二甲雙胍抗肺癌機(jī)制研究進(jìn)展

王高祥 徐美青 解明然

肺癌發(fā)病率和死亡率在全世界范圍內(nèi)一直居于所有惡性腫瘤之首[1]，而非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）是肺癌中最常見的一種類型，約占肺癌的80%-85%[2]。而隨著全世界人口老齡化的進(jìn)程，肺癌合并糖尿病的患者數(shù)量呈逐年上升的趨勢(shì)。糖尿病是最常見內(nèi)分泌疾病之一，而糖尿病中2型糖尿病占據(jù)90%以上[3,4]。近年相關(guān)研究[5-7]發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病與胃癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。另外，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道，2型糖尿病會(huì)增加肺癌患者的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)及死亡風(fēng)險(xiǎn)[8,9]。2型糖尿病影響肺癌患者預(yù)后的機(jī)制可能與高糖血癥、高胰島素血癥及胰島素抵抗等有關(guān)，而二甲雙胍作為治療2型糖尿病的一線用藥，其具有價(jià)格低廉且藥毒性低等優(yōu)點(diǎn)。近年來，大量流行病學(xué)及臨床研究揭示二甲雙胍具有抗腫瘤特性，現(xiàn)將二甲雙胍抗肺癌的相關(guān)作用及機(jī)制作一綜述。

1 二甲雙胍與肺癌關(guān)系的臨床研究

二甲雙胍作為治療2型糖尿病的一線降糖藥之一，文獻(xiàn)報(bào)道其能夠降低肺癌患者的死亡率，增加化療藥物的效果及改善肺癌患者的生存情況[10]。Lin等[11]通過比較服用二甲雙胍與未服用二甲雙胍的IV期NSCLC合并糖尿病患者的總生存率發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍組的中位生存期為5個(gè)月，而未用二甲雙胍治療的患者為3個(gè)月。傾向得分匹配分析表明，在控制了社會(huì)人口統(tǒng)計(jì)、糖尿病嚴(yán)重程度、其他糖尿病藥物、癌癥特征和治療后，二甲雙胍組的存活率顯著改善。Wink等[12]通過對(duì)682例同步放化療的糖尿病合并晚期非小細(xì)胞肺癌患者分析發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用二甲雙胍患者無進(jìn)展生存期和無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移生存期明顯優(yōu)于未使用二甲雙胍患者，且二甲雙胍的使用是同步放化療晚期非小細(xì)胞肺癌患者的獨(dú)立預(yù)后因素。Xu等[13]通過回顧性研究發(fā)現(xiàn)，接受二甲雙胍（1,000 mg,bid）治療的患者的中位總生存期和無病生存時(shí)間比沒有接受二甲雙胍治療的患者的中位總生存期和無病生存時(shí)間明顯延長(zhǎng)。多因素分析顯示二甲雙胍治療可獨(dú)立預(yù)測(cè)糖尿病NSCLC的遠(yuǎn)期預(yù)后。Arrieta等[14]通過進(jìn)行一項(xiàng)前瞻性2期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，總共139例IIIb期-IV期肺腺癌患者隨機(jī)分配接受網(wǎng)絡(luò)表皮生長(zhǎng)因子受體酪氨酸激酶抑制劑（epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors, EGFR-TKIs）或EGFR-TKIs加二甲雙胍（500 mg,bid）治療，EGFR-TKIs+二甲雙胍組的中位無進(jìn)展生存期明顯長(zhǎng)于EGFR-TKIs組，接受聯(lián)合治療的患者的中位生存期也明顯延長(zhǎng)。

2 二甲雙胍抗肺癌可能相關(guān)機(jī)制

2.1 激活A(yù)MPK信號(hào)通路 腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）由一個(gè)催化α亞基和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基β和γ組成[15]，并且是細(xì)胞對(duì)低能量反應(yīng)的保守調(diào)節(jié)因子，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)氧化應(yīng)激、缺氧和低血糖等細(xì)胞刺激時(shí)，細(xì)胞內(nèi)三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）濃度降低而一磷酸腺苷（adenosine monophosphate,AMP）濃度升高時(shí)，AMPK通路被激活[16]。肝激酶B1（liver kinase B1, LKB1）本質(zhì)為一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，且是AMPK的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，LKB1/AMPK信號(hào)通路在細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵作用[17]。已有研究[18]表明，二甲雙胍抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合物I，導(dǎo)致低細(xì)胞能量狀態(tài)從而激活LKB1/AMPK信號(hào)通路，使抑癌基因p53磷酸化，增加蛋白質(zhì)激酶p21的表達(dá)，從而達(dá)到抑制肺癌細(xì)胞的增殖及轉(zhuǎn)移。AMPK還通過調(diào)節(jié)其下游信號(hào)通路雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, MTOR）活性來控制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和自噬，而這種活性在癌細(xì)胞中一直被解除調(diào)控[19]。Luo等[20]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍（8 mmol/L）主要通過AMPK/PKA/GSK-3β信號(hào)通路抑制Survivin蛋白酶的表達(dá)，二甲雙胍抑制蛋白激酶A（protein kinase, PKA）的活性，并誘導(dǎo)其下游糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β, GSK-3β）的激活從而使Survivin蛋白水平下調(diào)。Survivin作為凋亡抑制蛋白的一員，在細(xì)胞死亡的調(diào)控中發(fā)揮著重要作用，其水平下降會(huì)誘導(dǎo)人肺癌細(xì)胞系的凋亡細(xì)胞毒性，從而使肺癌細(xì)胞凋亡[20]。

