二甲雙胍在前列腺癌治療中的研究進(jìn)展

羅恒豐, 楊旭凱, 陳雅潔, 袁亞成,

邱小龍1, 2, 寧藝萍1, 2

(1. 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九四〇醫(yī)院 泌尿外科, 甘肅 蘭州, 730000;2. 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院, 甘肅 蘭州, 730000)

早期高危前列腺癌可通過手術(shù)切除結(jié)合雄激素剝奪療法(ADT)[1]和放射化學(xué)療法取得良好的治療效果[2-3]。然而,大多數(shù)患者一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就已經(jīng)是中晚期,經(jīng)過ADT治療,前列腺癌細(xì)胞適應(yīng)低雄激素環(huán)境后[4], 病情將不可避免地進(jìn)展為去勢抵抗性前列腺癌(CRPC)[5]。 對于CRPC患者,有效的治療方式有限,阿比特龍、多西他賽、恩雜魯胺和阿帕魯胺等藥物治療可以改善患者總生存率和生活質(zhì)量[6-7], 但治療費用高且效果有限。二甲雙胍(MF)是一種被廣泛用于治療2型糖尿病的藥物,近年來許多研究[8-11]表明其可以通過多種機制抑制腫瘤的增殖或者轉(zhuǎn)移,單獨或聯(lián)合MF治療有可能改善前列腺癌患者的發(fā)病率、病死率、生化復(fù)發(fā)率(BCR)、總生存期(OS)、無復(fù)發(fā)生存時間(RFS)和前列腺癌特異性生存期(CCS)或延緩腫瘤的進(jìn)展。

1 MF抗前列腺癌的作用機制

MF的主要作用機制根據(jù)和胰島素有無關(guān)聯(lián)分為直接機制和間接機制。

1.1 直接機制

1.1.1 AMPK激活與PI3K/Akt/mTOR信號通路抑制: 長期接受ADT治療的前列腺癌細(xì)胞會出現(xiàn)與p16INK4a、p53/p21或p27kip介導(dǎo)的衰老。衰老細(xì)胞中PI3K/AKT的持續(xù)激活和腺苷一磷酸活化蛋白激酶(AMPK)的抑制導(dǎo)致mTORC1激活,同時抗凋亡蛋白XIAP表達(dá)上升。這些衰老細(xì)胞雖然不會增殖,但其代謝活躍,能量需求、蛋白質(zhì)合成和糖酵解增加,可以分泌促炎細(xì)胞因子和生長因子,有助于前列腺癌的進(jìn)展, MF進(jìn)入電子轉(zhuǎn)移鏈(ETC)的復(fù)合物1并阻斷其活性,減少氧氣消耗和ATP產(chǎn)生可激活A(yù)MPK, 抑制mTOR活性,同時抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路, mTOR活性的降低降低了4E結(jié)合蛋白(4E-BP)和核糖體蛋白S6激酶(S6K)因子的水平。這會減少蛋白質(zhì)合成和增殖,導(dǎo)致體外衰老細(xì)胞數(shù)量的減少,并抑制患者來源的異種移植瘤模型中的腫瘤生長[12]。

1.1.2 抑制雄激素受體: 前列腺癌癥的發(fā)展和進(jìn)展依賴于雄激素受體(AR)的功能。小異二聚體伴侶相互作用亮氨酸拉鏈蛋白(SMILE),已被鑒定為一種與單純皰疹病毒相關(guān)宿主細(xì)胞因子1(HCF-1)相互作用的蛋白質(zhì)。MF上調(diào)了SMILE的蛋白水平,SMILE通過干擾AR共激活因子SRC-1的募集來抑制AR反式激活[13]。MF還可以通過下調(diào)ARmRNA的水平抑制AR信號通路從而抑制前列腺癌細(xì)胞活力并增強細(xì)胞凋亡[14]。MF可以通過影響多條與腫瘤生長和進(jìn)展相關(guān)的信號通路來抑制雄激素受體陽性的去勢抵抗前列腺癌的生長。MF可以調(diào)節(jié)與代謝途徑、剪接體、RNA轉(zhuǎn)運和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工有關(guān)的基因表達(dá),以及與ErbB、胰島素、mTOR、TGF-β、MAPK和Wnt信號通路相關(guān)的基因表達(dá)。部分MF調(diào)控的基因是p53或AR的直接轉(zhuǎn)錄靶標(biāo)[11]。

