氧化酶-2及其选择性抑制剂塞来昔布与舌鳞状细胞癌侵袭的研究进展

1、氧化酶-2及其选择性抑制剂塞来昔布与舌鳞状细胞癌侵袭的研究进展【摘要】环氧化酶（COX）是致炎物质地诺前列酮合成过程中的重要限速酶。COX-2是环氧化酶的诱导型，参与炎症反应和肿瘤的发生。包括舌鳞状细胞癌在内的大多数恶性肿瘤均有COX-2的阳性表达。COX-2的活性增强还能提高细胞与细胞外基质蛋白的黏附能力，增强基质金属蛋白酶的表达水平，增加肿瘤细胞的侵袭力。进一步研究COX-2选择性抑制剂塞来昔布与舌鳞状细胞癌侵袭之间的关系，对舌鳞状细胞癌的治疗和预后有非常重要的意义。 【关键词】 环氧化酶； 舌鳞状细胞癌； 细胞侵袭； 塞来昔布AResearch progress of cyclo-oxy

2、genase-2 selective inhibitor Celecoxib and the invasiveness of tongue squamous carcinoma HUO Qiu-ju, LI Wei-zhong. （Dept. of Stomatology, Nanfang Hospital, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China） Abstract Cyclo-oxygenase（COX） is the major rate-limiting enzyme for the synthesis of prost

3、aglandins. COX-2,which is the inducible form, involved in inflammation and cancer incidence. Study found, COX-2 was overexpressed in the majority of malignant carcinomas including tongue squamous carcinoma. In addition, the increasing activity of COX-2 can improve the adhesion capacity of cells and

4、the extracellular matrix protein, enhance expression level of matrix metalloprotease, and increase the invasion of tumor cells. Further studing the relationship between the cyclo-oxygenase-2 selective inhibitor and tongue squamous carcinoma invasion is very important for tongue cancer treatment and

5、prognosis. Key words cyclo-oxygenase； tongue squamous carcinoma； cell invasion； Celecoxib 舌鳞状细胞癌（tongue squamous cell cacrci-noma，TSCC）是口腔颌面部最常见的恶性肿瘤之一，早期即可发生颈部淋巴结转移。舌鳞状细胞癌转移严重影响患者的预后，也是舌鳞状细胞癌患者死亡的重要原因之一。大量的研究资料显示，环氧化酶（cyclo-oxygenase，COX）-2通过多种机制参与恶性肿瘤的发生发展和浸润转移，而其选择性COX-2抑制剂塞来昔布对多种恶性肿瘤的发生和发展都有明显的抑

6、制作用。COX-2在舌鳞状细胞癌中呈过度表达，其水平明显高于癌前期病损黏膜和正常上皮。下面就该酶在舌鳞状细胞癌侵袭中的作用及其特异性抑制剂塞来昔布对舌鳞状细胞癌侵袭作用的抑制作一综述。 1 环氧化酶-2及其抑制剂 COX-2是一种催化致炎物质地诺前列酮合成的重要限速酶，在体内呈诱导性表达。在生理状态下，除巨噬细胞、成纤维细胞、软骨细胞、上皮细胞和内皮细胞以及关节滑膜、肾小球致密斑和大脑的某些区域外，多数组织不表达COX-2。当受到炎症性细胞因子、生长因子和内毒素以及某些有丝分裂原的刺激时，COX-2的表达水平显著增强1。COX-2过度表达可导致地诺前列酮的合成增加，进而促进许多肿瘤的形成。另外

7、，高水平的地诺前列酮可促进血管生成，促进上皮细胞增殖，抑制免疫监视和直接的肿瘤刺激作用，对多种癌细胞的增殖、侵袭、转移和免疫逃避具有促进作用。为此，一些选择性COX-2抑制剂如塞来昔布和罗非昔布等应运而生，其抗肿瘤特性在体内和体外试验中已初步得到证实。COX-2主要的抗肿瘤机制可能与抑制地诺前列酮的合成有关，通过抑制地诺前列酮的合成诱导细胞程序性死亡，抑制恶性肿瘤的增殖，阻止肿瘤细胞的侵袭和迁移。过表达的COX-2广泛参与了炎症和肿瘤的发生过程。 2 环氧化酶-2与肿瘤侵袭 2.1 环氧化酶-2促进肿瘤细胞的侵袭 COX-2的高表达与肺癌、乳腺癌、食管癌和口腔癌等有关。COX-2在正常的上皮组

