陳兆煜 王連唐 陳雁揚(yáng)

二甲雙胍自1957年首次應(yīng)用于2型糖尿病的治療以來(lái)，一直是2型糖尿病治療的一線藥物，其單獨(dú)應(yīng)用或者與其它口服降糖藥物/胰島素聯(lián)合應(yīng)用，發(fā)揮了獨(dú)特的治療效應(yīng)。二甲雙胍能夠緩解胰島素抵抗，降低機(jī)體高胰島素水平，但不引起血糖過(guò)低，其降低血糖的作用依賴胰島素的存在但不刺激胰島素的分泌，也不能在功能上替代胰島素。二甲雙胍對(duì)不同的組織有不同的作用，其降糖作用主要體現(xiàn)在減少肝臟葡萄糖的生成、減少脂肪轉(zhuǎn)化為葡萄糖、增加外周葡萄糖的利用、增加葡萄糖轉(zhuǎn)化成非糖物質(zhì)、改變紅細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收以及降低外周甘油三酯等[1]。自2005年Evans等[2]首次發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能明顯地降低2型糖尿病患者腫瘤的發(fā)病率以來(lái)，已經(jīng)有大量的流行病學(xué)研究[3]顯示二甲雙胍能降低2型糖尿病患者的胰腺癌、肝癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、尿道癌、子宮內(nèi)膜癌等腫瘤的發(fā)病率。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，Memmott等[4]以及Zhu等[5]的研究均報(bào)道二甲雙胍能夠?qū)瘜W(xué)致癌藥物誘導(dǎo)的早期腫瘤起防治作用。本篇綜述將對(duì)二甲雙胍激活腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase, AMPK）發(fā)揮抗腫瘤作用的機(jī)制進(jìn)行討論。

1 AMPK的結(jié)構(gòu)及二甲雙胍激活A(yù)MPK可能的作用機(jī)制

AMPK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，在進(jìn)化上高度保守，在能量缺乏時(shí)被激活，而在能量過(guò)度時(shí)被抑制。AMPK的激活能夠促進(jìn)脂肪酸的氧化，提高胰島素的敏感性，改善高胰島素血癥和高血脂癥，同時(shí)能抑制炎癥反應(yīng)[6-8]。AMPK由三個(gè)亞基組成：催化亞基（α）和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基（β和γ）。在哺乳類動(dòng)物中，這些亞基分別由2個(gè)-3個(gè)亞型組成（α1，α2；β1，β2；γ1，γ2和γ3）。AMPK α亞基上第172位蘇氨酸殘基磷酸化后形成的p-AMPK是AMPK活化的形式。當(dāng)細(xì)胞在代謝應(yīng)激下，胞內(nèi)AMP的水平升高或者AMP/ATP的比例上升，AMP通過(guò)與γ亞基結(jié)合，促進(jìn)α亞基上第172位蘇氨酸殘基的磷酸化并抑制其解磷酸化，激活α亞基從而激活A(yù)MPK[7,8]。

研究報(bào)道二甲雙胍通過(guò)直接和間接方式激活A(yù)MPK。二甲雙胍通過(guò)阻斷線粒體呼吸鏈復(fù)合體I的電子傳遞，減少ATP的合成，使胞內(nèi)AMP的水平上升，AMP/ATP比例上升，從而間接激活A(yù)MPK[9,10]。Hawley等[11]的研究報(bào)道二甲雙胍激活完整活細(xì)胞AMPK α亞單位第172位的蘇氨酸殘基促使AMPK磷酸化，從而直接激活A(yù)MPK，但不能激活無(wú)細(xì)胞游離狀態(tài)下的AMPK，因此認(rèn)為二甲雙胍可能通過(guò)作用于AMPK上游的激酶激活胞內(nèi)AMPK，也有可能作為一種前體藥物通過(guò)修飾作用促進(jìn)AMPK形成活性形式。與Hawley等報(bào)道的二甲雙胍激活A(yù)MPK α亞單位促使AMPK磷酸化不同的是，Zhang等[12]的研究認(rèn)為二甲雙胍是通過(guò)與AMPK的γ亞基結(jié)合從而激活A(yù)MPK，該研究用分子對(duì)接研究方法得出AMPK γ亞基第181位精氨酸殘基、第251位蘇氨酸殘基和第271位蘇氨酸殘基可以與二甲雙胍形成氫鍵的結(jié)論，但二甲雙胍結(jié)合AMPK γ亞基后是否直接誘導(dǎo)AMPK磷酸化從而激活A(yù)MPK仍未知。

