环氧化酶-2及其在膀胱肿瘤表达的研究进展

环氧化酶-2及其在膀胱肿瘤表达的研究进展

曹蕾王健

（青海大学附属医院青海西宁810000）

【中图分类号】R73-3【文献标识码】A【文章编号】1007-8231（2016）30-0048-03

1.引言

环氧化酶（Cyclooxygenase，COX）又称前列腺素（Prostaglandins，PG）内过氧化合成酶，是人体内催化花生四烯酸（AA）转变为前列腺素的限速酶，COX有三个亚型，即COX-1、COX-2、COX-3，均具有催化AA转变为PG的酶活性，但它们在体内的分布与生理作用不同。COX-1为人体组成酶，也称结构酶，定位于内质网，其催化产生的PG参与维持机体正常的生理机能保持自身稳定，发挥管家作用。COX-3最近被认识，主要存在于人心、脑组织中[1]，其可能是扑热息痛的作用靶点。COX-2是诱导酶，基因位于1q25.2～25.3上，由10个外显子和9个内含子构成，全长8.3kb，其中5'端转录起始点上游区长0.8kb，蛋白质编码区为6kb；3'端非编码区长2.5kb，转录后形成4.5kbmRNA，编码一个604个氨基酸的开放阅读框架，含17个氨基酸残基。COX-2也被称为“早期即刻基因”，可被迅速诱导。当刺激作用于细胞30min后便可测到COX-2mRNA表达，其表达程度1～2h达高峰，4～6h开始下降。COX-2表达的调控主要在转录水平。COX-2在应激反应或病理过程中由细胞内、外生物分子，如细胞因子、生长因子、炎性递质、内毒素、肿瘤促进剂及一些癌基因产物等诱导表达，催化产生多种PG。COX-2只发现于某些细胞中，主要定位于核膜，因此，COX-2产生的PGs产物可进入核内，调节靶细胞基因的转录。目前已知胃上皮壁细胞、肠黏膜细胞、单核巨噬细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等表达COX-2，且在各组织器官中的含量不同，前列腺中COX-2mRNA含量最高，乳腺、胃肠次之，肝、甲状腺、胰腺、睾丸等组织仅有微量表达。研究表明，在结肠癌、乳腺癌和卵巢癌等许多上皮来源的恶性肿瘤组织中，COX-2和前列腺素的合成均增加。因此COX-2在膀胱肿瘤中的过度表达，可作为预防和治疗肿瘤的靶分子，具有重要的临床意义。

2.COX-2参与肿瘤发生、发展的作用机制

COX-2参与肿瘤发生、发展的具体作用机制目前尚不十分明确。其参与不同肿瘤发生发展的可能机制归纳起来有：①细胞增殖和凋亡失衡：COX-2的过度表达可促进细胞增殖，抑制细胞凋亡。COX-2衍生的前列腺素E2（PGE2）可促进肿瘤细胞增殖并抵抗凋亡。COX-2抑制细胞凋亡的机制还包括增加bcl-2表达。bcl-2是主要的抗凋亡和抗氧化蛋白，而COX-2可上调bcl-2蛋白表达，同时下调凋亡蛋白bax和bcl-XL的表达[2]。②抑制机体的免疫反应：PGE2可抑制肿瘤坏死因子（TNF-α）的产生，从而诱导有免疫抑制功能的白介素-10（IL-10）的产生。Akhtar等[3]指出，COX-2源性PGE2是IL-10和IL-12产生的关键调节因素，它促进IL-10产生并自发抑制IL-12产生，从而抑制细胞免疫，使瘤细胞逃脱免疫监视。PGE2还通过降低T淋巴细胞和树突状细胞的功能，导致免疫抑制以及直接阻断抗肿瘤免疫，从而促进肿瘤生长[4]。③增加肿瘤细胞侵袭、转移的潜能：Koenig等[5]发现在胰腺癌细胞中，COX-2诱导肿瘤产生细胞外基质成分，通过减少上皮型钙粘素（Ecad）介导的细胞之间的粘附和促进胰腺癌细胞的增殖，有助于肿瘤侵犯和转移。Symowicz等[6]研究发现，在卵巢癌中，溶血磷脂酸（LPA）通过激活Edg/LPA受体和转活受LPA介导的表皮生长因子受体，活化的Ras/Mitogen蛋白激酶途径能增加COX-2表达，促进proMMP-2的激活和基质蛋白酶-2（MMP-2）依赖的转移。COX-2特异性抑制剂NS-398能减少LPA诱导的proMMP-2蛋白的表达和活性，并阻滞MMP-2依赖的转移和侵犯活性。④参与致癌物的代谢：COX-2具有过氧化酶的活性，在催化前列腺素形成的反应过程中可产生较多的氧自由基，可使一些芳香胺（2-苯胺等）和其他化学物质发生共氧化反应而生成致癌物。此外，前列腺素H2向其他类型前列腺素的转化过程也可能被打断，形成具有诱变作用的丙二醛，直接激活癌基因或引起p53等抑癌基因突[7]。⑤促进肿瘤血管形成：COX-2在诱导前列腺素合酶（PGs）生成上，通过作用于其表面的前列腺素受体EP2，增加细胞内cAMP的产生，诱导生成血管内皮细胞生长因子（VEGF），促进血管生成，且PGE2、PGFs可以促进内皮细胞的迁移及管样结构的形成，而PGE2可以增加血管的通透性，增加己形成血管的血流量，进一步促进血管生成。

