环氧化酶-2及其抑制剂与肿瘤耐药的研究进展

韩惠 张卿

环氧化酶-2及其抑制剂与肿瘤耐药的研究进展

韩惠 张卿

近年来，恶性肿瘤的死亡率逐年增加，这与抗癌药物长期作用所继发的多药耐药(MDR)密切相关，肿瘤耐药性的产生是导致化疗失败、疾病进展的重要原因。环氧化酶-2(COX-2)是催化花生四烯酸生成各种前列腺素的关键酶，在多种肿瘤中表达并参与肿瘤耐药性的发生，从而降低化疗疗效。COX-2抑制剂有抑制肿瘤细胞生长，降低耐药蛋白表达等抗肿瘤作用，因此，为逆转肿瘤细胞耐药性、增强肿瘤患者对抗肿瘤药物的敏感性，进而提高治疗效果，对COX-2抑制剂与化疗药物联合抗肿瘤作用的研究成为了热点。

环氧化酶-2抑制剂；肿瘤；多药耐药

在2013年召开的第22届亚太抗癌大会上，大会主席郝希山院士介绍，全世界每年大约新增1 100万癌症病例，每年死于癌症的患者高达700万。近30年来，中国每年新发癌症病例312万，因癌症死亡人数为270万，其中，肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、结直肠癌、宫颈癌、乳腺癌和鼻咽癌这8种癌症死亡人数约占中国癌症总死亡人数的80%以上。虽然肿瘤治疗方案在不断改进，但抗癌药物耐药性的产生依旧是临床肿瘤化疗失败最常见和最难克服的问题之一，亦是复发、转移的主要原因。现已证实环氧化酶-2(COX-2)不仅参与肿瘤的发生、浸润与转移，且可通过多种机制参与肿瘤的耐药性，COX-2抑制剂可通过抑制COX-2及其产物前列腺素的合成而起到预防及治疗肿瘤的作用。目前，选择性COX-2抑制剂已成为肿瘤治疗方案的新靶点。

1 肿瘤多药耐药的机制

多药耐药是指肿瘤细胞对一种抗肿瘤药物产生耐药的同时，对结构和作用机制完全不同的其他多种抗肿瘤药物产生交叉耐药的现象，这种肿瘤细胞的多药耐药是肿瘤化疗失败的主要原因之一。多项研究表明，肿瘤的多药耐药性可能是多种基因参与的，通过不同机制共同作用的结果，这些机制包括降低细胞内药物蓄积、增强DNA损伤修复功能、增强细胞解毒功能、抑制细胞凋亡、形成异常血管等[1]。

目前，研究较多的耐药蛋白有：P-糖蛋白(P-gp)、多药耐药相关蛋白(MRP)、肺耐药蛋白(LRP)、乳腺癌耐药蛋白(BCRP)等，这些耐药蛋白在化疗药物产生耐药后表达增加，通过改变对药物的排除和摄取，降低肿瘤细胞内的药物含量，使其达不到有效药物浓度，从而产生耐药性。谷胱甘肽转移酶-π(GST-π)与机体解毒相关，可与亲脂性细胞毒物相结合增加其水溶性，促进其代谢，降低抗癌药物的细胞毒性从而产生耐药性。另外，DNA拓扑异构酶Ⅱ(ToPoⅡ)可使肿瘤细胞快速修复受损DNA，进而逃避化疗药物的杀伤作用，导致耐药。这些因子被认为是肿瘤多药耐药的基础，它们共同参与了肿瘤的多药耐药，并与肿瘤的化疗效果及预后相关。

2 COX-2在肿瘤中的表达及其对肿瘤耐药的影响

2.1 COX-2在肿瘤中的表达及作用 COX是催化花生四烯酸生成各种前列腺素的关键酶，可将花生四烯酸代谢为各种前列腺产物来维持机体的各种病理生理过程。目前已知COX至少有两种同工酶，结构型COX-1和诱导型COX-2，当细胞受到各种刺激时，诱导型COX-2可迅速合成表达，诱导炎症并参与肿瘤的发生发展。近年来的多项研究发现，COX-2在甲状腺癌[2]、子宫内膜癌[3]、肺癌、结肠癌等多种肿瘤中过度表达，并参与了多种肿瘤的发生发展。

