COX-2与肝癌的关系研究进展

刘晨晨，张振玉

南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)消化科，江苏 南京210006

肝癌是世界第六大恶性肿瘤，自1990 年开始，肝癌就是中国第二大致死性肿瘤［1］，尽管在其早期诊断、治疗方面都有很大进步，但预后仍不容乐观，5 年生存率低于6%，中位生存时间不足1 年［2］。肝癌与乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)、丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)等病毒感染、黄曲霉毒素、酒精摄入等因素有关［2］，但确切的分子机制仍不明确。肝癌没有特效药物，因此寻找有效的预防手段十分必要。很多研究证实环氧合酶2(COX-2)在结肠癌、胰腺癌、食管癌、前列腺癌等多种肿瘤中呈现过表达［3-7］，COX-2 的过表达与肝炎、肝硬化和肝癌的发生有关，并且可能是肝癌的主要致病因素［8］。COX-2 主要通过诱发炎症反应、抑制凋亡、刺激肿瘤细胞生长、促进新生血管形成等多种途径参与肿瘤的发生、发展。很多研究提示［3，5，7-8］，COX-2 抑制剂有抑制肝癌生长和转移的作用，为有效防治肝癌提供了新思路。本文就COX-2 与肝癌关系的研究进展作一概述。

1 COX 的结构和功能

COX 是前列腺素(PGs)合成的关键酶，催化20 碳多不饱和脂肪酸转化为前列腺素G2(PGG2)和H2，再转化为PGE2、PGD2、PGF2、PGI2、血栓素A2(TXA2)。COX 主要有两种同工酶，即COX-1 和COX-2，COX-1主要分布在胞浆内质网上，而COX-2 主要分布在细胞核膜上，二者具有不同的功能。COX-1 是一种结构酶，由管家基因编码，在多种组织如胃、肾、胎盘中稳定表达，并且不受细胞因子或生长因子的影响;可以合成对胃肠道有保护作用的PGs，同时在血小板凝集、胃酸分泌、稳定肾脏血流、维持内环境稳定方面有重要作用。COX-2 是一种诱导酶，在生理状态下只存在于一些细胞如胃壁细胞、单核巨噬细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞和成纤维细胞中，而在大多数组织中不表达或低表达;但是多种因素可以诱导COX-2 表达，包括各种促炎因子、细胞因子、生长因子、机械性刺激及各种促癌因素等［9］。有些学者认为还存在COX-3，它是COX-1 剪接体［10］，但目前对COX-3 仍有争议。

2 COX-2 与肝癌的关系

COX-2 与肿瘤关系的研究始于1988 年的流行病学研究，结果显示长期口服阿司匹林可以降低结肠癌的发病率［11-12］。随后的研究发现，COX-2 在多种肿瘤中均过表达，包括结肠癌、胰腺癌、食管癌、前列腺癌等。研究显示，肝癌组织中COX-2 的表达情况与其他消化道肿瘤不同:COX-2 的低表达与肝癌组织的低分化有关，COX-2 的过表达与肝癌组织的高分化有关［13］，由此推断COX-2 可能参与了肝癌发生的早期阶段。肝癌患者肝脏非肿瘤部位COX-2 的过表达预示着患者存活率较低［14］，这可能与COX-2 的致癌作用有关。COX-2 的过表达是肝脏炎症和肝硬化的基础，也是评价肝癌患者预后的重要指标［15］。COX-2 可以诱导VEGF 表达、促进血管生成和PGE2 产生，诱导抗凋亡因子Bcl-2 的表达以及激活抗凋亡信号通路Akt/PKB 抑制凋亡。因此，下调COX-2 可能成为未来防治肝癌的重要手段［16］。

3 COX-2 抑制剂与肝癌的治疗

非甾体类抗炎药(non-steroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs)是COX 抑制剂的典型代表。近年来，大量流行病学研究、动物实验和细胞实验的结果显示，NSAIDs 对多种肿瘤具有预防和治疗作用;NSAIDs 可以抑制肿瘤细胞的生长、诱导凋亡，抑制新生血管形成、降低肿瘤的侵袭力及转移性，如结肠癌、前列腺癌、乳腺癌、白血病等［17］。