2.2 改善高胰島素血癥及胰島素抵抗 糖尿病影響肺癌患者生存的一個(gè)主要機(jī)制為高胰島素血癥及胰島素抵抗，而二甲雙胍作為一種胰島素增敏劑通過降低肺癌患者體內(nèi)的血糖及胰島素水平和改善患者體內(nèi)的胰島素抵抗從而達(dá)到抗肺癌的作用。胰島素樣生長(zhǎng)因子-1受體（insulin-like growth factors-1 receptor, IGF-1R）是促進(jìn)腫瘤發(fā)展的重要因子，研究[21,22]表明二甲雙胍能夠抑制IGF-1R信號(hào)傳導(dǎo)而達(dá)到抗腫瘤的作用。Li等[23]研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能夠通過降低IGF-1R的傳導(dǎo)活化能力而增強(qiáng)了H2228和H3122細(xì)胞對(duì)克唑替尼的敏感性，此外，在對(duì)克唑替尼耐藥的H2228-CR和H3122-CR細(xì)胞中，二甲雙胍的應(yīng)用逆轉(zhuǎn)了其耐藥性。

2.3 促進(jìn)肺癌細(xì)胞凋亡 二甲雙胍通過激活JNK/p38MAPK通路和GADD153抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)并誘導(dǎo)凋亡[24]。MAPK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，其兩個(gè)亞族JNK及p38MAPK在細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵作用。二甲雙胍通過激活JNK/p38MAPK信號(hào)通路，從而達(dá)到抑制肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)并誘導(dǎo)其凋亡[24]。另外，GADD153是一種凋亡基因，長(zhǎng)時(shí)間的使用二甲雙胍刺激肺癌細(xì)胞株，肺癌細(xì)胞內(nèi)該基因的表達(dá)會(huì)上調(diào)，從而增加肺癌細(xì)胞發(fā)生凋亡的機(jī)會(huì)[24]。Wu等[24]研究發(fā)現(xiàn)，人肺腺癌A549細(xì)胞和NCI-H1299細(xì)胞在二甲雙胍（4 mmol/L及8 mmol/L）的干預(yù)下，其生長(zhǎng)增殖受到抑制，8 mmol/L抑制細(xì)胞增殖效果更強(qiáng)，二甲雙胍能夠促進(jìn)A549細(xì)胞凋亡。另外，將A549細(xì)胞移植到裸鼠身上，注射二甲雙胍依然可抑制腫瘤細(xì)胞增殖，并且未觀察到任何毒副作用或小鼠體質(zhì)量改變。最近Luo等[20]研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍（8 mmol/L）通過AMOK/PKa/GSK-3β軸介導(dǎo)的c-FLIP降解而殺死非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞。c-FLIP是細(xì)胞凋亡途徑的關(guān)鍵負(fù)性調(diào)節(jié)因子。c-FLIP在各種腫瘤和細(xì)胞系中總是過度表達(dá)，包括肺癌，過度表達(dá)的c-FLIP增加了對(duì)TRAIL和Fas介導(dǎo)的癌細(xì)胞凋亡的抵抗力，而二甲雙胍通過降低c-FLIPL蛋白的穩(wěn)定性而顯著抑制c-FLIPL的表達(dá)，從而增加癌細(xì)胞的凋亡[25]。

