二甲雙胍在乳腺癌治療中的應用及其機制研究

黃 健，王光華綜述，林冬靜審校

(吉林醫(yī)藥學院：1.2015級臨床醫(yī)學教改班，2.2012級臨床醫(yī)學本科班，3.組織胚胎學教研室，吉林 吉林 132013)

最新數(shù)據(jù)表明乳腺癌已經(jīng)成為全世界危害女性最大的惡性腫瘤之一[1]。2017年中國國家癌癥中心發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,乳腺癌在大、中、小城市中排名均在前三位。乳腺癌以死亡率高、預后差等特點，成為危及女性生命安全的殺手。而臨床上18%乳腺癌患者合并糖尿病，二甲雙胍(metformin)作為臨床治療2型糖尿病的常用降糖藥，在大型回顧性流行病學研究中發(fā)現(xiàn)二甲雙胍具有一定的抗腫瘤作用[2]。

1 二甲雙胍輔助治療乳腺癌的效果

大量實驗表明,服用二甲雙胍的糖尿病合并乳腺癌患者比未服用的糖尿病合并乳腺癌患者預后要好[2]。早在1985年DILMAN[3]提出抗糖尿病藥物聯(lián)合其他治療方法治療乳腺癌可降低原發(fā)多發(fā)腫瘤的形成。然而當時學者并未對該研究成果產(chǎn)生興趣。隨后，美國國立癌癥研究所研究術(shù)前短期服用二甲雙胍的乳腺癌患者的血清生物化學指標改變，出現(xiàn)胰島素抵抗降低等。王海燕和邊坤等研究發(fā)現(xiàn),乳腺癌合并2型糖尿病患者服用二甲雙胍治療組較未治療組生存率和預后好[2]。于蘭婷等使用二甲雙胍聯(lián)合化療藥物紫杉醇,在乳腺癌MCF-7細胞系中較單純使用表現(xiàn)出更高的抗癌率，表現(xiàn)出協(xié)同作用，且呈濃度依賴性[4]。二甲雙胍聯(lián)合多柔吡星能使小鼠腫瘤體積減小，延長生存期。IIOPOULOS等研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍聯(lián)合阿霉素使用,在抑制動物體內(nèi)乳腺癌細胞的增殖效果較單純使用阿霉素抑制癌細胞增殖好[5]。翟媛媛等在用二甲雙胍干預治療乳腺癌化療伴糖調(diào)節(jié)受損患者時研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍能降低血糖濃度，改善糖代謝狀態(tài)，延緩糖尿病進展過程，并且毒副作用較小[6]。

2 二甲雙胍改變?nèi)橄侔┌l(fā)生的關鍵分子

邊坤等將112例乳腺癌合并2型糖尿病患者分為二甲雙胍治療組(n=43)和未治療組(n=69)，通過免疫組化SP法發(fā)現(xiàn)二甲雙胍治療組癌組織中胱天蛋白酶(caspase)3，caspase-9含量與未治療組相比表達都高，且存在統(tǒng)計學差異[2]。劉杏娥等將三陰性乳腺癌MDA-MA-231細胞接種于裸鼠后給予不同濃度二甲雙胍治療，免疫印跡法檢測出胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase,ERK1/2)的磷酸化水平比對照組低，凋亡率高于對照組，MTT法測得治療組增殖率低于對照組，結(jié)果顯示二甲雙胍可能是通過表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)通路來抑制腫瘤生長[7]。張曉會等[8]以不同濃度的二甲雙胍分別干預人乳腺癌MCF-7細胞48 h后，隨著二甲雙胍濃度的升高，細胞增殖率呈下降趨勢；熒光定量聚合酶鏈式反應方法檢測20 mmol/L的二甲雙胍干預48 h后的MCF-7細胞miR-27a表達明顯下調(diào),單磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activated kinase，AMPK)α2 mRNA表達水平明顯增加；免疫印跡實驗結(jié)果顯示干預組AMPKα2蛋白、caspase-3蛋白含量增加，轉(zhuǎn)染組miR-27amimics組比inhibitor組AMPKα2蛋白和caspase-3蛋白表達水平低。實驗提示二甲雙胍可能通過某種途徑下調(diào)miR-27a的水平，上調(diào)AMPKα2表達，激活caspase級聯(lián)死亡通路，促進MCF-7細胞凋亡,以及AMPKα2可能是miR-27a的下游靶基因。LEONE等[9]在乳腺癌Y27632細胞中使用二甲雙胍可見上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化被抑制。李璞玉等[10]在乳腺癌MCF-7、MCF-7/Sip53和MDA-MB-231細胞中使用CP-31398和nutlin-3α兩種p53激活劑聯(lián)合二甲雙胍治療p53基因突變的乳腺癌，效果比單獨使用二甲雙胍抗癌作用更強，提示p53基因是二甲雙胍抗癌作用的關鍵靶分子。晁振華等[11]在MCF-7和MDA-MB-231細胞中使用二甲雙胍，乳腺癌細胞生長、侵襲轉(zhuǎn)移能力均被抑制，二甲雙胍治療后兩種乳腺癌細胞中miR-625的表達量顯著增高，提示二甲雙胍可能通過調(diào)控miR-625影響兩種乳腺癌細胞的侵襲遷移。KI等[12]實驗證明二甲雙胍通過影響核轉(zhuǎn)錄因子κB的活性，激活下游趨化因子CXCL-8或者逆轉(zhuǎn)腫瘤壞死因子，促使分泌CXCL-8，從而減少癌細胞的轉(zhuǎn)移率，延長患者的生存期。