我们的前期研究显示[4]，COX-2在非小细胞肺癌(NSCLC)中过度表达，尤其在腺癌中显著，并参与NSCLC的侵袭性、淋巴结转移、临床分期等。随后，Gu S[5]与LI F[6]也通过相关实验得出了与我们相似的结果，并发现COX-2的表达还与肿瘤的大小、术后病理和低氧诱导因子的表达呈正相关。Roelofs HM研究发现COX-2的mRNA在80%的大肠肿瘤中过度表达[7]，在结肠癌相关的纤维母细胞中，COX-2信号的激活可以显著促进结肠癌上皮细胞的增殖与侵袭[8]。Jana D[9]通过实验得出COX-2在组织学级别高的、大的及有淋巴结转移的乳腺恶性肿瘤组织中，表达率分别为78.6%，59.5%和90.5%的结果。Ji B等研究表明COX-2在甲状腺腺癌中表达，并可促进甲状腺腺癌的发生和转移[10]。此外，COX-2在子宫内膜癌[3]以及胰腺癌组织中亦显著增多，同样参与了肿瘤的发生发展[11-12]。

2.2 COX-2对肿瘤多药耐药的影响 多种肿瘤中COX-2的过度表达参与了肿瘤的发生、浸润及转移，也涉及到肿瘤耐药性的产生。研究表明，在肿瘤的多药耐药形成过程中，耐药蛋白P-gp、MRP、LRP、GST-π等共同发挥了作用，而COX-2与多药耐药基因及基因产物的表达密切相关，COX-2表达的增强可以上调多种耐药蛋白的表达，从而增加肿瘤的耐药性。

在COX-2表达阳性的NSCLC组织中，P-gp、MRP的阳性表达率均明显高于COX-2表达阴性的组织，肺癌cox-2的表达与耐药蛋白P-gp及MRP的表达呈显著正相关，共同参与肺癌的多药耐药[13-14]。Li B，Liu Y[15]对52例肝癌组织和20例正常肝组织进行了研究，得出COX-2基因可能通过调节P-gp而参与肝癌细胞的多药耐药。Li Y，Tan BB收集并研究了胃癌术后的56例原发肿瘤标本和成对淋巴结转移组织，发现COX-2和耐药蛋白P-gp、GST-π在转移性淋巴组织中明显高于原发性肿瘤，在原发性肿瘤中COX-2和GST-π的表达呈正相关，在转移性淋巴组织中COX-2和耐药蛋白P-gp的表达呈正相关[16]。此外，Saikawa Y等[17]研究发现COX-2的过度表达可诱导增加MRP1在结肠癌细胞系TR-5中的表达，导致了结肠癌细胞对顺铂的耐药，同时还证实了用选择性COX-2抑制剂JTE-522预处理TR-5细胞，可以恢复这些细胞对顺铂的敏感性。多项研究表明，COX-2的表达可上调多种耐药蛋白的表达，从而增强肿瘤对化疗药物的耐药性，降低肿瘤对化疗药物的敏感性，导致化疗的失败。这些研究均提示COX-2的抑制剂可能对肿瘤的预防及治疗方面起到良好的作用。

3 COX-2抑制剂的抗肿瘤作用及其与化疗药物联合应用对肿瘤多药耐药的影响

3.1 COX-2抑制剂对肿瘤的抑制作用 COX-2抑制剂在动物实验及临床实验中，主要是通过抑制肿瘤细胞的增生和肿瘤血管的生成以及诱导肿瘤细胞凋亡、降低肿瘤细胞侵袭力等机制来抑制多种肿瘤如肺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌[18]、子宫内膜癌[19]、胰腺癌[20]、卵巢癌等的发生、浸润与转移等。

选择性COX-2抑制剂塞来昔布及尼美舒利在体内外均可显著抑制肺癌细胞增殖，促进肺癌细胞的凋亡[21]，同时抑制移植瘤中COX-2的表达，且这种抑制作用呈明显的时间、剂量依赖性[22]。选择性COX-2抑制剂可以有效地抑制COX-2的表达，将乳腺癌MCF-7和mda-mb-231细胞的细胞周期阻止在G0/G1期，使S期的细胞明显减少，抑制肿瘤细胞的增生[23]；可抑制肝癌细胞的自我更新和药物泵功能，耗尽CD44+/CD133和肝癌干细胞(HCSC)，亦可通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ，从而抑制Akt和扰乱HCSC扩张，以达到治疗肝癌作用[24]；也可通过P13K/Akt信号通路诱导胃癌细胞SGC-7901的凋亡与自噬等[25]，以上的这些研究通过不同的机制证明了COX-2抑制剂对多种肿瘤的抑制作用，为抗肿瘤的治疗开发了新途径。

