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    二甲雙胍治療卵巢癌機(jī)制的研究進(jìn)展

    2020-12-21 03:37呂欣陽陳燕
    現(xiàn)代養(yǎng)生·下半月 2020年10期
    關(guān)鍵詞:卵巢癌二甲雙胍

    呂欣陽 陳燕

    摘要 卵巢癌是婦科最常見的惡性腫瘤之一,發(fā)病率僅次于宮頸癌和子宮內(nèi)膜癌,由于其對傳統(tǒng)化療方案存在耐藥復(fù)發(fā)等問題,病死率高,急切的需要尋求新的行之有效的治療方法。近年來不少研究人員發(fā)現(xiàn)二甲雙胍作為一線降糖藥物,可能有抗腫瘤作用。其主要通過依賴腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)或非依賴AMPK介導(dǎo)的雷帕霉素靶蛋白(mTOR)途徑抑制細(xì)胞代謝、細(xì)胞周期阻滯、自噬、凋亡從而抑制癌細(xì)胞增殖。為進(jìn)一步求證和探索二甲雙胍對卵巢癌的治療作用,使更多的卵巢癌患者在治療中獲益,現(xiàn)對二甲雙胍抑制腫瘤的機(jī)制進(jìn)行闡述。

    關(guān)鍵詞 二甲雙胍;AMPK;mTOR;卵巢癌

    中圖分類號? R737.31? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A? ? 文章編號? 1671-0223(2020)18-020-04

    卵巢癌是女性生殖器官最常見的惡性腫瘤之一,發(fā)病率僅次于宮頸癌和子宮內(nèi)膜癌,且三分之二的患者在診斷時(shí)已達(dá)卵巢癌晚期,即:國際婦產(chǎn)科協(xié)會(FIGO) 卵巢癌分期的III、IV 。腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)和化療藥物的聯(lián)合應(yīng)用使晚期腫瘤患者的病情發(fā)展得到了控制,然而由于存在耐藥等問題,晚期卵巢癌患者大多會在18個(gè)月內(nèi)復(fù)發(fā)[1],因此尋找對卵巢癌新的治療策略成為當(dāng)務(wù)之急。近年來隨著人們對二甲雙胍(一種臨床一線降糖藥物)研究的不斷深入,發(fā)現(xiàn)二甲雙胍具有抗腫瘤作用,如子宮內(nèi)膜癌、骨髓瘤、非小細(xì)胞肺癌[2-4]等。ZHENG等人[5]發(fā)現(xiàn)上皮性卵巢癌患者使用二甲雙胍組較非二甲雙胍組無進(jìn)展生存期和無病生存期延長。目前二甲雙胍抗卵巢癌的具體機(jī)制尚不清楚,從而引起了人們對二甲雙胍抗腫瘤增殖機(jī)制的廣泛關(guān)注及探索,為進(jìn)一步求證和探索二甲雙胍對卵巢癌的治療作用,本文將對二甲雙胍可能的抗卵巢癌機(jī)制進(jìn)行闡述。

    1 二甲雙胍的降糖機(jī)制

    二甲雙胍是一種雙胍類藥物,由于其不良反應(yīng)少且降糖效果好,在臨床上被廣泛用于Ⅱ型糖尿病的一線治療方案。二甲雙胍最嚴(yán)重的不良反應(yīng)是乳酸中毒,但乳酸中毒是一種罕見的情況[6]。二甲雙胍的降糖機(jī)制一直是人們研究的重點(diǎn),近年來發(fā)現(xiàn)二甲雙胍的降糖機(jī)制可能有以下幾種:①糖異生是一個(gè)能源密集的過程,每合成一摩爾葡萄糖需要消耗6個(gè)三磷酸腺苷(ATP),能量的需求和供應(yīng)主要由線粒體提供,二甲雙胍可以抑制線粒體呼吸復(fù)合物Ι,從而抑制ATP產(chǎn)生;除抑制呼吸鏈ATP的產(chǎn)生,NAD+:NADH比率的變化,可能也有助于二甲雙胍對糖異生的影響,從而減少葡萄糖輸出。②二甲雙胍激活能量傳感器,AMPK可能會抑制線粒體功能,一旦AMPK被磷酸腺苷(AMP):三磷酸腺苷(ATP)激活,AMPK則通過打開ATP的分解代謝過程抑制ATP的合成代謝過程來恢復(fù)能量穩(wěn)態(tài)[7]。③MILLER提出[8]禁食期間糖原合成和分解部分由胰高血糖素控制,胰高血糖素與其肝細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)合,通過AMPK/AMP/環(huán)磷酸腺苷(cAMP)/PKA途徑,協(xié)同增加肝葡萄糖輸出,二甲雙胍可以抑制胰高血糖素的這一過程,從而抑制葡萄糖產(chǎn)生。④晚期糖尿病患者主要的問題是高胰島素血癥和胰島素抵抗,二甲雙胍能夠降低高胰島素血癥,增加胰島素受體的敏感性,降低全身胰島素水平[9]。

