Cox2与结肠肿瘤的关系

关键词： Cox2基因 前列腺素 结肠肿瘤

摘要 Cox2基因的扩增及其过度表达与结肠肿瘤的发生发展和转移关系密切。近年研究表明，非甾体类抗炎药（NSAID）的应用可抑制结肠腺瘤和腺癌的发生和发展。NSAID的主要作用机制为抑制Cox2酶的活性。本文主要综述Cox2与结肠肿瘤的关系。

关键词：Cox2基因 前列腺素 结肠肿瘤

前列腺素过氧化物合成酶-1（PGHS-1）和前列腺素过氧化物合成酶-2（PGHS-2）是花生四烯酸转化为前列腺素和二十烷类的关键酶。这两种酶的异构体分别称为Cox1和Cox2。经研究表明：Cox1仅在细胞外网状结构中起作用，而Cox2在细胞外网状结构和细胞核边缘起作用。Cox1存在于大多数组织的核膜和微粒体片段中，于1976年由Miyanmoto等首次从牛小囊腺中的提取[1]，其mRNA表达和蛋白水平在人体内保持相对稳定。Cox1促进前列腺素生成，从而维护人体正常功能，如胃肠道细胞保护、血管内平衡（vascular homeostasis）和肾功能[3]。Cox2于1989年由Simmons等报道，Cox2的表达可被广泛的血管内外激活物所诱导，如白介素（IL）-1、肿瘤坏死因子（TNF）、血清素、表皮生长因子、突触活动、转化生长因子（TGF）-α、人绒毛膜促性腺激素、干扰素（IFN）-γ、血小板活化因子（PAF）和内皮素等[1,2]。Cox2蛋白产物与甾体产物增加一致，这是由于致裂原（phorbol ester）刺激的结果。在致裂原刺激下，RIE（小鼠肠上皮细胞）的前列腺素生成迅速增加，而在静息状态下，这些细胞中未发现Cox2，从而推测前列腺素不是Cox2酶的产物[1]。

1结构和功能

Cox1基因由11个外显子和10个内含子组成，全长22.5kb，位于染色体9q32～q33.3上，相比之下，Cox2基因全长只有8.3kb，由于长度短导致内含子更小，大多数外显子得到保存，但也有例外。荧光杂交法显示，Cox2基因位于染色体1q25.2～25.3,PLA2G4（磷酸酯酶基因之一）在1号染色体上与Cox2基因靠得很近，因分泌型PLA2也是改变表型的基因之一，因此Cox2和PLA2存在某些生物学上的关联。Cox1和Cox2的mRNA转录产物分别为2.7kb和4.5kb，在受到致裂原刺激后，Cox2 mRNA表达水平在30分钟内迅速增加，保持6～8小时，在24小时内迅速恢复至基础水平。过多的刺激并不能导致更多的Cox2产物生成，只能产生一系列初始的基因活动应答[1]。

在Cox2催化过程中转录因子是连续一致的。CarGbox、NF-IL-6(IL-6核心因子)、PEA-1、myb、cAMP、NF-kb、PEA-3在外显子1中存在TPA应答，Gel染色化验和对删除结果增加的分析显示，Cox2催化CAAT增长物和β-蛋白同源序列的结合需要forskolin、黄体刺激素和卵泡刺激素，使Cox2基因具有转录活性。尽管Cox2基因的转录可因血浆容量增加而增加，但在Cox2的催化过程中，5′端序列缺乏确切的血清应答物，未转录的Cox2的3′端有3个多腺苷酸盐信号，这就解释了为何在Northern印迹法中显示不同大小的转录产物的现象，此条带富含AT，包含17个Shaw-Kamens序列拷贝数[1]。

Cox1密码有一个565残基，65kD蛋白包括一个短链信号肽和四个N-连接甘油酸，Cox2具有较粗的70kD蛋白，与Cox1蛋白相比有75%的同源性。与Cox1相比，Cox2氨基终端被轻微缩短，碳链终端插入18-残基，而Cox1缺如。Cox1和Cox2的氨基酸序列有61%的同源性，最初的氨基酸序列差异引起蛋白质的二级和三级结构不同，从而影响到这2种酶的活性。Cox1可被阿司匹林完全抑制，而Cox2在阿司匹林治疗结束后可将花生四烯酸转化为HETEs(15-羟花生四烯酸)，发挥类似15-脂氧化酶的功能。在致裂原刺激下，Cox2 mRNA产生完全拼接的衍生物并被转录为Cox2蛋白[1]。

Cox2基因表达紊乱可导致肾发育异常、心肌纤维化和卵巢缺失，而Cox1基因表达紊乱可导致与Cox2完全不同的表型改变。无Cox1表达的小鼠生存良好。无胃肠道病理改变，用少量消炎痛即可导致胃溃疡。总之，Cox1和Cox2基因的表达紊乱可显示独特的表型改变，在组织中这两种异构体显示不同的功能[1]。