8、织中极少表达，而在肿瘤组织中表达上调2。COX-2的诱 导表达不仅是肿瘤形成过程中的早期事件，而且参与肿瘤的晚期发展。研究发现，COX-2的过表达与人类肿瘤细胞的侵袭转移表现型之间具有相关性。当COX-2在肿瘤细胞内持续稳定地过表达时，会增加地诺前列酮的产量，肿瘤细胞变得更具有侵袭性。Masunaga等3检测了100例结肠癌标本后发现，COX-2的过表达与以免疫组化标记CD34的毛细血管密度有显著的相关性。研究显示，大量微血管聚集在COX-2表达区域的周围，说明COX-2与肿瘤血管新生有关，其可能机制为COX-2促进地诺前列酮等的合成，继而作用于相关受体，诱导血管内皮生长因子（vascular

9、 endo- thelial growth factor，VEGF）为主的促血管生成因子表达上调，诱导血管新生，促进肿瘤细胞侵袭4。 王喜梅等5在采用免疫组化法检测67例甲状腺乳头状癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）组织、15例甲状腺腺瘤组织和20例癌旁组织中COX-2及基质金属蛋白酶（matrix metalloprotease，MMP）-2的表达时发现，在PTC组织中，COX-2和MMP-2的阳性率均高于甲状腺腺瘤和癌旁正常滤泡组织，而且，COX-2和MMP-2阳性表达与淋巴结转移和细胞侵袭程度呈正相关，COX-2的阳性表达强度与MMP-2的阳性表达强度之

10、间明显正相关。即COX-2和MMP-2两者协同作用促进PTC的恶性发展，而且两者可作为PTC恶化的分子标志。层黏蛋白-5是一种与细胞迁移和浸润相关的细胞外基质蛋白，在许多恶性肿瘤中均有表达。NiKi等6在研究102例直径小于2 cm的早期肺腺癌的病理组织过程中发现，COX-2与层黏蛋白-5的表达水平明显相关，在肺癌的侵袭前缘，两者共同表达最为显著。CD44是细胞表面的玻璃酸酶受体，在恶性肿瘤的转移起始过程中发挥重要作用。在肺腺癌细胞和鳞状细胞癌细胞中，COX-2过度表达和地诺前列酮水平增加的同时伴随着CD44的表达增高和细胞侵袭力的增强，这一过程由前列腺素E受体亚型EP4介导。COX-2可通过

11、地诺前列酮经由EP4受体信号转导途径上调CD44的表达和肿瘤细胞的侵袭能力，CD44还有诱导MMP聚集和活化的作用，协同促进肿瘤的侵袭。 2.2 环氧化酶-2促进肿瘤侵袭的机制 肿瘤细胞的侵袭包括癌细胞穿越细胞间基质和向远处器官播散，并与多种因素有关，包括肿瘤细胞本身的特性和周围基质的影响以及血管新生等。研究发现，COX-2可能通过以下途径促进肿瘤细胞的侵袭和转移。1）促进新生血管的生成：血管生成是肿瘤侵袭的前提和基础，地诺前列酮作为COX-2的主要产物之一，单独作用就可促进新生血管的形成，肿瘤细胞借助血管向周围组织迁移；2）产生或诱导产生降解细胞外基质的蛋白酶：MMP是降解细胞外基质最重要的

