二甲雙胍抗乳腺癌作用的研究進展

唐琳琳，丁傳華，李惠惠，李義清，李漢高

(濰坊醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，山東濰坊261031)

乳腺癌是我國城市女性發(fā)病率最高的腫瘤，乳腺癌防治仍然是腫瘤學(xué)的一大難題，因此尋找安全有效的化療藥物對乳腺癌的治療至關(guān)重要。大量研究表明，糖尿病和乳腺癌有著復(fù)雜的關(guān)系，2型糖尿病可以增加乳腺癌的發(fā)病率。二甲雙胍從上世紀90年代以來作為治療2型糖尿病的黃金藥物，毒性低，獲取方便，可為化療藥物發(fā)揮抗腫瘤作者提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，對多種腫瘤有抑制作用?，F(xiàn)將二甲雙胍抗乳腺癌作用的研究進展綜述如下。

1 二甲雙胍的藥理作用

雙胍類藥物主要有苯乙雙胍、丁雙胍和二甲雙胍。苯乙雙胍因其強效的降糖能力，率先受到糖尿病患者的青睞。但是隨著臨床的大量應(yīng)用，雙胍類藥物易導(dǎo)致糖尿病患者乳酸中毒以及病死率升高等不良反應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，最終苯乙雙胍和丁雙胍退市。法國糖尿病專家 Jean等對二甲雙胍的不良反應(yīng)進行長期臨床研究，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍乳酸中毒發(fā)生率極低，有良好的安全性。1994 年二甲雙胍被 FDA 批準(zhǔn)用于 2 型糖尿病，成為治療2型糖尿病的一線藥物。

二甲雙胍的降血糖作用在于影響肝細胞、肌細胞、脂肪細胞和胰腺細胞對葡萄糖的處理功能。二甲雙胍可以抑制肝臟內(nèi)葡萄糖的生成及增加外周組織胰島素的敏感性，增加骨骼肌和脂肪組織對葡萄糖的攝取和利用。同時，二甲雙胍抑制胰腺細胞的胰島素分泌。執(zhí)行這些功能的關(guān)鍵分子是AMP活化蛋白激酶(AMPK)，此為一種調(diào)節(jié)細胞能量代謝的絲氨酸-蘇氨酸激酶。激活的AMPK會減弱蛋白質(zhì)、脂肪酸和膽固醇的合成，并增加脂肪酸的利用[1,2]。 與磺酰脲類藥物不同的是，二甲雙胍不會引起低血糖或過度肥胖。常見的不良反應(yīng)包括腹瀉、惡心嘔吐、腸胃脹氣、消化不良、腹部不適、頭痛，患者易耐受；最嚴重的不良反應(yīng)是乳酸中毒，但發(fā)生率相對較低，且可以通過監(jiān)測腎功能預(yù)防或避免[3]。

2 二甲雙胍與乳腺癌的關(guān)系

2005年，Evans 等研究指出二甲雙胍可能會降低2型糖尿病患者的患癌風(fēng)險。近年來，大量的流行病學(xué)研究和Meta分析表明服用二甲雙胍可以降低腫瘤發(fā)生率及患者病死率，二甲雙胍已成為藥物再利用的理想候選藥物。Kusturica 等[4]選取234例糖尿病患者，其中190例服用二甲雙胍，44例服用其他降糖藥物。結(jié)果顯示服用二甲雙胍190例中有4例患有乳腺癌(占1.7%)，未服用二甲雙胍44例中有12例患有乳腺癌(占27.3%)。表明與服用其他降糖藥物相比，2型糖尿病患者服用二甲雙胍發(fā)生乳腺癌的風(fēng)險更低。使用磺脲類藥物和胰島素的患者其乳腺癌死亡風(fēng)險則增加1.49和2.58倍[5]。

