糖尿病與肺癌EGFR靶向治療相關性的研究進展

況里杉 周向東 廖秀清 張孝彬 唐 楠

糖尿病與肺癌關系密切，糖尿病及相應的降糖藥物對肺癌的發(fā)生率及預后均有顯著的影響。既往的研究進一步發(fā)現(xiàn)，糖尿病與肺癌針對表皮生長因子(epidermal growth factor receptor, EGFR)的靶向治療之間可能存在密切關聯(lián)。相信了解兩者具體的相互作用方式將是今后肺癌研究的熱點之一。本文將從臨床研究及分子機制研究方面對糖尿病與肺癌EGFR靶向治療的相關性進行綜述。

一、糖尿病與肺癌關系

1.合并糖尿病的肺癌患者增多：肺癌是最常見的腫瘤類型之一，也是腫瘤中導致死亡的最主要原因[1]。根據(jù)2015年對中國人群的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，肺癌的發(fā)病率和死亡人數(shù)在腫瘤疾病譜中居首位[2]。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟2015報道，全世界共有4.15億成年糖尿病患者，到2035年全球糖尿病總人數(shù)預計將達5.92億[3]。隨著肺癌和糖尿病的患病人數(shù)增多，糖尿病合并肺癌的患者相應明顯增多。因此，近年來二者的關系逐漸受到重視。

2.糖尿病與肺癌發(fā)病率及預后的相關性：目前大多數(shù)臨床研究認為，糖尿病可能與肺癌發(fā)生率增高密切相關。Tseng等[4]基于中國臺灣地區(qū)患者群體的研究認為糖尿病患者肺癌的發(fā)生率顯著增高。Lee等[5]的Meta分析也認為糖尿病顯著增加了肺癌的發(fā)生風險，特別是在女性患者中。與糖尿病患者肺癌的發(fā)生率增高相對應的，降糖治療的應用可降低肺癌的發(fā)生風險。多個臨床研究和Meta分析均認為二甲雙胍的應用能夠降低肺癌的發(fā)生風險[6-8]。

在糖尿病對肺癌預后的影響中，大多數(shù)臨床研究均認為，合并糖尿病的肺癌患者預后較差。具體表現(xiàn)為，合并糖尿病的肺癌患者生存時間更短、死亡率更高[9]。相對應的，二甲雙胍為主的降血糖藥物能夠顯著改善肺癌預后[10-11]。

二、EGFR靶向治療與肺癌

針對表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor, EGFR)的靶向治療是非小細胞肺癌(non-small-cell lung carcinoma, NSCLC)的主要治療手段之一，相應的EGFR酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors, TKI)是目前臨床上最常用的NSCLC靶向治療藥物，代表性藥物有第一代的吉非替尼和厄洛替尼、以阿法替尼為代表的第二代EGFR—TKI及第三代奧西替尼。EGFR-TKI通過競爭性地結合細胞膜內(nèi)的酪氨酸區(qū)域，阻斷酪氨酸激酶與ATP的結合，進而抑制下游分子通路，從而抑制腫瘤細胞增殖、分化、血管形成及轉移[12]。循證醫(yī)學證據(jù)提示：EGFR-TKI可為EGFR突變陽性NSCLC患者帶來顯著的生存獲益[13]。

三、糖尿病與肺癌靶向治療

近年來一些相關文獻報道提示，除了傳統(tǒng)的放療、化療外，糖尿病也與肺癌EGFR靶向治療密切相關，現(xiàn)總結如下：

1.EGFR酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitors, TKI)與糖尿病治療

(1)厄洛替尼：近年來陸續(xù)有少量個案報道認為厄洛替尼可起到降低血糖、逆轉胰島素抵抗的作用。Costa等[14]報道了1例72歲的老年女性NSCLC患者，確診肺癌時已有兩年糖尿病病史。厄洛替尼的應用顯著降低了她的血糖和糖化血紅蛋白(A1C)水平。Brooks等[15]報道了1例73歲的老年男性NSCLC患者，確診肺癌時已有10年糖尿病病史。服用10周的厄洛替尼后，空腹血糖顯著降低：從9.4 mmol/l 到 4.2～6.3 mmol/l；停止胰島素治療。厄洛替尼持續(xù)服用6個月，糖化血紅蛋白從7.4% 到 6.5%。另外，厄洛替尼的應用也緩解了這位患者的銀屑病和橋本氏甲狀腺炎[16]。

另外，厄洛替尼對糖尿病并發(fā)癥也可能有治療作用。黃恬等[17]發(fā)現(xiàn)厄洛替尼可能通過抑制 EGFR-TGFβ1-Smad2/3信號通路的激活來抑制糖尿病腎病腎組織的纖維化和氧化應激反應，從而減輕腎損傷。但目前尚缺乏相關臨床研究證實厄洛替尼確實能夠起到降低血糖的作用。

