二甲雙胍與不同分子亞型乳腺癌的關(guān)系

李 林 綜述 李志高 審校

二甲雙胍是世界上應(yīng)用最廣泛的降糖藥之一，它的有效性和安全性長期以來一直支持它作為二型糖尿病的一線用藥。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍在各種癌癥中起到至關(guān)重要的抑癌作用，尤其是乳腺癌。大量數(shù)據(jù)分析表明，二甲雙胍能顯著降低乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險，延長乳腺癌患者的生存時間[1-3]。

1 二甲雙胍治療乳腺癌的分子機(jī)制

體外研究表明，二甲雙胍有效抑制了乳腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，并通過多種途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[4-5]。這些效應(yīng)是通過抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合體，繼而激活了AMPK-mTOR途徑，從而減少了癌細(xì)胞的增殖[4]。二甲雙胍也可激活PI3K/Akt/mTOR MAPK信號通路和microRNA的表達(dá)[5]。PI3K/Akt可通過多種機(jī)制在腫瘤細(xì)胞中被激活，其目的是抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。Akt絲氨酸/蘇氨酸激酶在細(xì)胞生長、增殖、生存調(diào)控中起著至關(guān)重要的作用[6]。Akt家族的激酶由Akt1、Akt2和Akt3三位成員組成。Stacey的數(shù)據(jù)顯示，Akt2在三種Akt異構(gòu)體中表現(xiàn)最為突出[7]。二甲雙胍的抗癌作用通過microRNAs介導(dǎo)，包括miR-200c，它在乳腺癌中起抑癌作用，而二甲雙胍正是通過靶向Akt2來增加miR-200c的表達(dá)，從而阻礙了乳腺癌細(xì)胞的增長并促使其凋亡[8]。

2 二甲雙胍在乳腺癌中的作用

2.1 二甲雙胍可以降低Ki-67值

越來越多的證據(jù)表明，胰島素抵抗增加和高胰島素血癥影響乳腺癌的預(yù)后，并能增加乳腺癌的復(fù)發(fā)風(fēng)險，它們可以引起乳腺癌Ki-67指數(shù)升高，Ki-67值代表腫瘤細(xì)胞的活躍程度[9]。二甲雙胍可抑制肝糖原生糖，并對周圍的胰島素反應(yīng)敏感。評估二甲雙胍在非糖尿病乳腺癌婦女接受手術(shù)前后的抗增殖活性，主要通過手術(shù)前活檢的Ki-67值和術(shù)后免疫組化的Ki-67值來預(yù)測二甲雙胍在乳腺癌中的抗腫瘤活性[10]。實驗也證實，二甲雙胍對術(shù)前的Ki-67值沒有顯著影響，但對胰島素抵抗的乳腺癌卻起到了顯著作用，尤其是在Luminal B型乳腺癌中。在胰島素抵抗的乳腺癌患者中，可以通過穩(wěn)態(tài)模式評估(HOME)來間接反映Ki-67值的變化，HOME>2.8，二甲雙胍降低Ki-67值的作用才會明顯，減少IGFBP-1、提高IGFBP-3含量后，二甲雙胍才會發(fā)揮作用，有相似的結(jié)果表明，二甲雙胍在對于胰島素抵抗的乳腺癌患者有明顯的抗腫瘤活性，但是對于胰島素不抵抗的乳腺癌患者卻沒有明顯作用[11]。雖然二甲雙胍并不能對所有乳腺癌分子類型都起作用，但卻為治療乳腺癌提供了新的思路。

