COX-2与结肠癌的研究进展 优秀专业论文.docx

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1、C0X-2与结肠癌的研究进展结肠癌是临床最常见的恶性肿瘤之一，在世界范围，随着饮食习惯及老龄化的发展，每年新增的癌症患者中大约8%是结肠癌。由于结肠癌极易发生肝脏及其他脏器转移，流行病学调查提示该病的发生率及死亡率均呈逐年上升趋势。虽然随着医疗技术的不断发展，结肠癌治疗的方法得到了极大的改进，但是患者术后及治疗后的总体有效率及生存率并未明显改善。C0X-2作为花生四烯酸的限速酶，在多数肿瘤的发生，发展中存在着密切关系。结肠癌的发生、发展是多途径共同作用的结果，其具体发生机制较为复杂。研究显示，环氧化酶-2通过参与调控细胞增殖、分化，抑制细胞凋亡、存进肿瘤血管生成及淋巴转移等途径促进肿瘤的发生和

2、发展。1 C0X-2的表达与调控1.1 COX简介环氧化酉每(Cyclooxygenase, COX )是前列腺素子、炎症介质、促癌剂等刺激下，C0X-2诱导表达增加，参与多种病理生理过程，包括炎症和肿瘤的发生、发展。目前已知胃上皮壁细胞、肠粘膜细胞、单核/巨噬细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、滑膜细胞和成纤维细胞均可表达COX-2,而血小板不含COX-2 o1.2 C0X-2的表达与调控人类C0X-2基因定位于第1号染色体的q252q253 约8.3Kb,由10个外显子和9个内含子构成。COX-2编码604个氨基酸，含17个氨基酸残基的信号肽。人类COX-1基因定位第9号染色体的q32-q33

3、.3,约22.5Kb,由11个外显子和10个内含子构成。COX-1编码602个氨基酸。两种异构体分子量相同，均为71 kDa,氨基酸序列有61%的同源性。与COX-1基因相比，COX-2基因有如下特点:COX-2编码的多肽N端缺少COX-1中大的疏水性信号肽，取而代之的是较短的粘性信号肽。COX-2氨基酸序列C端有一特异的18个氨基酸片段，而COX-1不含此片段，人工合成这个特异性的18肽片段制备抗体，可以检测COX-2蛋白。COX-1的亚细胞定位在内质网，而COX-2除了在内质网外主要定位于核膜，因此COX-2产生的PGs产物可进入核内，调节靶基因的转录。COX-2表达的调控主要在转录水平，

4、即细胞受到各种刺激后，经过一系列的信号转导作用于COX-2基因5,端转录起始点上游区的转录调控序列，促进COX-2转录，从而诱导COX-2的表达。诱导COX-2表达的因素存在于细胞内外，多种生长因子和/或细胞因子EGF , TGFp、TNFa细菌脂多糖、诱导型一氧化氮合成酶(iNOS),以及致癌物(如佛波酷)、癌基因ras, Vsrc,丝裂原等均可诱导C0X-2表达。幽门螺杆菌(H.pylori )感染亦可诱导C0X-2表达，被认为是H.pylori感染增加胃癌发生危险性的可能机制之一。P53基因或ras基因突变的细胞C0X-2表达也增强，而正常P53基因的产物可抑制C0X-2表达。NSAID

5、s选择性C0X-2抑制剂、糖皮质激素和一些抗氧化剂等均可抑制C0X-2的表达。2COX-2表达与肿瘤发生、发展COX-2与肿瘤的关系首先来源于一些流行病学资料。上世纪80年代以来，西方数项大型流行病学调查发现，长期服用阿司匹林或其它非备体类抗炎药(NSAIDs)治疗类风湿关节炎的人群结直肠癌的发病率下降约50%-60%,亦可减少和预防食管癌、胃癌等发生的危险性4.5。家族性腺瘤性息肉病(Familial adenomatous polyposis,FAP)患者长期服用小剂量NSAIDs后，结肠息肉的数量和大小明显降低。自COX-2被发现以后，人们认识到COX-2是PGs合成的关键性限速酶，也是

