综述：外观正常结肠黏膜中结直肠肿瘤的发病机制——聚焦于类二十烷酸信号通路的视角

本综述深入探讨了外观正常的结肠黏膜中结直肠肿瘤（CRN）的早期发病机制，特别聚焦于花生四烯酸（AA）代谢通路。文章系统回顾了环氧合酶（COX-1/COX-2）-前列腺素E2（PGE2）信号轴、脂氧合酶（LOX）通路及其相关酶、受体和转运蛋白的异常改变，强调了其在CRN及结直肠癌（CRC）发生中的关键作用。作者提出，COX-1的作用可能被长期低估，其与COX-2的协同驱动是早期肿瘤发生的重要特征。研究为CRN的早期生物标志物发现和预防性药物开发（如NSAIDs）提供了新的视角和潜在靶点。

　　

引言

结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是全球范围内致死率和发病率最高的恶性肿瘤之一。其前期病变——结直肠肿瘤（Colorectal Neoplasia, CRN），主要包括腺瘤等良性病变，可通过累积的突变和染色体缺失逐步恶化为腺癌。尽管其发病机制尚未完全阐明，但预防和早期检测被认为是降低CRC发病率和死亡率的关键策略。已知的风险因素包括遗传易感性和由类二十烷酸脂质（如花生四烯酸）诱导的慢性结肠炎症。

花生四烯酸（Arachidonic Acid, AA）是细胞膜磷脂在磷脂酶A₂（Phospholipase A2, PLA2）作用下释放的一种关键脂质信号分子。游离的AA可通过环氧合酶（Cyclooxygenases, COXs）、脂氧合酶（Lipoxygenases, LOXs）和细胞色素P450（Cytochrome P450, CYP450）等多种酶代谢，产生包括前列腺素、白三烯在内的多种信号分子，它们通过不同的受体和通路参与细胞增殖、存活、迁移及炎症反应。

前列腺素E₂（Prostaglandin E2, PGE₂）是AA经COX-1和COX-2代谢后的主要产物之一。尤其是“诱导型”COX-2的表达上调和PGE₂水平的升高与CRC风险增加密切相关。PGE₂通过结合其表面受体（EP1-4）促进细胞增殖、迁移和生存。值得注意的是，非甾体抗炎药（Nonsteroid Anti-inflammatory Drug, NSAID）阿司匹林（Aspirin, ASA）可通过抑制COX-1和COX-2降低CRC的发病风险。相比之下，“组成型”COX-1的作用常被误解为仅维持稳态，其在CRN/CRC发展中的潜在角色尚未得到充分研究。

为捕捉AA信号通路中的早期异常表达与功能变化，本研究团队独辟蹊径，聚焦于从当前或既往患有CRN的患者以及无CRN病史的个体中获取的外观正常的结肠黏膜。通过这一策略，旨在识别具有早期黏膜改变倾向的个体，从而为CRN的预防和早期治疗提供新的生物标志物和药理靶点。

实验方法

本研究采用多模式研究方法，包括功能性测量、分子生物学及蛋白表达分析。主要技术手段包括改良尤斯灌流室（Modified Ussing Air Suction Chamber, MUAS-Chamber）、定量实时聚合酶链反应（quantitative real time Polymerase Chain Reaction, qPCR）、蛋白质免疫印迹（Western Blot, WB）、免疫组织化学（Immunohistochemistry, IHC）和酶联免疫吸附测定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA）。

近300名患者被纳入七项独立研究，并根据结肠镜检查和病史分为CRN患者组和对照组（CTRL）。所有参与者均接受全结肠镜检查，并在距肛门20-40 cm处、距宏观病变至少10 cm的外观正常黏膜处采集活检组织。

MUAS-Chamber用于测量黏膜离子转运功能，以短路电流（Short Circuit Current, SCC）变化作为间接指标，反映酶、受体及转运蛋白的活性。活检组织在葡萄糖碳酸氢盐ringer液中培养，并依次使用阿米洛利（Amiloride，上皮钠通道抑制剂）、茶碱（Theophylline，非特异性磷酸二酯酶抑制剂）、吲哚美辛（Indomethacin，非选择性COX抑制剂）、SC-560（选择性COX-1抑制剂）、罗非考昔（Rofecoxib，选择性COX-2抑制剂）、PGE₂和乙酰胆碱（Acetylcholine, ACh）等药物进行干预，以探究PGE₂和ACh信号通路的不同环节。