3.COX-2在膀胱肿瘤中表达的研究

COX-2的表达与预后不良有关，包括肿瘤进展、复发可能、转移、膀胱癌病死率，但在多变量分析中发现COX-2的表达不能作为一个独立的预测因素。Margulis等通过免疫组织化学分析描述了COX-2在正常的膀胱组织和原发性移行细胞癌及局部转移TCC中的差异性表达，发现在正常组织中，COX-2表达很少，但在TCC中和在TCC邻近的组织（癌旁组织）中过表达。这一结果在以后的一些TCC实验动物和临床标本分析中得到认同。但Hilmy等[8]在一项对103例膀胱移行细胞癌患者的全身炎症反应、肿瘤的增殖活动、T淋巴细胞的浸润和COX-2的表达和生存率的研究中发现，全身因素如C反应性蛋白相对于肿瘤的基本因素如分级，COX-2的表达和T淋巴细胞的浸润对生存率的影响要重要得多。

近年来的研究发现，COX-2抑制剂通过减少前列腺素的合成，下调Survivin、上调Smad2基因表达来诱导膀胱癌细胞系(UM-UC-1，UM-UC-3，RT4，5637和T24)的凋亡，抑制肿瘤细胞的生长增殖，而且选择性COX-2抑制剂SC-58125、塞来昔布（celecoxib）和非选择性COX-2抑制剂吲哚美辛（indomethacin）均可抑制膀胱癌细胞T24的增殖[9]。由于非选择性COX-2抑制剂能引起包括胃溃疡、肾毒性的副作用，而COX-2特异性抑制剂（如罗非考昔）的应用有可能导致心血管疾病的发病率升高，因此，通过全身应用COX-2抑制剂的方法来治疗肿瘤未能进入临床实用。但是，膀胱是一个特殊器官，可通过膀胱灌注的方法进行治疗，而且COX-2在正常的膀胱上皮中不表达，显示膀胱灌注COX-2抑制剂对膀胱肿瘤的治疗能具有很好的靶向性。一种选择性环氧化酶-2抑制剂（JTE-522）和顺铂（CDDP）联合作用于T24细胞，表现出有协同完成由凋亡导致的细胞毒效应。JTE-522和CDDP作用于T24细胞，减少抗凋亡因子Bcl-2的表达。JTE-522和顺铂（CDDP）作用于T24细胞移植的SCID小鼠，观察到显著的生长抑制效应。这个研究证明，在体内外，JTE-522和CDDP协同能导致对肿瘤的细胞毒性和促进凋亡作用[10]。Mohammed等[11]在12只癌进展过程与人类十分相似的自然发生浸润性膀胱移行细胞癌的狗中联合应用吡罗昔康和顺铂并观察其治疗效果，以测定两种药物的抗肿瘤活性和药物毒性。通过限制剂量控制肾毒性，结果50%（6/12）的狗膀胱肿瘤体积变小，91.7%（11/12）的狗膀胱肿瘤细胞凋亡指数提高，但凋亡指数与肿瘤体积减小之间没有必然关联；41.7%（5/12）的狗膀胱肿瘤细胞增殖指数下降，其25%（3/12）的肿瘤体积减小。结果表明，吡罗昔康和顺铂具有抗肿瘤活性，能抑制犬的膀胱移行细胞癌。联合用药能防止肾毒性的发生。实验中还观察到肿瘤凋亡的增加和血管生成因子的减少。

此外，联合用药还能有效预防肿瘤。选择性COX-2抑制剂美洛昔康和选择性表皮生长因子受体激酶抑制剂吉非替尼（gefitinib）在动物实验中对膀胱肿瘤有显著的预防效果，对照组肿瘤发生率为70%（14/20），高剂量gefitinib组为35%（7/20），低剂量gefitinib组为35%（7/20）；高剂量美洛昔康组为33%（7/21），而低剂量美洛昔康组为60%（12/20），且均没有出现严重的副作用[12]。在膀胱肿瘤治疗过程中，NSAID联合其它抗肿瘤药物在增加抗肿瘤效果、减少化疗药物副作用方面的应用前景广阔。

4.结论

COX-2在绝大部分膀胱癌组织中高表达，且与临床病理特征等有相关性。应用免疫组织化学技术对COX-2进行检测，操作简单，结果可靠，有望作为常规检测项目用于诊断、判断复发、进展、预后等情况。COX-2在正常的膀胱上皮不表达，显示它是一种很好的治疗膀胱癌的靶点。发展和完善靶向给药技术，为愈来愈有效的单独或联合的膀胱灌注治疗提供了新途径。使用选择性COX-2抑制剂作为膀胱癌的化学预防或化学治疗药物却还需进一步研究。

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