嚴晨強 綜述 黃 河 審校

阿司匹林(aspirin，acetylsalicylic acid，ASA)化學(xué)名為乙酰水楊酸，是非甾體類抗炎藥，現(xiàn)已被廣泛使用。1852年蒙彼利埃大學(xué)化學(xué)教授Charles Gerhart 發(fā)現(xiàn)了水楊酸分子結(jié)構(gòu)，利用水楊酸與醋酐進行了合成，由于其純度低且不穩(wěn)定未能引起重視[1]。1897年，F(xiàn)elix Hoffmann首次合成了ASA并純化[2]。1899年Felix Hoffman合成的乙酰水楊酸被注冊為“Aspirin”并開始用于臨床[1]。我國于1958年開始生產(chǎn)。隨著研究的逐漸深入， ASA被廣泛用于鎮(zhèn)痛、抗炎、退熱、心血管疾病、內(nèi)分泌疾病、腫瘤領(lǐng)域等。ASA與腫瘤的關(guān)系已有較多研究，葉華等[3]的一項Meta分析表明，結(jié)直腸癌患者長期口服小劑量ASA可能有助于改善預(yù)后。長期服用可導(dǎo)致消化道不良反應(yīng)，但長期隔日服用不僅能減少不良反應(yīng)，還使其抗腫瘤的凈效益增加[4]。食管癌、胃癌、膽管癌、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、和肺癌等腫瘤中都發(fā)現(xiàn)了ASA的抗腫瘤作用[5,6]。筆者對ASA抗腫瘤作用及機制進行綜述。

1 抗腫瘤經(jīng)典途徑

ASA可通過環(huán)氧酶 (cyclooxygenase,COX)、NF-κB/IκB、Bax/Bcl-2、TRAIL、誘導(dǎo)自噬、氧化應(yīng)激等途徑發(fā)揮抗腫瘤作用。

1.1 COX

1.1.1 COX COX有三種同工酶。COX-1位于正常組織，有保護消化道黏膜、調(diào)節(jié)血小板聚集(通過TXA2)、調(diào)節(jié)血管張力(通過PGI2)、調(diào)節(jié)腎血流量的作用[7]。COX-2存在于中樞神經(jīng)、腎臟、炎性反應(yīng)區(qū)，具有生成致炎物質(zhì)的作用[8]。COX-3在不同組織中表達不同，研究發(fā)現(xiàn)其在疼痛中扮演重要角色[8]。

1.1.2 ASA對COX作用[8]低濃度ASA導(dǎo)致COX活性中心的絲氨酸乙酰化失活，該過程不可逆，TXA2生成減少，血小板聚集及血栓形成受到抑制，從而產(chǎn)生抗凝作用。高濃度ASA能抑制血管壁中COX，減少PGI2生成。

1.1.3 ASA抑制COX-2抗腫瘤 COX-2可使人骨髓細胞、人乳腺癌和結(jié)腸癌中花生四烯酸轉(zhuǎn)化為PGE2[9,10]。PGE2通過活化磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B(Phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt)、c-Jun氨基末端激酶(C-jun amino-terminal kinase，JNK)、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)啟動致癌信號通路,刺激肺癌細胞生長[11]。ASA抑制COX-2，減少PGE2的生成和抑制絲裂原活化蛋白激酶 (Mitogen-activated protein kinase，MAPK) 的活性，可使肝癌細胞增殖受到抑制[12]。COX-2在40%～50%的良性息肉和80%～90%的腺癌中過表達，ASA可抑制COX-2，降低結(jié)腸癌發(fā)生[13]。體外實驗發(fā)現(xiàn)ASA通過抑制COX-2 能夠下調(diào)PI3K信號通路的活性，并能改善PIK3CA突變結(jié)直腸癌患者的預(yù)后[14]，降低特異性死亡率[14]。COX-2抑制劑可降低結(jié)直腸癌、子宮內(nèi)膜癌、卵巢癌、宮頸癌等多種腫瘤的發(fā)病率[15]。另外，COX-2通過整合素avβ3，基質(zhì)金屬蛋白酶 (Matrix metalloproteinases ，MMPs) 合成，VEGF、bFGF等血管生成因子的表達等途徑，促進腫瘤血管的生成，ASA抑制COX-2可能是預(yù)防胃癌的機制之一[16,17]。

