二甲雙胍在人骨肉瘤治療中作用的研究進(jìn)展

張潔，張翔

（延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院，陜西 延安716000）

0 引言

二甲雙胍是一種源自草藥的親脂性雙胍類藥物，它可調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，自噬，細(xì)胞周期，氧化應(yīng)激，炎癥，代謝穩(wěn)態(tài)和表觀遺傳調(diào)控所涉及的上下游分子，自1950年代以來就廣泛用于治療糖尿病。單獨(dú)使用二甲雙胍或是與胰島素聯(lián)合使用是目前全球應(yīng)用于治療糖尿病的最普遍的方法[1]。有關(guān)二甲雙胍在動物和人體試驗(yàn)的研究結(jié)果均表明，二甲雙胍在肝臟通過阻斷線粒體氧化還原來抑制糖異生。但是，目前對于二甲雙胍的作用機(jī)理的仍無全面的了解，而且該藥的作用有可能是多效的。比如，有研究證明二甲雙胍也是一種胰島素增敏劑，并可能通過多種機(jī)制作用于腸腔來發(fā)揮此作用[2]。六十年的臨床經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了二甲雙胍的安全性，有效性和耐受性：二甲雙胍?guī)缀鯖]有產(chǎn)生任何安全隱患，但其主要的例外就是二甲雙胍可導(dǎo)致乳酸亞臨床增加，而且在二甲雙胍極端過量使用時(shí)可引起乳酸酸中毒[1,3]。因此，對于有乳酸性酸中毒危險(xiǎn)因素的患者，以及肝功能不全，心力衰竭和慢性腎臟病的患者并不推薦使用二甲雙胍[3]。然而越來越多的研究發(fā)現(xiàn)在2型糖尿病患者中，由于抗糖尿病藥物如胰島素，磺酰脲類，二肽基肽酶（DPP）4抑制劑和葡萄糖依賴性促胰島素肽（GLP-1）類似物的使用，增加了糖尿病患者罹患不同癌癥的額外風(fēng)險(xiǎn)，尤其是結(jié)直腸癌的患病率大大增加，而當(dāng)使用二甲雙胍作為抗糖尿病藥以及一種獨(dú)立的抗癌藥物時(shí)，其在預(yù)防和治療糖尿病患者的癌癥方面顯示出有益的作用，因此，使用二甲雙胍來治療癌癥引起了醫(yī)生和研究人員的廣泛關(guān)注[4]。

由于人口老齡化，環(huán)境惡化的趨勢以及某些不良行為習(xí)慣的出現(xiàn)，全世界的癌癥負(fù)擔(dān)急劇增加，盡管在過去的十年中，關(guān)于癌癥的治療取得了許多進(jìn)步，但是癌癥仍然是全球普遍流行的主要死亡原因之一。GLOBOCAN 2018年的估計(jì)顯示，全世界有五分之一的男性和六分之一的女性將罹患癌癥，八分之一的男性和十分之一的女性將在75歲之前死于癌癥[5]。亞洲占世界人口的近60%，癌癥死亡率也高于其他地區(qū)，癌癥現(xiàn)在也已成為中國嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題，與此事實(shí)相一致，癌癥也成為導(dǎo)致死亡的主要原因，并在中國造成了沉重的疾病負(fù)擔(dān)。在過去的五年中，中國的新癌癥病例和死亡人數(shù)持續(xù)增加，粗發(fā)病率和粗死亡率也持續(xù)增加[6]，骨肉瘤是最常見的原發(fā)性骨惡性腫瘤，通常發(fā)生在兒童和年輕人中，轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)性疾病的患者的長期生存率僅為20%左右[7]，化學(xué)療法的使用顯著提高了骨肉瘤患者的5年總生存率，從不到30%提高到60%以上，但是，長期總生存率轉(zhuǎn)移后患者的比例仍不到20%，近年來，經(jīng)過臨床驗(yàn)證的靶向療法尚無用于治療骨肉瘤的療法，自從1970年代末引入阿霉素，甲氨蝶呤和順鉑以來，骨肉瘤患者的治療結(jié)果基本上沒有變化，骨肉瘤患者的5年總生存率仍然相對停滯。因此，考慮到目前骨肉瘤患者最佳治療的局限性，迫切需要確定新的治療方案。

