鄭正, 江濱

結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)發(fā)病率占全球腫瘤發(fā)病率的第三位,死亡率是惡性腫瘤死亡原因的第二位[1]。根據(jù)炎性反應(yīng)與結(jié)直腸癌的關(guān)系差異,將結(jié)直腸癌分為兩類,即散發(fā)性結(jié)直腸癌(sporadic colorectal cancer,SCRC)與結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)直腸癌(colitis-associated colorectal cancer,CAC),兩者在基因表達的頻度和時間上均存在差異,包括APC,KRAS和TP2等[2]。結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)直腸癌的發(fā)生通常與炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)有關(guān),其中以潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis,UC)為主[3],疾病危險程度與炎癥嚴重程度、病變持續(xù)時間、病變累及范圍等有關(guān),發(fā)病機制涉及“炎癥-增生-癌變”,涵蓋Wnt/β-catenin、COX-2/PGE2、NF-κB、IL-6/STAT3等信號通路。1990年至2019年,中國女性與男性IBD標準化發(fā)病率分別增加約1.14倍和0.99倍,病例數(shù)增加了約3倍[4]。同時中國潰瘍性結(jié)腸炎患者結(jié)腸癌和直腸癌的風險分別增加了12.12倍和4.81倍,遠高于西方國家Meta分析所報告的標準化發(fā)病率2.39[5]。目前,CAC除手術(shù)外沒有其他有效手段,而CAC患者存在腸道慢性炎癥與全身性免疫功能紊亂,手術(shù)風險更大,術(shù)后恢復(fù)相較于CRC患者存在更多問題,預(yù)后較差。越來越多的學者正通過對CAC發(fā)生機制的不斷探索,尋找對CAC有預(yù)防作用的藥物以減少其發(fā)生。本文就CAC的藥物預(yù)防及預(yù)防機制進展做一綜述。

1 水楊酸類

水楊酸類藥物是非甾體類抗炎藥(nonsteroidal antiinflammatory drugs,NSAID)的一種,包括5-氨基水楊酸(5-aminosalicylic acid,5-ASA)、阿司匹林等具有解熱鎮(zhèn)痛作用的藥物。5-ASA可以通過降低氧化應(yīng)激、抑制細胞增殖、調(diào)控β-catenin和促進細胞凋亡等作用來抑制CAC發(fā)生[6],2017年ECCO指南指出使用5-ASA對UC引起的CAC進行化學預(yù)防是合理的[7]。雖然5-ASA對CAC的臨床研究已接近30年,但對CAC的預(yù)防作用仍存在分歧(見表1)。這可能與以下問題相關(guān):①IBD的類型:雖然克羅恩病(crohn’s disease,CD)與UC均屬于IBD,但在腸道表現(xiàn)及嚴重程度方面存在明顯差異。②病情的嚴重程度:CAC的發(fā)生與炎癥性腸病的嚴重程度相關(guān),大多持續(xù)使用5-ASA的患者病情往往更為嚴重,也更可能出現(xiàn)癌變的傾向。③發(fā)現(xiàn)CAC前藥物的使用時間:文獻中報道患者罹患CAC前使用5-ASA的時間長短不一,從6個月至2年不等。④研究的方法:在進行病例對照時,有些研究者關(guān)注使用5-ASA的患者是否出現(xiàn)CAC,也有研究者關(guān)注CAC患者是否在發(fā)現(xiàn)前使用5-ASA。而對AOM/DSS誘導的CAC模型小鼠作用的研究最早開始于橫濱市立大學,在2007年的一份報告中提到5-ASA可以抑制AOM/DSS誘導的小鼠CAC[8],次年美國的一項研究也證明低劑量5-ASA可以有效預(yù)防小鼠結(jié)腸炎相關(guān)異型增生[9]。而阿司匹林作為最常用的水楊酸類藥物,在降低結(jié)直腸癌的發(fā)病風險方面已經(jīng)得到了許多研究的證實[10-11],但臨床研究中阿司匹林對CAC的預(yù)防作用仍存有疑問。動物實驗證明阿司匹林干預(yù)對CAC模型小鼠有保護作用。De Matteis等[12]通過予AOM/DSS模型小鼠阿司匹林灌胃,證明阿司匹林對于CAC模型小鼠的保護作用可能通過調(diào)節(jié)結(jié)直腸組織中巨噬細胞的募集和表型,并減少巨噬細胞和CD8+ T細胞中程序性死亡受體1的表達來實現(xiàn)。日本鈴鹿醫(yī)科大學在一項研究中發(fā)現(xiàn),阿司匹林可能通過降低環(huán)氧合酶2和活性氧的水平,進而減少Yes關(guān)聯(lián)蛋白1及DNA損傷等誘發(fā)的CAC[13]。此外,Feng等[14]發(fā)現(xiàn)阿司匹林可以通過抑制Wnt信號通路從而減少AOM/DSS誘導的CAC模型小鼠的腫瘤數(shù)量。但阿司匹林預(yù)防CAC的發(fā)生仍存在問題,阿司匹林對CAC作用的臨床研究較少,而動物實驗的文章均未提及動物腸道癥狀的改變,考慮到阿司匹林等NSAID可能會引起IBD疾病活動度的增加[15],未來的研究應(yīng)當關(guān)注腸道癥狀的變化。通過進一步研究阿司匹林對CAC的保護機制,更多的下游產(chǎn)物可能會被發(fā)現(xiàn)對CAC起保護作用,且具有更少的不良反應(yīng)。