1.1.4 ASA抑制COX-1抗腫瘤 腫瘤細胞脫離原發(fā)腫瘤進入循環(huán)并受剪切力和免疫攻擊，大多數(shù)被NK細胞破壞，也有一些會觸發(fā)血小板活化并形成保護性的“血小板涂層”[18]。血小板聚集可使腫瘤細胞逃避免疫系統(tǒng)監(jiān)測，又被稱為腫瘤細胞誘導(dǎo)血小板聚集(Tumor cells induce platelet aggregation，TCIPA)[19]。COX-1存在于血小板使其合成TXA2，TXA2促進血小板聚集[20]。COX-1可促進血小板的激活，活化的血小板產(chǎn)生轉(zhuǎn)化生長因子-β(Transforming growth factor-beta，TGF-β)、白細胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)等細胞因子與炎性因子可促進腫瘤細胞生長、轉(zhuǎn)移及血管生長，協(xié)助腫瘤細胞逃脫免疫殺傷[21]。ASA通過抑制COX-1的活性,使血小板的活化和聚集受抑制,從而發(fā)揮抑制癌細胞轉(zhuǎn)移的作用[22]。上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)變 (epithelial-mesenchymal transition，EMT)在腫瘤浸潤和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮重要的作用，結(jié)腸癌在浸潤和轉(zhuǎn)移過程中，癌細胞逐漸失去上皮特性,同時獲得間充質(zhì)細胞的表型特征，發(fā)生EMT[23]。ASA通過上調(diào)E-鈣黏蛋白(E-cadherin)表達，下調(diào)N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)、Snail1表達抑制結(jié)腸癌HT-29細胞EMT，從而抑制其遷移及侵襲能力[23]。

1.2 NF-κB/IκB 通常NF-κB與NF-κB抑制蛋白(IkB)結(jié)合以非活性的形式存在，NF-κB激活后誘導(dǎo)抗細胞凋亡基因表達(圖1)。腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor，TNF)等磷酸化并降解IκB，NF-κB的核定位信號被暴露，并迅速轉(zhuǎn)移到細胞核內(nèi)，與特異性κB序列結(jié)合，誘導(dǎo)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄。其活化可影響許多前炎性介質(zhì)如TNF-α、IL-8及COX-2等合成和釋放[24]。在人類癌細胞模型、大腸癌細胞中ASA可以抑制NF-κB核易位促進腫瘤細胞凋亡[25-27]。NF-κB還可改變IκB激酶 (IKK)、ERK、p38MAPK、細胞周期依賴性蛋白激酶 (cell cycle-dependent protein kinases，CDKs)的活性，抑制腫瘤細胞生長[28]。

圖1 NF-κB引起抗凋亡基因表達

NF-κB與IkB結(jié)合后失活，IKK可磷酸化IkB，IkB與NF-κB分離，NF-κB進入細胞核并引起抗凋亡基因表達。ASA與IκB結(jié)合阻止其被IKK磷酸化，也可與IKK-2結(jié)合抑制其活性，NF-κB不能進入細胞核，從而促進腫瘤細胞凋亡

1.3 Bcl-2 B細胞淋巴瘤/白血病-2基因(B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)家族抗凋亡成員有Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-w、Bcl-B、Mcl-1、A1，促凋亡成員有Bax、Bak、Bok、Bid、Bim、Bik、Bad、Bmf、Hrk、Noxa、Puma[29]。Bcl-2通過增強線粒體膜電位，抑制鈣離子的跨膜移動，從而使核酸內(nèi)切酶無法活化,抑制細胞凋亡[30]。Bax基因通過直接激活死亡效應(yīng)因子半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶 (cysteine-containing aspartate-specific proteases，caspases) ，或改變細胞膜通透性引起細胞色素C釋放，伴有細胞膜通透一些離子以及小分子物質(zhì)而促進細胞凋亡[30]?？傊?，Bcl-2和Bax兩者通過特定比例調(diào)控腫瘤凋亡。Bcl-2處于高表達時，抑制細胞凋亡，而當(dāng)Bax高表達時，促進細胞凋亡[31]。ASA在控制多發(fā)性骨髓瘤、卵巢癌的發(fā)生發(fā)展中，通過上調(diào)Bax基因、抑制Bcl-2基因活性也是其主要機制之一[31]。ASA促使結(jié)腸癌SW480細胞Bax表達上調(diào)， Bcl-2表達下調(diào)，從而抑制SW480細胞的增殖、遷移和侵襲能力[32]。ASA可使人小細胞肺癌A549細胞中Caspase-3活化，引起凋亡[33]。