1.1.3 下調(diào)COX-2、PGE2和抑制炎癥浸潤: MF作用于前列腺轉(zhuǎn)基因腺癌小鼠、前列腺癌患者樣本以及前列腺癌細(xì)胞模型中,可以通過下調(diào)腫瘤細(xì)胞中的COX-2和PGE2以及抑制炎癥浸潤來延緩其從低級別上皮內(nèi)瘤到高級別上皮內(nèi)瘤變、未分化到高分化、上皮內(nèi)瘤變到腺癌的進(jìn)展過程[15]。

1.1.4 抑制睪丸核受體4(TR4)介導(dǎo)的信號通路: TR4可能在改變前列腺癌進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。TR4的高表達(dá)可以通過CCL2/CCR2和miR-473-3p/TGFβR2/p-Smad3以及QKI/circZEB1/miR-141-3p/ZEB1信號傳導(dǎo)來增加前列腺癌細(xì)胞的進(jìn)展。二甲雙胍可以通過激活A(yù)MPK磷酸化TR4來抑制TR4反式激活[16]。

1.1.5 上調(diào)細(xì)胞中色素上皮衍生因子(PEDF)表達(dá): PEDF是一種抗腫瘤或抗轉(zhuǎn)移因子,可通過PPARγ-核因子-κB-IL8途徑限制前列腺癌癥細(xì)胞的增殖,并通過PPARβ/p53級聯(lián)介導(dǎo)誘導(dǎo)凋亡。MF可能通過上調(diào)前列腺癌PEDF表達(dá)來產(chǎn)生抗腫瘤作用[17]。

1.1.6 降低Rac1活性: Ras相關(guān)C3肉毒毒素底物1(Rac1)屬于Rho GTP酶家族,在控制細(xì)胞骨架組織和細(xì)胞運動中發(fā)揮核心作用, Rac1在包括前列腺癌在內(nèi)的癌癥中過度表達(dá),在侵襲性腫瘤中其表達(dá)顯著增加[18]。MF可通過降低Rac1活性,誘導(dǎo)肌動蛋白細(xì)胞骨架重組,而顯著抑制前列腺腫瘤細(xì)胞的遷移[19]。

1.1.7 下調(diào)c-MYC基因:c-MYC癌基因的擴增在早期前列腺上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化和前列腺癌細(xì)胞生長中起關(guān)鍵作用。MF通過下調(diào)c-MYC基因表達(dá)來限制前列腺癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)化。

1.1.8 下調(diào)胰島素/胰島素樣生長因子受體(IGF-1R): IGF系統(tǒng)在調(diào)節(jié)前列腺癌細(xì)胞的生長中起著關(guān)鍵作用, MF通過降低雄激素受體(AR)陰性PC-3細(xì)胞中IGF-1R的表達(dá)來抑制IGF-1/IGF-1R信號傳導(dǎo),從而抑制細(xì)胞增殖[20]。

1.1.9 阻滯細(xì)胞周期: MF可以影響細(xì)胞周期關(guān)鍵蛋白cyclin D1和pRb表達(dá)和磷酸化,導(dǎo)致人類前列腺腫瘤細(xì)胞停滯于G0/G1期,并且此抗增殖作用獨立于AMPK途徑[21]。

1.1.10 抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT): EMT在癌癥進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中起著關(guān)鍵作用[22], MF可以通過上調(diào)miR30a和下調(diào)SOX4來抑制前列腺腫瘤細(xì)胞中TGFb誘導(dǎo)的EMT,并顯著減少細(xì)胞遷移和侵襲[23]。