3.1 阿司匹林与肝癌 阿司匹林对肿瘤的化学预防作用并不是一个新概念，最先是在人群的队列研究和病例对照研究中观察到了其对结肠癌的预防作用［11-12］。随后延伸至其他肿瘤，包括乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌。然而，两项大样本的RCT 研究结果显示，阿司匹林对结肠癌的抑制作用无统计学意义［18］。因此，目前关于阿司匹林对结肠癌的预防作用仍存在争议。肝脏慢性炎症与肝癌的发生有密切关系，是导致肝癌形成的一个独立危险因素。有研究报道，阿司匹林通过抑制COX、抗血小板活性、抗氧化作用而保护肝脏。在扑热息痛诱导的急性肝损伤模型中，低剂量的阿司匹林可以抑制炎症因子表达和炎症反应。阿司匹林对HCV 和其他轮状病毒的抗病毒作用是通过抑制COX-2 、降低Cu/Zn-SOD 蛋白的表达和直接的抗氧化特性而实现的［19］。STAT1 在IFN-α 抑制肿瘤细胞增殖和促进凋亡中有重要作用，STAT1 缺陷与IFN-α 的耐药性有关。在细胞和裸鼠中的研究表明，阿司匹林能通过JAK1/STAT1 通路增强IFN-α 抑制肝癌细胞增殖、促进肝癌细胞凋亡的作用［20］。体内体外实验表明，阿司匹林能通过激活死亡受体通路，增强多胺衍生物ANISpm 的抗肝癌作用［21］。但也有研究显示，阿司匹林不能抑制肝癌细胞的增殖，但是可以通过抑制COX-2 上调HTATIP2 的表达而降低肝癌的侵袭性［22］。关于阿司匹林防治肝癌的具体机制，仍需要进一步研究。动物实验显示，阿司匹林通过抑制血小板介导的炎症反应，延长了慢性免疫性肝病小鼠的寿命［23］。一项大样本前瞻性队列研究［24］探讨了阿司匹林和其他NSAIDs 对肝癌和慢性肝病的作用，结果显示，阿司匹林能显著降低肝癌的风险和慢性肝病相关的死亡率;然而，其他NSAIDs 只显示了降低慢性肝病相关死亡率的作用。与其他NSAIDs 相比，阿司匹林有抗血小板活性;因此，这项研究也佐证了阿司匹林能降低血小板介导的炎症反应的作用。在乙肝(HBV)相关的坏死性肝炎动物模型中，抗血小板治疗可以降低HBV 特异性CD8+T 细胞和非特异性炎症细胞的数量、减轻肝脏纤维化、降低肝癌的发病率;且阿司匹林对HBV 相关的肝癌有防治作用，但对化学致癌剂所致的肝癌没有作用。大多数HBV 相关的肝癌是继发于肝脏长期的免疫炎症反应，这种反应是以无效的、不能清除病毒的、特异性CD8+T 细胞为特征的细胞坏死性炎症反应。CD8+T 通过募集其他非特异性炎症细胞而保持低水平炎症反应和肝脏损伤，这些非特异性的炎症细胞可以使炎症反应加剧和恶化。阿司匹林可能通过干扰对炎症细胞的招募而减轻了炎症反应。值得一提的是，血小板的抑制可以阻断多种生长因子的释放，如FGF、HGF、ILF、VEGF、PDGF、5-羟色胺，这些因子在肝癌的发生、发展中有重要作用［17］。但遗憾的是，Sahasrabuddhe 等［24］的流行病学研究并没有根据慢肝病和肝癌病因做分层分析。因此，阿司匹林的保护作用是否针对HBV 相关的肝病还有待进一步探讨。