1.4 TRAIL 腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)凋亡配體(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)與死亡受體4(Death receptor 4，DR4)和死亡受體5(Death receptor 5，DR5)結(jié)合時引起腫瘤細胞凋亡而對大多數(shù)正常細胞呈低毒性[34]。尤其DR5受體廣泛表達于黑色素瘤、食管癌、直腸癌等腫瘤組織而在正常組織細胞中幾乎不表達[33]。TRAIL介導(dǎo)的凋亡信號通路包括外源性通路(死亡受體凋亡通路)和內(nèi)源性通路(線粒體凋亡通路)[34]，見圖2。實驗表明，ASA可增強TRAIL誘導(dǎo)的肝癌SMMC-7721細胞、Hep G-2細胞凋亡作用[33]。ASA通過增強DR5的表達、引起DR5聚集、激活凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，促進食管癌細胞凋亡[30]。干擾素及一些化療藥物這類因素,通過提高DR5的表達增加細胞對TRAIL誘導(dǎo)凋亡的敏感性[30]。

1.5 自噬 自噬又稱為Ⅱ型程序性細胞死亡,生物膜包裹待分解物形成自噬體，運送到溶酶體后形成自噬溶酶體，胞質(zhì)中絕大多數(shù)物質(zhì)被分解，以滿足細胞的代謝和某些細胞器更新的需求[35]。在腫瘤細胞中，自噬早期階段通過清除腫瘤細胞內(nèi)異常折疊的蛋白、功能異常的細胞器 (線粒體),抑制細胞應(yīng)激反應(yīng)，防止基因組損傷從而抑制癌癥發(fā)生，自噬在后期階段可促進腫瘤細胞存活，協(xié)助免疫逃逸[35]。mTOR是真核細胞啟動自噬中一個關(guān)鍵的抑制性調(diào)節(jié)因子，受多條通路調(diào)節(jié)，激活mTOR的通路如Akt和MAPK信號通路，負調(diào)控mTOR的通路如AMPK和p53信號通路[36]。ASA通過激活A(yù)MPK促進腫瘤細胞的自噬和凋亡的[35]。結(jié)直腸癌細胞模型中，ASA對結(jié)腸直腸癌AMPK/mTOR信號通路的多個組成部分產(chǎn)生作用，涉及mRNA穩(wěn)定性、細胞周期、自噬、蛋白質(zhì)翻譯和核糖體生物發(fā)生的細胞通路，ASA通過抑制mTOR和激活A(yù)MPK來誘導(dǎo)自噬[37]，見圖3。

圖2 腫瘤細胞中TRAIL誘導(dǎo)凋亡[34]

1.6 穩(wěn)定MMR DNA修復(fù)途徑其中之一是DNA錯配修復(fù)(mismatch repair，MMR)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由蛋白質(zhì)復(fù)合物組成，對突變損傷有反應(yīng)，在不利條件下能夠直接修復(fù)錯配堿基或者觸發(fā)程序性死亡[28]。研究表明ASA可以減少腫瘤組織中遺傳異常的積累[38]。在結(jié)直腸癌中，ASA可增加MMR的穩(wěn)態(tài)水平,防止基因異常的累積[28]。ASA在MMR豐富的細胞中能誘導(dǎo)更多的細胞凋亡，表明ASA通過減少細胞突變預(yù)防腫瘤的產(chǎn)生[28]。