主要发现

COX-PGE₂通路

COX同工酶

Kaltoft等人的研究首次发现，CRN患者结肠黏膜中的COX活性较对照组显著升高，但未区分COX-1和COX-2的贡献。Jensen等人随后的研究表明，该活性升高源于COX-1和COX-2的协同作用，而非单一同工酶。qPCR分析显示，CRN患者中COX-1和COX-2的mRNA表达有上调趋势，但未达统计学显著性。 Petersen等人进一步证实，CRN患者黏膜中活性PGE₂的含量较对照组高出26%。

令人意外的是，免疫组化结果显示，COX-2表达于吸收细胞的胞质中，而COX-1则特异性地高表达于结肠上皮的簇细胞（Tuft Cells）中。此外，在干细胞区附近的隐窝周围成纤维细胞中也观察到COX-1的表达，这些细胞可能参与调节干细胞扩增和肿瘤发生。

EP受体亚型及下游基因表达

通过MUAS-Chamber功能实验及选择性激动剂的应用，研究发现PGE₂通过高亲和力的EP4受体和低亲和力的EP2受体介导信号转导。qPCR分析显示，所有四种EP受体在CRN患者中均有上调趋势，其中EP1和EP2的表达显著增加。

下游信号分子中，ERK1、ERK2、Akt1、Akt2和PPP2R1B等基因表达上调，而β-连环蛋白（β-Catenin）、GSK3B和PTPRM等未见显著变化。这些结果提示，PGE₂-EP受体信号轴可能通过MAPK/ERK和PI3K/Akt通路促进细胞增殖和生存。

LOX-白三烯通路

初步研究发现，CRN患者正常黏膜中LOX-5、LOX-12和LOX-15的mRNA表达均显著上调。表明白三烯通路可能同样在CRN的早期发病机制中扮演重要角色，值得进一步研究作为化学预防的潜在靶点。

环核苷酸磷酸二酯酶（PDEs）

Mahnood等人的研究表明，CRN患者结肠黏膜中PDE4活性降低，但PDE4B和PDE5A的mRNA表达却显著升高。这提示环核苷酸（cAMP/cGMP）信号降解异常可能参与早期黏膜病变。

OATP与ABC转运蛋白

Kleberg等人发现，CRN患者中OATP4A1和OATP2B1等PGE₂流入转运蛋白表达上调，而外排转运蛋白ABCC5和ABCBI也参与PGE₂的跨膜转运。这些变化可能导致黏膜微环境中PGE₂积累，进而激活下游促炎和促肿瘤信号。

乙酰胆碱相关蛋白

Damm等人研究了非神经元性乙酰胆碱代谢相关蛋白。发现胆碱转运样蛋白CTL1和CTL4在CRN患者中表达显著升高，而乙酰胆碱酯酶（AChE）和丁酰胆碱酯酶（BChE）以及毒蕈碱受体（M1-M3）的表达未见组间差异。表明胆碱能信号可能在CRN早期黏膜改变中具有一定作用。

展望与总结

本研究通过多模式方法系统揭示了外观正常结肠黏膜中存在的多种分子异常，这些改变可能作为CRN和CRC发生的早期事件。与以往基于细胞系、动物模型或癌组织的研究不同，本研究强调“场癌化”（Field Cancerization）概念，即肿瘤发生前整个黏膜区域已存在分子水平的改变。

特别值得注意的是，COX-1在CRN/CRC发展中的作用可能被长期低估。其在结肠簇细胞和隐窝周围成纤维细胞中的特异性表达，以及其与COX-2的协同效应，提示COX-1同样是肿瘤发生的关键驱动因子。因此，未来研究应更加关注COX-1在肿瘤预防和治疗中的潜力。

此外，LOX通路、PDEs、转运蛋白以及胆碱能信号分子均为潜在的生物标志物和药物靶点。例如，5-LOX抑制剂Zileuton和白三烯受体拮抗剂孟鲁司特（Montelukast）已显示出化学预防前景；同时靶向COX和LOX通路的药物可能具有协同效应。

综上所述，本研究为结直肠肿瘤的早期机制探索、生物标志物发现和预防性治疗策略提供了重要依据。未来研究应继续深入探讨正常黏膜中的分子变化，并结合临床转化研究，推动CRC的精准预防与治疗。