表1 5-氨基水楊酸對結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)直腸癌保護作用的相關(guān)研究

2 免疫抑制劑

常見的免疫抑制劑包括硫唑嘌呤、6-巰基嘌呤等,主要在次黃嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine phosphoribosyl transferase,HPRT)的作用下生成硫代肌苷酸,繼而通過次黃嘌呤核苷酸脫氫酶生成硫鳥嘌呤核苷酸三磷酸(thioguanosine-triphosphate,TGTP)發(fā)揮作用。但因存在骨髓抑制等不良反應(yīng)而不作為IBD的首選藥物,常用于激素依賴性或5-ASA治療無效的UC患者的臨床緩解[25]。硫嘌呤類藥物對CAC的影響仍存在爭議,Zhu等[26]的一項Meta分析表明硫嘌呤類藥物可以降低IBD患者結(jié)直腸腫瘤的風險,而法國的一項病例對照研究[23]則否認了硫嘌呤類藥物的影響,這可能與使用硫嘌呤的患者病情嚴重程度有關(guān)。而在動物實驗中,Sheng等[27]報道使用硫鳥嘌呤(tioguanine,TG)灌腸處理CAC模型小鼠完全阻止了CAC的發(fā)生。與硫唑嘌呤不同,TG僅在HPRT的作用下就可生成TGTP,TG的局部給藥通過抑制經(jīng)典β-catenin信號傳導,降低CAC發(fā)生與發(fā)展的風險,同時局部給藥的方式?jīng)]有出現(xiàn)顯著的全身毒性?？傊?目前還沒有足夠的臨床證據(jù)推薦免疫抑制劑作為CAC化學預(yù)防藥物[7],但TG的使用為免疫抑制劑在預(yù)防CAC的用法上提供了新的思路。

3 益生菌

近幾年,腸道菌群一直是研究的熱點,益生菌可以通過改善腸道微生物群、調(diào)節(jié)代謝、減少NF-κB的過度激活等方式發(fā)揮抗癌作用[28]。VSL#3是由8種菌株組成的商業(yè)復(fù)合益生菌,Bassaganya-Riera等[29]認為VSL#3可以通過調(diào)節(jié)腸系膜淋巴結(jié)與結(jié)腸固有淋巴細胞中的Th27和Treg比例從而預(yù)防小鼠CAC的發(fā)生。此外,VSL#3還可能通過下調(diào)IL-6、TNF-α等炎性因子以及調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin通路等方式對AOM/DSS誘導的小鼠CAC起保護作用[30-31]。除了口服益生菌混合物,單一益生菌的腸道定植也被證明有效。Zegarra Ruiz等[32]在小鼠造模的第一個DSS周期前予小鼠大腸桿菌541-15定植,實驗結(jié)束時發(fā)現(xiàn)干預(yù)小鼠結(jié)腸內(nèi)腫瘤數(shù)量及大小較對照組明顯減少,這可能是因為大腸桿菌541-15通過誘導CX3CR1+巨噬細胞產(chǎn)生IL-10,觸發(fā)上皮修復(fù)功能。總之,益生菌可以通過改善腸道菌群、調(diào)控淋巴細胞比例、抑制炎癥因子、調(diào)節(jié)細胞增殖等方式預(yù)防CAC的發(fā)生,但微生物群種類復(fù)雜且在腸道中的比例多變,對于腸道菌群在預(yù)防CAC中的作用與機制仍需更深入的探索。

4 中藥方劑及中藥提取物

中藥方劑具有多成分、多靶點的特征,可以通過調(diào)節(jié)細胞凋亡[33]、改善腸道菌群[34]、抑制炎癥[35]等方式預(yù)防CAC。同時,通過對于預(yù)防CAC有效中藥方劑的進一步解析,可以發(fā)現(xiàn)相較于中藥方劑,更加穩(wěn)定和成分明確的中藥提取物,對進一步明確中醫(yī)藥預(yù)防CAC的機制及療效有重要作用。黃芩湯有清熱止痢之效,動物試驗證明對DSS誘導的小鼠結(jié)腸炎有治療效果[36-37]。Ma等[38]的研究發(fā)現(xiàn),將高劑量的黃芩湯給AOM/DSS誘導的小鼠灌胃,小鼠DAI評分明顯降低,腸道組織炎癥較對照組也有明顯改善,蛋白質(zhì)組學分析表明黃芩湯可以抑制細胞周期蛋白D依賴性激酶活性,進而抑制小鼠CAC的發(fā)生。Pan等[39]也報道,黃芩湯可以通過控制肽基精氨酸脫氨酶4依賴性中性粒細胞胞外殺菌網(wǎng)絡(luò),來抑制小鼠CAC的進展。而黃芩作為黃芩湯的君藥,其主要成分包括黃芩苷等[40]。黃芩苷被證明可以通過調(diào)控NF-κB、Wnt等與腫瘤相關(guān)的信號通路,預(yù)防AOM/DSS模型小鼠CAC的發(fā)生[41-42]。隨著研究者們對中醫(yī)藥的重視,許多其他傳統(tǒng)中藥方劑及中藥提取物,諸如藿香正氣散[43]、芍藥湯[44]、三七皂苷[45]、羊蹄萃取物[46]等均被證明對CAC小鼠有保護作用,表明中藥方劑及提取物作為CAC預(yù)防手段有廣闊應(yīng)用前景。中藥方劑及中藥提取物在臨床應(yīng)用的研究相對有限,而動物模型尚不能完全模擬中醫(yī)臨床的證型和疾病的變化發(fā)展,大多研究沒有建立干預(yù)藥物與對照藥物的濃度梯度,無法顯示中藥方劑的療效和量效關(guān)系,因此向臨床推廣應(yīng)用的過程中仍需更加深入的研究。