3.2 其他NSAIDs 与肝癌 其他NSAIDs 也显示了预防肿瘤如结肠癌和乳腺癌的潜能［23］。研究显示，选择性COX-2 抑制剂JTE-522 能预防化学致癌剂诱导的动物肝癌模型中肝纤维化和肝癌的发生［25］。在COX-2转染的肝癌细胞株中，COX-2 通过激活AKT/Pkb 信号通路促进细胞增殖，而用塞来昔布处理后细胞增殖减缓［26］。在裸鼠原位肝癌模型中，塞来昔布可以通过下调癌细胞PNCA 和c-Met 的表达抑制癌细胞的增殖［27］。塞来昔布和低剂量索拉非尼可以通过激活死亡信号通路AKT 和RAS/RAF 协同抑制肿瘤细胞活性［28］。研究显示，塞来昔布抑制肿瘤生长的作用与肝癌细胞中PGE2 水平降低有关，不论COX-2 的表达是降低还是升高［29］;体外实验表明，NSAIDs 可以通过增加死亡信号相关受体的表达、降低细胞生长信号受体的表达来增强细胞凋亡［30-31］。研究显示，IL-6 和STAT3 在肝癌发生中有重要作用;STAT3 与炎症和细胞转化有关，在人类肝癌组织中处于持续激活状态，而在正常人肝组织中处于无活性状态。与肝硬化患者和正常人相比，肝癌患者血清中IL-6 升高，尤其是肝癌Ⅲ期患者升高更为明显［32］。STAT3 是从IL-6 到细胞核的主要信号传递者，并且与肝癌的预后相关，实验结果显示，塞来昔布可以通过降低JAK2 磷酸化来降低STAT3 的磷酸化，并且引起肝癌细胞凋亡。塞来昔布可以阻断外源性IL-6 诱导的STAT3 磷酸化和核转位［33］。IL-6/STAT3 信号通路可能是治疗肝癌的有效靶点。柴胡皂苷(SSD)能抑制COX-2、炎症因子的表达和肝脏纤维化;在二乙基亚硝胺(DEN)诱导的大鼠肝癌模型中，免疫组化结果显示转录因子C/EBPβ 和COX-2 表达增高，在SSD 组C/EBPβ 和COX-2 的表达受到抑制，肝癌的发生率下降［34］。

NSAIDs 药物的抗肿瘤作用可能部分依赖于对COX 和PGs 的抑制，抑制血管生成、抑制癌细胞增殖、促进凋亡、减少炎症因子的释放等也参与了抗肿瘤作用;COX 途径之外的抑癌机制仍需要进一步探究。尽管有很多临床和流行病学研究提示NSAIDs 有防治肝癌的作用，但也有一些流行病学研究显示NSAIDs 与肝癌风险无相关性［27］。NSAIDs 能够降低慢性炎症反应和多种消化道肿瘤的风险，但对于肝癌的作用目前仍不确定。

综上所述，COX-2 的过表达与多种消化道肿瘤包括肝癌密切相关，但COX-2 在肝癌发生、发展中的确切机制尚不明确。尽管很多临床研究强烈提示NSAIDs 对肝癌有防治作用，但并不足以推荐NASIDs作为肝癌的预防用药，尤其考虑到NSAIDs 对消化道的多种不良反应。而且，目前流行病学研究数量有限以及它们之间结果的不一致性，关于NSAIDs 对肝癌是否有防治作用，仍需进一步研究。而COX-2 与肝癌之间的潜在关系为将来有效防治肝癌提供了新的希望和思路。

［1］ Chen HS，Kaneko S，Girones R，et al. The woodchuck hepatitis virus Xgene is important for establishment of virus infection in wood-chucks［J］.J Virol，1993，67(3):1218-1226.

［2］ Sherman M. Hepatocellular carcinoma:epidemiology，risk factors，and screening［J］. Semin Liver Dis，2005，25(2):143-154.