一項隊列研究顯示，二甲雙胍能降低腫瘤合并2型糖尿病患者的病死率。該研究對采用二甲雙胍、磺酰脲類、胰島素治療的10 309例腫瘤合并2型糖尿病患者平均隨訪5.5年,顯示二甲雙胍、磺酰脲類、胰島素治療者病死率分別為3.5%、4.9%、5.8%，使用二甲雙胍治療的腫瘤合并2型糖尿病患者病死率更低[6]。一項對460例Ⅰ～Ⅲ期接受輔助化療的乳腺癌回顧性研究顯示，在輔助化療期間使用二甲雙胍能顯著改善乳腺癌合并糖尿病患者的生存率和整體生存率[7]。英國一項病例對照分析顯示，乳腺癌合并糖尿病患者長期服用二甲雙胍組病死率明顯降低，短期服用二甲雙胍或者其他口服降糖藥物組病死率無顯著變化[8]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)患有糖尿病的乳腺癌患者使用二甲雙胍可以顯著降低乳腺癌轉(zhuǎn)移的風(fēng)險。體外研究表明，二甲雙胍能顯著降低 MDA-MB-231、 BT549、MCF-7 細胞的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移能力，并能誘導(dǎo)其凋亡。研究表明，二甲雙胍誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡方式與濃度和時間相關(guān)，可能通過線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡途徑完成[9]。 研究發(fā)現(xiàn)p53腫瘤抑制因子可能參與二甲雙胍誘導(dǎo)乳腺癌的凋亡，經(jīng)二甲雙胍處理的MCF-7 細胞可以增加p53蛋白和下游轉(zhuǎn)錄基因 Bax 和p21的表達，此可能與AMPK-mTOR 信號通路有關(guān)。 p53可參與到二甲雙胍誘導(dǎo)乳腺癌生長抑制、衰老、凋亡的各個環(huán)節(jié)中[10]。一項對鋅指蛋白(TTP)與二甲雙胍的抗乳腺癌增值作用的研究表明，二甲雙胍以一種p53獨立的方式誘導(dǎo)乳腺癌細胞中TTP的表達，抑制TTP能消弱二甲雙胍的抗乳腺癌增值作用。二甲雙胍通過減少c-myc的表達來誘導(dǎo)TTP表達，即TTP是二甲雙胍在癌細胞中的抗增殖活性調(diào)節(jié)劑[11]。

目前，二甲雙胍與其他藥物聯(lián)合應(yīng)用的抗乳腺癌作用也日漸凸顯。二甲雙胍不僅抑制機體對化療藥物耐藥性的產(chǎn)生，提高有效率，還能減少兩藥的劑量，降低毒性。研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍與5-氟尿嘧啶、表柔比星、環(huán)磷酰胺合用，對乳腺癌親代母細胞和乳腺癌干細胞的抑制均有增效作用。體外實驗發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍與環(huán)磷酰胺合用對乳腺癌細胞的死亡率最高，敏感性最好。臨床治療中，乳腺癌患者對多柔比星的耐藥性逐年上升，二甲雙胍可以降低對多柔比星耐藥的乳腺癌細胞MCF-7/DOX的活性。二甲雙胍顯著增加DOX-誘導(dǎo)凋亡，并使細胞內(nèi)P-gp和ATP含量以劑量依賴性的方式減少，并通過減少P-gp活性來逆轉(zhuǎn)乳腺癌細胞中的MDR，是乳腺癌化療中的一種有效輔助劑[12]。與不服用二甲雙胍組相比，接受二甲雙胍治療的糖尿病合并乳腺癌患者有更好的預(yù)后和病理轉(zhuǎn)歸。二甲雙胍與雷帕霉素、依維莫司、曲妥珠單抗合用均可有效促進乳腺癌細胞的凋亡和抑制細胞增殖[13]。近年來，普萘洛爾的抗氧化、抗炎、抗腫瘤作用逐漸受到關(guān)注。Maria等針對二甲雙胍和普萘洛爾聯(lián)合應(yīng)用抗三陰性乳腺癌的作用展開研究。體外實驗發(fā)現(xiàn)，兩者連用可抑制五種不同類型乳腺癌細胞的增值。體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，兩者聯(lián)用可抑制裸鼠體內(nèi)腫瘤的增長并抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移[14]。大量研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍與多種藥物如順鉑、2-脫氧-D-葡萄糖、姜黃素、熊果酸等聯(lián)合應(yīng)用均可能抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。

3 二甲雙胍抗乳腺癌作用機制

3.1 二甲雙胍的經(jīng)典抗乳腺癌機制 ①直接途徑：通過抑制線粒體復(fù)合物1導(dǎo)致ATP的產(chǎn)生受到抑制。當(dāng)能量或葡萄糖供應(yīng)不足時，線粒體復(fù)合物 1的電子傳遞鏈被抑制，ATP產(chǎn)生減少，AMP和ATP的細胞內(nèi)比率增高。在 LKB-1的作用下，導(dǎo)致AMPK磷酸化被激活。激活的AMPK可以抑制mTOR信號通路，抑制下游mTOR復(fù)合1(mTORC1)信號，并激活抑癌基因TSC2。對mTOR的抑制導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成的衰減，腫瘤細胞的生長和增值受到抑制，這些是通過mTOR下游靶點4E-BP1 和 p70S6K1 來實現(xiàn)的。②間接途徑：即通過抑制肝臟糖異生、促進肌細胞攝取葡萄糖、減少空腹血糖和胰島素水平發(fā)揮作用。在正常細胞內(nèi)，胰島素生長因子受體(IGF-1R)與其配體胰島素或胰島素生長因子結(jié)合后被磷酸化，激活下游多條信號通路(如PI3K/Akt/mTOR 信號通路和RAS/RAF/AMPK信號通路),活化的信號通路能促進腫瘤細胞生長和增值。二甲雙胍通過抑制IGF-1與IGF-1R的結(jié)合，阻斷IGF-1R的磷酸化，抑制下游PI3K/AKT/mTOR 信號通路和RAS/RAF/AMPK信號通路，從而減少了肝糖原的輸出，使肌肉攝取葡萄糖增加，并降低了血漿胰島素水平，間接地抑制了腫瘤細胞的增值。

