选择性环氧合酶—2抑制剂塞来昔布抗肿瘤作用机制的研究进展

[摘要] 近年来，国内外大量研究表明环氧合酶-2（COX-2）在许多肿瘤如肺癌、乳腺癌、消化道恶性肿瘤、前列腺癌等中高表达，其与肿瘤发生、发展和转移有密切联系。抑制肿瘤COX-2的表达具有抗肿瘤作用。塞来昔布（Celecoxib）是一种选择性COX-2的抑制剂，目前发现其对多种肿瘤具有抗肿瘤作用，但其抗肿瘤机制尚不完全明确。本文对近年来塞来昔布抗肿瘤机制的研究进行综述。

[关键词] COX-2；塞来昔布；凋亡；转移

[中图分类号] R730.5 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2016）34-0157-04

Reviews the recent progress in anti-tumor mechanism of selective COX-2 inhibitors celecoxib

HAO Xing1 LIU Jiansheng2 CHEN Boyi1 ZHANG Baoming1

1.Shanxi Medical University， Taiyuan 030000， China；2.Department of Genenal Surgery， the First Hospital of Shanxi Medical University，Taiyuan 030000， China

[Abstract] In recent years， many domestic and international research shows that COX-2 is over-expressed in various tumor cells， such as lung cancer， breast cancer， malignant tumor of digestive tract， prostatic cancer， etc. It is closely related to the occurrence， development and metastasis of tumors. By inhibiting the expression of COX-2 in the tumor cells have anti-tumor effect. Celecoxib is one of the selectively COX-2 inhibitors， some studies showed that celecoxib can resist many kinds of tumor cells， but the action mechanism of anti-tumor remains unclear. In this paper， recent reports about anti-tumor mechanism of celecoxib are reviewed.

[Key words] COX-2； Celecoxib； Apoptosis； Metastasis

目前為止，国内外大量流行病学、临床试验及研究发现环氧合酶（cyclooxygenase，COX）与多种肿瘤的发生发展有着密切联系。塞来昔布（Celecoxib）作为一种新型的非甾体类抗炎药，是一种高选择性COX-2抑制剂，已经在多种肿瘤的防治中发挥作用，其抗肿瘤作用机制成为近年来研究热点[1，2]。本文将塞来昔布的抗肿瘤作用进行综述。

1 COX-2的生物学性质

环氧合酶（cyclooxygenase，COX）是催化花生四烯酸转变为前列腺素（prostaglandins，PGs）过程中的关键酶，是膜结合蛋白酶，存在于核膜和微粒体膜中[3]。目前发现有COX-1和COX-2两种同工酶。COX-1是结构型酶，主要存在于正常的组织细胞中，参与血管舒缩、血小板聚集、胃黏膜血流、胃黏液分泌及肾功能等的调节，维持机体正常的生理功能，如保护胃肠黏膜，抑制血小板聚集和调节肾血流分布。COX-2是诱导型酶，主要存在于细胞浆内及细胞核周。正常生理情况下，绝大多数组织细胞不表达COX-2，只有当细胞受到刺激后才能迅速诱导表达，参与多种疾病发生发展的病理过程[4]。诱导COX-2表达的因素有癌基因、缺氧、紫外线、白介素-1等。近年来研究发现， COX-2在许多肿瘤如肺癌、乳腺癌、消化道恶性肿瘤、前列腺癌等中高表达，其与肿瘤发生、发展和转移有密切联系。

2 塞来昔布可能的抗肿瘤机制

2.1 抑制细胞增殖与诱导细胞凋亡

赵永强等[5]采用噻唑蓝比色法检测塞来昔布对喉癌hep-2细胞的细胞毒作用，荧光显微镜下观察细胞核的形态改变，用流式细胞仪检测细胞的凋亡率。结果表明，随着塞来昔布浓度增加和作用时间的延长，hep-2细胞增殖率降低。荧光显微镜下发现塞来昔布处理肿瘤细胞后，细胞核逐渐出现凝集、碎裂等凋亡表现。流式细胞术检测细胞凋亡率见70、100 μmol/L塞来昔布处理细胞的凋亡率分别为（28.9±2.74）%、（32.7±3.96）%。免疫印迹试验分析蛋白表达发现，随着药物处理浓度增加，COX-2、Bcl-2表达降低，Bax 表达增加，Caspase-3活化增加且其降解产物增加。细胞凋亡途径可分为依赖于Caspase和非依赖Caspase 途径[6]，而前者又可分为细胞凋亡的外在途径和内在途经。Caspase-3在细胞凋亡中有不可替代的作用，其激活是凋亡信号转导中的关键步骤。当接受上游刺激信号后，Caspase-3 蛋白被剪切激活[7]，能直接水解与 DNA 断裂等凋亡特征性改变密切相关的蛋白，从而启动细胞凋亡[8]。Bax是Bcl-2基因家族中促进细胞凋亡的基因，其主要对抗 Bcl-2 抑制细胞凋亡的作用，当Bax与Bcl-2比值较高时，可促进细胞凋亡。关于 COX-2 抑制剂塞来昔布诱导细胞凋亡的机制，有研究[9]显示COX-2与Bcl-2家族有一定的联系，应用塞来昔布可降低COX-2表达，进而增加Bax的表达，减少Bcl-2的表达，促进细胞凋亡。

