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环氧化酶COX

【关键词】 肝肿瘤；环氧化酶-2；环氧化酶-2抑制剂
　　环氧化酶是花生四烯酸合成前列腺素的限速酶。哺乳动物中COX至少有两种同工酶，即COX-1和COX-2。COX-1在许多正常组织持续表达并维持正常生理功能，而COX-2在大多数组织中不表达或低表达，可被生长因子、内毒素及肿瘤促进因子诱导产生［1］。目前已证实，COX-2在肝癌、肺癌、胃癌、食管癌以及直肠癌等多种肿瘤组织的原发灶和转移灶中过表达［2］，通过多种机理参与肿瘤的发生、发展和转移。
　　1 COX与PG的合成

　　COX是兼有环氧合酶和过氧化酶双重功能的酶，其催化产物PG是具有多种生理和病理生理功能的小分子物质。机体在受到细胞因子和炎症介质等因素的刺激后，细胞膜磷脂中的磷脂酶A2被活化，水解膜磷脂，释放出花生四烯酸。AA在COX的作用下加入2个氧分子，被氧化生成不稳定的中间产物PGG2，这一反应是PG合成过程的关键步骤。继而PGG2在COX过氧化酶活性作用下转变为PGH2，PGH2是各种PG的共同前体，可被不同的合成酶作用，生成具有生物活性的终末产物PGE2、PGD2、PGI2、PGF2α和血栓素A2。Rudnick DA［3］报道，其中PGE2和PGI2可增加大鼠肝细胞DNA合成和细胞增殖。
　　2 COX-2在肝癌中的表达及意义

　　近年来大量研究显示，COX2在肝癌中表达上调，尤其是早期肝癌和高分化HCC中呈高表达。Qiu等［4］采用免疫组化法和原位分子杂交法，研究27例HCC及其癌旁组织和5例正常肝组织中的COX-2蛋白和基因表达，结果显示：高分化HCC中COX-2蛋白表达显着高于中分化和低分化HCC以及癌旁组织和正常组织；癌旁组织的COX-2表达显着高于正常组织；癌旁组织，中分化和低分化HCC之间COX-2的表达强度差异无显着性，在COX-2蛋白阳性的肝细胞和癌旁细胞胞质中可见到COX-2RNA呈阳性表达，认为COX-2在肝癌发生的早期起显着作用。但是Sung等［5］用蛋白印迹法分析COX-2蛋白在中晚期肝癌中的表达，发现COX-2在中晚期肝癌中的表达与分化好的早期肝癌一样具有重要意义。ZHANG等［6］用免疫组化方法检测正常肝脏、慢性肝炎、肝硬化、肝细胞癌组织中COX-2基因的表达情况，结果COX-2表达率分别为0%、%、%和%，肝细胞癌组织中的表达明显上调，差异有显着性，认为COX-2在肝细胞癌中的阳性表达不仅仅是一个早期事件，而且也参与了肝细胞癌发生发展、侵袭、转移的全过程。
　　3 COX-2促进肝癌发生和发展的机理
　　刺激肿瘤细胞的增殖 COX-2其催化产物PGI2可刺激肿瘤细胞的增殖，PGE2通过抑制抗肿瘤免疫反应、抑制巨噬细胞、T杀伤细胞和自然杀伤细胞的活性，抑制TNF-α2、INF-r、IL-1等淋巴因子的产生，多途径促进肿瘤细胞的生长。PGE2与细胞膜EP受体结合或直接进入核内与过氧化体增殖物激活受体-δ结合，诱导bcl-2、H-ras、K-ras等肿瘤基因表达，并通过旁分泌效应作用于周围细胞［7］，促进肿瘤细胞生长。
　　促进肿瘤新生血管的生成 COX-2的前列腺产物作为一种血管渗透性因子在肿瘤生长增殖及肿瘤组织血管渗透性中发挥重要的生物学作用。已有研究表明PGE2的释放在介导生长因子和癌基因的生长过程中起决定性作用，另外，COX-2 表达上调可通过对表皮生长因子受体的诱导使细胞对生长因子的敏感性增加，从而发挥促细胞增殖作用。COX-2高水平表达，合成大量前列腺素，诱导肿瘤血管产生，促进肿瘤细胞生长。Tsujii等［8］经研究发现，转染COX-2基因的人结肠癌细胞株CaCo-2在过度表达COX-2的同时促进血管生成因子如VEGF、碱性成纤维母细胞生长因子、TGF-β、血小板源生长因子和内皮素-1表达上调，而特异性COX-2抑制剂NS-398明显抑制这些促血管生成因子的表达。Cheng等［9］对24例乙型肝炎病毒相关的肝癌组织中COX-2和血管内皮生长因子VEGF进行测定，并研究在稳定转染COX-2 cDNA的整合有HBV基因的Hep3B人类肝癌细胞株中COX-2、VEGF和PG水平发现，COX-2和VEGF在HCC细胞中的表达分别是79％和67％，分化好的HCC中COX-2的表达明显高于分化差的HCC，COX-2与VEGF的表达和肿瘤微血管密度有相关性。COX-2抑制剂NS-398能减少前列腺素的产生和减弱VEGF的表达，说明COX-2表达上调还与HCC新生血管的形成密切相关。
　　促进肿瘤浸润转移 实验表明［10］，COX-2催化的PGE2可促进肿瘤浸润和转移，其浸润性增加与膜型金属蛋白酶-1和金属蛋白酶-2的活性有关。这些酶消化膜基底部的胶原基质，而这在肿瘤的浸润中是一个关键步骤。Callejas等［11］ 研究发现，用前炎症细胞因子脂多糖和肝细胞生长因子处理小鼠胚胎肝细胞进行培养，促进 COX-2的表达和PG的大量合成，使基质金属蛋白酶中MMP-2和MMP-1以活性形式被释放到培养基中。如果在培养基中加入COX-2抑制剂，则PG的合成和MMP的释放均受到影响，如果增加PG的含量则可促进MMP的释放，但依据脂多糖和PGE2对MMP分泌的动力学分析提示，PGE2并不直接作用于MMP的产生和释放，同时，蛋白酶A抑制剂、P38MAP激酶、磷脂酰激醇3激酶和核因子kB的活化均可削弱MMP的释放，说明MMP在肝癌的发生发展和转移过程中起重要作用。另外，COX-2 的过表达也与CD44的诱导有关，后者为细胞表面透明质酸的受体，它是肿瘤浸润和转移的关键元件，与这些体外实验对应的是，COX-2 抑制剂可以降低实验动物肿瘤转移的数量和大小［12］。
　　抑制肿瘤细胞凋亡 肿瘤生长有赖于细胞增殖和凋亡的平衡。COX-2过表达可抑制细胞凋亡促进增殖而促进肿瘤生长。COX-2抑制凋亡的机理仍不是十分清楚，目前认为至少有以下3种途径抑制细胞凋亡［13］：①增加Bcl-2蛋白，同时降低凋亡蛋白Bas和Bcl-xL；②减弱一氧化氮信号途径；③降低细胞间神经酰胺含量。
　　诱导抑制免疫细胞产生 COX-2催化产物PGE2通过cAMP介导而抑制T、B淋巴细胞的增殖和NK细胞的活性，使Th1类淋巴细胞因子TNF-2、IFN-r和IL-2等生成减少［14］，诱导具有免疫抑制功能的IL-6、IL-10 等产生，从而使免疫监视功能下降，使肿瘤细胞逃避免疫监视。
　　介导细胞突变 COX兼有环氧化酶和过氧化酶双重功能。其过氧化酶活性在肝外组织中与细胞色素P450联合可使前致癌物氧化，进而作用于细胞膜DNA结构，导致突变［15］。
　　4 COX-2抑制剂与肝癌