3 二甲雙胍治療乳腺癌的分子作用機制

經(jīng)大量實驗證明二甲雙胍通過EGFR-ERK1/2-MAPK通路、mTOR-AMPK通路、miRNAs通路和影響核因子κB來發(fā)揮其抗癌作用[4,7,12-14](圖1)。隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍能通過特異性殺死乳腺癌干細胞來達到抑制乳腺癌細胞的增殖的目的[15],這些為臨床治療乳腺癌提供一個較為全面的方向。

圖 1 二甲雙胍抗癌作用機制示意圖

二甲雙胍可使AMPKα2的172位點磷酸化增加激活AMPK。

1)激活后，抑制肝、腎糖異生途徑，降低血糖濃度，增加胰島素的敏感性等防止胰島素促進腫瘤細胞增殖[16]。

2)激活后，磷酸化沉默調(diào)節(jié)蛋白1抗體的蘇氨酸344位點，促使P53蛋白的乙?；头€(wěn)定性，P21蛋白和Bax蛋白增加[17]，線粒體膜通透性增加，細胞色素C釋放入胞漿，結(jié)合凋亡蛋白酶激活因子1,激活caspase-3，促使腫瘤細胞凋亡。

3)激活后，細胞周期蛋白D1、EGFR表達增加，細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子p27Kip1、LKB1和p21Cip1的釋放，細胞周期停滯在G1/S期[7]。

4)激活后，活化結(jié)節(jié)性硬化復合物蛋白2表達增加，關閉雷帕霉素靶蛋白通路，再通過P706sR阻止效應因子4E蛋白和核糖體S6激酶反應，抑制蛋白質(zhì)的生物合成，抑制腫瘤細胞的增殖[13]。

二甲雙胍通過抑制ERK1/2磷酸化，抑制ERK1/2-MAPK通路，干預腫瘤生長信號通路IGF1/MEK/P-ERK/S6，減少蛋白質(zhì)的合成，從而抑制腫瘤生長[13]。

二甲雙胍通過抑制轉(zhuǎn)錄因子核因子κB的活性，下調(diào)Lin28B的表達，減少對mi-RNA Let-7的抑制，mi-RNA Let-7轉(zhuǎn)錄增加，高遷移率族蛋白A2和H-Ras轉(zhuǎn)錄減少，乳腺癌腫瘤細胞增殖和遷移受到抑制[18]。

二甲雙胍作用在mi-RNAs，使微小RNA(micro RNA,mi-RNA)如mi-RNA625的表達升高，SCAI蛋白增高，TIMP1蛋白明顯增高，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶抑制其侵襲和轉(zhuǎn)移來發(fā)揮抗癌作用[8]。二甲雙胍也可以下調(diào)miR-27a的水平，上調(diào)AMPK的表達來發(fā)揮抗癌作用[11]。

4 總 結(jié)

腫瘤細胞存在異質(zhì)性，二甲雙胍的治療乳腺癌機制在不同的分子亞型不盡相同，這需要進一步研究去證實。二甲雙胍除了在治療乳腺癌時表現(xiàn)出強大能力，在治療其他惡性腫瘤時也能產(chǎn)生作用。如二甲雙胍治療的2型糖尿病患者罹患口腔癌的概率降低41.6%[19]；治療多囊卵巢綜合征的患者血清中子宮內(nèi)膜癌細胞侵襲力較對照組下降，腫瘤細胞擴散率也降低25%[20]；它還能延長早期非小細胞癌患者的總生存期[21]；預防乙肝患者罹患肝細胞癌[22]；抑制甲狀腺癌FTC-133、K1E7、RO82-W-1、8305C和TT細胞增殖，細胞群體形成和抑制遷移[23]。目前二甲雙胍停滯細胞周期是G0期，這與其他文獻報道二甲雙胍停滯細胞周期在G1/S期不符。二甲雙胍聯(lián)合其他化療藥物的抗癌機制也不是十分明確,抗癌機制中的通路之間可能還有其他未被發(fā)現(xiàn)的聯(lián)系。但是隨著二甲雙胍抗腫瘤作用的深入，以二甲雙胍發(fā)揮抗癌作用的信號通路為新靶點將給臨床治療乳腺癌提供新思路,同時新靶點的產(chǎn)生也為新藥研發(fā)指明方向。

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