3.2 COX-2抑制剂联合化疗药物对肿瘤多药耐药的影响 研究已证明，选择性COX-2抑制剂可通过多种途径抑制多种肿瘤的发展，并可与多种化疗药物联合应用共同发挥抗肿瘤作用。COX-2可促进MDR表达，推测COX-2的抑制剂可能通过调节多药耐药蛋白来降低肿瘤的耐药性，从而增强化疗药物的抗肿瘤作用。

在Kang HK等的研究中发现，COX-2与MRP1在肺癌A549细胞中呈高度表达，且COX-2抑制剂塞来昔布可以以COX-2非依赖途径下调MRP1蛋白在肺癌A549细胞中的表达，从而增加化疗药物的细胞毒性，降低药物对肿瘤产生的耐药性[26]；塞来昔布与5-氟尿嘧啶联合使用后，可通过抑制MDR1的表达起到调节直肠癌细胞对5-氟尿嘧啶的化疗敏感性[27]；与抗癌药阿霉素联用可以通过依赖COX-2的途径下调MDR1的表达，进而增加了抗癌药阿霉素在肝癌细胞中的累积，同时增强了肿瘤细胞对药物的敏感性，进一步研究发现转录因子AP-1参与了塞来昔布对耐药蛋白的下调[28]，塞来昔布亦可降低COX-2的蛋白表达，抑制P-gp的过度表达，进而扭转人类乳腺癌耐药细胞的耐药性[29]。

此外，COX-2抑制剂罗非昔布可能通过降低耐药蛋白MRP和GST-pi在胃癌中的表达，增加胃癌细胞对各种抗癌剂如顺铂(DDP)和依托泊苷的敏感性[30]。联合应用COX-2抑制剂依托度酸和紫杉醇后，在子宫内膜癌耐药细胞中呈正相关表达的COX-2和MDRmRNA均明显下降[31]。另外，应用顺铂和(或)多西紫杉醇同时联合COX-2抑制剂，可增加卵巢癌细胞内铂类药物浓度，同时对耐顺铂的细胞株研究亦发现同样结果[32]。

以上研究结果说明不同的选择性COX-2抑制剂与化疗药物联合使用后，可通过降低多种肿瘤耐药蛋白的表达，进而减轻肿瘤的耐药性，起到部分逆转耐药的作用，从而增强化疗药物的疗效，改善患者预后。

4 结语

以上的多项研究表明，选择性COX-2抑制剂可通过抑制肿瘤细胞的增生，诱导肿瘤细胞凋亡和降低癌细胞侵袭能力等多种机制抑制多种肿瘤的发展，且与化疗药物联合应用后可减少耐药性的产生，进而增强化疗药物对肿瘤的敏感性，但肿瘤的耐药是一个多因素参与的复杂过程，现阶段还没有能够有效逆转肿瘤耐药的药物上市，因此，为进一步提高化疗药物的抗肿瘤作用，对逆转肿瘤耐药性的研究已成为目前抗肿瘤研究中的热点，相信在各界研究人员的不断努力下，选择性COX-2抑制剂与化疗药物的联合应用会为解决化疗的耐药问题作出贡献。

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In recent years，the malignant tumor mortality rate has increased year by year，which is closely related to the subsequent multidrug resistance caused by the long-term effect of anti-cancer drugs.The emergence of tumor drug resistance is an important cause resulting in failure of chemotherapy and the progress of the disease.Cyclooxygenase-2(COX-2)is a key enzyme catalyzing arachidonic acid to generate a variety of prostaglandins，which expresses in a wide variety of tumors and participate in the occurrence of tumor drug resistance，thus reduces the efficacy of chemotherapy.COX-2 inhibitors can inhibit the growth of tumor cells，and reduce the expression of drug resistance proteins.Therefore，to reverse drug resistance of tumor cells，enhance the sensitivity of antitumor drugs in tumor patients，and to improve the treatment effect，the research on anti-tumor effect of COX-2 inhibitors in combination with chemotherapeutic drugs has become a focus.

Cyclooxygenase-2 inhibitors；Tumour；Multidrug resistance

2014-12-01)

1005-619X(2015)04-0360-04

10.13517/j.cnki.ccm.2015.04.009

010010 内蒙古医科大学附属医院

内蒙古医科大学第一附属医院重大科研项目资助(NYFY ZD 2012001)

张卿