NF-κB是转录因子蛋白家族，它参与炎症、细胞增殖与细胞凋亡等多种生理和病理生理过程的基因调控。在细胞没有受到刺激的情况下，NF-κB与κB 的抑制单位（IκB）结合在一起，阻止NF-κB向细胞核内转移，使其以无活性状态存在于胞浆中。当受到各种胞外刺激，包括多种病原的组分如脂多糖，前炎性细胞因子如TNF、IL-1及丝裂原后，IκB激酶复合体（IκB kinase，IκK）活化将IκB磷酸化，激活NF-κB参与特定基因转录[10，11]。王玲等[12]研究发现使用塞来昔布后MDA-MB-231细胞胞质中p-IκB的蛋白表达减少，说明塞来昔布抑制IκB的磷酸化，使NF-κB始终结合于抑制单位上，NF-κB不能被激活进入细胞核发挥早期转录作用，从而抑制肿瘤细胞的增殖。此外，该研究还表明，Cyclin D1是NF-κB信号通路的下游靶基因，NF-κB通路的阻断导致Cyclin D1表达减少，使肿瘤细胞停滞在G0/G1期，无法进行DNA合成及有丝分裂过程，从而抑制肿瘤细胞增殖。

综上所述，塞来昔布可能通过增加Bax表达，抑制Bcl-2表达、Caspase-3 蛋白的激活或通过阻断NF-κB的途径抑制转录和阻滞细胞周期，从而抑制肿瘤细胞的增殖和诱导凋亡。

2.2 抑制端粒酶活性

端粒酶在细胞中负责端粒的延长，可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端[13]。端粒在保持染色体稳定性和细胞活性方面有重要的作用[14]。端粒在细胞有丝分裂过程中会因损耗而缩短，缩短的端粒其细胞复制能力降低，而端粒酶能延长缩短的端粒从而增强细胞的增殖能力[13]。正常人类细胞中缺乏端粒酶活性，而端粒酶逆转录酶的表达和端粒酶的激活通常被认为是人类细胞恶性转变的首要条件。假如抑制端粒酶和端粒酶逆转录酶，肿瘤细胞的端粒将逐渐缩短，从而引起细胞老化或凋亡，最终丧失制瘤潜能[15]。Zhao YQ等[16]将不同浓度的塞来昔布作用于喉癌hep-2细胞，用TRAP-ELISA法检测端粒酶活性，而人端粒酶RNA组件（hTR）、人端粒酶逆转录酶（hTERT）和人端粒酶结合蛋白（hTEP）mRNA的表达则由RT-PCR法检测。结果发现，塞来昔布可使肿瘤细胞的发生凋亡，并伴随着端粒酶活性降低。此外，有研究发现[17]，端粒酶与COX-2有着密切的联系，当端粒酶逆转录酶基因敲减后，COX-2在mRNA及蛋白质水平大量增加。同时，端粒酶逆转录酶的敲减和塞来昔布作用于杀灭肿瘤细胞方面具有协调作用。