1.7 氧化應(yīng)激 通過內(nèi)源性途徑如線粒體、過氧化物酶體、細胞色素P450，外源性途徑如紫外線、放射線炎性細胞因子、病原體等產(chǎn)生具有細胞毒性的氧源物質(zhì)，如超氧自由基、過氧化氫、單線態(tài)氧和羥基自由基，這類物質(zhì)可提高氧化應(yīng)激水平，通過損傷ASA增加AMPK和ULK1的磷酸化。ASA降低S6K1、S6和4E-BP1的磷酸化來抑制mTOR信號通路。TSC1/2：結(jié)節(jié)性硬化蛋白1/2；raptor：哺乳動物雷帕霉素靶蛋白的調(diào)控相關(guān)蛋白；ACC：乙酰輔酶A羧化酶；AMPK：腺苷一磷酸活化蛋白激酶；CRC：結(jié)腸直腸癌；eIF4E：真核翻譯起始因子4E；4E-BP1：4E，結(jié)合蛋白1；HuR ：人類抗原R；LC3：輕鏈3；MEF：小鼠胚胎成纖維細胞；mTOR：雷帕霉素的機械靶點；NDRG1：N-myc下游調(diào)節(jié)1；NSAID：非甾體類抗炎藥；PBS：磷酸鹽；PI3K：磷脂酰肌醇-3-激酶；siRNA：小干擾RNA；S6：S6核糖體蛋白；S6K1：S6核糖體蛋白激酶1核酸、蛋白質(zhì)、脂類導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定、突變、細胞器功能喪失、膜損傷，促使癌癥發(fā)生[39]。細胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species，ROS)通過調(diào)節(jié)相關(guān)信號通路導(dǎo)致EMT，促進腫瘤細胞轉(zhuǎn)移[40]。ROS介導(dǎo)NF-κB 、轉(zhuǎn)錄因子3 (activating transcription factor 3，ATF3) 的激活和DNA損傷在誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡中起到重要作用[16]。由巨噬細胞、腫瘤相關(guān)成纖維細胞、缺氧、衰老成纖維細胞、癌細胞組成的腫瘤微環(huán)境促進氧化應(yīng)激的形成，導(dǎo)致腫瘤進展[41]。在肝炎導(dǎo)致肝癌的發(fā)生過程中，肝炎病毒基因表達，通過氧化應(yīng)激產(chǎn)生DNA損傷、激活細胞激酶和轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致肝細胞癌的發(fā)生[39]。癌細胞有腫瘤抑制基因突變時會逃避ROS誘導(dǎo)的細胞衰老或死亡，出現(xiàn)不可控的增殖[40]。ASA可以誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，促進氧化應(yīng)激、細胞凋亡和進一步阻礙線粒體呼吸功能，從而產(chǎn)生細胞毒性反應(yīng)[42]。結(jié)直腸癌發(fā)生過程中與ROS過量產(chǎn)生有密切關(guān)系，抗氧化劑，如γ-生育酚，生育三烯醇和ASA，可以減少氧化應(yīng)激和ROS的過量產(chǎn)生[43]。另外，一氧化氮釋放型ASA(NO-ASA)由酯鍵與NO供體基團連接，釋放的NO引起氧化應(yīng)激誘導(dǎo)癌細胞凋亡[44]。NO-ASA有望成為結(jié)腸癌和其他癌癥的防治藥物[45]。

圖3 ASA激活A(yù)MPK抑制mTOR誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細胞自噬[37]

1.8 其他 E-cadherin廣泛存在于上皮細胞中維持細胞形態(tài)和細胞黏附，但在腫瘤細胞中表達降低，腫瘤侵襲力增強[46]。ASA可上調(diào)E-cadherin表達水平，抑制結(jié)腸癌細胞EMT的發(fā)生[46]。實驗表明肝癌組織經(jīng)ASA治療后E-cadherin表達明顯增加，肺轉(zhuǎn)移節(jié)結(jié)數(shù)明顯減少[46]。激活蛋白-1(Activated protein -1，AP-1)促進腫瘤形成，而谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(Glutathione-S-transferase，GST)屬于解毒酶，ASA通過抑制AP-1，增強GST-θ，有預(yù)防癌的形成的作用[47]。

2 對腫瘤細胞糖代謝的影響

ASA降低糖代謝，18F氟脫氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose，18F-FDG)在體內(nèi)的生物學(xué)行為與葡萄糖類似[48]。研究顯示ASA可降低結(jié)腸癌患者腫瘤細胞對18F-FDG的攝取率，具體機制尚不明確。缺氧可誘導(dǎo)人結(jié)腸癌細胞株HCT116停滯于G0/G1期，減少其早期凋亡，増加遷移和侵襲能力。隨著缺氧時間的延長，HCT116中乙醛脫氫酶-1(Acetaldehyde dehydrogenase-1，ALDH-1)陽性細胞相對活力數(shù)有所增加。缺氧還可促進結(jié)腸癌細胞萄糖代謝相關(guān)載體葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白-1(Glucose transporter protein-1，Glut-1)在蛋白和mRNA水平的表達。ASA可部分逆轉(zhuǎn)上述缺氧誘導(dǎo)的HCT116生物學(xué)行為的改變，如ASA可抑制缺氧誘導(dǎo)的G0/G1期細胞周期停滯而促進早期凋亡，降低遷移和侵襲能力；減少缺氧誘導(dǎo)的ALDH-1陽性細胞數(shù)及Glut-1的表達。ASA作用于COX-2靶點可能與以上生物學(xué)行為的改變有關(guān)。

