二甲雙胍抗膀胱癌藥理機(jī)制研究進(jìn)展

賈瓊，劉丹，陳鵬飛，周曉丹，邊瑞民

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院藥學(xué)部，山東濱州 256699

膀胱癌在全球中的發(fā)病率占據(jù)惡性腫瘤的第11 位，而病死率占據(jù)第13 位，在男性患者的發(fā)病率中占據(jù)第9 位，提示膀胱癌具有較高的發(fā)病率且近年來隨著群眾生活方式以及飲食習(xí)慣等的不斷變化，膀胱癌有逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)[1-3]。在此前提下，如何有效提高患者的臨床療效，延長(zhǎng)生存率已經(jīng)成為臨床關(guān)注的重點(diǎn)。晚期膀胱癌患者多采取鉑類藥物進(jìn)行治療，但鉑類藥物在使用治療后可能導(dǎo)致患者出現(xiàn)的不良反應(yīng)較大，患者的治療依從性相對(duì)更低，不能達(dá)到預(yù)期的治療效果[4-6]。二甲雙胍能夠抑制體外腎癌細(xì)胞786-0 侵襲，生長(zhǎng)速度更緩慢，這可能是由于二甲雙胍能夠激活A(yù)MPK/mTOR 信號(hào)通路，從而降低基質(zhì)金屬蛋白酶2 的蛋白表達(dá)能力，以達(dá)到抑制腎癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移[7]。此外，使用二甲雙胍治療的糖尿病患者能夠在一定程度上降低患者肝癌的發(fā)病率，顯著提高胰腺癌患者的存活率，其能夠有效抑制肝癌細(xì)胞E2F8的表達(dá)，誘導(dǎo)癌細(xì)胞周期停滯在G1 時(shí)期，從以抑制癌細(xì)胞繼續(xù)增殖[8]。而二甲雙胍在膀胱癌患者的治療中能夠抑制蛋白合成，降低血糖及改善胰島素等方式抑制膀胱癌細(xì)胞的增殖[9]。

1 激活腺苷酸活化蛋白激酶信號(hào)通路

AMPK 在人體中起到重要的能量調(diào)節(jié)器作用，能夠維持人體內(nèi)的能量代謝平衡，而二甲雙胍在降糖治療中能夠激活A(yù)MPK 信號(hào)通路。而腫瘤細(xì)胞的快速增殖和轉(zhuǎn)移需要更多的能量供給，因此，二甲雙胍能夠通過激活A(yù)MPK 信號(hào)通路從而達(dá)到抑制癌細(xì)胞的能量代謝，從而降低癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和增殖現(xiàn)象[10]。這主要是由于二甲雙胍能夠通過激活A(yù)MPK信號(hào)通路幫助抑制蛋白激酶B 以及細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶等的磷酸化，從而達(dá)到抑制膀胱癌細(xì)胞的增殖和集落形成。有學(xué)者采取了原位植入技術(shù)方式將膀胱癌的MB49 細(xì)胞株植入到了試驗(yàn)白鼠中，并給予白鼠不同劑量的二甲雙胍治療，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍治療劑量在26、104 mg/（kg·d）時(shí)可有效抑制癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和增殖，但是大量使用二甲雙胍的治療作用反而并不十分明顯[11]。

2 誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯致細(xì)胞死亡

細(xì)胞周期是一個(gè)高度有序的過程，是正常細(xì)胞增殖最重要的過程，而腫瘤細(xì)胞是指以細(xì)胞無限增殖導(dǎo)致細(xì)胞周期紊亂為主要特征的疾病，而二甲雙胍能夠有效誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，避免細(xì)胞繼續(xù)增殖，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，對(duì)腫瘤的活性有一定的抑制作用。二甲雙胍能夠參與到膀胱癌癌前病變的發(fā)展過程中，當(dāng)二甲雙胍在體內(nèi)達(dá)到20 mmol/L時(shí)則能夠明顯抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活轉(zhuǎn)錄激活因子3 的信號(hào)通路，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯，降低細(xì)胞增殖及遷移等情況，而當(dāng)二甲雙胍治療濃度達(dá)到5 mmol/L 時(shí)則能夠有效抑制細(xì)胞周期蛋白D1的表達(dá)能力，導(dǎo)致癌細(xì)胞55637以及T24細(xì)胞的細(xì)胞周期停滯在G0～G1，從而降低了膀胱癌細(xì)胞的在增殖。