1.1.11 降低人抗原R(HuR)的表達(dá): HuR在許多腫瘤中異常高表達(dá), MF可降低前列腺癌細(xì)胞HuR的表達(dá)從而降低Akt/mTOR的磷酸化程度,達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵襲能力的作用[8]。

1.1.12 下調(diào)M2型丙酮酸激酶(PKM2): PKM2可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[24]。白培德等[9]研究發(fā)現(xiàn)MF通過下調(diào)PKM2, 從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡進(jìn)而影響前列腺癌的浸潤和轉(zhuǎn)移。

1.2 間接機制

1.2.1 調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境: 腫瘤微環(huán)境對腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移具有重要影響。MF可以調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中的多種細(xì)胞和因子,從而抑制腫瘤的發(fā)展。例如,YU T等[25]研究發(fā)現(xiàn)MF可以抑制腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的極化,減少腫瘤微環(huán)境中的炎性因子產(chǎn)生,從而抑制腫瘤的生長和侵襲。HAYASHI T等[10]研究表明MF可以通過調(diào)節(jié)局部免疫細(xì)胞(MDSCs)抑制高脂飼料誘導(dǎo)的前列腺腫瘤細(xì)胞生長。

1.2.2 降低胰島素抵抗: 癌癥細(xì)胞中的胰島素受體與高胰島素水平相關(guān),可增加有絲分裂效應(yīng)、腫瘤生長和增殖。因此,胰島素水平降低會阻止腫瘤細(xì)胞增殖。MF通過激活A(yù)MPK, 減少胰島素和胰島素樣生長因子-1(IGF-1)的水平,可以間接抑制前列腺癌的發(fā)展[26]。

1.2.3 抑制血管生成: 血管生成是腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的重要條件。MF可以下調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞中TGF-β誘導(dǎo)的miR-21表達(dá),導(dǎo)致靶標(biāo)PTEN和SMAD7的mRNA和蛋白表達(dá)上調(diào),并抑制下游PI3K/Akt、ERK1/2、SMAD2/3、GSK-3β等蛋白磷酸化通路,發(fā)揮抗血管生成作用[27]。

2 MF在前列腺癌中的臨床意義

2.1 MF對前列腺癌發(fā)病率的影響

LEE Y H A等[28]對25 695例MF使用者和25 695例磺酰脲使用者研究發(fā)現(xiàn),與磺脲類藥物使用者相比, MF使用者在T2DM男性患者中前列腺癌發(fā)病率更低,年齡<65歲的患者中, MF對前列腺癌的保護(hù)作用更強,在發(fā)生前列腺癌的患者中,不管是否使用雄激素剝奪療法, MF使用者的全因死亡率都比磺脲類藥物使用者低。KOO H Y等[29]研究包含了388 760例男性,與非糖尿病患者相比,糖尿病患者使用MF可降低前列腺癌發(fā)病率。在糖尿病患者中,使用低累積劑量MF者的前列腺癌發(fā)病率沒有差異,而使用高累積劑量可以降低發(fā)病率。NAIR-SHALLIKER V等[30]一項包含107 706個人口數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)與無MF藥發(fā)放人群相比, MF藥物的發(fā)放可能與前列腺癌的發(fā)病率降低有關(guān)。KUO Y J等[31]研究了同時患有2型糖尿病和良性前列腺增生的男性患者前列腺癌發(fā)病率,對2 906例MF使用者和2 906例未使用MF者至少隨訪5年,發(fā)現(xiàn)與非MF隊列相比, MF隊列的前列腺癌發(fā)病率顯著降低,表明MF藥物使用可能與患有良性前列腺增生和糖尿病的男性前列腺癌發(fā)病率降低有關(guān)。JO J K等[32]研究表明, MF使用的累積時間越長,前列腺癌的風(fēng)險越低。當(dāng)比較不同累積時間組的患者時,隨著累積時間的增加,前列腺癌的發(fā)病率越來越低。

