从19世纪开始,阿司匹林的解热、镇痛、抗炎作用逐渐用于临床工作,作为医学史上三大经典药物之一,迄今已应用百余年。在2013年阿司匹林国际专题会议上,除了其作为预防动脉粥样硬化药物被提及外,在多种肿瘤的预防、治疗等方面,阿司匹林也得到了极大的关注[1]。本文通过概述阿司匹林的作用机制,浅析阿司匹林在肿瘤中的抗炎、止痛、抗肿瘤等方面的作用,并为其在控制肿瘤相关性炎症上发挥更大作用提供一些思路。
1.1 抑制环氧合酶 环氧合酶(COX)为前列腺素(PG)合成酶,分为COX-1和COX-2。COX-1多于静息细胞中少量存在,COX-2作为一种诱导酶可诱导催化花生四烯酸(AA)生成一系列内源性PG,是合成PG的限速酶。COX在正常情况下不表达,但是在炎症细胞因子、生长因子、促肿瘤因子等的刺激下,其蛋白表达含量急剧增加,从而使PG类物质增加,促进肿瘤细胞增殖,并抑制其凋亡。而阿司匹林可抑制COX的活性,减少PG类物质的产生,从而起到抗肿瘤作用[2-4]。
1.2 抑制Bcl-2基因活性、上调Bax基因表达 Bcl-2基因为目前研究最广泛的抑制肿瘤细胞凋亡的基因之一。Bax基因是Bcl-2基因家族的成员之一,两者通过特定比例在调控肿瘤凋亡中起着相互制约的作用。最初,Brambilla等[5]定量检测了121例神经内科分泌肺癌的细胞凋亡基因,结果表明神经内分泌肺癌的快速增殖及侵袭性均与Bcl-2/Bax比例失衡有关。体内Bcl-2与Bax按一定比例共同存在并控制细胞凋亡,当Bcl-2高表达时,细胞免于凋亡,当Bax高表达时,细胞趋于凋亡。同时,阿司匹林在控制多发性骨髓瘤、卵巢癌的发生发展中,通过上调Bax基因、抑制Bcl-2基因活性也是其主要机制之一[6-7]。
1.3 抑制核因子κB(NF-κB) NF-κB为特异性抑制蛋白,正常时在细胞内常以无活性的三聚体存在,当机体受到氧自由基、紫外线、病毒、细菌等因素作用后,形成游离的 NF-κ单体,它与特异性的 κB序列结合后诱导相关基因转录,激活炎症反应、促进肿瘤细胞的增殖。Kastrati等[8]研究认为COX/前列腺素和NF-κB通路激活在乳腺癌的发生发展及耐药方面均有影响,而阿司匹林通过抑制上述途径可降低乳腺癌发病率,Nath等[9]的研究显示在乳腺癌雌激素受体ER阳性患者中,通过上述通道治疗效果更加明显。Liao等[10]则从细胞水平和动物模型研究了骨肉瘤细胞体外生长及转移机制,提出阿司匹林可通过NF-κB通路抑制骨肉瘤的生长、转移。
1.4 激活死亡受体(DR)诱导细胞凋亡 DR属于肿瘤坏死因子(TNF)受体超家族,人类有8个DR,其中DR5在各种肿瘤细胞中均有表达,它的抗肿瘤机制主要是通过传递肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)的凋亡信号而发生作用的[11]。Rana等[12]研究发现,阿司匹林可通过TRAIL途径消除循环系统的结肠癌细胞,从而降低结肠癌转移风险。而Im等[13]则选择宫颈癌细胞作为研究对象,结果提示阿司匹林可增强TRAIL通路的敏感性,激活半胱天冬酶和线粒体信号通路,而达到抗肿瘤作用。
1.5 抑制血小板聚集 肿瘤患者血液黏滞度较高,小剂量阿司匹林(50~150 mg/d)使血小板环氧化酶丝氨酸结合位点乙酰化,使之失活,阻碍AA形成,减少PG合成,从而抑制血小板生成血栓素A2,抑制血栓形成,发挥抗凝作用。阿司匹林还能阻止癌细胞与血小板结合,进而阻断癌细胞扩散。
2.1 炎症与肿瘤的关系 阿司匹林通过减轻肿瘤相关性炎症的发生,从而达到抗肿瘤效果。肿瘤相关性炎症是癌症的第七大特征之一。一般认为这种炎症为非可控性炎症。非可控性炎症定义为在某些不确定因素持续或低强度的刺激下,靶组织处于长期或过度反应,炎症无法从抗感染、组织损伤模式下转变为平衡稳定的状态,导致炎症反应持续存在[14]。传统观念认为,肿瘤组织中大量炎症细胞浸润是免疫系统消灭肿瘤的反应,而现在越来越多的研究表明,这些炎症细胞有促肿瘤效应,比如溃疡性结肠炎为大肠癌发生的相关因素之一。