細(xì)胞凋亡是為了人體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因調(diào)控的細(xì)胞開展自主有序的死亡，正常人體組織中細(xì)胞凋亡能夠有利于機(jī)體組織的更新?lián)Q代，而如果能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡則能夠成為癌癥疾病的治療關(guān)鍵點(diǎn)，二甲雙胍能夠抑制mTOR/S6K1 信號(hào)通路，下調(diào)細(xì)胞型Fas相關(guān)死亡區(qū)域蛋白楊白介素1β轉(zhuǎn)換酶抑制蛋白的表達(dá)，從而提高癌細(xì)胞對(duì)TRAIL 的敏感性，誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡，從而減少癌細(xì)胞增殖。

3 抑制血管生成

血管生成是指在人體原有的血管基礎(chǔ)上利用血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移等過程以萌出的方式萌生的血管分支，而腫瘤在生長(zhǎng)過程中血管生成是最關(guān)鍵的一個(gè)過程，其直接關(guān)系到了腫瘤的發(fā)展，因此，減少血管生成對(duì)抑制腫瘤的發(fā)展有重要意義。在早年間就有學(xué)者提出使用抗血管生成的藥物幫助糾正血管生成現(xiàn)象，利用該血管運(yùn)輸化療藥品等進(jìn)入到腫瘤中，從而提高藥物的治療效果，從而直接抑制腫瘤的發(fā)展[11]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍能夠直接降低miR-21的表達(dá)，從而靶向負(fù)調(diào)控其靶標(biāo)及下游相關(guān)的信號(hào)通路，從而達(dá)到抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和小管形成，提示二甲雙胍能夠有效抑制血管的生成，并且二甲雙胍能夠通過抑制血管生成從而對(duì)腫瘤的增長(zhǎng)造成影響，并且能夠抑制膀胱癌腫瘤的質(zhì)量及體積變化[12]。

4 作用于膀胱癌肝細(xì)胞

腫瘤肝細(xì)胞的無限增殖主要是為了給腫瘤的生長(zhǎng)及復(fù)發(fā)提供足夠的細(xì)胞數(shù)量，而腫瘤干細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和遷徙能力為腫瘤的遷移和侵襲提供了基礎(chǔ)條件。二甲雙胍在20 mmol/L 的情況下其能夠有效抑制環(huán)氧化酶的信號(hào)通路，從而降低前列腺素E2的表達(dá)能力，激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)能力，提高轉(zhuǎn)錄激活因子的活性，從而有效抑制膀胱癌干細(xì)胞增殖的能力，破壞腫瘤的遷移和侵襲條件。

5 增強(qiáng)化療藥物療效

化療藥物是當(dāng)前臨床上治療惡性腫瘤患者最主要的方式之一，但由于大多數(shù)化療藥物治療后均存在嚴(yán)重的不良反應(yīng)，治療效果達(dá)不到預(yù)期，患者的治療依從性也相對(duì)較低，治療有一定的局限性。有研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍能夠有效降低M2 型丙酮酸激酶等的表達(dá)能力，M2 型丙酮酸激酶表達(dá)時(shí)能夠有效激活A(yù)MPK，從而抑制STAT3 的表達(dá)，從而提高了吡柔比星等藥物對(duì)于膀胱癌患者的治療作用[13]。同樣，在吉非替尼藥物的治療中，當(dāng)二甲雙胍藥物濃度在60 mmol/L 的情況下時(shí)能夠有效提高吉非替尼對(duì)AMPK 信號(hào)通路的激活能力，并且能夠提高該藥物對(duì)于AKT 以及ERK 磷酸化的抑制作用，從而達(dá)到提高吉非替尼對(duì)膀胱癌患者的治療療效目的[14]。利用構(gòu)建T24 細(xì)胞裸鼠膀胱癌移植瘤模型，并使用一定量的順鉑及二甲雙胍治療來看，與單獨(dú)采取順鉑相比較可見，聯(lián)合二甲雙胍治療對(duì)于膀胱癌移植瘤的體積和重量均起到了明顯的抑制作用，并且能夠有效減輕裸鼠血清中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的藥物濃度，降低腫瘤組織中的微血管密度，從而達(dá)到增強(qiáng)順鉑藥物治療效果的目的[15]。另外，利用多變量線性模型分析可見，二甲雙胍能夠在一定程度上提高膀胱癌患者切除術(shù)后的特異性生存率，并且該類患者的復(fù)發(fā)率相對(duì)較低，能夠在改善糖尿病患者血糖水平的同時(shí)降低膀胱癌的復(fù)發(fā)率，提高特異性生存率。

