第三章　阿司匹林与结直肠癌的精准预防——基于哈佛队列的流行病学证据

提要

一、结直肠癌流行特征

结直肠癌是严重危害人类健康的消化道恶性肿瘤，其发病率和死亡率均位居前列。据国际癌症研究中心（International Agency for Research on Cancer，IARC）统计，2012年全球结直肠癌新发病例约136万，死亡病例约69万［1］。在我国，随着社会经济的快速发展、生活方式和饮食结构的转变，以及人口老龄化的加重，结直肠癌发病率以每年4%的速度递增，超出全球平均增长速度约2%（图3-1）。全国三次死因回顾调查显示，从1973—1975年至2004—2005年结直肠癌死亡粗率上升77.9%（图3-2）［2］。至2015年，我国结直肠癌新发病例达37.6万，死亡病例达19.1万，均位居所有肿瘤的第五位［3］。

结直肠癌绝大多数为散发，按发病部位可分为右侧结肠（盲肠、升结肠、横结肠）癌、左侧结肠（降结肠、乙状结肠）癌，以及直肠癌三种类型。其主要癌前病变为结直肠腺瘤（约占全部结直肠癌前病变的85%～90%）。早期症状不明显，随着肿瘤的增大而表现为排便习惯改变、便血、腹泻、腹泻与便秘交替、局部腹痛等症状。大多数结直肠癌在临床确诊时已是中晚期，疗效不佳，故结直肠癌的早期发现及预防至关重要。

二、结直肠癌病因及预防

结直肠癌的发生是一个多因素、多步骤的复杂过程，是环境与遗传因素相互作用的结果。大量宏观流行病学研究，包括哈佛的NHS和HPFS队列，均证实结直肠癌的危险因素有吸烟、食用红肉和加工肉类、大量饮酒、肥胖及结肠癌家族史等［4］。分子流行病学研究则发现了至少40个基因区域与结直肠癌的遗传易感性相关，其中8q24.2 rs6983267、8q23.3 rs16892766、11q23 rs3802842、14q22.2 rs4444235、18q21 rs4939827等位点已有功能学研究显示其调控癌基因/抑癌基因的表达水平，从而影响结直肠癌的发生［5］。

结直肠癌的一级预防即防止结直肠癌的发生，包括对其癌前病变的预防及治疗。主要措施包括改善饮食、增强锻炼等行为习惯，预防癌前病变的发生；通过筛查、内镜下切除癌前病变以阻止其发展为恶性肿瘤。值得注意的是，2015年美国预防医学工作组（USPSTF）基于众多研究证据，推荐50～69岁伴明确心血管风险患者，可长期服用低剂量阿司匹林（81mg/d）以预防结直肠癌，即提出了结直肠癌的首个化学预防策略［6］。同时，该工作组强调长期服用阿司匹林会增加胃肠道出血风险，但该风险因人而异，与年龄、性别、胃肠道溃疡、高血压等因素有关，因此在临床推荐时需要综合评价干预的风险及获益，明确最有可能受益于预防性阿司匹林方案的人群。对于上述推荐的形成，哈佛研究团队提供了重要的人群研究证据。从宏观流行病学到微观分子流行病学研究，Edward L. Giovannucci、Andrew T. Chan、Shuji Ogino等哈佛学者利用NHS和HPFS人群队列，结合基因组学技术开展了一系列创新性工作，揭示了影响阿司匹林预防效果的分子基础，有力推动了阿司匹林与结直肠癌的精准预防研究。