［3］ Dimberg J，Samuelsson A，Hugander A，et al. Differential expression of cyclooxygenase 2 in human colorectal cancer［J］. Gut，1999，45(5):730-732.

［4］ Tucker ON，Dannenberg AJ，Yang EK，et al. Cyclooxygenase-2 expres-sion is up-regulated in human pancreatic cancer ［J］. Cancer Res，1999，59(5):987-990.

［5］ Shirvani VN，Ouatu-Lascar R，Kaur BS，et al. Cyclooxygenase 2 expression in Barrett's esophagus and adenocar-cinoma:ex vivo induction by bile salts and acid exposure［J］. Gastroenterology，2000，118(3):487-496.

［6］ Sung JJ，Leung WK，Go MY，et al. Cyclooxygenase-2 expression in-Helicobacter pylori-associated premalignant and malignant gastric lesions［J］. Am J Pathol，2000，157(3):729-735.

［7］ Gupta S，Srivastava M，Ahmad N，et al. Over-expression of cyclooxygenase-2 in human prostate adenocarcinoma［J］. Prostate，2000，42(1):73-78.

［8］ Cheng J，Hada T. The significance of COX-2 and COX-2 inhibitors in liver fibrosis and liver cancer［J］. Curr Med Chem Anti-Inflamm. Anti-Allergy Agents，2005，4(2):199-206，208.

［9］ Ristimaki A，Garfinkel S，Wessendorf J，et al. Induction of cyclooxygenase-2 by interleukin-1 alpha. Evidence for post-transcrip-tional regulation［J］. J Biol Chem，1994，269(16):11769-11775.

［10］ Chandrasekharan NV，Dai H，Roos KL，et al.COX-3，a cyclooxygenase-1 variant inhibited by acetaminophen and other analgesic/antipyretic drugs:cloning，structure，and expression［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，2002，99(21):13926-13931.

［11］ Gann PH，Manson JE，Glynn RJ，et al. Low-dose aspirin and incidence of colorectal tumors in a randomized trial［J］. J Natl Cancer Inst，1993，85(15):1220-1224.

［12］ Cook NR，Lee IM，Gaziano JM，et al. Low-dose aspirin in the primary prevention of cancer:the Women's Health Study:a randomized controlled trial［J］. JAMA，2005，294(1):47-55.

［13］ Shiota G，Okubo M，Noumi T，et al. Cyclooxygenase-2 expression in hepatocellular carcinoma ［J］. Hepatogastroenterology，1999，46(25):407-412.

［14］ Kondo M，Yamamoto H，Nagano H，et al. Increased expression of COX-2 in nontumor liver tissue is associated with shorter disease-free survival in patients with hepatocellular carcinoma［J］. Clin Cancer Res，1999，5(12):4005-4012.

［15］ Cheng J，Imanishi H，Iijima H，et al. Expression of cyclooxygenase 2 and cytosolic phospholipase A (2)in the liver tissue of patients with chronic hepatitis and liver cirrhosis ［J］. Hepatol Res，2002，23(3):185-195.

［16］ Morisaki T，Umebayashi M，Kiyota A，et al. Combining celecoxib with sorafenib synergistically inhibits hepatocellular carcinoma cells in vitro［J］. Anticancer Res，2013，33(4):1387-1395.

［17］ Harris RE，Beebe-Donk J，Alshafie GA. Similar reductions in the risk of human colon cancer by selective and nonselective cyclooxygenase-2 (COX-2)inhibitors［J］. BMC Cancer，2008，8:237

［18］ Dubé C，Rostom A，Lewin G，et al. The use of aspirin for primary prevention of colorectal cancer:asystematic review prepared for the U.S. Preventive Services Task Force［J］. Ann Intern Med，2007，146(5):365-375.

［19］ Rivas-Estilla AM，Bryan-Marrugo OL，Trujillo-Murillo K，et al. Cu/Zn superoxide dismutase (SOD1)induction is implicated in the antioxidative and antiviral activity of acetylsalicylic acid in HCV-expressing cells［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2012，302(11):G1264-G1273.