GOLDBERG H等[33]研究總共納入前列腺活檢陰性病史的所有66歲及以上糖尿病2 332例男性糖尿病患者,中位隨訪時間為9.4年。共有2 036例患者(87.3%)接受了MF治療。與未使用MF的患者相比, MF使用組的前列腺癌發(fā)病率降低。FREEDMAN L S等[34]對145 617例21～89歲的新發(fā)糖尿病男性進(jìn)行了隨訪,研究發(fā)現(xiàn)過去1年的MF暴露與前列腺癌發(fā)病率呈正相關(guān),而過去2～7年的暴露與發(fā)病率呈負(fù)相關(guān)。WANG Y B等[35]涵蓋了24項相關(guān)研究的Meta分析研究包含2 009 504例2型糖尿病男性患者,發(fā)現(xiàn)MF治療與2型糖尿病患者的前列腺癌發(fā)病率無關(guān)。但是在某些特定亞組的患者中, MF的使用可能具有保護(hù)作用。

2.2 MF對前列腺癌患者病死率、BCR、OS、RFS和CSS的影響

LEE Y H A等[36]對包括1 971例接受ADT治療的患有前列腺癌的糖尿病患者的研究顯示,與不使用組MF相比, MF組在隨訪期內(nèi)前列腺癌相關(guān)死亡和全因死亡的風(fēng)險顯著降低,這種效應(yīng)在早期前列腺癌患者中更為明顯,表明MF加入激素剝奪治療可降低糖尿病前列腺癌患者的死亡率。KHAN S等[37]研究包括了4 572例晚期前列腺癌(T4/M1/N1)的患者,發(fā)現(xiàn)MF使用與全因死亡率和前列腺癌特異性死亡率的降低相關(guān)。表明MF可能有助于預(yù)防晚期前列腺癌患者發(fā)展為致命性前列腺癌。HUYNH L M等[38]的研究包括1 449例根治性前列腺切除術(shù)或經(jīng)過放射治療后的局部前列腺癌的患者,發(fā)現(xiàn)使用MF的患者在5年時間點和總體上發(fā)生生化復(fù)發(fā)的可能性顯著降低。在Cox回歸中, MF的使用與BCR相對風(fēng)險降低40%獨立相關(guān)。

ABOELNAGA E M等[39]的一項前瞻性的、兩臂的研究,包括95例接受ADT治療的2型糖尿病前列腺癌患者。患者根據(jù)是否使用MF分為2組,比較2組之間的人體測量學(xué)參數(shù)、糖尿病狀況、腫瘤狀況、生存率和BF狀況。發(fā)現(xiàn)MF可能降低ADT治療的一些不良代謝后果。此外, MF可能增強ADT的抗腫瘤作用,并降低BCR的可能性。YAO X Y等[40]的一項Meta分析共納入27個符合條件的研究,包括123 212例參與者。在前列腺癌患者中,使用MF的患者在BCR、CSS和OS方面具有顯著益處。此外,進(jìn)一步的亞組分析顯示,對于接受根治性放療的患者,MF的益處可能更顯著。對前列腺癌預(yù)后具有積極影響。