3.2 免疫介導(dǎo)的抗乳腺癌效應(yīng) 二甲雙胍可以通過增強CD8+T細胞來發(fā)揮抗腫瘤活性。當(dāng)受到腫瘤特異性抗原刺激時，CD8+T細胞開始擴增和分化成細胞毒性T淋巴細胞(CTLs)。當(dāng)抗原被清除時，大多數(shù)效應(yīng)器CD8+T細胞死亡，存活的是長壽命的記憶細胞。癌細胞持續(xù)的刺激使CD8+T細胞失去分泌細胞因子的能力，引起細胞凋亡，這一過程被稱為免疫衰竭。Eikawa等發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以抑制CD8+腫瘤浸潤性淋巴細胞的凋亡(TILs)并防止免疫衰竭。通過將中央記憶T細胞(TCM)轉(zhuǎn)移到效應(yīng)記憶T細胞(TEM)中，二甲雙胍恢復(fù)了CD8+TILs的多項功能[15]。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用二甲雙胍的動物其血清中IFN-γ、 IL-4 因子的水平有所升高。IFN-γ由Th1細胞產(chǎn)生，IL-4由Th2細胞選擇性產(chǎn)生。應(yīng)用二甲雙胍的動物會觸發(fā)Th1或Th2細胞免疫應(yīng)答產(chǎn)生IFN-γ 或IL-4， 引起抗腫瘤免疫應(yīng)答，抑制乳腺癌細胞生長并誘發(fā)其凋亡[16]。

3.3 抑制細胞周期抗乳腺癌效應(yīng) 研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍通過阻斷MCF-7細胞G1期而誘導(dǎo)細胞凋亡，并且MCF-7細胞的G1階段阻滯已通過p21表達水平的增加和cyclin D1水平的降低得到證實[17]。二甲雙胍還可以上調(diào)細胞周期蛋白G2(CycG2)，并增強黃曲霉素誘導(dǎo)的CycG2表達，使CycG2在細胞應(yīng)激和生長抑制信號的作用上調(diào)，產(chǎn)生細胞周期阻滯。研究表明，阻斷HER2、PI3K和mTOR信號通路可上調(diào)HER2乳腺癌細胞中CycG2的表達，CycG2過表達可導(dǎo)致細胞周期阻滯。CycG2基因敲除可抑制二甲雙胍對乳腺癌細胞的抗增殖作用，二甲雙胍通過抑制細胞周期發(fā)揮抑制乳腺癌的作用[18]。

3.4 抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移抗乳腺癌效應(yīng) 二甲雙胍可以通過上調(diào)乳腺癌細胞間黏附蛋白E-cadherin 表達，下調(diào)vimentin 、CD44和CD24的表達，使腫瘤間的同質(zhì)黏附增強，異質(zhì)性黏附減弱，從而影響腫瘤細胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，使腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移受到抑制。這些作用在乳腺癌的體內(nèi)和體外實驗中都得到證實[19]。

3.5 抑制腫瘤相關(guān)炎癥抗乳腺癌效應(yīng) NF-κB為腫瘤相關(guān)炎癥因子。通過抑制該炎癥因子二甲雙胍能抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)化，選擇性地殺死乳腺癌干細胞。二甲雙胍聯(lián)合阿霉素阻斷腫瘤生長和延長緩解期的能力與炎癥反饋環(huán)功能下降有關(guān)。當(dāng)二甲雙胍改變糖尿病患者的能量代謝時，二甲雙胍能阻斷代謝應(yīng)激反應(yīng)，刺激與多種腫瘤相關(guān)的炎癥途徑。通過制備二甲雙胍納米粒可深入乳腺癌組織，增加其到達腫瘤組織抑制NF-κB的靶向性，進一步降低腫瘤組織中的腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-6的表達，抑制腫瘤細胞的增值[20]。

綜上所述，糖尿病能增加腫瘤發(fā)生的概率，并影響腫瘤患者的預(yù)后。二甲雙胍作為目前治療2型糖尿病的首選藥物之一，具有潛在預(yù)防和治療全身多種腫瘤的功能。二甲雙胍可通過間接途徑、直接途徑、增強免疫、調(diào)節(jié)細胞周期、促進腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移等多種機制達到抗乳腺腫瘤的作用。但是，以上資料大多來源于回顧性研究，部分研究結(jié)果對二甲雙胍的抗腫瘤作用尚不確切，因此還需要大量對照研究進一步佐證。此外，二甲雙胍抗腫瘤作用的人群仍不明確，其僅對腫瘤合并糖尿病患者抗腫瘤作用還是對所有腫瘤患者均有作用有待進一步研究。