2.2 二甲雙胍對激素受體陽性乳腺癌和耐藥性乳腺癌的影響

雌激素受體(ER)是乳腺癌治療過程中重要的預(yù)后標(biāo)志和治療靶點，ER陽性乳腺癌占所有乳腺癌的70%，這些患者在術(shù)后需要抗雌激素治療，如他莫昔芬，它能選擇性地與雌激素受體結(jié)合，進(jìn)而干擾轉(zhuǎn)錄。但是僅僅有大部分的乳腺癌患者對他莫昔芬敏感，更遺憾的是，這些患者在一開始對他莫昔芬的敏感性很高，隨著臨床治療的不斷進(jìn)展，慢慢地對他莫昔芬產(chǎn)生耐藥[12]。但是Kim最新研究表明，無論在MCF-7、TR MCF-7和MDA-MB-361乳腺癌細(xì)胞中是否存在雌激素受體，二甲雙胍都可以抑制ER的mRNA的轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的翻譯，而且，在抑制雌激素受體活性方面，二甲雙胍的作用效果要明顯優(yōu)于他莫昔芬，二甲雙胍的抗癌作用與ER陽性乳腺癌和他莫昔芬耐藥的乳腺癌中ER的表達(dá)和信號傳導(dǎo)息息相關(guān)，最終抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。在臨床中，二甲雙胍也在他莫昔芬耐藥的乳腺癌患者中也起到一定療效，這就極大解決了他莫昔芬耐藥的臨床困擾[13]。胰島素樣生長因子1受體(IGF1R)是人類細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)，是激素胰島素樣生長因子1(IGF1)的細(xì)胞表面受體，其發(fā)出的信號在癌癥的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。在乳腺癌中，IGF1R與雌激素受體表達(dá)相關(guān)。在目前的研究中發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后激素受體陽性(HR+ve)且高IGF1R表達(dá)的乳腺癌患者，在使用他莫昔芬治療后，仍然有雌激素驅(qū)動IGF1R生長，這對激素受體陽性的患者治療來說非常不利，但是二甲雙胍卻極大解決了這一問題。另外，一些實驗結(jié)果也同時評估了二甲雙胍的附加價值，IGF1R作為以依西美坦治療為主的HR+ve乳腺癌患者的重要生物學(xué)標(biāo)志，在添加二甲雙胍治療后，IGF1R的表達(dá)率會明顯降低[14]。體外研究已經(jīng)證實，二甲雙胍可以使ER+和ER-乳腺癌細(xì)胞的細(xì)胞周期停滯[15]。盡管如此，二甲雙胍在治療ER+和ER-乳腺癌的作用方面卻有著很大的區(qū)別，而且，二甲雙胍在雌激素信號傳導(dǎo)中的作用是什么也不是很明確，這些問題仍然沒有答案。但是，Scherbakov等通過觀察MCF-7乳腺癌細(xì)胞中雌激素受體的結(jié)構(gòu)，繼而證實了二甲雙胍的抗增殖作用，這些細(xì)胞經(jīng)過長期的二甲雙胍治療已經(jīng)對雌激素受體產(chǎn)生了不可逆性抑制[16]。