12、酶类，通过降解细胞与细胞、细胞与基质间的胶原等连接结构而促进肿瘤细胞的侵袭和浸润；3）上调细胞黏附分子的表达：从黏附分子的角度而言，肿瘤转移的亲器官性是通过器官内皮细胞表达特异性的黏附分子，而肿瘤细胞则产生这些黏附分子的特异性配体使其得以实现；4）增加黏附能力：增加肿瘤细胞与基质蛋白纤维、连接素和毛细血管上皮的黏附能力，使肿瘤细胞容易黏附于细胞外基质，进一步浸润生长继而向周围组织侵袭；5）改变细胞表面糖抗原的表达：肿瘤细胞与血管内皮细胞的黏附由肿瘤细胞表面的糖抗原介导，COX-2可通过改变细胞表面糖抗原来增加肿瘤细胞与内皮细胞的黏附性，促进肿瘤的侵袭和转移；6）抑制机体的免疫反应：COX-2的

13、催化产物地诺前列酮可抑制免疫调节淋巴因子、T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖以及自然杀伤细胞的细胞毒作用，使机体的免疫能力下降，肿瘤细胞逃避宿主的免疫监视，获得转移潜能。总之，肿瘤侵袭是一个多因素、多环节和多步骤的协同作用过程，COX-2在此过程中发挥了重要作用。 2.3 环氧化酶-2与舌鳞状细胞癌的侵袭 舌鳞状细胞癌是常见的恶性肿瘤之一，其恶性程度和较强的侵袭能力是导致患者复发和预后不良的主要原因。高水平的地诺前列酮可促进血管生成，促进上皮细胞增殖，抑制免疫监视和直接的肿瘤刺激作用，且与肿瘤的侵袭性生长、侵犯和转移潜能呈正相关。在舌鳞状细胞癌中，COX-2的过表达致地诺前列酮合成增加且与舌鳞状细胞

14、癌的发生发展和浸润转移密切相关。Pandey等7在通过反转录聚合酶链反应（reverse transcription polymerase chain reaction，RT-PCR）观察32例正常口腔黏膜和13例不同程度的口腔癌前期病损及42例舌鳞状细胞癌时发现，COX-2蛋白在舌鳞状细胞癌中的阳性表达，明显高于癌前病损黏膜和正常口腔黏膜；在癌前病损中，COX-2也较正常口腔上皮明显增高。这就提示，COX-2可能参与舌鳞状细胞癌的发生和发展。 另有研究显示在多种瘤组织中，COX-2的表达增加与VEGF的表达增加呈正相关，COX-2能刺激VEGF的表达，提高VEGF在肿瘤细胞中的含量，可以诱发

15、和增强细胞的侵袭和转移能力。Yang等8采用台盼蓝拒染法计数活细胞和甲噻唑四唑氮（MTT）法发现，不同浓度的塞来昔布对人舌鳞状细胞癌细胞体外增殖的抑制作用具有时间和浓度依赖性。另外，浓度分别为20、40、60、100 mol/L的塞来昔布作用48 h后均可使G0 /G1期细胞减少，S期细胞明显增多，G2 /M期细胞减少，细胞阻滞于SG2 /M期；细胞增殖指数降低，与对照组相比较差异有统计学意义（P0.05）。 众多研究发现，COX-2 cDNA的转染还增加了细胞黏附分子的表达；COX-2高表达使金属蛋白酶-2活性增加，膜金属蛋白酶表达增多，因而可增加肿瘤细胞的黏附和扩散。COX-2能升高组织的

16、微血管密度，促进一氧化氮合酶、血小板衍生生长因子和VEGF的表达，促进炎症和肿瘤血管生长，为肿瘤的生长和转移提供所必需的营养。 Itoh等9在采用免疫组化法观察72例口腔鳞状细胞癌患者时发现，COX-2在癌细胞侵袭的前缘过度表达，在肿瘤周围的基底细胞亦为阳性，但弱于浸润的癌细胞。该研究提示，COX-2在口腔鳞状细胞癌的浸润和侵袭中发挥了重要作用。 3 环氧化酶-2抑制剂与肿瘤侵袭 3.1 环氧化酶-2抑制剂抑制肿瘤的侵袭 体内和体外研究发现，COX-2抑制剂能抑制肿瘤细胞的迁移和黏附以及血管内浸润。Yao等10在小鼠结肠直肠癌肝转移模型中给予选择性COX-2抑制剂后发现，癌细胞肝转移的发生显著