2.4 抑制相關(guān)炎癥反應(yīng) 慢性炎癥與腫瘤的發(fā)生及發(fā)展密切相關(guān)，其中包括炎癥細(xì)胞及炎癥因子。抑制癌癥患者體內(nèi)的炎癥反應(yīng)可以破壞癌癥細(xì)胞的有利環(huán)境。有文獻(xiàn)[26]報(bào)道，這些炎癥介質(zhì)能夠相互作用，從而增加癌細(xì)胞的發(fā)生及發(fā)展。晚期糖基化終產(chǎn)物（advanced glycation end products, AGE）與晚期糖基化終產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end products, RAGE）結(jié)合在糖尿病并發(fā)癥、肺癌發(fā)病和轉(zhuǎn)移的發(fā)病機(jī)制中起主導(dǎo)作用，而RAGE激活誘導(dǎo)細(xì)胞因子［腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α, TNF-α）、白介素-1（interleukin-1, IL-1）、白介素-6（interleukin-6, IL-6）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor, TGF）］分泌觸發(fā)炎癥途徑，從而導(dǎo)致肺癌細(xì)胞的發(fā)生、增殖及轉(zhuǎn)移等[27]。二甲雙胍能夠抑制炎癥因子的表達(dá)和破壞癌細(xì)胞的微環(huán)境，從而抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移。

3 二甲雙胍與肺癌關(guān)系的體內(nèi)和體外研究

目前對(duì)二甲雙胍抗腫瘤機(jī)制仍沒有明確，大部分的體外實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)揭示，二甲雙胍可以抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，從側(cè)面說明二甲雙胍本身存在著直接的抗腫瘤作用，而不是通過降低患者體內(nèi)血糖水平間接達(dá)到的抗腫瘤作用。Wu等[24]體內(nèi)研究試圖通過臨床應(yīng)用劑量的二甲雙胍應(yīng)用于荷瘤小鼠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：二甲雙胍在較低劑量（40 mg/kg/d）時(shí)對(duì)體內(nèi)移植瘤的生長(zhǎng)有20%的抑制作用，但不如較高劑量（200 mg/kg/d, 41%）那么強(qiáng)。二甲雙胍治療過程中未觀察到對(duì)荷瘤小鼠的明顯毒性作用，這表明二甲雙胍具有相對(duì)有利的毒性[24]。Kurimoto等[28]研究發(fā)現(xiàn)用TGF-β和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2（fibroblast growth factor-2, FGF-2）誘導(dǎo)PC-9和HCC-827腺癌細(xì)胞分化，PD-L1水平升高并增加肺腺癌細(xì)胞對(duì)吉非替尼和順鉑的耐藥性，然而二甲雙胍處理的PC-9和HCC-827腺癌細(xì)胞抑制PD-L1的表達(dá)并且能夠逆轉(zhuǎn)對(duì)吉非替尼和順鉑的耐藥性。Li等[29]研究發(fā)現(xiàn)，用二甲雙胍處理的PC-9和PC-9GR細(xì)胞會(huì)使其肺纖維化標(biāo)志物減少，并伴有TGF-β激活減少和下游信號(hào)分子COL1A1、pSMAD2、pSMAD3、pSTAT3、pAKT和pERK降低。另外Li等[29]還發(fā)現(xiàn)，用300 mg/kg二甲雙胍治療Sprague Dawley大鼠可減輕吉非替尼誘導(dǎo)的肺纖維化惡化，肺纖維化會(huì)增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)。Groenendijk等[30]發(fā)現(xiàn)，注射了A549細(xì)胞的Balb/c小鼠用400 mg/kg/d的二甲雙胍和30 mg/kg/d的索拉非尼治療40 d，結(jié)果顯示癌細(xì)胞增殖減少，腫瘤縮小，AMPK磷酸化增加，mTOR信號(hào)傳導(dǎo)抑制，反映了二甲雙胍具有抗腫瘤的特性。

4 小結(jié)與展望

目前流行病學(xué)研究顯示二甲雙胍對(duì)2型糖尿病患者中肺癌的發(fā)生具有潛在的保護(hù)機(jī)制且能改善肺癌合并2型糖尿病患者的預(yù)后。但對(duì)于正常人及未合并2型糖尿病的肺癌患者的臨床研究基本沒有。另外，現(xiàn)有臨床研究存在多種設(shè)計(jì)不足，如對(duì)二甲雙胍使用劑量不一、未對(duì)研究人群進(jìn)行更細(xì)化的分層等，從而影響了現(xiàn)有臨床研究的可信度。分子生物學(xué)研究提示二甲雙胍對(duì)肺癌細(xì)胞的影響具有多層次性。因此積極完善相關(guān)分子生物學(xué)研究是極為必要的。

綜上所述，二甲雙胍作為治療2型糖尿病的一線藥物，安全性及有效性已經(jīng)得到證實(shí)。目前研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍具有抗肺癌作用，在體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也已證明二甲雙胍能夠抑制肺癌細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡，但是其抗肺癌的機(jī)制存在多樣性，還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。另外，將二甲雙胍作為抗肺癌的一線用藥或輔助用藥還存在很多問題需要解決及說明。