［20］ Li T，Dong ZR，Guo ZY，et al. Aspirin enhances IFN-α-induced growth inhibition and apoptosis of hepatocellular carcinoma via JAK1/STAT1 pathway［J］. Cancer Gene Ther，2013，20(6):366-374.

［21］ Xie SQ，Zhang LL，Yang T，et al. Acetylsalicylic acid strengthens the effects of ANISpm against hepatocellular carcinoma and its molecular mechanism［J］. Yao Xue Xue Bao，2011，46(9):1045-1050.

［22］ Lu L，Sun HC，Zhang W，et al. Aspirin minimized the pro-metastasis effect of sorafenib and improved survival by up-regulating HTATIP2 in hepatocellular carcinoma［J］. PLoS One，2013，8(5):e65023.

［23］ Sitia G，Aiolfi R，Di Lucia P，et al. Antiplatelet therapy prevents hepatocellular carcinoma and improves survival in a mouse model of chronic hepatitis B［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，2012，109(32):E2165-E2172.

［24］ Sahasrabuddhe VV，Gunja MZ，Graubard BI，et al. Nonsteroidal antiinflammatory drug use，chronic liver disease，and hepatocellular carcinoma［J］. J Natl Cancer Inst，2012，104(23):1808-1814.

［25］ Yamamoto H，Kondo M，Nakamori S，et al. JTE-522，a cyclooxygenase-2 inhibitor，is an effective chemopreventive agent against rat experimental liver fibrosis［J］. Gastroenterology，2003，125 (2):556-571.

［26］ Leng J，Han C，Demetris AJ，et al. Cyclooxygenase-2 promotes hepatocellular carcinoma cell growth through AKT activation:evidence for AKT inhibition in celecoxib-induced apoptosis［J］. Hepatology，2003，38(3):756-768.

［27］ Yin J，Liu B，Li B，et al. The cyclooxygenase-2 inhibitor celecoxib attenuates hepatocellular carcinoma growth and c-Met expression in an orthotopic mouse model［J］. Oncol Res，2011，19(3-4):131-139.

［28］ Morisaki T，Umebayashi M，Kiyota A，et al. Combining celecoxib with sorafenib synergistically inhibits hepatocellular carcinoma cells in vitro［J］. Anticancer Res，2013，33(4):1387-1395.

［29］ Cui W，Yu CH，Hu KQ. In vitro and in vivo effects and mechanisms of celecoxib-induced growth inhibition of human hepatocellular carcinoma cells［J］. Clin Cancer Res，2005，11(22):8213-8221.

［30］ Kern MA，Haugg AM，Koch AF，et al. Cyclooxygenase-2 inhibition induces apoptosis signaling via death receptors and mitochondria in hepatocellular carcinoma ［J］. Cancer Res，2006，66 (14):7059-7066.

［31］ Fredriksson L，Herpers B，Benedetti G，et al. Diclofenac inhibits tumor necrosis factor-a-induced nuclear factor-jB activation causing synergistic hepatocyte apoptosis ［J］. Hepatology，2011，53(6):2027-2041.

［32］ Soresi M，Giannitrapani L，D＇Antona F，et al. Interleukin-6 and its soluble receptor in patientswith liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma［J］. World J Gastroenterol，2006，28，12(16):2563-2568.

［33］ Liu Y，Liu A，Li H，et al. Celecoxib inhibits interleukin-6/interleukin-6 receptor-induced JAK2/STAT3 phosphorylation in human hepatocellular carcinoma cells ［J］. Cancer Prev Res (Phila)，2011，4 (8):1296-1305.

［34］ Lu XL，He SX，Ren MD，et al. Chemopreventive effect of saikosaponind on diethylinitrosamine-induced hepatocarcinogenesis:involvement of CCAAT/enhancer binding protein beta and cyclooxygenase-2［J］. Mol Med Rep，2012，5(3):637-644.