    WANG等人[1]第一次證明了患有糖尿病的卵巢癌患者持續(xù)應(yīng)用二甲雙胍者較未持續(xù)應(yīng)用二甲雙胍者疾病復(fù)發(fā)和死亡風(fēng)險(xiǎn)明顯下降。有學(xué)者提出二甲雙胍的一些非降血糖作用,如對抗腫瘤增殖可能與降糖作用有相同的機(jī)制。盡管二甲雙胍影響多種癌癥的機(jī)制尚不明確,但其抑制AMPK依賴和AMPK非依賴途徑,從而影響能量代謝、細(xì)胞周期阻滯、凋亡和自噬已成為抑制腫瘤增殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。AMPK是連接多項(xiàng)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵橋梁,是最重要的環(huán)節(jié),接下來將詳盡闡述AMPK的作用。

    2 二甲雙胍的抗腫瘤機(jī)制

    2.1 依賴AMPK的抗腫瘤機(jī)制

    AMPK是一種重要的能量傳感器,負(fù)責(zé)能量穩(wěn)態(tài)。在低糖低氧、氧化應(yīng)激的情況下,細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP比值上升,激活A(yù)MPK,促進(jìn)ATP產(chǎn)生的分解代謝過程而抑制消耗ATP的合成代謝過程,從而對正常細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生保護(hù)作用。由于腫瘤細(xì)胞對葡萄糖的需求、營養(yǎng)缺乏更為敏感,二甲雙胍可以利用這一點(diǎn)抑制腫瘤的發(fā)展。二甲雙胍能夠抑制線粒體呼吸復(fù)合物Ι,抑制ATP產(chǎn)生,使AMP/ATP比值上升;此外呼吸復(fù)合物Ι能通過產(chǎn)生活性氮(ONOO-)磷酸化LKB1,進(jìn)而磷酸化AMPK,從而發(fā)揮多種抗腫瘤作用[10]。

    2.1.1 通過AMPK-mTOR途徑誘導(dǎo)細(xì)胞自噬和細(xì)胞周期阻滯

    自噬是一種分解代謝過程,它通過溶酶體機(jī)制自我破壞細(xì)胞成分,為重要的細(xì)胞過程分配營養(yǎng),并限制不必要的能量消耗[10]。雷帕霉素靶蛋白(mTOR)包括兩種不同的信號復(fù)合物,mTORC1和mTORC2。mTORC1整合了各種刺激和信號通路,促進(jìn)合成代謝,如蛋白質(zhì)合成和脂質(zhì)合成,并抑制分解代謝途徑,如自噬。大多數(shù)抑制自噬的條件被證明能抑制mTORC1,說明自噬與mTORC1的激活可能是相反的過程[11]。自噬是一把雙刃劍,既能抑制癌癥發(fā)展也能促進(jìn)癌癥發(fā)展,然而其具體機(jī)制仍不明確。可能的機(jī)制是基礎(chǔ)水平的自噬能夠通過減少損傷細(xì)胞的成分核蛋白,維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)來抑制腫瘤發(fā)展。而當(dāng)腫瘤細(xì)胞存在于壓力條件下如:缺氧、營養(yǎng)剝奪,就會導(dǎo)致自噬激活幫助癌細(xì)胞存活,自噬也增加了RAS突變的癌細(xì)胞[12]。有研究表明增強(qiáng)自噬活性與卵巢癌耐藥有關(guān),BAO等人發(fā)現(xiàn)自噬通過重塑ERK通路并過表達(dá)Beclin1導(dǎo)致卵巢癌順鉑耐藥[13]。但是李丹丹[14]探究二甲雙胍與卵巢癌耐藥細(xì)胞自噬的關(guān)系時(shí),發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可以增強(qiáng)卵巢癌耐藥細(xì)胞的自噬活性,說明二甲雙胍不是通過降低自噬來提高對化療藥物敏感性的,因此二甲雙胍治療卵巢癌的機(jī)制仍有待探究。