2.3 抑制肿瘤血管形成

肿瘤组织中血管的形成与肿瘤的生长、浸润和转移过程有着极其密切的联系，多种活性物质可以调节肿瘤血管的形成，血管内皮生长因子（VEGF）是目前所知最有效的发挥直接作用的血管生成促进因子，相关研究表明[18]COX-2很可能是通过调节血管内皮生长因子的表达参与肿瘤的血管生成。刘国华等[19]通过建立裸鼠肺癌细胞株A549移植瘤模型进行试验，分为对照组与处理组，处理组予塞来昔布治疗，28 d后计算抑瘤率，并检测移植瘤血管内皮生长因子及微血管密度。結果发现对照组平均瘤重（1.45±0.30）g，处理组平均瘤重（0.65±0.20）g，差异有高度统计学意义（P<0.01），塞来昔布抑瘤率为57.23%。处理组与对照组VEGF积分分别为（0.184±0.022）和（0.295±0.032）（P<0.01），MVD平均值分别为（18.80±3.67）和（34.50±5.20）（P<0.01），表明塞来昔布能明显降低裸鼠肺腺癌移植瘤VEGF的表达，减少MVD，说明塞来昔布能抑制肺癌组织中血管内皮生长因子的表达，从而抑制肿瘤血管生成。

2.4 降低肿瘤侵袭、转移能力

钙黏蛋白（cadherin）是一类细胞表面的跨膜蛋白，对细胞-细胞间的黏附功能有着重要影响[20]。E-cadherin是钙黏素家族的主要成员，抑制E-cadherin的功能或表达将导致细胞形态向间质细胞样转化，促进细胞的迁移、侵袭以及转移[21]。大量研究发现COX-2与E-cadherin在肿瘤中存在调控关系。刘敏等[22]研究发现塞来昔布能抑制胃癌侵袭迁移并上调E-cadherin的表达。Fujii R等[23]研究发现塞来昔布可能通过恢复E-cadherin表达抑制头颈部鳞状细胞癌上皮间充质转变（The epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）从而产生抗肿瘤转移效应。

肿瘤细胞外基质和基底膜的降解是肿瘤细胞侵袭转移的关键。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一组Zn2+、Ca2+依赖的内源性蛋白水解酶家族，可由成纤维细胞、中性粒细胞、巨噬细胞及肿瘤细胞合成和分泌。MMPs可以降解细胞外基质中的各种蛋白成分，破坏肿瘤细胞侵袭的组织学屏障，在肿瘤侵袭转移中起十分重要的作用[24]。Li WW等[25]通过划痕实验及transwell小室侵袭实验表明塞来昔布可以抑制癌细胞转移能力，其机制主要是通过诱导降低MMP-2和MMP-9活性抑制鼻咽癌细胞侵袭和转移的能力。

2.5增强放疗与化疗敏感性

目前肿瘤患者化疗失败的主要原因是肿瘤细胞对化疗药物敏感性下降，从而产生多耐药现象，使肿瘤细胞对其他结构和作用机制不同的药物产生交叉耐药现象[26]。近年来有研究发现塞来昔布可使肿瘤细胞对化疗药物敏感性增强。Sung MW等[27]通过MTT实验检测药物处理肿瘤细胞的敏感性，用二乙酸二氯荧光素测量活性氧的产生，研究发现塞来昔布联合化疗药物5-FU可能会增强抗鳞状细胞癌的效果，且这种联合治疗的主要机制可能是通过阻断AKT通路从而产生活性氧增强抗癌效果。

放射疗法是治疗肿瘤的一种传统方法，但肿瘤放疗敏感性的限制是放射疗法的主要障碍，因此提高肿瘤的放射敏感性以提高放疗疗效成为研究热点[28]。放射治疗可提高肿瘤内COX-2蛋白以及COX-2的催化产物PGE2的含量。塞来昔布作为选择性环氧合酶抑制剂可阻止细胞生成PGE2，从而阻止PGE2的放射保护作用，与放射疗法协同杀灭肿瘤细胞。王阳等[29]将胆管癌细胞QBC939细胞株分为四组：对照组、塞来昔布组、放疗组和塞来昔布联合放疗组，分别用不同浓度的塞来昔布和不同剂量X线作用后，发现联合组凋亡率明显增加，从3.527%升至23.364%（P<0.05），说明塞来昔布可提高人QBC939细胞株放疗敏感性。

3结论与展望

通过大量的实验我们可以看出，COX-2抑制剂塞来昔布具有抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制端粒酶活性、抑制肿瘤血管形成、降低肿瘤侵袭及转移能力和增强化疗、放疗敏感性的抗肿瘤效应。然而其抗肿瘤机制尚不能完全明确，还需要进一步实验证明。而且也需要大量的Ⅲ期临床研究证明其临床效果。我们相信，随着科技的发展和进一步的研究，塞来昔布可能会成为一种重要的防治癌症的候选药物，为人类的健康提供有效保障。

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（收稿日期：2016-08-11）

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