AMPK是腫瘤抑制因子肝激酶B1（liver kinase B1,LKB1）（也稱絲氨酸-蘇氨酸激酶11）的下游作用因子，能夠在LKB1發(fā)生突變并失去功能時(shí)抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，同時(shí)通過(guò)提高細(xì)胞能量代謝檢測(cè)點(diǎn)的閾值對(duì)μTOPX1、π53、脂肪酸合成酶和其它調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝的分子起作用[13]。但Xiao等[14]報(bào)道在LKB1敲除的宮頸癌細(xì)胞株中，細(xì)胞對(duì)二甲雙胍的敏感性降低，在LKB1表達(dá)的情況下，二甲雙胍能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。誘導(dǎo)LKB1缺陷細(xì)胞LKB1表達(dá)或者LKB1異位表達(dá)的情況下，二甲雙胍能夠增進(jìn)AMPK的激活，細(xì)胞對(duì)二甲雙胍的敏感性也增加。但至今無(wú)相關(guān)報(bào)道有直接的證據(jù)證明LKB1上存在二甲雙胍的作用靶點(diǎn)。目前，學(xué)界普遍認(rèn)為AMPK是二甲雙胍的靶分子，但確切的作用位點(diǎn)以及激活方式尚未有明確的結(jié)論。

2 二甲雙胍通過(guò)代謝途徑抑制腫瘤的機(jī)制

AMPK是細(xì)胞能量代謝的“感受器”，激活A(yù)MPK能夠抑制細(xì)胞內(nèi)多種高度依賴充足三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）供應(yīng)的代謝過(guò)程，包括糖異生、蛋白質(zhì)和脂肪酸的合成、膽固醇生物合成，以及促進(jìn)分解代謝過(guò)程如脂肪酸β氧化和糖酵解[15]。

根據(jù)二甲雙胍抑制腫瘤細(xì)胞代謝過(guò)程是否依賴胰島素，將抗腫瘤機(jī)制分為依賴胰島素的間接機(jī)制和不依賴胰島素的直接機(jī)制。二甲雙胍的間接機(jī)制有賴于激活A(yù)MPK從而抑制肝臟糖異生關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄以及促進(jìn)骨骼肌攝取葡萄糖，進(jìn)而降低空腹血糖和胰島素的水平。高胰島素水平是多種腫瘤如乳腺癌、膀胱癌、結(jié)腸癌等預(yù)后不利的因素，而二甲雙胍可通過(guò)降低循環(huán)血中胰島素水平消除這些不利因素。二甲雙胍的降血糖和降胰島素效應(yīng)在抗腫瘤過(guò)程中起重要作用，因?yàn)橐葝u素有促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂和延長(zhǎng)細(xì)胞生存時(shí)間的作用，而腫瘤細(xì)胞往往表達(dá)更多的胰島素受體，提示瘤細(xì)胞對(duì)促生長(zhǎng)作用的激素非常敏感[10]。

二甲雙胍不依賴胰島素的直接作用機(jī)制源于通過(guò)LKB1激活A(yù)MPK進(jìn)而抑制雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR）信號(hào)通路從而抑制腫瘤細(xì)胞蛋白的合成。AMPK通過(guò)磷酸化激活腫瘤抑制基因結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物2（tuberous sclerosis complex 2, TSC2），從而對(duì)mTOR起負(fù)調(diào)控作用。mTOR是多種生長(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)物信號(hào)的調(diào)控和整合的重要分子，同時(shí)也是磷脂酰肌醇-3-羥激酶-蛋白質(zhì)激酶B/Akt（phosphatidylinositol-3-kinase-protein kinase B/Akt, PI3K-PKB/Akt）信號(hào)通路的重要分子，而PI3KPKB/Akt信號(hào)通路在人類腫瘤細(xì)胞中往往是失控的，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的快速生長(zhǎng)和增殖。二甲雙胍激活A(yù)MPK從而抑制mTOR信號(hào)通路，引起mTOR下游的分子磷酸化失活：翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白（4E-binding proteins, 4E-BPs）和核糖體S6激酶（ribosomal protein S6 kinases, S6Ks），抑制腫瘤細(xì)胞蛋白的合成；同時(shí)也抑制了PI3K-PKB/Akt信號(hào)通路，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖[10]。