3 對機體免疫系統(tǒng)的影響

3.1 增效免疫治療 皮膚癌,乳腺癌和大腸癌細胞可產(chǎn)生大量PGE2,能減弱免疫系統(tǒng)對病變細胞的正常應(yīng)答，腫瘤因此快速增殖[49]。ASA抑制PGE2 的產(chǎn)生免疫系統(tǒng)被重新喚醒[49]。將免疫療法與ASA或其他COX抑制劑聯(lián)合使用比單獨使用免疫療法更能抑制小鼠體內(nèi)大腸癌或黑色素瘤的生長[49]。

3.2 鈣網(wǎng)蛋白 其在腫瘤細胞的表面表達比正常的細胞多[50]。鈣網(wǎng)蛋白與固有免疫細胞，如巨噬細胞，樹突狀細胞等的表面受體CD91/l RP1結(jié)合,增強免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的免疫應(yīng)答[50]。通過誘導(dǎo)劑使人肝癌細胞Hep G2高表達鈣網(wǎng)蛋白，從而產(chǎn)生更高的免疫原性,使免疫系統(tǒng)更好地殺傷和清除腫瘤細胞[50]。

3.3 人白細胞-DR抗原(HLA-DR) 結(jié)腸癌形成中HLA-DR低表達有利于逃避免疫監(jiān)視。Arvind等[51]用ASA、消炎痛及蘇靈達誘導(dǎo)HT-29細胞表達HLA-DR α，從而調(diào)節(jié)腫瘤患者的免疫功能。

3.4 細胞因子平衡 免疫細胞及相關(guān)細胞因子在腫瘤發(fā)生中起重要作用。IL-10抑制細胞免疫，而IL-12可增強細胞免疫起到抗腫瘤作用。PGE2可以調(diào)節(jié)淋巴細胞以及巨噬細胞產(chǎn)生的IL-10和IL-12之間的平衡，增加IL-10以及減少IL-12產(chǎn)生，促進腫瘤發(fā)生。ASA可恢復(fù)此平衡，增強T細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，起到預(yù)防腫瘤形成的作用[5]。

3.5 Fas/FasL 自殺相關(guān)因子(factor associated suicide，F(xiàn)as)即CD95,是一種跨膜糖蛋白,與程序性細胞死亡 (programmed cell death，PCD) 密切相關(guān)。Fas在體內(nèi)的組織細胞，如激活的T細胞、B細胞、單核細胞、中性粒細胞等中廣泛表達。細胞表面的Fas與FasL配體結(jié)合,細胞內(nèi)caspase8被活化，從而啟動細胞凋亡機制。免疫細胞表達的Fas與腫瘤細胞表達的FasL結(jié)合后,通過Fas/FasL信號傳導(dǎo)途徑,免疫細胞凋亡,腫瘤細胞從而逃避免疫殺傷[52]。ASA降低結(jié)腸癌SW-480細胞Fasl蛋白表達后淋巴細胞凋亡率明顯降低[53]。ASA通過誘導(dǎo)Fas表達、下調(diào)FasL表達抑制結(jié)腸癌細胞Caco-2細胞增殖，促進凋亡[54]。ASA能直接與細胞核中的p300相互作用，促進H3K9乙?；せ頕asL表達，誘導(dǎo)結(jié)腸直腸腫瘤干細胞的凋亡[55]。

ASA在解熱、鎮(zhèn)痛、抗炎、心血管疾病等方面的應(yīng)用已被人熟知，其在抗腫瘤方面的作用逐漸被發(fā)現(xiàn)，抗腫瘤機制研究也在逐步深入?？鼓[瘤機制與其對COX的藥理作用密切相關(guān)，同時非COX途徑如NF-κB/IκB、Bax/Bcl-2、TRAIL、誘導(dǎo)自噬、氧化應(yīng)激等也是ASA抗腫瘤的重要途徑。近年來還發(fā)現(xiàn)，ASA通過降低糖代謝誘導(dǎo)結(jié)腸癌細胞凋亡，增強免疫系統(tǒng)功能促進殺傷腫瘤細胞。研究表明，糖尿病大鼠服用ASA后TNF-α的釋放減少，胰島素敏感性增強，證明ASA具有胰島素增敏作用，可改善胰島素抵抗，糾正脂質(zhì)代謝紊亂，抑制炎性因子釋放。但ASA影響內(nèi)分泌系統(tǒng)后是否對腫瘤細胞產(chǎn)生作用仍需進一步研究[56]。ASA抗腫瘤機制、對機體及腫瘤細胞代謝的影響也需要進一步探究?？傊?，ASA有望早日在臨床方面應(yīng)用于腫瘤的預(yù)防和規(guī)范化輔助治療。