5 間充質(zhì)干細胞

間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cell,MSC)是起源于中胚層具有自我更新和多向分化潛能的細胞群,因具有獨特的免疫調(diào)節(jié)功能而被用于克羅恩病肛瘺等免疫系統(tǒng)疾病的治療,但MSC對腫瘤的影響存在爭議[47]。大多數(shù)研究者認為,MSC的干預(yù)促進結(jié)直腸腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移[48-50],然而在AOM/DSS誘導的CAC實驗動物身上并非如此(見表2),所有的相關(guān)實驗均發(fā)現(xiàn)使用MSC的CAC動物相較于對照組體重下降減少,結(jié)腸長度增加,腸道內(nèi)CAC數(shù)量減少。MSC對CAC的預(yù)防及保護機制可能包括減少促炎細胞因子釋放和STAT3活化[51]、促進β連環(huán)蛋白的磷酸化[52]、介導Smad2誘導的Treg分化[53]、增加腸道有益菌的豐度等[54]。另一方面,MSC的修飾也是未來發(fā)展的方向,CAC模型小鼠腸道炎癥組織中基質(zhì)細胞衍生因子1表達增加,通過慢病毒轉(zhuǎn)導,使MSC表面過表達趨化因子受體4,可以增強MSC對基質(zhì)細胞衍生因子1的趨化性和侵襲性,進而提升其對CAC的保護作用[55]。但相關(guān)實驗在MSC的使用劑量方面存在差異,也缺乏對藥物濃度梯度的研究。此外,MSC來源的外泌體也具有與MSC相同的治療作用,研究發(fā)現(xiàn)人臍帶來源的MSC外泌體通過抑制SUMO1蛋白的表達,減少SUMO1蛋白與β-catenin的結(jié)合,從而預(yù)防模型小鼠CAC的發(fā)生[56],但仍缺乏更多的證據(jù)證明MSC來源的外泌體對AOM/DSS誘導的動物模型的作用。近年來隨著MSC商品化進程的加快與細胞的制備技術(shù)方面的日益成熟,越來越多的研究者開始投入MSC的研究中,但在使用的途徑、方式、劑量等方面仍需深入探索,同時MSC對CAC模型動物長期生存的影響也缺乏必要的研究。

表2 間充質(zhì)干細胞對結(jié)腸炎相關(guān)性結(jié)直腸癌動物模型的保護作用相關(guān)研究

6 其他

除了上述治療之外,Irrazabal等[57]發(fā)現(xiàn)N乙酰半胱氨酸等抗氧化劑可以減少炎癥小鼠8-氧鳥嘌呤DNA損傷,從而減少CAC的發(fā)生。日本國立癌癥研究中心的一項實驗顯示,環(huán)丙沙星等抗生素可以通過抑制異常DNA甲基化從而對AOM/DSS誘導的小鼠CAC起保護作用[58],但抗生素的長期使用可能會引起CRC發(fā)生風險的增加[59]。

7 總結(jié)與展望

綜上所述,CAC是近年來的研究焦點,通過臨床病例對照研究及對動物模型采取不同的干預(yù)措施,已發(fā)現(xiàn)多種藥物對CAC可能存在預(yù)防作用。在本文提到的藥物中,中藥及MSC都具有巨大的挖掘潛力,尤其是兩者的聯(lián)合應(yīng)用,已有研究證明人參皂苷Rg1聯(lián)合脂肪間充質(zhì)干細胞可以增強抗DSS誘導的小鼠結(jié)腸炎的作用[60]。此外,MSC來源的外泌體相較于MSC更加穩(wěn)定和安全,降低了致瘤的可能[61],是CAC預(yù)防及治療的新方向。但上述所有藥物除了5-氨基水楊酸、免疫抑制劑等用于IBD治療的藥物已用于臨床研究,大多數(shù)藥物仍僅處于動物實驗階段,對于藥物的使用劑量、方法及量效關(guān)系尚沒有明確的標準。今后需將動物實驗的成果向臨床推進,同時應(yīng)當繼續(xù)對現(xiàn)有藥物對CAC的保護機制及使用劑量做更深入的研究,并開發(fā)更多療效確切的藥物。