綜上所述，依賴胰島素的間接機(jī)制強(qiáng)調(diào)二甲雙胍作用于生物機(jī)體的整體發(fā)揮抑癌作用，而不依賴胰島素的直接機(jī)制則認(rèn)為二甲雙胍直接作用于腫瘤細(xì)胞，通過(guò)激活腫瘤細(xì)胞內(nèi)代謝途徑的相關(guān)分子，影響代謝需要的分子來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖。

然而腫瘤細(xì)胞主要通過(guò)糖酵解途徑產(chǎn)生能量，而正常細(xì)胞主要通過(guò)三羧酸循環(huán)產(chǎn)生能量，因此腫瘤細(xì)胞在缺血缺氧的應(yīng)激情況下比正常細(xì)胞更具有存活和增殖的優(yōu)勢(shì)[16]。另一方面腫瘤細(xì)胞利用葡萄糖作為能源物質(zhì)，其對(duì)葡萄糖的攝取和糖酵解總維持在較高的水平[17]。因此，AMPK的激活能夠抑制腫瘤細(xì)胞的代謝過(guò)程，從而抑制腫瘤細(xì)胞快速生長(zhǎng)和增殖所需大量能量的生成，以及減少合成其生長(zhǎng)和增殖所需的物質(zhì)，這可能是抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的機(jī)制之一。但這種讓腫瘤“饑餓”的方法可能只能延緩腫瘤的生長(zhǎng)，不能最終殺滅腫瘤，這種機(jī)制在抑制腫瘤中發(fā)揮的作用還需要進(jìn)一步確定。

3 二甲雙胍通過(guò)激活A(yù)MPK減少氧化應(yīng)激發(fā)揮抗腫瘤作用

活性氧（reactive oxygen species, ROS）主要包括氧離子、過(guò)氧化物和自由基等含氧元素的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，由于種種原因?qū)е翿OS產(chǎn)生增多或機(jī)體清除ROS能力的下降，機(jī)體就會(huì)出現(xiàn)氧化應(yīng)激（oxidative stress），可導(dǎo)致機(jī)體組織脂質(zhì)過(guò)氧化水平升高，引起DNA氧化損傷和蛋白質(zhì)的表達(dá)異常，可導(dǎo)致基因突變，而基因突變直接參與了細(xì)胞癌變發(fā)生過(guò)程[18]。二甲雙胍能夠抑制線粒體復(fù)合體I，使得煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide,NADH）氧化減少，從而減少電子進(jìn)入電子傳遞鏈，使得煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH）含量的上升，進(jìn)而減少ROS的產(chǎn)生[19]。腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞色素C氧化酶異常過(guò)度活化，線粒體氧化活動(dòng)選擇性地增強(qiáng)，而細(xì)胞色素C氧化酶和NADH的活性可以被電子鏈轉(zhuǎn)移抑制劑如二甲雙胍所抑制[20]。Algire等[18]發(fā)現(xiàn)將細(xì)胞暴露于二甲雙胍環(huán)境下，二甲雙胍通過(guò)降低細(xì)胞內(nèi)ROS的水平，從而減少DNA的損傷，減少細(xì)胞突變率。