2 Cox2与结肠肿瘤的关系

1988年，Kune等报道了经常使用阿司匹林与不用阿司匹林的人相比，前者结肠癌的发生率减少40%。许多流行病学研究表明NSAID可减少结肠癌发生[3]。Giardielle等报道，在家族性多发性肠腺瘤（FAP）中，NSAID的应用可使腺瘤的大小和数量有所减少[6]。目前已知NSAID的主要作用机制就是抑制Cox，即抑制Cox1和Cox2酶的活性。

许多报道显示，人结肠肿瘤中前列腺素2（PGE2）水平远远高于周围正常组织，但低PGE2水平的结肠肿瘤细胞也有发现。而Maxwell等报道，PGE2的最初来源是修复组织中的巨噬细胞而不是肿瘤细胞。由于PGE2可抑制NK、LAK、细胞毒细胞的活性，抑制IL-2的产生，降低IL-2受体和IFN-γ受体的表达，故抑制Cox2酶活性可导致前列腺素减少并具有逆转肿瘤的免疫抑制作用[3]。

Eberhert等提出，Cox2 mRNA的表达在大多数人结肠肿瘤中比正常粘膜明显增加。用特殊的抗血清测定Cox1和Cox2在结肠肿瘤和正常的结肠组织中的免疫反应，结果显示如下：（1）在正常结肠组织中，Cox1和Cox2表达在粘膜上皮细胞和血管内皮细胞中均很弱。（2）Cox1在结肠癌组织和正常结肠组织中表达均很弱[3,4]。（3）Cox2的免疫反应在结肠癌组织中的炎症单核细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞和癌细胞中均明显表达。（4）在结肠癌病人的癌细胞中，Cox2的免疫反应强度远比结肠癌组织周围的粘膜上皮细胞、炎症单核细胞和成纤维细胞要强。Eberhart等用Northern印迹法测出，在大多数结肠癌细胞中Cox2基因的表达较其周围的正常粘膜有明显增强，推测结肠癌细胞可能与Cox2有重要联系[3]。

经测定，85%~95%的结肠腺癌和40%~50%的结肠腺瘤（有恶变倾向）[7,9]Cox2水平增高。Cox2在低分化腺癌中免疫染色为异质性的，而在高分化和中等分化腺癌中则为同质性的[3]，提示Cox2表达水平增高与肿瘤分化有关。因此Cox2在结肠上皮的表达水平高低将成为结肠腺癌预后判断的标记物[1]。

Lee等的研究显示，PGE2产物与Cox2蛋白水平有关，而与Cox2 mRNA水平无关[8]。在人结肠腺瘤中可见Cox2 mRNA表达水平增高，而没有相应的Cox2蛋白水平增加[8]。

Sheng等用Western印迹法和免疫组化染色法发现，在结肠癌细胞中Cox2蛋白水平增加。具体方法是：采用HCA-7细胞（持续表达高水平的Cox2蛋白）和HCT-116细胞（缺乏Cox2蛋白）。用选择性Cox2抑制剂Sc-58125治疗植入HCA-7细胞的裸鼠，可减少85%~90%的肿瘤生成，而且Sc-58125也可抑制HCA-7细胞在结肠上皮上的生成。相反，Sc-58125对植入HCA-116的裸鼠无效[5]。

tsyjii等提出，Cox2基因过度表达可增加肠上皮细胞与细胞外基质的粘着力，并抑制细胞凋亡[4,7]。同样，Raymond等还发现，这些细胞的G1期延长3倍，G1期延长可抑制细胞凋亡，促进一系列连续的基因变异，可导致肿瘤生长[9]。这些变化可被NSAID抑制。

Cox2的过氧化酶活动可催化一系列异体氧化反应，包括许多致癌物产生的氧化胺与DNA作用，产生基底内收，从而影响抑癌基因导致肿瘤产生。Cox2在抑癌基因转变为突变的癌基因过程中起很重要作用[3]。此外，Cox2的持续表达可引起表型改变，从而影响结肠癌的转移[11]。

3 展望

Cox2基因表达水平在大多数结肠肿瘤中明显升高，Cox2可抑制结肠腺瘤和腺癌的产生和转移，但其具体机制尚不明确。目前尚需进一步的研究来明确Cox2基因在结肠肿瘤的形成中所起的作用，同时为寻找选择性的Cox2抑制剂，为结肠肿瘤的治疗和预防开辟新的途径。

参考文献

1 Williams CS et al. Am J Physiol,1996;270(1):G393～G400

2 Williams CS et al. Gastroenterology,1996;111(4):1134～1140

3 Sano H et al .Cancer Res,1995;55(17):3785～3789

4 DuBois RN et al. Gastroenterology,1996;110(4):1259～1262

5 Sheng H et al. J Clin Invest,1997;99(9):2254～2259

6 Eberhart CE et al. Gastroenterology,1994;107(4):1183～1188

7 Boolbol SK et al. Cancer Res,1996;56(11):2556～2560

8 Liu XH et al. Cancer Res,1996;56(22):5125～5127

9 DuBois RN et al. Cancer Res,1996;56(4):733～737

10 Reddy BS et al. Cancer Res,1996;56(20):4566～4569

11 Tsyjii M et al. Proc Natl Acad Sci uSA,1997;94(7):3336～3340