三、哈佛队列

NHS队列是由哈佛医学院和哈佛公共卫生学院在美国11个州的注册女护士中启动的队列研究（图3-3）［7］。该研究起始于1976年，纳入了121 700名30～55岁已婚护士，通过邮寄健康调查问卷的方式收集研究对象的生活习惯、疾病史及用药史（包括阿司匹林剂量和服用时间）等信息，此后每两年进行一次随访，通过健康调查问卷对基线信息进行更新；如果研究对象报告发生结直肠癌等疾病，研究人员则通过查阅病历记录进行核实。另外，该队列每四年进行一次半定量的食物频率问卷（food frequency questionnaire，FFQ）调查，询问研究对象最近一年的饮食情况，其中涉及131种常见食物标准量的摄入频率（从每月少于1次至每天6次及以上共9个等级）。该方法采用一周食物定量记录法进行了验证。基于类似的研究设计，哈佛研究人员于1986年建立了HPFS队列（图3-4）［8］，纳入了51 529名不同医学专业的男性医务人员，每两年随访一次。两项队列研究均持续至今，平均随访率均超过90%。

1989—1990年，NHS队列中32 826名女性向研究人员提供了外周血液标本，通过冰袋低温运输至实验室保存。类似的，1993—1995年，HPFS队列中18 225名男性提供了外周血液标本。研究人员还通过联系患者接受诊疗的医院获取石蜡包埋的结直肠组织标本。

四、阿司匹林预防结直肠癌的宏观流行病学证据

1994年，哈佛学者Giovannucci等人基于HPFS队列6年（1986—1992年）的调查数据分析发现，在调整已知危险因素的情况下，定期服用阿司匹林（每周≥2次）与结直肠癌（RR＝0.68，95% CI：0.32～0.84）及结直肠腺瘤（RR＝0.72，95% CI：0.54～0.97）发病风险降低之间存在相关性［9］。

为进一步探讨阿司匹林剂量和服用时间对结直肠癌发病风险的影响，Giovannucci等人于1995年基于NHS队列开展了相关研究，1984—1992年，在551 651人年随访中共记录331例新发结直肠癌病例。结果表明，相比未服用阿司匹林者，持续服用阿司匹林（每周≥2片）4年或5～9年的女性发生结直肠癌的风险并无显著差异；服用阿司匹林10～19年的女性其发病风险略有降低；而持续使用20年后，发病风险的降低具有统计学意义（RR＝0.56，95% CI：0.36～0.90），每周服用4～6片阿司匹林的女性风险降低最显著［10］。

2005年，哈佛学者Chan等人进一步分析了NHS队列随访20年的调查数据，在1 592 017人年随访中记录了962例新发结直肠癌病例。结果显示，与未服用阿司匹林者相比，持续服用阿司匹林（每周≥2片）11～20年的女性发生结直肠癌的风险降低33%（图3-5）；每周服用14片以上阿司匹林的女性发生结直肠癌的风险降低32%（图3-6）。但研究也发现，胃肠道出血事件的发生率随着阿司匹林服用剂量增加而升高：未服用者的胃肠道出血发生率为0.77/1 000人年，每周服用2～5片的发生率为1.07/1 000人年，6～14片的发生率为1.40/1 000人年，14片以上则升高至1.57/1 000人年。因此提示，长期服用阿司匹林存在潜在不良影响［11］。

综上所述，哈佛队列的研究结果支持规律服用阿司匹林（每周≥2片）10年以上具有降低结肠癌发病风险的作用。这一结论也被其他队列研究及临床随机对照试验（randomized control trial，RCT）所验证［12，13］。然而，鉴于阿司匹林长期使用的不良反应，特别是消化道出血，在制定阿司匹林化学预防策略时需要平衡干预的风险及获益，强调精准预防的重要性。

五、阿司匹林预防结直肠癌的分子流行病学证据

2007年哈佛学者Chan等人在新英格兰医学杂志（New England Journal of Medicine）发表研究结果，长期服用阿司匹林降低PTGS2高表达的结直肠癌发病风险（RR＝0.64，95% CI：0.52～0.78），而不影响PTGS2低表达或不表达的结直肠癌发病风险（RR＝0.96，95% CI：0.73～1.26），提出利用阿司匹林预防结直肠癌应排除特定的无效人群，提高精准预防水平。该研究综合分析了NHS和HPFS队列的调查资料及结直肠癌分子分型数据，是分子病理流行病学（molecular pathological epidemiology）研究的早期范例［14］。随后，该研究团队进一步基于NHS和HPFS队列研究发现，阿司匹林主要降低BRAF野生型结直肠癌发病风险（HR＝0.73，95% CI：0.64～0.83），而不影响BRAF突变型结直肠癌发病风险（HR＝1.03，95% CI：0.76～1.38）（图3-7）。对于BRAF野生型且PTGS2高表达的结直肠癌，阿司匹林的预防效果更为显著（HR＝0.67，95% CI：0.56～0.81）［15］。此外，研究团队通过检测结肠正常黏膜中HPGD表达水平，发现阿司匹林仅对HPGD高表达的人群中具有预防作用（HR＝0.49，95% CI：0.34～0.71）［16］。