本文綜述分析了二甲雙胍治療骨肉瘤的潛在可能性，對二甲雙胍作為一種潛在的化療藥物或新輔助藥物的了解將為它在全球范圍內(nèi)作為可負(fù)擔(dān)得起的，耐受性良好且有效的抗癌藥物提供有效的參考信息。

1 二甲雙胍抑制人骨肉瘤細(xì)胞的生長

有研究表明在U2OS和143B細(xì)胞中二甲雙胍能夠通過誘導(dǎo)細(xì)胞G2 / M期的積累來阻止細(xì)胞增殖的進(jìn)程，此外，二甲雙胍還會引發(fā)骨肉瘤細(xì)胞系中的程序性細(xì)胞死亡。而且，二甲雙胍所引發(fā)的細(xì)胞凋亡和自噬的誘導(dǎo)作用在用ROS清除劑NAC和JNK抑制劑SP600125處理后可以顯著減弱，該研究證明在體內(nèi)二甲雙胍的安全劑量即可通過人骨肉瘤中依賴于ROS的JNK / c-Jun級聯(lián)反應(yīng)誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯以及程序性細(xì)胞死亡，包括凋亡和自噬來抑制骨肉瘤的生長[8]。有研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可通過抑制細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶的活性來抑制骨肉瘤干細(xì)胞的自我更新能力并誘導(dǎo)G0/G1期停滯。此外，二甲雙胍通過線粒體依賴性途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致線粒體跨膜電位的崩潰和活性氧的產(chǎn)生，導(dǎo)致ATP合成減少，AMPK的激活導(dǎo)致mTOR通路的逆轉(zhuǎn)，從而引發(fā)自噬。特別是，二甲雙胍介導(dǎo)的自噬抑制了骨肉瘤干細(xì)胞的干性和多能性的穩(wěn)態(tài)[9]。還有研究表明二甲雙胍可以誘導(dǎo)CD11b+細(xì)胞介導(dǎo)的不依賴T細(xì)胞的K7M2neo骨肉瘤的生長抑制，二甲雙胍治療降低了腫瘤中CD11b+細(xì)胞的基礎(chǔ)呼吸和CD11b+細(xì)胞的耗氧率/細(xì)胞外酸化率比，二甲雙胍可將CD11b+細(xì)胞的代謝重定向至較低的氧化磷酸化，同時(shí)提高糖酵解作用，從而將微環(huán)境推向抑制某些腫瘤生長的狀態(tài)[10]。研究發(fā)現(xiàn)SATB2在骨肉瘤干細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，且與骨肉瘤患者的不良的臨床預(yù)后相關(guān)，敲除SATB2可以減少肌球蛋白的形成、細(xì)胞增殖和干細(xì)胞樣基因的表達(dá)，同時(shí)降低體內(nèi)腫瘤的生長和化學(xué)抗性，N-鈣粘著蛋白是SATB2的一個(gè)關(guān)鍵下游靶基因，它可介導(dǎo)干細(xì)胞樣表型，SATB2或N-鈣黏著蛋白的減少導(dǎo)致NF-kB失活，從而導(dǎo)致骨肉瘤球形成受損和腫瘤細(xì)胞增殖，而二甲雙胍治療骨肉瘤細(xì)胞通過抑制N-鈣黏著蛋白增強(qiáng)了化療的效果[11]。

2 二甲雙胍抑制骨肉瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移

有研究發(fā)現(xiàn)miR-570-3p介導(dǎo)的LCMR1和ATG12抑制作用與二甲雙胍對骨肉瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的抑制作用有關(guān)，miR-570-3p在人轉(zhuǎn)移性骨肉瘤組織中顯著下調(diào)，而在非轉(zhuǎn)移性骨肉瘤組織中則沒有，二甲雙胍可減少骨肉瘤的轉(zhuǎn)移和自噬，而且這種自噬是有利于骨肉瘤細(xì)胞的侵襲。此外，降低二甲雙胍誘導(dǎo)的自噬抑制作用可以逆轉(zhuǎn)骨肉瘤的浸潤抑制作用[12]。二甲雙胍對人骨肉瘤細(xì)胞具有顯著的抗增殖作用，二甲雙胍通過激活A(yù)MP激活的蛋白激酶并因此抑制了雷帕霉素途徑的哺乳動物靶標(biāo)而抑制了KHOS / NP骨肉瘤細(xì)胞的增殖和遷移，它還抑制了順鉑耐藥的KHOS / NP骨肉瘤細(xì)胞細(xì)胞的增殖[13]。

