异常隐窝灶治疗的研究进展

方 瑄 陈洪生 李国东 综述 刘 明 审校

尽管目前在结直肠癌(Colorectal cancer，CRC)诊断和治疗方面取得了进展，但CRC仍然是一个严重的健康问题，化学预防已逐渐成为癌症研究中的重要领域。通常通过检测某化合物在动物结直肠中减少异常隐窝灶(Aberrant crypt foci，ACF)的能力来评估其对CRC的预防作用[1]。ACF是目前公认的人类和啮齿动物CRC发生的最早的癌前病变，也就是CRC发生的第一阶段[2]。很多CRC病人被诊断时，临床症状已很明显，往往此时肿瘤已发展多时，现有治疗手段效果不佳。因此，在研究CRC治疗手段的同时，更应重视对癌前病变ACF的预防及治疗。

1 ACF概述

ACF最初在化学剂致癌的动物模型中被定义，后来在人类结直肠中也被发现[3]。虽然不是所有的ACF都向肿瘤转化，但是ACF在CRC及其高风险患者中尤为常见。组织学显示隐窝升高超过周围正常黏膜，上皮增厚，开口扩张，可以被简单的分成增生型和异型增生型[4-5]。ACF模型制作简单，具有很多与CRC相同的分子学改变[2]。其定量及异型增生程度、隐窝多形性可作为化合物对ACF治疗效果的指标[6]，以预测对CRC的预防作用。近年来的研究中，各种不同化合物主要通过抗氧化与抗炎症机制、抗增殖与促凋亡机制、抑制β-连环蛋白(β-catenin)、调节菌群与细菌酶及其他途径来实现对ACF的治疗。本文将对此做一综述，以期对CRC的预防及ACF治疗提供新的切入点。

2 调节ACF相关分子及机制

2.1 抗氧化应激与抗炎症机制

慢性炎症促进基因突变，抑制细胞凋亡以及刺激细胞增殖和血管生成，是ACF和CRC发生的关键风险因素。炎症还可以引发与二者相关的基因表达的非遗传改变，如环氧合酶(Cyclooxygenase 2，COX-2)的高表达，其在炎症过程早期导致氧化应激，促细胞增殖、抑制凋亡以及促血管生成，特别在ACF阶段[7]。ACF起始阶段，炎症与氧化应激常伴随发生，早期给予抗炎物质与抗氧化剂对于其具有预防作用。

2.1.1 抗氧化应激 天然抗氧化剂，如超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶等，清除自由基并保护细胞免受氧化应激损伤。荭草素[8]、黄酮类化合物[9]可以恢复组织内抗氧化剂的水平以发挥其清除机制，抗ACF形成。补充L-精氨酸可以产生高水平的一氧化氮(Nitric oxide，NO)[10]，后者通过下调COX-2的表达，降低炎症反应，显著降低了ACF形成及其多样性。同时，SOD显著增加，保护细胞免受氧化性DNA损伤。青蒿琥酯不但能恢复抗氧化酶，发挥选择性抗氧化作用，还可以通过与增殖能力较强的细胞中富集的铁离子反应，杀死该细胞，抑制ACF及肿瘤的形成[11]。具有抗氧化能力的化合物，在抑制ACF及CRC的同时，其抗氧化能力是否对皮肤及心血管具有保护作用值得进一步探索。

2.1.2 抗炎症 柚皮素在Wistar大鼠的结肠中调节二甲基肼(1，2-Dimethylhydrazine，DMH)诱导的ACF。DMH处理引起炎症，其诱导炎症标志物如NF-κB、TNF-α、COX-2，iNOS的表达增强以及肥大细胞的浸润增加。柚皮素补剂可减弱它们在ACF中的表达，并减少其中肥大细胞的浸润。还可减弱组织中的Ki-67和PCNA的表达(二者均是细胞增殖的标志物)，达到治疗ACF的目的[12]。舒林酸与表没食子儿茶素没食子酸酯联合应用在很大程度上减少ACF数量和大小，降低结肠组织β-catenin水平。这可能是通过阻断NF-κB活化、减少COX-2表达以及NO来抑制炎症，以及影响WNT通路实现的[13]。非甾体抗炎药(舒林酸)与植物化合物联合治疗ACF较单一药物效果好，而且能减少非甾体抗炎药的剂量，降低副作用[13]。

近年研究较多的关于预防CRC的药物二甲双胍，通过上调Nrf2抑制NF-κB的细胞内事件，以及增加IL-10水平和降低IL-1β水平来抑制炎症及氧化应激。从而减少近、远段结肠中ACF的数量，对远段结肠的预防作用尤为明显[14]。与非甾体抗炎药具有协同作用的天然化合物可以减轻溃疡、出血等不良反应，对有胃粘膜病变及心脑血管疾病的患者有更好的适用性。

2.2 抗增殖与促凋亡机制

2.2.1 抗细胞增殖 核因子κB(Nuclear factor kappa B，NF-κB)不仅参与炎症反应，在氧化条件下被激活；而且是细胞对DNA损伤反应的重要介质，刺激细胞生长，诱导细胞增殖[15]。辣椒素灌胃可降低在致癌物损伤下Ki-67增殖指数，抑制NF-κB活化、细胞生长和增殖[16]。从何首乌中提取的有效成分通过抑制NF-κB的易位来抑制其活化，从而使结肠总ACF减少50%[17]。