2.3 二甲雙胍抑制HER陽性乳腺癌細(xì)胞以及干細(xì)胞

人類表皮生長因子受體(HER)與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后有著重要的生物學(xué)關(guān)系，HER過表達(dá)往往與生存期呈負(fù)相關(guān)。丁雙胍是二甲雙胍的衍生物。Parris等研究表明，丁雙胍能顯著抑制SKBR3和BT474 HER2過表達(dá)型乳腺癌細(xì)胞株的生長，而且，體內(nèi)實驗也證明它也可以抑制MMTV-HER2小鼠體內(nèi)同源腫瘤的細(xì)胞生長。體外實驗也表明丁雙胍可以遏制乳腺癌干細(xì)胞群的自我更新，這與抑制受體酪氨酸激酶(RTK)和干擾mTOR信號傳導(dǎo)有關(guān)，與體外實驗相一致的結(jié)論也表明，在MMTV-HER2小鼠體內(nèi)，丁雙胍可以減少乳腺細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變以及細(xì)胞增殖。更為重要的是，丁雙胍降低了MMTV-HER2小鼠體內(nèi)乳腺重塑單位(MRUs)和腫瘤起始細(xì)胞(TICs)的密度?？傊‰p胍可以作為一種靶向抗癌藥物，為那些HER2過表達(dá)的乳腺癌患者提供一種新的治療策略[17]。HER2/HER3異源二聚體能夠產(chǎn)生強烈信號激活細(xì)胞增殖和生長，Sheng等人也證實，在他莫昔芬耐藥的MCF-7(TR MCF-7)乳腺癌細(xì)胞中，二甲雙胍的抗癌作用是通過下調(diào)HER2和HER3從而抑制信號通路來實現(xiàn)的，二甲雙胍也可在MCF-7或TR MCF-7乳腺癌細(xì)胞中，通過提高雌激素水平從而抑制HER2/HER3/Akt信號軸的激活以及細(xì)胞增殖和集落形成[18]。HER3在癌癥的發(fā)生和進(jìn)展中也扮演了重要角色。調(diào)蛋白(HRG)綁定HER3或者是HER3與HER2的二聚化能夠?qū)е翲ER3細(xì)胞質(zhì)尾的超磷酸化，可以依次干擾Akt信號的傳導(dǎo)[19]。最終，Kim等通過抑制HER2的表達(dá)和信號激活從而證實了二甲雙胍的抗癌作用，同時也證實，二甲雙胍可以抑制HER2和HER3的受體酪氨酸激酶的信號傳導(dǎo)從而治療HER陽性乳腺癌[20]。

2.4 二甲雙胍對三陰性乳腺癌的影響

三陰性乳腺癌(ER-/PR-/HER2-；TNBC)是乳腺癌的一種特殊亞型，發(fā)生率低，但死亡率高。TNBC可以進(jìn)一步劃分為不同亞型，包括Basal-like型和Claudin-low型等。乳腺癌干細(xì)胞，又稱為乳腺癌腫瘤細(xì)胞，它主要與癌癥的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)相關(guān)，TNBC中含豐富的腫瘤干細(xì)胞，因此，我們可以通過靶向TNBC干細(xì)胞來治療TNBC。Krüppel-like factor 5(KLF5)，也叫作BTEB2或IKLF，是KLF家族中的一員。最近，David和同事們經(jīng)過實驗研究表明，KLF5在胰腺癌TGF-β誘發(fā)腫瘤發(fā)生中起著非常重要的作用[21]。Morales的最新研究也表明，二甲雙胍可以減少TNBC中乳腺癌干細(xì)胞的百分比。而且，二甲雙胍能夠降解TNBC細(xì)胞的靶蛋白KLF5，其機(jī)制是抑制蛋白激酶A(PKA)的活性，PKA可以使糖原合成酶激酶-3β(GSK3β)磷酸化，而GSK3β又可以在S303上使KLF5磷酸化，從而使KLF5失活。所以說，二甲雙胍是治療TNBC的一種有效藥物[22]。接受二甲雙胍治療的乳腺癌患者的生存率要比沒有接受二甲雙胍治療的患者的生存率高很多。同時，二甲雙胍會選擇性地針對乳腺癌干細(xì)胞，顯著地抑制乳腺腫瘤細(xì)胞的生長，并能在聯(lián)合化療時使病情得到緩解[23]。在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡方面，TNBC細(xì)胞系對二甲雙胍的敏感度要比非TNBC細(xì)胞系的敏感度高很多，TGF-β是TNBC中最常見的基因信號，體內(nèi)外實驗也已證實通過誘導(dǎo)和阻遏TGF-β可以直接影響TNBC中細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)和生物特性，也就是說，TGF-β可以直接誘導(dǎo)TNBC細(xì)胞的增殖和入侵，而二甲雙胍是TGF-β受體I的拮抗劑，在Claudin-low型TNBC細(xì)胞系中，二甲雙胍通過抑制TGF-β從而使細(xì)胞凋亡[24]。但是二甲雙胍對Basal-like型TNBC的作用機(jī)理卻是個未知數(shù)。因此，二甲雙胍對TNBC的作用有待于進(jìn)一步研究。