    細(xì)胞周期是一個(gè)由物質(zhì)準(zhǔn)備到細(xì)胞分裂高度受控、周而復(fù)始的過程。通常將從一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始,經(jīng)過物質(zhì)準(zhǔn)備,直到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止,稱為一個(gè)細(xì)胞周期[15]。細(xì)胞周期是一個(gè)十分復(fù)雜而精密的過程,涉及到DNA的精確復(fù)制,DNA在復(fù)制過程中精確分布到兩個(gè)子細(xì)胞,物質(zhì)準(zhǔn)備和細(xì)胞分裂的調(diào)控,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤都可能導(dǎo)致細(xì)胞周期調(diào)控紊亂,導(dǎo)致腫瘤產(chǎn)生[16]。在二甲雙胍應(yīng)用于卵巢癌的探索中,F(xiàn)U等人[17]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可以通過PI3K/Akt/m-TOR途徑誘導(dǎo)卵巢癌G2/M期細(xì)胞周期阻滯。而Rattan等人[16]在體外治療發(fā)現(xiàn)二甲雙胍導(dǎo)致卵巢癌G1期阻滯,這可能是由于體外培養(yǎng)環(huán)境不同導(dǎo)致的。二甲雙胍能夠通過多種途徑抑制腫瘤細(xì)胞的增殖,涉及到腫瘤細(xì)胞的代謝自噬、細(xì)胞周期阻滯。然而卵巢癌與自噬的具體機(jī)制以及二甲雙胍使細(xì)胞周期阻滯停留在不同時(shí)期的條件仍有待探究。此外,二甲雙胍對于卵巢癌細(xì)胞周期阻滯和自噬的研究不甚眾多, 仍需要更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)為二甲雙胍應(yīng)用于卵巢癌提供支持。

    2.1.2 通過AMPK激活多種途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

    已有大量研究表明二甲雙胍具有促進(jìn)腫瘤凋亡的作用。ZOU等人[18]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍以劑量依賴的方式誘導(dǎo)卵巢癌凋亡。Gwak等人[19]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍不僅能通過AKT/mTOR/GSK3β誘導(dǎo)cyclin D1降解導(dǎo)致G1期細(xì)胞周期阻滯還能誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞凋亡。此外,二甲雙胍還能夠通過MAPK/JNK途徑誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞凋亡,ZHU[20]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍和2-脫氧葡萄糖(2-DG)糖酵解的抑制劑,可以通過AMPK/JNK促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞凋亡,且聯(lián)合使用增強(qiáng)了卵巢癌的凋亡。二甲雙胍不僅能夠通過多種途徑促進(jìn)卵巢癌凋亡,還能夠增強(qiáng)化療藥物的敏感性。

    PATEL等人[21]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍單獨(dú)使用可以發(fā)揮促凋亡作用,與紫杉醇和卡鉑聯(lián)用均能增強(qiáng)促上皮性卵巢癌凋亡作用。ZHENG等人[22]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍和順鉑單獨(dú)應(yīng)用都可以促進(jìn)卵巢癌凋亡,并首次發(fā)現(xiàn)二甲雙胍通過非依賴AMPK的轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)途徑影響腫瘤細(xì)胞代謝。TGF-β信號途徑在各種生物學(xué)功能中起著關(guān)鍵作用,包括干細(xì)胞更新、免疫系統(tǒng)抑制、傷口修復(fù)和腫瘤進(jìn)展[23]。大量的研究似乎都表明二甲雙胍能夠誘導(dǎo)凋亡這一事實(shí),然而一項(xiàng)來自 LENGYEL等人的研究發(fā)現(xiàn)[24],單用二甲雙胍不能誘導(dǎo)卵巢癌凋亡,與紫杉醇聯(lián)用可以增強(qiáng)其促凋亡效應(yīng)。雖然大量的研究讓我們確定二甲雙胍能夠抑制卵巢癌增殖,然而其對于卵巢癌細(xì)胞凋亡的影響卻存在矛盾的地方,什么原因?qū)е铝诉@一矛盾的產(chǎn)生仍需要更多針對卵巢癌的實(shí)驗(yàn)給出確切的答案。