6、NSAIDs作用的主要靶点。提示人们COX-2可能在肿瘤的发病过程中起一定作用，因此COX-2与肿瘤的关系日益受到人们的重视。动物实验发现6,在氧化偶氮甲烷诱发的大鼠结直肠癌动物模型中，COX-2表达显著增强，而COX-2抑制剂可减少氧化偶氮甲烷对结肠癌和癌前病变的诱发率。APC基因剔除小鼠模型是FAP模型,可自发形成较多数量的肠息肉。给予特异性COX-2抑制剂或敲除COX-2基因后息肉数目明显减少,从而在遗传学上直接证明了 COX-2是肿瘤发生的关键因素之一 7。近年来大量的临床研究也证实，C0X-2在肿瘤组织中高表达是一种普遍现象，C0X-2不仅参与肿瘤的发生过程，并与肿瘤的侵袭和转移密切

7、相关。Ohn。等网研究发现，胃癌组织中COX-2 mRNA水平较正常粘膜显著提高，COX1 mRNA水平在两者中无差异。类似的结论在食管癌、肝癌、胰腺癌、肺癌中亦得到证实，表明COX-2过度表达与多种肿瘤的发生有关。此外，COX-2在多种肿瘤的癌前病变中高表达，支持C0X-2表达是肿瘤发生的早期事件9. 10,这也为应用COX-2抑制剂进行肿瘤的化学预防提供了依据。至于COX-2与肿瘤进展的关系，Uefuji等11研究发现，有淋巴结转移的胃癌组织中COX-2 mRNA表达明显高于无淋巴结转移者，且COX-2表达与胃癌病灶直径大小正相关，提示COX-2参与肿瘤的侵袭、转移。Tomozawa等通过

8、对大肠癌的研究也证实COX-2过度表达与肿瘤复发、血行转移、淋巴结转移及临床分期密切相关。3COX-2调节肿瘤发生、发展的可能机制3.1 促进肿瘤细胞增殖、抑制细胞凋亡Kinoshita等12发现转染COX-2 cDNA的人结肠癌细胞DNA合成显著增加，出现增殖效应，COX-2抑制剂口引跺美辛可抑制这一变化。此实验观察到，PGE2和PGI2可增加大鼠肝细胞DNA合成和细胞增殖，COX-2抑制剂可阻断此作用，提示COX-2来源的PGs对肿瘤细胞的增殖起促进作用13。在癌组织中PGs产物增多，主要是PGE2促进肿瘤细胞生长，选择性COX-2抑制剂可抑制多种肿瘤细胞株的生长。Pai等14研究发现，P

9、GE2可使结肠癌COX-2, LoVo和HT-29细胞株的表皮生长因子受体(EGFR)迅速磷酸化，触发细胞内信号调节激酶2 (ERK2)-促有丝分裂信号途径。给予选择性COX-2抑制剂可使EGFR激酶失活，显著降低PGE2诱导的ERK2激活、c-fosmRNA表达和细胞增殖，因此可认为PGE2可能通过EGFR促进结肠癌细胞的过度生长。多种情况下，抑制凋亡是促进肿瘤细胞生长的另一种机制。研究表明，特异性的COX-2抑制剂在多种肿瘤细胞中均可引起凋亡，提示抑制细胞凋亡可能是COX-2促进肿瘤发生重要途径。OMahony 15等用COX-2 cDNA转染大鼠肠上皮细胞RIE1,获得稳定表达COX-2

10、的细胞株RIEs后，发现RIEs中凋亡抑制基因bcl-2上调，转化生长因子受体(TGFb2R)下调，介导细胞间黏附的E-钙粘蛋白(E-cadherin)活性降低，从而抵抗各种刺激诱导的细胞凋亡，并目能提高细胞与细胞外基质蛋白黏附的能力，增加肿瘤细胞的侵袭力。Orlov等16认为COX-2产物PGE2和其他PGs类物质可使细胞间cAMP浓度增加，抑制细胞凋亡，并且实验中已证实COX-2抑制剂可以降低细胞分裂，增加细胞的凋亡。COX-2抑制凋亡除了与其催化产物PGs有关外，还与COX-2催化活性消耗底物花生四烯酸有关。花生四烯酸是一种重要的多不饱和脂肪酸，可激活中性鞘磷脂酶，催化鞘磷脂水解产生神经

