用。另外，Maran等[18]对FXR基因缺失小鼠的研究显示，若将Apcmin/+小鼠的FXR基因敲除，小肠腺癌体积会明显增大；AOM诱导FXR基因敲除的C57BL/6小鼠，结直肠腺癌增多增大。Modica等[30]研究指出FXR基因敲除小鼠的早期死亡率增加和肠道肿瘤进展，虽然FXR缺失致癌的确切机制不完全明确，但资料提示这与TNFα活性增加及活化的中性粒细胞、巨嗜细胞浸润进而激活Wnt信号通路有关，DCA致癌作用是否通过FXR作用，仍需进一步研究。

3.2.3 结肠癌鼠模型 Onose等[31]对F344雄性大鼠先用DMH和DSS处理，0.3%DCA喂养20周发现结肠肿瘤的种类明显增多，体积显著增大。用抗氧化偶氮甲烷(AOM)诱导的大鼠肿瘤模型发现DCA可以增加结肠肿瘤的发生率，并诱发K-ras突变。AKR/J小鼠能抗AOM诱导结直肠肿瘤的形成，肿瘤发生率低，Flynn等[32]用含0.25%DCA的食物喂养AOM-AKR/J小鼠，加重了耐药的AKR/J小鼠结肠上皮发生的高度不典型增生，同时发现β-catenin核易位在这一过程中发挥了重要作用。

4 展望

DCA在结直肠癌演进中发挥着重要作用，相关机制十分复杂。尽管DCA的促结直肠癌作用在流行病学、细胞及动物水平等研究中得以证实，但DCA作为致癌因子的相关机制尚有许多未明之处：DCA与癌基因、抑癌基因有无关联，DCA如何打破细胞凋亡增殖平衡，肿瘤形成中FXR发生何种改变，DCA是如何影响肿瘤的生物学行为？这一系列问题都需进行广泛、深入的研究来解答。

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