TAUSSKY D等[41]的研究是一種回顧性隊列研究。包括2 441例前列腺癌患者,在未經(jīng)調(diào)整的無BCR生存率單變量分析中,與非MF使用者相比, MF使用者的BCR降低了50%。在多變量分析中,糖尿病患者的總生存期(OS)比非糖尿病患者差,但服用MF的糖尿病患者比不服用MF的糖尿病患者表現(xiàn)更好。HE K C等[42]的一項納入30項隊列研究的Meta分析表明, MF治療可改善前列腺癌患者的OS、腫瘤特異性生存率(CSS)和RFS。然而, MF的使用并未降低前列腺癌的發(fā)病率。LINKEVICIUTE-ULINSKIENE D等[43]的研究是一項回顧性隊列研究,包括6 689例前列腺癌患者,發(fā)現(xiàn)在有或無T2DM的前列腺癌患者中,未使用MF的T2DM患者OS較低。YANG J等[44]納入80項隊列研究的Meta分析發(fā)現(xiàn),糖尿病患者中,MF使用者也與更好的OS和RFS有關(guān)聯(lián)。并且對結(jié)直腸癌和前列腺癌的CSS也有潛在的益處。ALGHANDOUR R等[45]的研究是一項Ⅱ期隨機對照試驗。高危局部晚期或轉(zhuǎn)移性激素敏感前列腺癌患者被隨機分配到接受MF加標(biāo)準(zhǔn)治療(包括ADT治療、放射治療等)或僅接受標(biāo)準(zhǔn)治療的組別。共有124例患者參與隨機分組,平均分配到2個治療組中。比標(biāo)準(zhǔn)治療組相比, MF組的去勢抵抗前列腺癌RFS顯著改善。同時亞組分析顯示, MF改善了高危局部病變患者和低腫瘤容量轉(zhuǎn)移病例患者的RFS。2個治療組在OS和PSA反應(yīng)方面沒有顯著差異,表明MF與雄激素剝奪治療結(jié)合可改善局部晚期或轉(zhuǎn)移性前列腺癌的預(yù)后,對低容量轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者可能更有效。同時一項臨床隨機對照試驗[46]包含83例前列腺癌患者,發(fā)現(xiàn)MF與放療和ADT聯(lián)合治療不會增加≥2級消化道或泌尿生殖道并發(fā)癥發(fā)生率,且通常是安全且可耐受性的。

RICHARDS K A等[47]開展的是一項回顧性隊列研究,由87 344例前列腺癌患者組成,分為無糖尿病組、不服用MF的糖尿病組以及服用MF的糖尿病組。研究發(fā)現(xiàn)與未服用MF的糖尿病患者相比, OS在有糖尿病且使用MF的患者中有所提高。在與不使用MF的糖尿病患者相比,使用MF的糖尿病患者的CSS提高。參考組皆為無糖尿病前列腺癌患者。MARK M等[48]研究是一項單臂第二階段臨床試驗。納入了25例在接受阿比特龍治療過程中PSA惡化的轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌患者,研究表明將MF添加至阿比特龍治療對患者無明顯臨床益處。但該研究局限于樣本量過少。

上述研究表明MF對前列腺癌患者的發(fā)病率、病死率、BCR、OS、RFS和CSS有顯著的改善,但一項橫斷面研究[49]發(fā)現(xiàn)MF的作用與種族差異相關(guān)。另一項研究[50]也指出種族差異導(dǎo)致MF對前列腺癌發(fā)病率的影響有差異。中國仍缺乏MF對前列腺癌影響方面的研究。

3 MF與其他藥物療法的聯(lián)合應(yīng)用

JIMéNEZ-VACAS J M等[51]發(fā)現(xiàn)MF聯(lián)合他汀類藥物可能通過不同的信號通路即AMPK/mTOR、AR和CKIs水平的調(diào)節(jié)產(chǎn)生協(xié)同抗前列腺腫瘤細(xì)胞增殖作用,尤其和辛伐他汀聯(lián)用作用最明顯,可顯著改善關(guān)于前列腺癌侵襲性的臨床參數(shù)。RAFFAELE M等[52]研究發(fā)現(xiàn)血紅素加氧酶-1(HO-1)在正常細(xì)胞中有對抗氧化應(yīng)激和炎癥的作用。但在各種癌細(xì)胞中的高表達(dá)卻產(chǎn)生了抗凋亡和促進(jìn)細(xì)胞增殖的效果。MF聯(lián)合HO-1抑制劑治療前列腺腫瘤細(xì)胞后,其活性氧水平顯著增加。HO-1抑制劑可能通過觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的細(xì)胞凋亡與MF產(chǎn)生協(xié)同作用。TRAN L N K等[53]的研究探討了MF和抗癲癇藥物丙戊酸(VPA)聯(lián)合治療前列腺癌的療效。與單獨使用兩種藥物相比, MET與VPA的聯(lián)合治療在小鼠異種移植模型中更有效地減緩了前列腺腫瘤的生長。

