COX-2/PGE2在腫瘤發生發展中的研究進展*

亓 燕，方 蕓，王 峰，孫 陽，陳 勇

南京醫科大學附屬明基醫院 藥學部，南京 210019

前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）是由花生四烯酸（arachidonic acid，AA）在環氧合酶（cyclooxygenase，COX）的催化下產生的最典型的脂質介質之一[1]。其在腫瘤信號轉導中發揮重要作用，可調節不同的信號通路、腫瘤血管形成以及免疫細胞進而促進腫瘤的分化、轉移與增殖。

1 COX-2 與PGE2

前列腺素（prostaglandins，PGs)是一類來源于二十碳不飽和脂肪酸花生四烯酸的脂質活性物質，具有廣泛的生物活性。在各種生理病理刺激下，磷脂酶A2 將AA 從膜磷脂中釋放，隨后在COX 的作用下，迅速被氧化成相對不穩定的中間代謝物前列腺素G2（prostaglandin G2，PGG2），隨后還原為前列腺素H2（PGH2），最后由下游的前列腺素終末合成酶/異構酶將PGH2 轉化成前列腺素E2（PGE2）[2]。PGE2 可通過EP1、EP2、EP3 和EP4 四種不同受體與不同的細胞內信號通路偶聯，產生不同的生物學效應。EP1 可調節細胞內游離鈣離子濃度；EP3 可降低細胞內環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）濃度并活化細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）；EP2 和EP4 可激活細胞內cAMP 濃度和激活蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）[3]。

COX（COX-1 和COX-2）是PGE2 合成的關鍵酶。普遍研究[4，5]認為COX-1 是生理性酶，不直接參與炎癥，在大部分組織（胃腸道、腎臟、血管平滑肌和血小板）中表達，具有保護胃腸黏膜的完整性、調節血小板功能和腎血流量等作用，也被稱作“管家酶”。COX-2 是病理性酶或誘導性酶，可由單核細胞或肥大細胞炎癥引起的各種刺激誘導，進而催化PGs 合成，參與炎性反應[6]。研究顯示，COX-2 的過表達可能促進腫瘤的轉移、增殖，抗細胞凋亡的同時還可保留COX-1 誘導的胃腸道細胞保護功能[7-9]，因此受到重視。

2 COX-2/PGE2 與腫瘤相關的信號通路

COX-2/PGE2 是重要的促炎通路，可通過調節絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）、磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/蛋白質絲氨酸蘇氨酸激酶（protein-serine-threonine kinase，AKT）、JAK-信號轉導子及轉錄激活因子（janus kinase/signal transducer and activatior of transcriptor，JAK/STAT）、轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGFβ）、Wnt/β-catenin 等信號通路參與腫瘤細胞的增殖、分化與凋亡[10]；通過上調血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）調節血管生成，促進腫瘤生長；還可通過增加調節T 細胞的活性以及腫瘤相關巨噬細胞的活性調節免疫系統[7，11]。

2.1 COX-2/PGE2 與MAPK 信號通路

作為進化保守信號調節因子，MAPK 主要包括細胞外信號調節蛋白激酶1/2（extracellular signalregulated kinase 1/2，ERK1/2）、p38 絲 裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38）、c-Jun NH2 末端激酶（c-jun N-terminal kinase，JNK）和細胞外信號調節蛋白激酶5（extracellular signal-regulated kinases 5，ERK5）4 種家族亞型[12]，其中MAPK/ERK 信號傳導通路包括3 個重要分子靶標，即Ras、Raf 及MEK。研究認為，干預Ras/Raf/MEK/ERK 任何一種激酶都有可能阻止腫瘤的生長，同時ERK 調節細胞的增殖、分化與存活[13]。一項研究結果顯示，PGE2 可通過EP4-MAPK 信號激活活化B 細胞（NF-κB）的核因子κ-輕鏈誘導腫瘤細胞擴增，進而促進小鼠肝轉移[14]。另一研究顯示，PGE2 可激活非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）中的MAPK/ERK 信號通路的傳導與細胞增殖[15]。此外，COX-2/PGE2 還可誘導人結腸腺癌-7（human colon adenocarcinoma-7，HCA-7）細胞中COX-2 的表達并激活MAPK/ERK 通路抑制細胞凋亡和促進B 細胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）蛋白的表達[16]。由此可知，COX-2/PGE2 可通過MAPK/ERK 信號通路，誘導腫瘤細胞的增殖。