關(guān)于二甲雙胍是否通過(guò)激活A(yù)MPK抑制ROS的產(chǎn)生存在比較多的爭(zhēng)議。Lin等[21]報(bào)道二甲雙胍減少ROS的生成不依賴AMPK的激活，而是通過(guò)抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3 （signal transducer and activator of transcription 3, Stat3）的磷酸化以及白介素6 （interleukin-6, IL-6）的表達(dá)從而減少ROS的產(chǎn)生；AMPK的一個(gè)激活劑5-氨基咪唑-4甲酰胺-1β核苷（5-aminoimidazole-4-carboxamide-1β riboside, AICAR）卻不能產(chǎn)生類似的作用，敲除LKB1-AMPK的腫瘤細(xì)胞或者mTOR受抑制的腫瘤細(xì)胞中，二甲雙胍對(duì)Stat3磷酸化和IL-6表達(dá)的抑制作用不受影響，說(shuō)明二甲雙胍抑制IL-6/Stat3信號(hào)通路減少ROS的產(chǎn)生不依賴于AMPK的激活。與Lin等的報(bào)道相反，Lee等[22]認(rèn)為二甲雙胍抑制ROS的產(chǎn)生依賴于AMPK的激活。二甲雙胍通過(guò)誘導(dǎo)亞鐵血紅素加氧酶1和內(nèi)生性抗氧化劑硫氧化還原蛋白來(lái)抑制ROS的產(chǎn)生和NADPH氧化酶4（NADPH oxidase 4, Nox4）的表達(dá)，AMPK的抑制劑compound C以及AMPK干擾RNA能夠阻斷二甲雙胍的上述抑制作用，AMPK的另一種激活劑AICAR產(chǎn)生類似于二甲雙胍的抑制作用。

目前關(guān)于二甲雙胍能夠通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激阻止正常細(xì)胞或者腫瘤細(xì)胞突變已經(jīng)得到大多數(shù)實(shí)驗(yàn)的證實(shí)，存在爭(zhēng)議的是二甲雙胍是否通過(guò)激活A(yù)MPK來(lái)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激。Lin等[21]和Lee等[22]的研究結(jié)果之所以不同，是否因?yàn)樗芯康募?xì)胞對(duì)二甲雙胍的敏感性存在差異，或者是他們所研究的細(xì)胞的AMPK的表達(dá)和活化存在差別，暫時(shí)還無(wú)法確定。二甲雙胍也有可能激活或者抑制AMPK信號(hào)通路上的其它分子來(lái)發(fā)揮類似于激活A(yù)MPK的作用。

與上述二甲雙胍激活A(yù)MPK抑制腫瘤的報(bào)道相反，Jeon等[23]的研究顯示能量和代謝應(yīng)激狀況下，胞內(nèi)ATP含量下降促進(jìn)AMPK的激活，但AMPK的激活非但不能殺死腫瘤細(xì)胞，反而通過(guò)氧化還原反應(yīng)的調(diào)節(jié)延長(zhǎng)腫瘤細(xì)胞的生存時(shí)間。在應(yīng)激條件下，產(chǎn)生NADPH的磷酸戊糖的代謝途徑被損害，但AMPK通過(guò)抑制乙酰輔酶A羧化酶1（acetyl-CoA carboxylase 1, ACC1）和ACC2，減少脂肪酸合成過(guò)程中的NADPH的消耗和增加脂肪酸的氧化以增加NADPH的生成，從而維持胞內(nèi)NADPH的平衡。而NADPH的平衡在能量應(yīng)激的情況下能降低過(guò)氧化氫的含量從而夠使腫瘤細(xì)胞存活下來(lái)以及誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的代謝適應(yīng)。

上述兩種觀點(diǎn)存在分歧，可能是這些學(xué)者各自的研究條件有所差異造成的。腫瘤細(xì)胞在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)葡萄糖的攝取以及糖酵解總能維持在比較高的水平[17]，而Jeon等[23]的研究是基于實(shí)體瘤在生長(zhǎng)過(guò)程中需要克服代謝應(yīng)激，是在葡萄糖剝奪的條件下進(jìn)行的研究，因而這可能是他們得出不一樣的結(jié)論的原因。而其它的研究不涉及到葡萄糖剝奪，均在正常培養(yǎng)狀態(tài)下進(jìn)行研究，比較符合腫瘤在機(jī)體內(nèi)的環(huán)境。另外Jeon等[23]的研究未涉及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，其是否能在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上得到相同的結(jié)果仍未知，按照他們的研究結(jié)果可以推知缺血缺氧激活A(yù)MPK，實(shí)體瘤生長(zhǎng)速度將比原來(lái)的快，但Memmott等[4]以及Zhu等[5]分別研究二甲雙胍對(duì)化學(xué)誘癌物質(zhì)誘導(dǎo)的肺癌和乳腺癌的抑制作用，他們的研究結(jié)果均是二甲雙胍抑制了早期腫瘤的生長(zhǎng)，但所誘導(dǎo)的實(shí)體腫瘤未達(dá)到腫瘤內(nèi)部細(xì)胞缺血缺氧的狀態(tài)，因而他們的研究與Jeon等[23]的研究可能沒(méi)有可比性。因此二甲雙胍激活A(yù)MPK與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系仍需更全面的研究來(lái)證實(shí)。