SUN S B等[54]研究發(fā)現(xiàn), MF與槲皮素的聯(lián)合治療在前列腺癌中表現(xiàn)出協(xié)同抗腫瘤效果,這主要是通過抑制VEGF/Akt/PI3K通路實現(xiàn)的。QIU J等[55]發(fā)現(xiàn)MF可以提高維生素C在抑制前列腺癌增殖方面的抗癌效果,維生素C通過產(chǎn)生ROS來抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖,而MF通過降低氧氣消耗率和NADP+/NADPH值來提高ROS含量,從而增強了維生素C的抗癌作用。實驗結(jié)果還表明,維生素C通過PI3K-AKT通路抑制p-AKT信號,從而抑制p-mTOR表達(dá),而MF通過激活A(yù)MPK信號通路抑制p-mTOR表達(dá),與維生素C產(chǎn)生協(xié)同作用。LOPEZ D S等[56]研究發(fā)現(xiàn),在143 035例男性患者中,MF聯(lián)合睪酮替代治療的使用與前列腺癌和結(jié)直腸癌的發(fā)病率呈負(fù)相關(guān),但不與男性乳腺癌的發(fā)病率相關(guān),兩者可能存在協(xié)同作用,需要進(jìn)一步研究。

KONG Y F等[57]的研究表明MF與EZH2抑制劑GSK126的聯(lián)合應(yīng)用對前列腺癌細(xì)胞生長產(chǎn)生協(xié)同抑制作用。機制研究發(fā)現(xiàn), MF可以通過上調(diào)miR-26a-5p來降低EZH2的表達(dá),而這一過程受雄激素受體(AR)的拮抗。此外,研究還發(fā)現(xiàn)AR結(jié)合到miR-26a-5p的啟動子并抑制其轉(zhuǎn)錄。盡管MF可以從miR-26a-5p啟動子上移除AR, 但在雄激素非敏感性前列腺癌細(xì)胞中通常存在的AR與EZH2之間的相互作用會強烈阻礙這一過程。然而, GSK126可以抑制這一過程,從而恢復(fù)MF在雄激素非敏感性前列腺癌細(xì)胞中的療效。MF與GSK126的聯(lián)合應(yīng)用可能是未來前列腺癌治療的有效方法,尤其對AR陽性去勢抵抗性前列腺癌具有較高療效。ESLAMI S S等[58]的研究發(fā)現(xiàn)姜黃素和MF對LNCaP前列腺癌細(xì)胞系的聯(lián)合作用,隨著濃度的增加和處理時間的延長,用姜黃素、MF及其組合處理的細(xì)胞活力顯著降低,同時在48 h內(nèi)聯(lián)合用藥顯示出協(xié)同作用。

4 小 結(jié)

本文對MF在前列腺癌研究中的進(jìn)展進(jìn)行了全面梳理,發(fā)現(xiàn)MF具有多種直接或間接抗前列腺癌的機制?，F(xiàn)有臨床研究也已經(jīng)初步證實了MF在前列腺癌治療中的有效性。此外,MF與其他藥物的聯(lián)合應(yīng)用在前列腺癌治療中展現(xiàn)出了協(xié)同作用,但缺乏臨床研究驗證。同時MF的使用能夠逆轉(zhuǎn)糖尿病和前列腺癌進(jìn)程引起的心臟組織、睪丸組織、腎臟組織損傷以及大腦組織并提供顯著的保護(hù)作用[59-62]。未來研究應(yīng)關(guān)注如何確定最佳的治療劑量和療程,探討MF與其他藥物的協(xié)同作用以及MF對前列腺癌患者其余器官的保護(hù)作用。針對不同分子亞型和臨床表現(xiàn)的前列腺癌進(jìn)行個體化治療也是一個重要的研究方向。此外,需要進(jìn)一步研究MF對前列腺癌轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的影響,以更好地評估其在前列腺癌治療中的應(yīng)用價值。