(2)吉非替尼：與厄洛替尼不同，目前尚未發(fā)現(xiàn)吉非替尼在人體能夠起到降血糖作用的直接證據(jù)。但少量的研究提供了一些間接的證據(jù)。孫琦等[18]2009年的研究依然未能發(fā)現(xiàn)吉非替尼能夠降低2型糖尿病鼠的血糖水平。但進一步的研究發(fā)現(xiàn)吉非替尼可以顯著降低空腹胰島素水平，改善2型糖尿病鼠的胰島素敏感性，該改善作用在停藥2個半衰期之后仍然存在。對機制的研究發(fā)現(xiàn)，吉非替尼可顯著降低胰島素受體底物-1(insulin receptor substrates 1, IRS-1)并顯著增高磷酸酰肌醇 3 激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)的表達水平，認為該作用可能與增強胰島素信號傳導的蛋白激酶B(protein kinase B, Akt)途徑相關。

(3)其他靶向藥物：針對c-Abl, c-Kit, 血小板衍生生長因子受體(platelet-derived growth factor receptor, PDGFR)等多靶點的TKI藥物伊馬替尼、舒尼替尼、索拉非尼、達沙替尼。值得一提的是，與EGFR-TKI降血糖作用僅有少量的個案報道相比，針對c-Abl, c-Kit, PDGFR等多靶點的TKI藥物在糖尿病中的作用有著廣泛的相關研究。目前認為，不論在1型糖尿病還是2型糖尿病中，個案報道及臨床回顧性研究均顯示伊馬替尼、舒尼替尼、達沙替尼、索拉非尼有降低血糖的作用。具體表現(xiàn)為，低血糖、糖化血紅蛋白降低、胰島素水平增高[19]。這也是未來糖尿病治療發(fā)展趨勢之一。

四、糖尿病治療藥物與肺癌EGFR-TKI耐藥

國內(nèi)外的一些研究認為以二甲雙胍為代表的糖尿病治療藥物可逆轉肺癌細胞對EGFR-TKI耐藥。楊翠等[20]研究認為二甲雙胍能夠逆轉肺腺癌耐厄洛替尼細胞A549ER耐藥性。韓睿等[21]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可以有效的抑制白細胞介素6(interleukin-6, IL-6)信號通路的激活并逆轉上皮間充質(zhì)轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)進程，進而提高肺癌細胞對EGFR-TKI的敏感性。Morgillo等[22]在2013年的研究也發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可顯著增大吉非替尼對NSCLC細胞的誘導凋亡作用，并認為這種效應可能是通過絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途徑實現(xiàn)的。

近年來二甲雙胍的抗腫瘤作用逐漸受到關注。二甲雙胍可誘導體外培養(yǎng)的肺癌細胞凋亡增加[23]，這種作用可能是通過MAPK途徑實現(xiàn)的[24]。另外，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)、胰島素樣生長因子途徑也可能是二甲雙胍發(fā)揮抗腫瘤作用的重要途徑[25]。因為二甲雙胍不會影響血糖正常人群的血糖水平，因此除了對合并糖尿病的肺癌患者外，二甲雙胍在不合并糖尿病的肺癌患者中也有廣泛的應用前景。

與體外實驗相比，目前尚缺乏明確的臨床研究結論證明二甲雙胍能夠提高肺癌EGFR靶向治療療效。何勇等[26]正在進行的臨床研究觀察二甲雙胍是否能夠提高吉非替尼對進展期非小細胞肺癌的療效。Fasano等[27]正在觀察了二甲雙胍是否能夠提高厄洛替尼對Ⅳ期非小細胞肺癌的療效。

五、糖尿病與肺癌靶向治療相關可能的分子機制

以上的文獻綜述從正反兩方面說明了糖尿病與肺癌靶向治療密切相關。進一步的研究提示糖尿病與EGFR-TKI在分子通路層面也密切關聯(lián)。

1.胰島素信號通路與EGFR分子通路：胰島素的調(diào)節(jié)及分泌障礙是糖尿病發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，胰島素也是糖尿病治療的主要藥物。研究認為，胰島素信號通路與EGFR靶向治療信號通路密切相關。胰島素信號通路相關受體主要包括胰島素受體(insulin-receptor, IR)、胰島素樣生長因子1受體(insulin like growth factor-I receptor, IGF-1R)、IGF/INS 雜合受體(heterozygous receptor, HR)。其下游的信號通路有兩條：絲裂原活化蛋白激酶(MAPK-ERK)通路和磷脂酰肌醇3激酶(PI3K-AKT-mTOR)通路[28]。