6 其他機(jī)制

二甲雙胍是糖尿病患者治療的一線降糖藥物，能夠有效改善胰島素抵抗等情況，從而達(dá)到降低血糖，保護(hù)心腦血管各器官的作用。而今年來，不少學(xué)者均開展了二甲雙胍對(duì)多種腫瘤的病死率和發(fā)生率的研究，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能夠明顯提高糖尿病患者出現(xiàn)卵巢癌的概率，并且能夠增加卵巢上皮、內(nèi)皮細(xì)胞的增殖及血管增長(zhǎng)使癌癥病情惡化，但相反的是，二甲雙胍能夠抑制卵巢上皮及內(nèi)皮細(xì)胞增殖現(xiàn)象，同時(shí)也可抑制血管的生長(zhǎng)效應(yīng)，從而抑制卵巢癌疾病的發(fā)展。炎癥是指人體對(duì)外界損傷因子做出的防御性反應(yīng)，主要分為急性及慢性炎癥，急性炎癥一般持續(xù)的時(shí)間不長(zhǎng)，能夠幫助人體清除進(jìn)入人體內(nèi)異常的抗原物質(zhì)，而慢性炎癥持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，而反復(fù)發(fā)作的慢性炎癥可能引起多種疾病發(fā)生，也可能誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。一般情況下，當(dāng)炎癥發(fā)生時(shí)，包括腫瘤壞死因子、白介素6 等多種炎性因子均可大量生成，而這些炎癥因子被臨床認(rèn)為是可能誘發(fā)腫瘤發(fā)生及發(fā)展的關(guān)鍵因子[16]。而二甲雙胍能夠抑制mTOR 信號(hào)通路從而下調(diào)腫瘤壞死因子、低氧誘導(dǎo)因子-1a 和纖溶酶原激活物-1 抗原等的表達(dá)能力，從而減輕腫瘤的炎癥程度。此外，二甲雙胍能夠有效激活A(yù)MPK 從而抑制NF-KB 以抑制炎癥的發(fā)生。臨床發(fā)現(xiàn)，在患者的血管平滑肌細(xì)胞中利用二甲雙胍能夠有效阻斷P13K/AKT 途徑以抑制NF-KB 的激活作用，同時(shí)二甲雙胍也可劑量依賴地抑制因子IKB 激酶的IKK 活性，降低IKB 的磷酸化和降解，從而降低促炎因子IL-6、IL-8 水平，激活依賴兩者的NF-KB，預(yù)防血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌黏附分子，并且能夠在一定程度上降低蛋白酶的釋放水平，減輕了對(duì)患者血管內(nèi)皮的損傷，同時(shí)也降低了腫瘤的炎癥程度，預(yù)防疾病進(jìn)一步發(fā)展。另外，二甲雙胍也可抑制MTOR 信號(hào)通路，能夠直接參與到細(xì)胞的存活及凋亡，而MTOR 信號(hào)通路則是蛋白合成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，MTOR 信號(hào)通路能夠抑制NF-KB介導(dǎo)和IL-12 炎癥因子合成，促進(jìn)IL-10 因子的生成，因此，當(dāng)二甲雙胍使用后其能夠有效抑制MTOR信號(hào)通路從而抑制患者體內(nèi)的炎癥水平。同時(shí)也可通過激活A(yù)PMK 激酶的活性，提高谷胱甘肽等過氧化合物酶的活性，恢復(fù)SOD 的活性，減少ROS 的產(chǎn)生，降低癌癥細(xì)胞內(nèi)的ROS 水平，與吡格列酮等藥物治療有重要作用。