11、献胺，而神经醐胺可作为第二信使激活细胞内的凋亡机制，促使细胞凋亡的发生173.2 促进肿瘤血管生成血管生成(angiogenesis)是指从已有的毛细血管或毛细血管后静脉发展而成的新生血管。很久以前人们就已发现，肿瘤组织较正常组织富含血管，但普遍认为这种血管反应只是一种炎症反应，并非肿瘤生长所必需。直到1971年，Folkman才首次提出了 “肿瘤生长依赖+血管生成(tumor angiogenesis)的观点。当时这种观点也并未为人们所关注，但目前这一观点已被越来越多的证据所支持。进入20世纪90年代以来，随着人们对肿瘤微血管研究的深入，发现肿瘤组织周围的微血管生成的进程、微血管性质和微血管

12、密度直接关系到肿瘤的生长、侵袭、转移的能力和预后。1996年Folkman研究小组又提出了血管生成切换(angiogenic switch)的概念，即将肿瘤的生长分为无血管期(avascular stage)和血管期(vascular phase)。在无血管期中肿瘤细胞处于休眠状态，进入血管期后，肿瘤细胞开始分裂、生长、转移。在无血管期由于肿瘤主要依靠周围组织的弥散来获取营养物质和排泄代谢产物，所以明显限制了其持续的生长，肿瘤直径不超过l-2mm；至血管期，肿瘤内出现新生毛细血管，并获得进一步生长的能力，肿瘤从而迅速生长并可发生转移。COX-2不仅在大肠癌、乳腺癌、肺癌、前列腺癌等多种肿瘤的肿

13、瘤细胞中表达，而且在肿瘤组织的新生血管及转移灶的血管内皮细胞中呈现高表达。应用选择性COX-2抑制剂Celecoxib可显著抑制实验小鼠转移瘤的血管生成，敲除实验动物的COX-2基因后血管密度下降，肿瘤生长明显减慢，提示COX-2与肿瘤血管生成关系密切18。Masunaga等19研究发现，大肠癌在高表达COX-2的同时伴有微血管密度（MVD）的显著增高，C0X-2表达与肿瘤的大小、淋巴结转移和Dukes，分期密切相关，表明C0X-2在肿瘤的血管生成中起到促进作用并参与血管依赖的肿瘤生长和转移。血管生成的基本过程包括血管内皮细胞的激活、细胞外基质的降解、内皮细胞的移行增殖、管腔结构的形成以及血管

14、外膜的形成。生理状况下血管生成过程受到血管生成促进因子和抑制因子的双重调节，当正负调控因子失去平衡时则会出现病理性血管生成。在肿瘤发生、发展过程中，C0X-2过度表达可通过多种途径促进肿瘤血管的生成。对人头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC）的研究表明，COX-2表达增加伴有VEGF表达上调和血管生成增多20。而Waki等21研究发现，COX-2在子宫内膜癌中的表达显著高于正常子宫内膜，在COX-2高表达的同时伴有MVD增高和VEGF,磷酸化酶CTP）表达增加，提示COX-2诱导VEGF和TP等促血管生成因子的表达而促进肿瘤

15、血管生成。对大肠癌的研究也证实了 COX-2诱导VEGF、bFGF、内皮素-1及TGF等多种促血管生成因子的表达,选择性COX-2抑制剂NS-398明显抑制这些因子的表达，使肿瘤血管生成减少22。4 Cox-2与结肠癌Cox-2的相关研究最早起源于胃肠道肿瘤的流行病学研究，对其在结肠癌中的研究也最为广泛。相关研究证实：COX-2在结直肠肿瘤的发生、发展、侵袭、转移等过程中起着重要的作用，在结肠肿瘤发生的早期就有COX-2的异常表达，检测COX-2的水平可能有助于结肠恶性肿瘤的早期诊断。Hasegawa等23以RT 一 PCR法检测了63例结直肠腺瘤中COX-2 mRNA的表达，发现其在正常结直肠组织中几乎不表达，而腺瘤中表达水平明显增高，并且与腺瘤的大小有关,与腺瘤的部位、形态、病理类型无关，提示COX-2在腺瘤的生长中起重要作用。但Sato等24利用免疫组化法检测腺瘤中C0X-2蛋白的表达，发现其主要表达于腺瘤细胞的胞浆中，阳性表达率达74%。在单变量分析中其表达与腺瘤的病理类型和大小有关，而多