　　COX-2抑制剂对多种实验肿瘤的预防和治疗作用及对人类肿瘤的预防和治疗作用在研究中。流行病学和临床研究也表明［16，17］，COX-2抑制剂在结肠恶性肿瘤，特别是家族性综合征的预防和治疗方面发挥重要作用。COX-2抑制剂在食管癌、乳腺癌、膀胱癌、头颈部癌［18～21］等方面的应用研究也都取得了很大进展，在肝癌方面亦取得一些进展。

　　Cheng等［22］研究COX-2抑制剂NS-398分别对COX-2表达阳性和COX-2阴性的4种肝癌细胞株的凋亡和增殖作用情况，结果显示，NS-398以一种剂量依赖性方式抑制肝癌细胞增殖，促进COX-2表达阳性的肝癌细胞的凋亡。Nunez等［23］也认为COX-2促进肝癌细胞增殖是通过抑制细胞凋亡表现，并指出用COX-2抑制剂来预防和治疗早期肝癌有价值。Kern等［24］用COX-2抑制剂对裸小鼠进行体内试验，将人肝癌细胞株移植到裸小鼠体内，并提前5天给小鼠COX-2 抑制剂，35天后处死，检测肿瘤大小及细胞增殖、细胞凋亡和COX-2的表达情况。同时对另外一组接种人肝癌细胞的裸小鼠进行正常喂养，肿瘤长到直径时再给予COX-2抑制剂。试验结果显示，选择性COX-2抑制剂具有明显的抗细胞增殖和诱导细胞凋亡作用，在实验条件下可使肿瘤生长和肿瘤重量受到明显抑制。

　　Bae等［25］发现COX-2抑制剂可以抑制肝癌细胞的生长，但这种作用与COX-2的表达水平无相关性，因而认为COX-2抑制剂具有与COX-2非依赖性抗肿瘤作用。
　　5 结语

　　目前很多研究表明COX-2参与了肝癌的发生、发展和转移，但是选择性COX-2抑制剂在肝癌特别是早期和高分化HCC中能否起到预防和治疗的作用尚有待进一步研究。COX-2抑制剂在肝癌的临床应用仍是空白，同时也没有单独使用COX-2抑制剂对于预防肿瘤复发以及再发原发性肿瘤作用的研究。故有必要继续深入研究COX-2与肝癌的关系，进一步探讨COX-2抑制剂与预防肝癌发生发展的关系，为肝癌的综合治疗提供参考。
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