2.2 COX-2/PGE2 與PI3K/AKT 信號通路

激活PI3K/AKT 信號通路可促進腫瘤細胞的增殖、轉移，誘導上皮細胞-間充質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT）等[17]。研究發現PGE2可通過EP4-PI3K 誘導腫瘤細胞擴增與遷移[14]，還可通過PI3K 信號途徑促使細胞骨架重構，增強直腸癌細胞轉移性和侵襲性[18]。在NSCLC 治療中，COX-2 可通過激活該信號通路誘導EMT，從而促使順鉑耐藥[19]。體外試驗數據顯示[20]，COX-2 抑制劑可抑制上皮性卵巢癌中PI3K/AKT 激酶活性，致使下游信號傳導減少，抑制腫瘤細胞的生長。

2.3 COX-2/PGE2 與JAK-STAT 信號通路

JAK-STAT 是一種核-膜途徑，可以完成細胞外因子到核內的信號轉導，其中STAT 是JAKs 的下游靶標，包含STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b 及STAT6[21]。COX-2/PGE2 可激活JAK/STAT3 信號通路調控人口腔癌KB 細胞增殖、侵襲和EMT[22]。COX-2 抑制劑塞來昔布可通過減少JAK3 磷酸化來降低STAT2 磷酸化，致使肝癌細胞凋亡，阻斷外源性IL-6 誘導的STAT3 磷酸化和核易位[23]；還可抑制STAT3 蛋白磷酸化，從而增強髓母細胞瘤衍生的癌癥干細胞樣細胞放射敏感性[24]。

2.4 COX-2/PGE2 與TGF-β 信號通路

TGF-β 信號通路在腫瘤初期可通過對調節因子如c-myc 增殖表達、周期蛋白（cyclims）、循環蛋白依賴性激酶（cyclin－dependent kinase，CDK）活性表達的抑制，阻止G1 期（DNA 合成前期）向S 期（DNA 合成期）轉變，同時對上皮細胞表達CDKs 抑制蛋白有誘導作用[25]。腫瘤惡化過程中TGF－β 的過表達可刺激腫瘤周圍血管的生成，抑制機體的免疫系統，最終形成腫瘤浸潤、轉移的細胞外基質[25]。研究發現TGF-β 在EMT 和乳腺癌進展期間誘導COX-2 表達[26]。抑制COX-2 可抑制TGF-β 誘導三陰性乳腺癌干細胞的增殖和侵襲，并促進T 細胞的浸潤和腫瘤的消退[27]。

2.5 COX-2/PGE2 與Wnt/β-catenin 信號通路

Wnt 信號通路主要可以分為經典Wnt/βcatenin 信號通路、非經典Wnt/Ca2+信號通路和Wnt/PCP 信號通路[28]。Wnt 信號通路的異常激活是誘發腫瘤的關鍵因素之一，β-catenin 的激活會伴隨COX-2 過表達[29]。研究發現，PGE2 能促進子宮內膜癌細胞生長的同時伴隨β-catenin 蛋白在胞質的表達水平與β-catenin 入核表達水平的增高[30]。COX-2和PGE2 可通過EP2 受體和PI3K-AKT 途徑激活Wnt/β-catenin 通路,從而發揮促進肝細胞癌Hep3B細胞生長的作用[31]。Wnt/β-catenin 信號通路還可介導COX-2/PGE2 信號的轉導調控肝癌細胞遷移[32]。

3 COX-2/PGE2 與腫瘤相關免疫細胞

體外實驗發現[33]，PGE2 通過EP4 誘導精氨酸酶Ⅰ表達并抑制效應T 細胞活性，參與髓系源性抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）介導的免疫抑制。當COX-2 表達被抑制時，腫瘤相關巨噬細胞（tumor-associated macrophages，TAMs）和MDSCs 中PD-L1 表達減少，促進T 細胞的浸潤[34]。當PGE2 表達增加時可增強巨噬細胞浸潤，并激活上皮細胞，導致胃化生和腫瘤生長[35]。肺癌細胞可能通過COX-2/PGE2/EP4 軸誘導巨噬細胞功能活化,功能活化后的巨噬細胞誘導腫瘤細胞,激活PI3K/AKT 通路促進肺癌的發生發展[36]。衰老的甲狀腺細胞和甲狀腺腫瘤細胞可通過釋放PGE2，誘導M2 型巨噬細胞的分化和功能，從而抑制免疫細胞[37]。COX-2/PGE2 還參與腸道CD8+T 細胞和巨噬細胞中PD-1 的表達，促進結直腸腺瘤的生長和轉移[38]。在膠質母細胞瘤、肝癌中M2 巨噬細胞可以通過激活COX-2 來促進血管生成，從而促進腫瘤的轉移和生長[39，40]。PGE2 還可通過EP4 信號通路抑制乳腺癌以及甲狀腺癌中NK 細胞的細胞毒性作用和細胞因子生成[41]。綜上所述，COX-2/PGE2可通過調節MDSCs、淋巴細胞和巨噬細胞等促進腫瘤免疫逃逸。