肿瘤相关巨噬细胞(TAM)是肿瘤微环境中浸润的众多免疫细胞的主要成员,占免疫细胞总数的30%~50%,根据其本身的多样性和微环境的多样性,目前认为它至少包括两种类型:(1)经典活化的巨噬细胞,又称M1巨噬细胞,主要参与Th1型免疫应答,它可杀灭肿瘤细胞并抑制肿瘤血管、淋巴管生成;(2)替代性活化的巨噬细胞,又称M2巨噬细胞,主要参与Th2型免疫调控,参与肿瘤组织修复和血管、淋巴管重建[15-16]。Sica等[17]总结近年关于TAM的研究后发现,认为TAM属于M2型,并认为其具有促进肿瘤生长的作用。Herwig等[18]认为癌周浸润的高密度单核巨噬细胞主要是M2型的TAM,且M2密度越高预后越不良。因此,调控TAM发挥抗肿瘤的理想方案是既减少M2型巨噬细胞产生,又能诱导其向M1型巨噬细胞转化。肿瘤患者接受放疗时,射线直接损伤肿瘤细胞DNA,电离产生的炎症介质也可间接损伤DNA,容易导致相关性炎症如放射线肺炎,这种放疗后微环境的改变导致的炎性细胞如M2募集,促进新生血管形成,导致肿瘤细胞较难杀灭且易于复发,降低放疗敏感性。而为了更大程度上杀灭肿瘤,则需要加大放射剂量,剂量的增大意味着更多正常组织受损,炎症加重,影响修复,严重可导致空腔脏器如食管、胃肠穿孔。
TAM计数与COX-2的表达成正相关,它们均与新生血管的发生密切相关,影响肿瘤侵袭性。TAM能产生血管生成调节酶如COX-2。COX-2的选择抑制剂如阿司匹林等可使M2向M1转化,减少肿瘤的浸润、复发、转移[19],也可以增加放疗敏感性,对于需要接受大剂量、大范围放疗的肿瘤病人,提示可以在放疗之前使用阿司匹林等解热镇痛药改善微环境,减少炎症反应。
2.2 阿司匹林治疗癌性疼痛 癌痛是肿瘤患者面临的主要临床问题之一,它严重影响了患者的生存质量。其治疗遵循WHO三阶梯止痛原则,目前《NCCN成人癌痛临床实践指南》(2011版)推荐的一阶梯可选药物顺序为阿司匹林、其他非甾体消炎药、对乙酰氨基酚。可见,阿司匹林作为基础癌痛用药,在临床中起到重要作用。但是需要强调的是,作为阿司匹林类的解热镇痛药仅限于一阶梯止痛,当癌痛加剧时,增加剂量并不能增加止痛效果,反而还会引起消化道及肝肾功能损害,必须使用时也限于短疗程和轮换给药。
2.3 阿司匹林与抗肿瘤 阿司匹林不仅可以预防多种癌症,降低癌症发生率,还可以抑制多种癌细胞生长,促使癌细胞凋亡,在结肠癌、宫颈癌、乳腺癌、骨肿瘤等中均有抗肿瘤作用[7-10,12-13]。总的来说,阿司匹林主要是通过抑制Bcl-2基因活性,上调Bax基因表达,抑制NF-κB,激活DR等途径发挥抗肿瘤作用的。
阿司匹林与抗肿瘤的关系还可以从表观遗传学角度解读。表观遗传是指DNA序列不发生变化,但基因表达了可遗传改变。DNA甲基化是研究相对成熟的一种,甲基化模式的改变在肿瘤发生发展过程特别在早期起着重要作用。雷帕霉素靶蛋白(mTOR)作为多条信号转导通路中的中间环节,受到上游调节物Akt调节[20-22],而Akt/mTOR常与结肠癌、多发性骨髓瘤等的发生有关。孙丹凤等[23]也认为,抑制mTOR可间接增强DNA甲基化转移酶抑制剂活性,从而抑制胃癌细胞生长。阿司匹林诱导肿瘤细胞凋亡部分归因于抑制Akt活化,Akt活化后可激活底物蛋白mTOR。
阿司匹林在抗肿瘤、止痛、抗炎等方面均有运用,其在止痛、抗炎方面已是共识;它的抗肿瘤机制也得到深入研究,在诸多抗肿瘤机制中,表观遗传学炎症可促进肿瘤发生发展。与此同时,在控制肿瘤相关性炎症方面,阿司匹林可能会发挥更大范围的作用,值得进一步探讨。
[1]SMITH T, ELWOOD P, KEATING C, et al. The Aspirin Foundation Scientific Conference: the history, the present state and the future of aspirin prophylaxis[J]. Ecancermedical-science, 2014, 8(1): 388.
[2]MASFEMER J L, LEAHY K M, KOKI A T, et al. Antiangiogenic and antitumor activation of cyclooxygenase-2 inhibitors[J]. Cancer Res, 2000, 6(5): 1306-1311.