4 二甲雙胍激活A(yù)MPK通過(guò)阻滯腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期發(fā)揮抗腫瘤作用

二甲雙胍不經(jīng)由p21和p27阻滯腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期并誘導(dǎo)其凋亡，而是通過(guò)下調(diào)細(xì)胞周期蛋白D1（cyclin D1）、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4（cyclin-dependent kinase 4, CDK4）和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶6（cyclin-dependent kinase 6, CDK6）蛋白的表達(dá)，以及降低視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（retinoblastoma protein, Rb）磷酸化水平，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞阻滯于G0期/G1期。Cyclin D1和pRb是細(xì)胞周期的兩個(gè)主要的調(diào)節(jié)蛋白，cyclin D1通過(guò)與CDK4/CDK6結(jié)合，激活CDK4/CDK6復(fù)合體，從而使pRb磷酸化，進(jìn)而使轉(zhuǎn)錄因子E2F釋放出來(lái)，激活G1期/S期轉(zhuǎn)換所需的基因。二甲雙胍通過(guò)下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl的表達(dá)以及上調(diào)促凋亡蛋白Bax的表達(dá)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。另外，二甲雙胍誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期阻滯于G0期/G1期，伴隨著AMPK的激活以及mTOR和S6Ks的抑制，但不清楚AMPK的激活在二甲雙胍阻滯腫瘤細(xì)胞周期以及誘導(dǎo)凋亡中發(fā)揮何種作用[24]。與上述報(bào)道有所不同的是，Zhuang等[25]報(bào)道二甲雙胍誘導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯需要大量的CDK抑制因子結(jié)合CDK2和激活A(yù)MPK以及下調(diào)cyclin D1的表達(dá)量，AMPK激活后導(dǎo)致cyclin D1的mRNA和蛋白表達(dá)下降，缺乏cyclin D1的情況下引起對(duì)CDK抑制因子p27Kip1和p21Cip1的抑制作用降低，從而使這兩種CDK抑制因子釋放出來(lái)，它們通過(guò)與cyclinE/CDK2結(jié)合，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞從G1期向S期的轉(zhuǎn)化，抑制細(xì)胞的增殖。而對(duì)二甲雙胍不敏感的細(xì)胞中，其p27Kip1和p21Cip1的表達(dá)水平比較低，與此相對(duì)應(yīng)的是，多種類型的腫瘤不表達(dá)p27Kip1。Zhao等[26]進(jìn)一步闡明二甲雙胍激活A(yù)MPK信號(hào)通路阻滯腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期發(fā)揮的作用：二甲雙胍誘導(dǎo)AMPK磷酸化，從而抑制下游的mTOR，進(jìn)而引起mTOR下游的靶分子40S核糖體S6激酶1（ribosomal S6 kinase 1, S6K1）、真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄起始因子4E結(jié)合蛋白1（eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1, eIF4E-BP1）、S6解磷酸化，發(fā)現(xiàn)cyclin D1的表達(dá)下降，同時(shí)處于G0期/G1期腫瘤細(xì)胞的比例升高，因此提出二甲雙胍通過(guò)激活A(yù)MPK從而抑制mTOR，導(dǎo)致mTOR下游的靶分子解磷酸化，進(jìn)而下調(diào)cyclin D1，將腫瘤細(xì)胞阻滯于G0期/G1期。然而Zhao等報(bào)道的證據(jù)并不充分，Chen等[27]用AMPK的抑制劑compound C與二甲雙胍共處理腫瘤細(xì)胞或者用siRNA敲除腫瘤細(xì)胞的AMPK可以使腫瘤細(xì)胞從G0期/G1期的阻滯狀態(tài)重新進(jìn)入細(xì)胞周期，說(shuō)明二甲雙胍通過(guò)阻滯腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖依賴AMPK的激活。