4 COX-2/PGE2 與腫瘤血管的形成

腫瘤新生血管是腫瘤生長和轉移的重要因素之一，EP3 受體可通過上調血管內皮生長因子受體-1（vascular endothelial grow the factor receptor-1，VEGFR-1）信號傳導來增加細胞遷移，從而促進腫瘤細胞轉移[42]。COX-2 的下調還可抑制血管內皮生長因子受體-2（kinase insert domain containing receptor/fetal liver kinase，KDR/FLK-1）、Fms 樣 酪氨酸激酶-1（fms-like tyrosine kinase-1，FLT-1）、血管生成素-1（angiopoietin-1，ANG-1）、基質金屬蛋白酶-2（matrix metalloproteinase-2，MMP-2）等，從而抑制胃癌細胞增殖[43]。COX-2/PGE2 還可通過上調β-catenin 蛋白表達，從而激活β-catenin 信號通路，上調VEGF 表達，促進腸癌血管新生。此外，研究發現EGFR 抑制劑的治療可能會促進頭頸部鱗狀細胞中的EGFR 表達再激活，從而促進腫瘤組織分泌TGF-β 和PGE2[44]。PGE2 還可能是胰腺癌血管生成過程中COX-2 和VEGF 表達之間的重要介質[45]。HAN X 等[46]將80 例接受腹腔鏡根治術的晚期胃癌患者分為2 組，塞來昔布加標準奧沙利鉑、亞葉酸鈣和5-氟尿嘧啶（FOLFOX4）化療組，以及單獨使用FOLFOX4 組，6 周期后檢測到接受聯合塞來昔布化療組血清中COX-2、VEGF 水平明顯低于接受標準化療組，因此推斷COX-2 抑制劑可能抑制腫瘤血管生成。

5 COX-2 與腫瘤治療

COX-2/PGE2 的表達與腫瘤密切相關，研究發現其可能成為腫瘤治療潛在的預測因子。徐陽等[47]研究顯示，Ki-67、COX-2 表達與食管癌的臨床分期密切相關,即Ki-67、COX-2 陽性率越高,食管癌臨床分期越高。HU Z 等[48]研究認為，COX-2 過表達在預測腫瘤浸潤深度和淋巴結轉移方面有一定價值，可能成為胃癌預測因子。李帆等[49]檢測結果提示，雌激素受體的表達與卵巢癌病理分期和轉移相關，COX-2 與組織學分級相關，二者可互補，預測卵巢癌惡性程度。周兵等[50]研究認為，COX-2 在乳腺癌中存在高表達，且與HER2 基因突變存在相關性，可作為乳腺癌預后評估指標和潛在的治療靶點。

此外，研究證實以塞來昔布為代表的COX-2抑制劑，可抑制腫瘤的增殖、遷移、血管生成從而改善臨床療效。郜娜娜等[51]將50 例胃癌患者隨機分為兩組，發現塞來昔布聯合多西他賽和替吉奧組與單用化療組近期療效雖相當,但可延長無進展生存期，且未增加不良反應。TONG H 等[52]納入71 例肝癌患者研究發現，經動脈化療栓塞聯合塞來昔布和蘭瑞肽方案較單純動脈栓塞化療可延長患者總生存并減少栓塞后綜合征。CHU T 等[53]研究認為，塞來昔布聯合表柔比星可改善預后。朱勇等[54]研究發現，COX-2 與放射敏感性相關，可參與調節食管癌的病理發展過程。

6 總結與展望

腫瘤細胞系、動物實驗及臨床觀察數據顯示，COX-2/PGE2 通過調節MAPK、PI3K/Akt、JAK-STAT、TGF-β、Wnt/β-catenin 信號通路、VEGF 以及MDSCs、淋巴細胞和TAMS 等調控腫瘤的發生發展。值得注意的是，部分研究已證實COX-2/PGE2 可能成為腫瘤潛在的預測因子且COX-2 抑制劑聯合化療可能提高患者臨床療效，尤其在肺癌中具有一定的研究前景。當COX-2 抑制劑與EGFR-TKI 類藥物聯合治療時可能產生協同作用并且可延緩順鉑的耐藥性。因此，我們將通過腫瘤專病平臺進行有關COX-2 與肺癌的臨床研究，期待未來COX-2 抑制劑能有效預防或輔助腫瘤治療。