    2.2 不依賴AMPK的抗腫瘤機(jī)制

    2.2.1 降低胰島素和胰島素樣生長因子

    與非糖尿病相比,Ⅱ型糖尿病患癌癥風(fēng)險(xiǎn)更高,Ⅱ型糖尿病與癌癥風(fēng)險(xiǎn)的密切關(guān)系可能有幾個(gè)原因:例如Ⅱ型糖尿病主要與胰腺代償作用引起的高胰島素狀態(tài)以及胰島素抵抗導(dǎo)致的慢性高胰島素血癥有關(guān)。流行病學(xué)和體內(nèi)研究表明高胰島素血癥通過誘發(fā)突變效應(yīng)和刺激DNA合成和/或增加IGF-1信號系統(tǒng)間接增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)[25]。近來IGF-1信號通路被證明與二甲雙胍誘導(dǎo)癌癥凋亡和增殖有關(guān),然而仍然存在一些爭議,YANG等人[26]采用Meta分析發(fā)現(xiàn),在兒童二甲雙胍應(yīng)用大于12周有效減少了胰島素樣生長因子-1(IGF-1)水平,而在大于18歲的成年人中,有效增加了IGF-1水平,導(dǎo)致這一結(jié)果可能是因?yàn)闃颖玖窟^少,另外目前還沒有二甲雙胍在卵巢癌患者中影響IGF-1的研究,因此二甲雙胍對于卵巢癌患者中IGF-1的變化仍有待探究。

    2.2.2 抗血管生成、炎癥因子和腫瘤干細(xì)胞作用

    二甲雙胍的抗血管生成作用可能在腫瘤發(fā)生的血管生成途徑中有重要作用。血管生成在腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移中是至關(guān)重要的。二甲雙胍能夠抑制血管生成因子的表達(dá),ABO-ELMATTY等人[25]證明了二甲雙胍聯(lián)用卡鉑不僅降低了IGF-1及其受體的高水平表達(dá),還具有明顯的減少抗凋亡蛋白bcl-2的效應(yīng)及減弱炎癥介質(zhì)的強(qiáng)度,并降低了促血管生成介質(zhì)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的表達(dá),抑制新生血管形成和增殖過程。另一項(xiàng)來自GUIMARAES等人[27]的研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能顯著降低EOC細(xì)胞炎性細(xì)胞因子和NF-kB信號通路的mRNA表達(dá)。腫瘤干細(xì)胞(CSC)具有無限更新的能力,近來被認(rèn)為是多種治療方法后腫瘤發(fā)生耐藥和復(fù)發(fā)的主要原因,二甲雙胍能通過多種途徑對其產(chǎn)生抑制作用,包括Hh、Wnt、TGF-β通路。在卵巢癌的異種移植模型中,觀察到低劑量的二甲雙胍顯著抑制了CSC的CD44+和CD117表型,而更高劑量的二甲雙胍更有效的抑制了卵巢癌細(xì)胞,同時(shí)還抑制了ALDH1+表型[28]。

    3 展望

    綜上所述,二甲雙胍作為一種降糖藥物,不僅能通過AMPK依賴的方式以及線粒體和IGF信號通路調(diào)節(jié)血糖的穩(wěn)定,還能以AMPK依賴和AMPK非依賴的形式抑制卵巢癌的發(fā)展,包括通過AMPK-mTOR途徑調(diào)節(jié)的細(xì)胞周期阻滯和自噬,以及通過AKT/mTOR/GSK3β、AMPK/JNK途徑誘導(dǎo)的卵巢癌細(xì)胞凋亡,此外,還發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能夠通過抑制血管生成因子抑制新生血管形成。近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)腫瘤干細(xì)胞與卵巢癌耐藥、復(fù)發(fā)有關(guān),因此對于干細(xì)胞的研究激起了人們的興趣。盡管已經(jīng)有大量二甲雙胍對于惡性腫瘤治療的研究,為二甲雙胍應(yīng)用于臨床提供了證據(jù),然而二甲雙胍應(yīng)用于卵巢癌的研究還相對較少,且自噬在什么條件下發(fā)揮促進(jìn)或抑制卵巢癌的機(jī)制仍不明確,二甲雙胍單獨(dú)應(yīng)用能否促進(jìn)卵巢癌也存在矛盾的地方。盡管二甲雙胍應(yīng)用于卵巢癌的治療存在諸多不解的地方有待探究,但是二甲雙胍的出現(xiàn)的確將糖代謝和腫瘤聯(lián)系在一起,引起了人們對糖代謝和腫瘤之間關(guān)系的研究興趣,靶向糖代謝通路可能成為二甲雙胍治療卵巢癌的有效方法,二甲雙胍能否靶向糖代謝通路上的某個(gè)因子,從而使細(xì)胞周期阻滯、凋亡,自噬朝著抑制卵巢癌的方向發(fā)展,并改變腫瘤細(xì)胞耐藥的情況可能是未來研究的方向。

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    [2020-09-25收稿]

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