2013年，哈佛研究团队通过研究结直肠癌易感性位点8q24 rs6983267发现，阿司匹林仅对于携带该位点至少一个T等位基因的人群具有结直肠癌预防作用（图3-8）。该位点可影响TCF7L2与CTNNB1的相互作用，并改变MYC癌基因的表达水平。因此，研究结果支持阿司匹林通过影响WNT/CTNNB1信号转导发挥防癌作用，但rs6983267基因型可改变其作用效果。研究人员提出利用遗传变异作为分子标志物对人群进行分层，从而提高阿司匹林的精准预防水平［17］。组织分子标志物检测需依赖于组织活检，为侵入性操作而不适用于一般人群，而遗传标志物检测可基于外周血标本，具有微创特点，结果客观稳定，具有较好的人群应用前景。

为系统鉴定影响阿司匹林作用的遗传变异，Nan等研究人员于2015年利用来自5项病例对照研究和5项队列研究（包含NHS和HPFS）的全基因组SNP数据，采用传统logistic回归和case-only交互分析发现，12p12.3 rs2965667（P for interaction＝4.6×10-9）和15q25.2 rs16973225（P for interaction＝8.2×10-9）与阿司匹林预防结直肠癌的效应均存在交互作用。携带rs2965667-TT基因型的个体，定期服用阿司匹林可降低34%的结直肠癌发病风险，但TA或AA基因型的个体（人群比例4%），反而增加89%的发病风险；携带rs16973225-AA基因型的个体，阿司匹林可降低34%的结直肠癌发病风险，但对AC或CC基因型个体（人群比例9%）的发病风险并无影响（表3-1）［18］。rs2965667位于癌基因LMO3下游，而rs16973225位于促炎因子IL-16基因上游，相关分子调控机制有待进一步深入研究。

此外，哈佛队列及其他人群研究探讨了阿司匹林的药物代谢酶——CYP2C9和UGT1A6基因多态性是否影响阿司匹林预防结直肠癌前病变的效果。NHS队列结果显示，CYP2C9基因多态性与结肠腺瘤的发生风险增加相关，但不影响阿司匹林的预防效果［19］；相反，UGT1A6基因多态性与结肠腺瘤的发生风险无关，但与阿司匹林之间存在交互作用：携带突变基因型的个体每周服用阿司匹林≥2片可降低34%的结肠腺瘤发生风险（OR＝0.66，95% CI：0.45～0.95），而携带野生型的个体服用阿司匹林不具有预防效果［20］。UGT1A6的研究结果与明尼苏达州人群研究结论一致［21］，提示UGT1A6基因多态性可能通过延缓阿司匹林的体内代谢过程，从而促进阿司匹林药效的发挥。

上述分子流行病学研究表明，利用特定的分子生物标志物有助于风险分层，确定哪些人群可从阿司匹林化学预防中真正受益，从而在制定策略时规避风险，提高效益。然而，相关结论在正式应用于人群和临床前仍需进行不同人群的验证，并进行成本-效益分析。