有學(xué)者認(rèn)為，胰島素抵抗也是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的危險(xiǎn)因素之一，胰島素樣生長(zhǎng)因子能夠在腫瘤細(xì)胞中呈現(xiàn)高表達(dá)狀態(tài)，可參與到腫瘤細(xì)胞的增殖中，也可抑制其凋亡，在腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展、復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移中有重要作用，提示二甲雙胍能夠通過改善胰島素抵抗現(xiàn)象，調(diào)控胰島素樣生長(zhǎng)因子信號(hào)通路，發(fā)揮抗膀胱癌的作用，當(dāng)二甲雙胍達(dá)到620 μg/mL 時(shí)能夠有效降低膀胱癌SW-780 細(xì)胞中的TGF-1R 磷酸化情況，從而達(dá)到預(yù)期的抑制腫瘤生長(zhǎng)的目的[17]。當(dāng)二甲雙胍濃度達(dá)到20 mmol/L 時(shí)能夠下調(diào)長(zhǎng)鏈非編碼RNA UCA1 的表達(dá)能力，從而抑制膀胱癌細(xì)胞5637的增殖。

7 結(jié)語

國(guó)外研究報(bào)道發(fā)現(xiàn)，糖尿病的發(fā)生在一定程度上增加了肝癌、膀胱癌、直腸癌、子宮內(nèi)膜癌等惡性腫瘤的患病率和病死率。二甲雙胍是當(dāng)前2 型糖尿病患者的一線藥物，具有療效顯著、不良反應(yīng)低等優(yōu)勢(shì)，能夠有效改善患者的血糖水平，服用治療后可能發(fā)生腹瀉、惡心等多種胃腸道反應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)乳酸酸中毒等不良反應(yīng)。近年來，隨著對(duì)于二甲雙胍藥理機(jī)制研究的不斷深入分析，二甲雙胍由于其能夠抑制細(xì)胞的增殖，因此在抗腫瘤方面的作用受到臨床廣泛的關(guān)注[18]。當(dāng)前，隨著二甲雙胍抗腫瘤的作用、分子機(jī)制及其信號(hào)通路的研究開展，二甲雙胍對(duì)于腫瘤分子的信號(hào)調(diào)控得到了廣泛的關(guān)注，越來越多的研究逐漸開展，均提示了二甲雙胍對(duì)于前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤的癌細(xì)胞增殖等有一定的抑制作用，甚至能夠誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，從而達(dá)到殺滅癌細(xì)胞的目的。雖然在多項(xiàng)試驗(yàn)研究及大量臨床流行病學(xué)的研究分析結(jié)果均都提示了二甲雙胍的抗腫瘤能力，但不能明確表明二甲雙胍能夠應(yīng)用在臨床上的某種特定癌癥，甚至開展的體外實(shí)驗(yàn)所需采取的二甲雙胍治療濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了臨床最高治療濃度[19-22]。近年來，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍能夠在保證糖尿病患者治療效果的同時(shí)降低膀胱癌患者的病死率，二甲雙胍能夠有效抑制膀胱癌的生長(zhǎng)和增殖，與單獨(dú)采取化療藥物相比較可見，聯(lián)合用二甲雙胍治療能夠明顯提高化療藥物的治療效果，而隨著對(duì)二甲雙胍治療膀胱癌患者的研究不斷深入，二甲雙胍可能為打破治療膀胱癌易耐藥、易復(fù)發(fā)等瓶頸做出有利的創(chuàng)新[23-24]。而在日后的研究中，針對(duì)二甲雙胍對(duì)膀胱癌患者的藥理機(jī)制做出更加深入的研究分析，找出安全性更高、療效更高的治療措施，將二甲雙胍作為治療膀胱癌的有效手段逐漸在臨床中推廣使用，提高癌癥患者的臨床治療效果，延長(zhǎng)患者的生存時(shí)間，減少疾病的復(fù)發(fā)率。