[3]SHIOTANI H, DENDA A, YAMAMOTO K, et al. Increased expression of cyclooxygenase-2 protein in 4-nitroquinoline-1-oxide-induced rat tougue carcinomas and chemopreventive efficacy of a specific inhibitor,nimesulide[J]. Cancer Res, 2001, 61(4): 1451-1456.
[4]CHEN W S, WEI S J, LIU J M, et al. Tumor invasiveness and liver metastasis of colon cancer cells correlated with cyclooxygenase-2 (COX-2) expression and inhibited by a COX-2-selective inhibitor, etodolac[J]. International Journal of Cancer. Journal International du Cancer, 2001, 91(6): 894-899.
[5]BRAMBILLA E, NEGOESCU A, GAZZERI S, et al. Apoptosis-related factors p53, Bcl2, and Bax in neuroendocrine lung tumors[J]. Am J Pathol, 1996, 149(6): 1941-1952.
[6]DING J H, YUAN L Y, HUANG R B, et al. Aspirin inhibits proliferation and induces apoptosis of multiple myeloma cells through regulation of Bcl-2 and Bax and suppression of VEGF[J]. Eur J Haematol, 2014, 93(4): 329-339.
[7]LI L, MAO X, QIN X, et al. Aspirin inhibits growth of ovarian cancer by upregulating caspase-3 and downregulating Bcl-2[J]. Oncol Lett, 2016, 12(1): 93-96.
[8]KASTRATI I, LITOSH V A, ZHAO S, et al. A novel aspirin prodrug inhibits NF-κB activity and breast cancer stem cell properties[J]. BMC Cancer, 2015, 15(1): 845.
[9]NATH N, CHATTOPADHYAY M, RODES D B, et al. Nitric oxide-releasing aspirin suppresses NF-κB signaling in estrogen receptor negative breast cancer cells in vitro and in vivo[J]. Molecules, 2015, 20(7): 12481-12499.
[10]LIAO D, ZHONG L, DUAN T, et al. Aspirin suppresses the growth and metastasis of osteosarcoma through the NF-κB pathway[J]. Clin Cancer Res, 2015, 21(23): 5349-5359.
[11]ZHU J, ZHOU Q, TAN S. Targeting miRNAs associated with surface expression of death receptors to modulate TRAIL resistance in breast cancer[J]. Cancer Lett, 2016, 383(2): 154-160.
[12]RANA K. REINHART-KING C A,KING M R. Inducing apoptosis in rolling cancer cells:a combined therapy with aspirin and immobilized TRAIL and e-selectin[J]. Mol Pharm, 2012, 9(8): 2219-2227.
[13]IM S R, JANG Y J. Aspirin enhances TRAIL-induced apoptosis via regulation of ERK1/2 activation in human cervical cancer cells[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2012, 424(1): 65-70.
[14]张桂贤,刘洪斌,刘大卫.非可控性炎症与肿瘤相关性研究[J].中国中西医结合外科杂志,2015, 21(2):197-201.
[15]KANAMI I,TAKEUCHI K,KODAIRA S. Tumor-associated macrophage infiltration in pulmonary adenocarcinoma: association with angiogenesis and poor prognosis[J]. Ontology, 1999, 57(2): 138-142.
[16]GEISSMANN F D,Gordon S, Hume D A, et al. Unravelling mononuclear phagocyteheterogeneity[J]. Nat Rev Immunol, 2010, 10(6): 453-460.
[17]SICA A, SCHIOPPA T, MANTOVANI A, et al. Tumour-associated macrophages are a distinct M2 polarised population promoting tumour progression: potential targets of anti-cancer therapy[J]. Eur J Cancer, 2006, 42(6): 717-727.
[18]HERWIG M C, BERGSTROM C, WELLS J R, et al. M2/M1 ratio of tumor associated macrophages and PPAR-gamma expression in uveal melanomas with class 1 and class 2 molecular profiles[J]. Exp Eye Res, 2013, 107(1): 52-58.
[19]KLIMP A H, HOLLEMA H, KEMPINGA C, et al. Expression of cyclooxygenase-2 and inducible nitric oxide synthase in human ovarian tumors and tumor-associated macrophages[J]. Cancer Res, 2001, 61(19): 7305-7309.
[20]黄嘉佳,林桐榆.mTOR通路及其抑制剂抗肿瘤的研究进展[J].癌症,2007,26(12):1397-1403.
[21]CHOE G, HORVATH S, CLOUGHESY T F, et al. Analysis of the phosphatidylinositol 3’-kinase signaling pathway in glioblastoma patients in vivo[J]. Cancer Res, 2003, 63(11): 2742-2746.
[22]PAEZ J,SELLCRS W R.P13K/PTEN/AKT pathway.A critical mediator of oncogenic signaling[J].Cancer Treat Res,2003,115(115):145-167.
[23]孙丹凤,张燕捷,田筱青,等.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路及其下游蛋白在胃癌组织中的活化及临床意义[J].中华消化杂志,2013,33(3):166-170.