(1)胰島素受體(IR)：EGFR與IR 的相關性主要體現(xiàn)在分子結構上：EGFR激酶激活環(huán)的晶體結構與胰島素受體(IR)激酶結構域磷酸化活性形式的構象類似[29]。除此以外，EGFR與胰島素受體能夠形成 EGF-胰島素受體嵌合體，可以通過誘導胰島素受體轉磷酸化，進而放大胰島素下游信號通路[30-31]。因此，EGFR與IR存在類似的下游信號通路，其中最重要的是PI3K-AKT通路。

(2)PI3K-AKT通路：PI3K-AKT通路是EGFR的主要下游靶點。EGFR通過二聚化后刺激Ras蛋白，進而導致磷酸化級聯(lián)反應而激活PI3K-AKT信號通路?；罨?AKT具有多種生物學活性，可通過一系列蛋白的級聯(lián)磷酸化促進腫瘤細胞的生長、增殖，并可起到抑制凋亡、進侵襲和轉移、參與腫瘤耐藥等作用[32]。PI3K-AKT信號傳導通路的激活也是糖尿病影響肺癌預后的重要分子機制之一。Kang等[33]的研究認為，高糖可能通過PI3K/AKT途徑誘導 A549 cells血紅素加氧酶1(heme oxygenase1, HO-1)表達增高，并提高腫瘤細胞的侵襲能力。關于PI3K-AKT信號傳導通路是如何參與糖尿病對肺癌的影響的，目前研究認為，IR、IGF-1R和HR被磷酸化激活后，進一步磷酸化胰島素受體底物 1/2(Insulin receptor substrate, IRS-1/2)，繼而級聯(lián)磷酸化激活 PI3K-AKT通路。該通路參與了子宮內(nèi)膜癌、膀胱癌等多種腫瘤細胞的凋亡、增殖或轉移[34]。Memmott等[35]利用小鼠的研究發(fā)現(xiàn), 二甲雙胍可通過胰島素受體(IR)/PI3K/AKT途徑阻止由煙草致癌原導致的肺部腫瘤發(fā)生, 提示胰島素相關通路同樣可能通過PI3K-AKT通路參與肺癌細胞的凋亡、增殖。

那么，PI3K-AKT信號通路是否能在糖尿病與肺癌EGFR靶向治療的關聯(lián)中也發(fā)揮作用呢？ Xiao等[36]在2017年的研究采用了7種NSCLC細胞系，觀察二甲雙胍能否與厄洛替尼有協(xié)同抗腫瘤作用。結果發(fā)現(xiàn), 二甲雙胍顯著增大了厄洛替尼導致的凋亡及自噬效應；進一步的機制研究發(fā)現(xiàn), 該效應可能是通過激活AKT途徑實現(xiàn)的。

(3)胰島素樣生長因子-1受體信號通路(IGF-1R)：與胰島素受體信號通路相比，IGF-1R與腫瘤聯(lián)系更加密切、研究更加深入。研究發(fā)現(xiàn)：IGF-1R廣泛表達在多種腫瘤細胞中；外源性IGFs可以以劑量依賴的方式促使多種腫瘤細胞系增殖能力增強。以IGF-1R及其上下游信號通路為靶點開發(fā)出了一系列靶向治療藥物，包括生長激素受體拮抗劑、單克隆抗體和酪氨酸激酶抑制劑等。這些藥物在細胞實驗、動物實驗及臨床實驗中均發(fā)現(xiàn)了良好的效果，具體表現(xiàn)為：抑制腫瘤細胞生長、促進腫瘤細胞凋亡、提高患者生存期等[37]。

體外實驗提示IGF-1R與肺癌EGFR靶向治療有密切的關系。首先，阻斷IGF-1R通路能夠逆轉多種NSCLC細胞系對EGFR-TKI的耐藥, 研究顯示IGF-1R可能通過調(diào)節(jié)EMT進而參與EGFR-TKI耐藥[38-40]。反方向的多個研究則提示，IGF-1R能夠誘導肺癌細胞對EGFR-TKI耐藥[41-42]。

遺憾的是，盡管體外實驗顯示了良好的前景，但近年來進行的多個臨床研究沒有找到進展期NSCLC患者能夠從IGF1R靶向治療中獲益的證據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)與常規(guī)化療相比，IGF1R單克隆抗體Figitumumab不能改善非腺癌的NSCLC患者總生存率[43]。同樣，與常規(guī)化療相比，IGF-1R 通路抑制劑 AXL1717也無法使NSCLC患者獲得生存獲益。而在與肺癌EGFR靶向治療相關的臨床研究中，IGF1R單克隆抗體Figitumumab、dalotuzumab均不能使服用EGFR-TKI的NSCLC患者取得生存獲益。針對肺癌的IGF1R靶向治療尚需要更深入的研究。