3 二甲雙胍在乳腺癌中的臨床應(yīng)用

3.1 二甲雙胍在新輔助治療中的作用

新輔助治療是當(dāng)前乳腺癌治療的有效手段，二甲雙胍可以通過直接或間接的機(jī)制在治療乳腺癌上發(fā)揮抗癌作用。毋庸置疑，二甲雙胍給新輔助治療的乳腺癌患者帶來了新的機(jī)會。二甲雙胍雖然還沒有明確作為一種化療藥物或內(nèi)分泌治療藥物，但卻可以提升新輔助化療患者的治療效果。Niraula等[25]研究表明，在新診斷、未經(jīng)治療、非糖尿病的乳腺癌患者接受二甲雙胍治療直至手術(shù)后，通過比較新輔助化療前后的Ki-67值，最終發(fā)現(xiàn)，術(shù)前短期服用二甲雙胍的效果良好，而且腫瘤細(xì)胞的改變和抗癌效果相一致。分子水平上，二甲雙胍使mRNA的表達(dá)率、p53、BRCA1和細(xì)胞周期均顯著下調(diào)，臨床水平上，PCR率也顯著上升，通過這一實驗我們也證實了二甲雙胍的抗癌作用。但之前所提及的試驗研究結(jié)果中我們也看到，二甲雙胍對術(shù)前非糖尿病患者的Ki-67值沒有顯著影響，僅對胰島素抵抗起作用，尤其是Luminal B型乳腺癌。這說明二甲雙胍在新輔助化療治療乳腺癌上存在爭議，但是上述兩個實驗都是建立在非糖尿病乳腺癌患者的基礎(chǔ)上，對于患有糖尿病的乳腺癌患者卻沒做過多研究，說明兩項結(jié)果都存在局限。而且，二甲雙胍只是輔助用藥，在聯(lián)合化療上是否有效需要我們進(jìn)一步探索。

3.2 二甲雙胍聯(lián)合放療的作用

體外研究已經(jīng)證實，二甲雙胍通過抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合體I的表達(dá)從而激活了AMPK途徑，繼而抑制癌細(xì)胞的生長。電離輻射是作為乳腺癌術(shù)后的輔助治療，主要通過提高AMPK水平來殺傷腫瘤細(xì)胞，在Zhang的實驗結(jié)果中顯示二甲雙胍不但可以增加電離輻射的敏感性和細(xì)胞內(nèi)活性氧水平，而且，二甲雙胍還可以在電離輻射中減少Trx的表達(dá)，從而殺傷乳腺癌腫瘤細(xì)胞，但這一切只對Luminal型乳腺癌有效，對基底樣乳腺癌卻幾乎沒有作用[26]。在Ferro的研究中顯示，在聯(lián)合二甲雙胍和電離輻射的治療中，反而會引起患有糖尿病乳腺癌患者的局部毒性增加，但在非糖尿病患者乳腺癌上卻沒有這一特點[27]。所以說，確定二甲雙胍在聯(lián)合放療上治療乳腺癌是否真正有效還是一項長期研究。

4 小結(jié)與展望

二甲雙胍是治療二型糖尿病的一線用藥，也有不少報道表明二甲雙胍可以減少癌癥發(fā)病率，同時也改善了癌癥的預(yù)后，如肝癌、卵巢癌、結(jié)直腸癌、胰腺癌和乳腺癌。二甲雙胍對乳腺癌細(xì)胞有一定的殺傷作用，但在有些分子機(jī)制和臨床研究中卻有一定的分歧，有些實驗的研究對象也有一定的局限性，況且二甲雙胍是對所有乳腺癌均有效還是對非糖尿病型乳腺癌有效，這些結(jié)論也不是很明確。但是，二甲雙胍給我們在治療乳腺癌上帶來了新的思路，為明確乳腺癌的治療靶點指明了新的方向。在臨床實驗以及分子水平上，二甲雙胍治療乳腺癌的作用不容小覷，也值得我們深入地探索研究。