17、减少，其可能机制为选择性COX-2抑制剂导致COX-2细胞周期蛋白D1、地诺前列酮、MMP-2、MMP-9和VEGF的表达显著降低，即选择性COX-2抑制剂能通过多种机制来抑制肿瘤的侵袭和肝转移潜能。Torrance等11发现，COX-2抑制剂JTE-522可诱导COX-2阳性表达的胰腺癌细胞的侵袭力下降，调节诸如细胞运动、与细胞外基质的黏附能力等细胞侵袭遗传因素。体内研究也证实，选择性COX-2抑制剂可抑制动物体内肿瘤的转移。 徐刚等12在应用RT-PCR检测塞来昔布和吉西他滨对胰腺癌细胞MMP-2、9及其组织抑制剂（tissue inhibitor of metalloprotease，T

18、IMP）-1、2 mRNA的表达情况时发现，塞来昔布作用24 h后即可降低穿透细胞外基质的侵袭细胞数量，塞来昔布与吉西他滨联合作用，侵袭细胞的数量明显减少；而吉西他滨单独作用24和72 h，胰腺癌侵袭细胞数量较对照组无明显差异。这就提示塞来昔布对癌细胞的侵袭能力具有明显的抑制作用，其机制部分是通过抑制MMP-2和MMP-9的分泌，减少细胞外基质的降解所致。 3.2 环氧化酶-2抑制剂与舌鳞状细胞癌 大量的体外试验显示，选择性COX-2抑制剂通过诱导细胞程序性死亡抑制地诺前列酮的合成和MMP的活性进而抑制肿瘤向周围组织浸润，从而有效地阻止肿瘤的发生和发展。Yamamoto等13在化学药物4-硝基

19、喹啉-1-氧化物诱导的小鼠舌癌模型中，采用免疫组化法检测选择性COX-2抑制剂依托度酸对舌鳞状细胞癌的抑制作用时发现，依托度酸可通过抑制COX-2的活性并阻断鼠舌鳞状细胞癌的发展，且抑制效果呈剂量依赖性，但不能抑制COX-2的表达。这就提示，选择性COX-2抑制剂能显著降低化学致癌小鼠模型中舌鳞状细胞癌的发生率，可作为舌鳞状细胞癌预防和治疗的新途径。 进一步的研究还发现，COX-2抑制剂还与舌鳞状细胞癌的侵袭有关。Kinugasa等14在通过明胶酶谱法和蛋白印迹技术检测选择性COX-2抑制剂对口腔鳞状细胞癌细胞株侵袭作用的抑制效果时发现，选择性COX-2抑制剂可明显地降低口腔鳞状细胞癌细胞株的

20、侵袭能力，且抑制效果呈时间和剂量依赖性。Kwak等15在用RT-PCR和蛋白印迹技术检测塞来昔布对高侵袭力的舌鳞状细胞癌细胞株（YD-10B）的抑制效果时发现，塞来昔布抑制舌鳞状细胞癌细胞的浸润是通过细胞周期蛋白依赖激酶抑制基因p27和降解型胶原基质来实现的，且明胶酶谱检测显示，10 mol/L的塞来昔布可显著降低MMP-2和MMP-9的活性。该研究提示，选择性COX-2抑制剂塞来昔布可能通过细胞和分子机制来发挥抗癌细胞侵袭的作用，但其具体作用有待于更深入的研究。【参考文献】 1 熊培颖, 黄生高, 张建兴. 华西口腔医学杂志, 2006, 24（4）：353-356.2 Fux R, Schwab M, Thon KP, et al. Clin Cancer Res, 2005, 11（13）：4754-4760.3 Masunaga R, Kohno H, Dhar DK, et al. Clin Cancer Res, 2000, 6（10）：4064-4068.4 曹选平, 张松涛, 周 弘, 等. 华西口腔医学杂志, 2005, 23（5）：431-433.5 王喜梅, 孙 雷, 刘逢吉, 等. 肿瘤防治杂志, 2004, 11（6）：593-596.6 Niki T, Kohno T, Iba S, et al. Am J Pathol, 2002, 160（3）：1