2.腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factorα, TNF-α)：Brooks等[16]在進行厄洛替尼降低血糖的個案報道時提出假設，認為EGFR-TKI可能通過抑制TNF-α途徑治療糖尿病。同時還認為除糖尿病外，厄洛替尼/吉非替尼也可能通過抑制TNF-α途徑治療銀屑病、橋本氏甲狀腺炎、骨關節(jié)炎等炎癥性疾病。為糖尿病與肺癌EGFR靶向治療相關性提供了一個新的研究方向。

TNF-α 是一類具有多種生物學效應的細胞因子，與腫瘤密切相關，能通過調(diào)節(jié)B細胞及T細胞免疫，起到殺傷腫瘤細胞的作用。TNF-α與EGFR靶向治療也密切關聯(lián)。對吉非替尼耐藥的NSCLC細胞對TNF-α敏感性顯著增強；TNF-α通過誘導 EGFR發(fā)生自體磷酸化，進而導致吉非替尼耐藥的發(fā)生。研究提示，厄洛替尼能夠顯著抑制T細胞的增殖與激活，并顯著抑制活化T細胞下游磷酸化信號途徑，抑制活化T細胞介導分泌TNF-α。TNF-α同樣是糖尿病發(fā)生、發(fā)展的重要相關細胞因子。以TNF-α途徑代表的慢性炎癥機制是導致肥胖發(fā)生、胰島素抵抗的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)以上研究推論：TNF-α途徑同樣可能在肺癌EGFR靶向治療與糖尿病的關聯(lián)中發(fā)揮重要的作用，但目前尚缺乏直接的證據(jù)證實該推論。

3.白細胞介素6(Interleukin-6, IL-6)途徑：IL-6是一種可由T淋巴細胞、脂肪細胞、巨噬細胞、血管內(nèi)皮細胞等分泌的促炎因子，是通過兩面神激酶(Janus Kinase, JAK)-信號傳導及轉錄激活因子(Signal transducers and activators of transcription, STAT)、P13K/AKT等細胞內(nèi)信號通路發(fā)揮廣泛的生物學活性。IL-6與糖尿病關系密切，是胰島素抵抗重要的發(fā)病機制之一。IL-6通過抑制多種信號途徑導致胰島素抵抗；另外，IL-6還可通過細胞免疫等途徑引起胰島β細胞死亡，導致高胰島素血癥。

IL-6在肺癌EGFR靶向治療中發(fā)揮重要的作用。IL-6是EGFR重要的下游信號通路，是調(diào)控 EGFR靶向治療療效的重要細胞因子：在攜帶EGFR突變的NSCLC細胞中，調(diào)控EGFR通路可進一步調(diào)控IL-6/JAK/STAT3途徑表達；在人肺腺癌細胞系中EGFR 突變能夠通過IL-6途徑調(diào)節(jié)STAT3表達。使用 EGFR‐TKI 治療的患者外周血IL-6水平顯著增高。體外研究同樣發(fā)現(xiàn)，在對吉非替尼耐藥的多種肺癌細胞中IL-6表達普遍較高。研究提示，對厄洛替尼耐藥的NSCLC細胞中IL-6表達明顯增高，而外源性的IL-6則通過JAK途徑誘導NSCLC細胞對厄洛替尼耐藥[44-45]。

IL-6是否在糖尿病與肺癌EGFR靶向治療的關聯(lián)中發(fā)揮作用呢？在EGFR-TKI耐藥的NSCLC肺癌細胞中，二甲雙胍可以有效的抑制IL-6/STAT3 信號通路的激活并逆轉 EMT進程，進而提高肺癌細胞對EGFR-TKI的敏感性。該研究提示：IL-6也可能是導致糖尿病與肺癌EGFR靶向治療密切關聯(lián)的分子機制之一，是未來相關研究重要的分子靶點之一。

肺癌EGFR靶向治療可能與糖尿病密切相關，但現(xiàn)在對該問題的研究還不夠深入，目前已知的具體關聯(lián)包括：①EGFR-TKI可能對肺癌合并糖尿病患者有益。但目前僅限于少量個案報道、從分子機制上的推測，尚缺乏大規(guī)模臨床研究、動物模型研究；②二甲雙胍為代表的降糖藥物可能有益于提高EGFR靶向治療療效，具體作用尚需臨床研究證實；③可能導致肺癌EGFR靶向治療與糖尿病密切關聯(lián)的分子機制包括：IR、IGF1R、PI3K-AKT-mTOR、TNF-α、IL-6。共同的信號通路進一步說明了兩者的關聯(lián)性，也提示未來或可發(fā)展肺癌與糖尿病兼顧的靶向治療藥物，提高兩種疾病的救治水平。目前尚缺乏臨床研究探討糖尿病是否能夠影響肺癌EGFR靶向治療療效的研究報道，相信這將是未來的重要研究方向。