六、阿司匹林作用机理研究

阿司匹林，化学名乙酰水杨酸，为水杨酸类药物。作为目前临床上应用最为广泛的药物之一，其具有镇痛、解热、消炎、抗凝等作用，心血管疾病高风险患者长期低剂量服用可预防心脏病、脑卒中及血栓。研究证明，心血管疾病与结直肠癌存在共同的分子通路，其中炎症被普遍认为是二者共同的发病基础。阿司匹林的经典作用机制为直接抑制前列腺素氧化环化酶2（PTGS2）的表达，使其无法激活炎症通路。进一步研究发现，PTGS2能够促进前列腺素的合成，后者引起细胞的增殖、迁移和血管生成，抑制细胞凋亡，引起免疫抑制等，而阿司匹林可通过抑制PTGS2的表达，从而阻断上述过程，抑制肿瘤的发生发展［22］。

除上述PTGS2机制外，其他研究表明，阿司匹林可通过直接作用于NF-κB通路的核心调控蛋白IKK-β，抑制NF-κB通路的激活，该通路在肿瘤和炎症反应过程中发挥重要作用；阿司匹林能够结合在线粒体膜上，从而促进细胞色素c的释放和抑制线粒体对钙离子的摄入，引起下游的细胞凋亡；此外，阿司匹林可抑制MAPK通路中c-Raf与Ras的结合，从而抑制下游ERK信号的激活；也有研究报道了阿司匹林对WNT/β-catenin通路的抑制作用［23］。

阿司匹林的上述抗肿瘤机制可能并非结直肠细胞所特异，但目前关于阿司匹林与其他部位肿瘤的人群研究数量较少，尚无定论。例如，基于NHS和HPFS队列研究发现，与未服用者相比，定期服用阿司匹林与所有癌症风险的降低有关（RR＝0.97，95% CI：0.9～0.99），而这主要归因于胃肠道肿瘤，尤其是结直肠癌发生率的降低（RR＝0.81，95% CI：0.75～0.88），定期服用阿司匹林与乳腺癌、晚期前列腺癌及肺癌的风险无关［24］。其他队列研究也支持长期服用阿司匹林对乳腺癌和前列腺癌的发病风险影响较小，但有RCT研究证据提示阿司匹林可降低29%的肺癌死亡率［25］。因此，有必要进一步从人群和机制研究角度深入探讨阿司匹林对结直肠癌以外肿瘤的预防作用。

七、总结与展望

1.哈佛队列具有大样本量、长期随访、详细收集研究对象的生活行为因素、饮食因素及临床信息等优势，但局限于观察性研究的设计本质，尚未明确的潜在混杂因素仍有可能对研究结果产生影响。因此，基于队列研究证据开展RCT研究可获得更高级别的证据，明确人群干预效果。此外，哈佛队列的研究对象绝大多数为具有较高知识水平的白人，其经济水平、行为习惯、遗传背景等因素与其他种族可能存在较大差异，因此哈佛队列研究的内部一致性较好，但所得结论的外推性受局限，需要在不同人群中进行验证。

2.从宏观流行病学到微观分子流行病学，哈佛队列提供了重要的人群研究证据，推动了阿司匹林预防结直肠癌的精准医学研究，但目前该领域仍处于初始阶段，应用特定标志物辅助临床决策还缺乏足够的证据。后续有必要收集研究对象服药前后的血液、尿液、结直肠活检、唾液、粪便等不同类型样本，进一步鉴定新的生物标志物，评价单个或多个标志物组合的灵敏度和特异度，同时开展生物学功能实验阐明其相关分子通路，使阿司匹林的化学预防更安全有效。

3.虽然服用阿司匹林的依从性高于内镜检查，但尚不能取代结直肠癌筛查和监测。有研究显示，阿司匹林对近端结肠获益更高，提示其可作为内镜检查（对于远端结肠更为有效）的补充。但该结论有待关于阿司匹林和筛查对结肠癌发病率和死亡率影响的综合性研究进行验证，在探讨阿司匹林独立预防效应的基础上，形成结直肠癌的综合预防策略。

总之，在哈佛队列及其他研究的证据支持下，美国预防医学工作组推荐特定的心血管疾病患者长期服用低剂量阿司匹林以预防结直肠癌，开启了阿司匹林化学防癌的新篇章，并将进一步推动肿瘤预防精准医疗的不断进步，从而使更多的人群从中获益。

（南京医科大学公共卫生学院　沈洪兵　杭栋）