3 二甲雙胍增強(qiáng)化療藥物療效

研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍誘導(dǎo)了成球細(xì)胞的代謝活性和增殖的濃度依賴性降低，并改善了阿霉素誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性，還下調(diào)了多能性主要調(diào)節(jié)因子Oct4、Sox2、Nanog的表達(dá)，并降低了球體的自我更新能力[14]。二甲雙胍對線粒體的作用導(dǎo)致了兩個(gè)細(xì)胞群中能量傳感器AMPK的激活和磷酸化，以及促存活的AKT途徑的上調(diào)。此外，二甲雙胍誘導(dǎo)的線粒體應(yīng)激增加了親代細(xì)胞中[18F]-FDG的攝取和乳酸的產(chǎn)生，但在靜止的干樣細(xì)胞中卻沒有，這表明后者無法應(yīng)對由二甲雙胍引起的能量危機(jī)。該臨床前研究表明，二甲雙胍可能是骨肉瘤干樣細(xì)胞對阿霉素的潛在治療劑和化學(xué)增敏劑[14]。研究表明二甲雙胍通過抑制PKM2的表達(dá)提高骨肉瘤干細(xì)胞對順鉑的敏感性，多種耐藥性是治療骨肉瘤的主要障礙。骨肉瘤干細(xì)胞顯示出顯著的順鉑耐藥性。順鉑與二甲雙胍聯(lián)合治療可通過下調(diào)PKM2的表達(dá)，顯著降低順鉑對骨肉瘤干細(xì)胞的半數(shù)最大抑制濃度。PKM2的下調(diào)導(dǎo)致二甲雙胍抑制了腫瘤干細(xì)胞中的葡萄糖攝取，乳酸生成和ATP生成。因此，二甲雙胍削弱腫瘤干細(xì)胞對順鉑的耐藥性，并促進(jìn)了順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。此外，已證明二甲雙胍對骨肉瘤干細(xì)胞增強(qiáng)了其他化療藥物（如阿霉素和5-氟尿嘧啶）的抗腫瘤作用[15]。也有研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可協(xié)同增強(qiáng)組蛋白脫乙?；敢种苿┣乓志豠對骨肉瘤細(xì)胞系的抗腫瘤活性[16]。

4 展望

骨肉瘤是由間質(zhì)細(xì)胞組成的惡性骨腫瘤，產(chǎn)生類骨質(zhì)和未成熟的骨。如果我們排除骨髓瘤（一種血液系統(tǒng)疾?。侨饬鍪亲畛Ｒ姷脑l(fā)性惡性骨腫瘤。骨肉瘤的發(fā)生率為2-3/百萬/年，但在青春期較高，其中15-19歲的年發(fā)病高峰在8-11 /百萬/年。典型的體征是癥狀，即局部疼痛，局部腫脹和關(guān)節(jié)運(yùn)動受限。骨肉瘤的治療主要基于新輔助和輔助化療以及手術(shù)切除。放射療法無效，因?yàn)楣侨饬鱿鄬哂蟹派涞挚沽17]。二甲雙胍已被用于調(diào)節(jié)癌癥的轉(zhuǎn)移和化學(xué)耐藥性。正如我們的綜述所總結(jié)，二甲雙胍在骨肉瘤的進(jìn)展和發(fā)展過程中的許多生物學(xué)過程中起著關(guān)鍵作用，包括細(xì)胞凋亡，侵襲，生長，分化，遷移，耐藥性和惡病質(zhì)。作為骨肉瘤預(yù)后和診斷的重要藥物，二甲雙胍是治療骨肉瘤的一種潛在靶標(biāo)，其作為治療劑的用途非常廣泛，針對骨肉瘤的治療二甲雙胍可通過多藥聯(lián)用來降低骨肉瘤患者對化療藥物的耐藥性，并同時(shí)提高藥物對骨肉瘤細(xì)胞的殺傷作用，有望為骨肉瘤的治療提供一種新的方法。