也有關(guān)于二甲雙胍阻滯腫瘤細(xì)胞周期不依賴AMPK激活的報(bào)道，Ben等[28]報(bào)道二甲雙胍并不誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，而是阻滯細(xì)胞周期使細(xì)胞停留在G0期/G1期，這種阻滯作用伴隨著細(xì)胞周期蛋白cyclin D1表達(dá)量和pRb磷酸化水平的大幅度降低以及p27kip蛋白表達(dá)量的上升，用siRNA阻斷AMPK信號(hào)通路，不能逆轉(zhuǎn)二甲雙胍的抗腫瘤細(xì)胞增殖的作用。因此二甲雙胍阻滯腫瘤細(xì)胞周期依賴AMPK的激活和不依賴AMPK的激活這兩種機(jī)制可能同時(shí)存在，但尚未有關(guān)于這兩種機(jī)制共存的報(bào)道。

此外，關(guān)于二甲雙胍阻滯腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期的研究中，二甲雙胍是否特異性的阻滯腫瘤細(xì)胞仍未知。另外Luo等[24]還報(bào)道腫瘤移植的動(dòng)物模型中，二甲雙胍干預(yù)組的腫瘤重量比對(duì)照組輕69.3%，但二甲雙胍不能抑制腫瘤的繼續(xù)增大，因此二甲雙胍通過(guò)阻滯腫瘤細(xì)胞周期的抗腫瘤機(jī)制仍需深入研究。

5 二甲雙胍抑制腫瘤干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化從而選擇性殺死腫瘤干細(xì)胞

二甲雙胍能抑制腫瘤干細(xì)胞（cancer stem cells, CSCs）的轉(zhuǎn)化。CSCs轉(zhuǎn)化為成熟腫瘤細(xì)胞過(guò)程中迅速出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，CSCs的炎癥因子基因的表達(dá)升高，如Let-7 miRNA家族成員IL-1α、IL-1β、IL-6和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）基因表達(dá)升高，Stat3的磷酸化程度也增高。CSCs炎癥基因表達(dá)升高與NF-κB/IκB復(fù)合體的解離有關(guān)[29]。NF-κB與IκB解離后進(jìn)入細(xì)胞核，激活炎癥相關(guān)基因，使TNF-α、IL-α、IL-1β、IL-6、IL-10等炎癥基因表達(dá)增多[30]。多種炎癥因子如IL-1α和TNF-α能激活核因子κB（nuclear factor κB, NF-κB），氧化應(yīng)激產(chǎn)生的ROS作為第二信使通過(guò)氧化NF-κB的半胱氨酸SH基團(tuán)或者使NF-κB泛素化激活NF-κB[31,32]。因此NF-κB的激活與炎癥因子的表達(dá)存在正反饋的作用。NF-κB在機(jī)體的免疫和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，而二甲雙胍能下調(diào)CSCs的炎癥因子基因的表達(dá)[29]。二甲雙胍能抑制NF-κB的活性以及抑制NF-κB下游分子IκB的磷酸化，從而抑制了NF-κB/IκB復(fù)合體的解離，CSCs的轉(zhuǎn)化受到抑制。同時(shí)NF-κB能在誘導(dǎo)CSCs轉(zhuǎn)化的15 min內(nèi)被檢測(cè)到，表明二甲雙胍抑制CSCs的轉(zhuǎn)化發(fā)生于炎癥反應(yīng)的觸發(fā)階段，當(dāng)CSCs的炎癥反應(yīng)觸發(fā)后再增加二甲雙胍這個(gè)處理因素，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍不能阻斷CSCs的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步說(shuō)明了二甲雙胍抑制CSCs的轉(zhuǎn)化發(fā)生于炎癥反應(yīng)的早期[29]，反過(guò)來(lái)也說(shuō)明二甲雙胍抑制CSCs轉(zhuǎn)化過(guò)程中的炎癥反應(yīng)與已表達(dá)炎癥的效應(yīng)分子如TNF-α、IL-α、IL-1β、IL-6、IL-10無(wú)關(guān)，可能只是通過(guò)抑制NF-κB/IκB復(fù)合體的解離從而抑制上述炎癥基因的表達(dá)，從源頭上抑制CSCs轉(zhuǎn)化過(guò)程中的炎癥反應(yīng)，抑制CSCs的轉(zhuǎn)化。