李子多酚则上调miRNA-143的表达，抑制PI3K/AKT/mTOR通路发挥抗增殖、减少ACF的作用[18]。通过绿藻和褐藻的膳食补充，结肠组织中具有更低的PCNA指数，抑制细胞增殖，ACF发生率显著降低[19]。而积雪草酸不仅可以降低PCNA、cyclin D1，抑制ACF细胞增殖，还能恢复杯状细胞中黏蛋白的含量，减少异型增生ACF[20]。

2.2.2 促细胞凋亡 p53蛋白是肿瘤最重要的抑制因子之一，加速异常细胞凋亡。Bcl-2是最常见的一种调节细胞凋亡的基因，阻止程序性细胞死亡[21]。酿酒酵母与硒可以使组织中p53恢复正常，Bcl-2生物合成显著降低，促使细胞凋亡，从而降低ACF，并且可以抑制血管生成，达到降低CRC风险的目的[22]。实验期间补充对甲氧基肉桂酸可激活Bax、caspase 3和caspase 9的表达，减少p53失活，降低Bcl-2、cyclin D1的表达，从而导致细胞凋亡，抑制了癌前病变ACF的发生。由于其抗氧化活性，可能会抑制NF-κB p65亚基从细胞质向细胞核的易位，下调COX-2、VEGF、IL-6和MMP等，减少炎症、血管生成和侵袭。通过以上途径，显著减少大ACF数量及ACF隐窝多样性[23]。

化合物抑制肿瘤细胞增殖以及促进肿瘤细胞凋亡在治疗CRC的体外实验中很常见。以这两种指标为切入点，可以筛选对CRC具有预防及治疗作用的化合物；验证常用化疗药物是否具有预防作用(即治疗ACF的作用)。

2.3 抑制β-catenin

β-catenin的核转位诱导参与细胞增殖的靶基因表达，该基因的突变导致β-catenin在胞质中累积，经一系列变化导致细胞恶性变[24]。ACF中是否有β-catenin基因突变以及蛋白质累积，是ACF是否归为异型增生型的关键特征之一[2]。故能否降低组织中β-catenin，是能否减少异型增生型ACF的关键指标。

有实验团队认为[25]，十字花科蔬菜或其生物活性化合物可通过抑制WNT/β-catenin途径的下游分子双皮质激素样激酶1(Doublecortin-like kinase 1，DCLK1；它也是肿瘤干细胞的标志之一，DCLK1阳性细胞在炎性病症和癌前状态(如腺瘤)中扩增[26])对ACF的恶性变具有化学预防作用。同时增加miR-146a、-146b和-15b的表达，其可下调WNT途径的组分，以降解β-catenin，使β-catenin累积的ACF数量减少。发芽粗米粗提取物[24]、无光泽泰国大米[27]均能抑制胞质中β-catenin蛋白累积，减少了异型增生ACF及ACF多形性。β-catenin突变与累积对ACF恶性变影响较大，故通过该途径发挥抑制ACF生长作用的化合物，可能较其他物质更具有预防CRC的作用。

3 调节菌群及细菌酶

在一项关于益生菌结合塞来昔布对ACF预防作用的研究中[28]，减少ACF计数的可能机制是由塞来昔布、益生菌或其代谢产物(如短链脂肪酸)与DMH经肝脏的代谢物直接相互作用，通过改变肠道微生物群和微生物酶从而防止结肠中的DNA损伤。由于定殖能力不同，各种益生菌对ACF的预防能力也有差距。

某些细菌酶，如β-葡糖苷酶和β-葡糖醛酸酶等，它们能够催化前致癌物转化为致癌物质[29]，或释放先前在肝脏中解毒并分泌至肠道中的毒素。这些细菌酶活性的降低能使致癌物的排出更快，减少与结直肠黏膜的接触时间，减少ACF及CRC的发生。酵母壁提取物之一-不溶性葡聚糖显著降低了β-葡糖醛酸酶的活性，增加双歧杆菌和乳酸杆菌等益生菌的数量，通过竞争性抑制减少产生β-葡糖醛酸酶的菌群(葡萄球菌、大肠杆菌等)，降低ACF计数，预防CRC[30]。益生元低聚半乳糖[31]、水解菊粉[32]喂食的大鼠ACF总数减少也是由于调节菌群，减少有害细菌酶，提高短链脂肪酸浓度。近年已有多种技术可以将双歧杆菌等益生菌与菊粉等益生元共同封装入微胶囊中。这种合生元制剂可以提高益生菌通过胃液后的生存率；同时，共同封装入其中的益生元为益生菌提供能量来源，有利于更多的益生菌定殖于结肠中。

4 其他途径

高强度间歇性游泳训练可以抑制DMH诱导的结肠ACF发展。这种效应可能通过运动强度相关因子AMPK的上调来解释，证明了高强度间歇性运动训练对CRC的预防作用[33]。与之相反，近端ACF的患病率随着omega-3和omega-6等多不饱和脂肪酸摄入量的增加而增加。避免多不饱和脂肪酸的摄入对预防ACF及CRC有益[34]。

5 小结与展望

越来越多的对ACF具有治疗、抑制作用的天然、合成化合物逐渐被发现，为CRC的预防带来了新的方式。但是由于ACF化学剂诱导模型的局限性，大部分关于ACF治疗机制的研究局限在以上几种。各物质对ACF的治疗机制不是绝对单一的，它们之间互有交叉，相辅相成。因此，对ACF治疗的进一步探索，应该着眼于有效性、特异性、低副作用以及多机制性，为CRC的研究及预防提供新思路。