二甲雙胍能夠選擇性地殺傷CSCs。CSCs與非腫瘤干細(xì)胞相比，其NF-κB的激活程度更高，而Let-7、IL-6及其它炎癥因子的表達(dá)相對(duì)較低[33]。二甲雙胍通過(guò)抑制CSCs的炎癥反應(yīng)選擇性地殺死CSCs而對(duì)非腫瘤干細(xì)胞無(wú)此作用[31]。

二甲雙胍與傳統(tǒng)殺腫瘤藥物聯(lián)合用藥明顯抑制腫瘤的生長(zhǎng)，這可能跟二甲雙胍選擇性殺傷CSCs有關(guān)。CSC細(xì)胞膜上大多表達(dá)ATP-cassette（ABC）家族膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這類蛋白能將細(xì)胞毒素和抗腫瘤藥物泵出細(xì)胞外，對(duì)多種化療藥物產(chǎn)生耐藥性；同時(shí)CSCs大多處于細(xì)胞周期的G0期，通過(guò)休眠狀態(tài)來(lái)逃避化療藥物的攻擊；CSCs DNA修復(fù)機(jī)制的強(qiáng)激活從而引起治療的失敗[34]。二甲雙胍與傳統(tǒng)殺腫瘤藥物（阿霉素、順鉑）聯(lián)合用藥使移植到小鼠體內(nèi)的腫瘤的體積不明顯增大，而單用傳統(tǒng)殺腫瘤藥物或者單用二甲雙胍則腫瘤體積繼續(xù)增大[35]，這種現(xiàn)象可能與二甲雙胍抑制CSCs的轉(zhuǎn)化有關(guān)。傳統(tǒng)殺腫瘤藥物殺滅腫瘤細(xì)胞，而CSCs繼續(xù)轉(zhuǎn)化為成熟腫瘤細(xì)胞，表現(xiàn)為腫瘤的體積仍增大，而聯(lián)合二甲雙胍后，二甲雙胍抑制CSCs的轉(zhuǎn)化，這可能是腫瘤體積不明顯增大的原因。

上述這些研究都沒(méi)涉及到二甲雙胍是否通過(guò)激活CSCs的AMPK來(lái)抑制CSCs的轉(zhuǎn)化，但二甲雙胍抑制CSCs與NF-κB有關(guān)，Ji等[36]報(bào)道在巨噬細(xì)胞中，AMPK的激活能夠抑制NF-κB的活化，因而提示二甲雙胍可能通過(guò)激活CSCs中的AMPK來(lái)抑制NF-κB的活化，降低CSCs轉(zhuǎn)化過(guò)程中的炎癥因子水平，從而阻止CSCs的轉(zhuǎn)化。二甲雙胍抑制CSCs的轉(zhuǎn)化過(guò)程是否激活了AMPK還有待證實(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

二甲雙胍通過(guò)激活A(yù)MPK信號(hào)通路發(fā)揮抗腫瘤的作用得到大量研究的證實(shí)，可能存在通過(guò)代謝途徑抑制腫瘤、減少氧化應(yīng)激發(fā)揮抗腫瘤、阻滯腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期、抑制腫瘤干細(xì)胞的轉(zhuǎn)化從而選擇性殺死腫瘤干細(xì)胞等幾種機(jī)制，但具體機(jī)制尚未完全闡明。綜上所述，二甲雙胍的抗腫瘤作用可能是上述幾種機(jī)制的共同作用，這幾種機(jī)制互相交聯(lián)，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，共同作用于腫瘤細(xì)胞。另外流行病學(xué)所研究的是二甲雙胍降低2型糖尿病患者的腫瘤發(fā)病率，其是否降低非2型糖尿病的其他患者或者健康人的腫瘤發(fā)病率仍未知，暫缺相關(guān)的前瞻性的研究結(jié)果，此種研究也存在一個(gè)難題：不患2型糖尿病的其它患者或者健康人是否愿意在未知腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)和非高血糖以及胰島素抵抗的前提下服用這種降糖藥物。目前二甲雙胍尚未進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，能否真正在人體身上發(fā)揮抗腫瘤作用亟需大規(guī)模的臨床研究來(lái)驗(yàn)證。隨著對(duì)二甲雙胍抗腫瘤的認(rèn)識(shí)的逐步加深，這些難題將會(huì)被陸續(xù)攻破，繼而為腫瘤患者帶來(lái)福音。