蔣永源，羅 虎綜述，周向東審校

0 引 言

糖尿病和肺癌是世界范圍內的常見疾病，嚴重威脅人類健康，其中糖尿病患者大多數為2型糖尿?。?-3］。流行病學資料顯示:糖尿病會增加肝癌［4-5］、結直腸癌［6］和胰腺癌［5］等惡性腫瘤的發(fā)病率。國內研究報道2型糖尿病會增加肺癌的發(fā)病率［2，7-9］，2 型糖尿病患者并發(fā)惡性腫瘤肺癌發(fā)病率位于前列［7，9］。由于降糖藥物可能降低2型糖尿病患者的肺癌發(fā)病率，因此越來越受到臨床的重視。二甲雙胍是雙胍類藥物的代表藥物，長期作為治療2型糖尿病一線藥物。它不僅具有降血糖作用，研究證實其同樣具有抗腫瘤的生物學效應。深入研究二甲雙胍的作用機制，有望降低糖尿病患者肺癌發(fā)病率，同時可為肺癌的臨床治療提供新的靶點。本文就二甲雙胍在2型糖尿病并發(fā)肺癌患者中的治療作用及其抗肺癌機制作一綜述。

1 二甲雙胍對患有2 型糖尿病的肺癌患者的影響

二甲雙胍是治療2型糖尿病最常用的口服降糖藥之一，它的使用對這類患者有保護作用，國內外均有研究證實了這一發(fā)現［2，10-11］。二甲雙胍的保護作用不僅表現在它與較低的肺癌發(fā)生率有關(25.0%vs 30.3%，P ＜ 0.001)［12］，還表現在它的使用能使肺癌患者獲得生存受益。Currie等［11］比較了患肺癌或其他實體腫瘤的2型糖尿病患者使用二甲雙胍及其他藥物的病死率，結果發(fā)現二甲雙胍能夠降低病死率(HR=0.85［0.78 ～0.93］)。一項國內多中心研究分析了并發(fā)非小細胞肺癌的2型糖尿病患者使用不同降糖藥的生存率，結果發(fā)現予以二甲雙胍治療的患者組生存率高于予以胰島素或者其他藥物治療的患者組(分別是8.4個月、4.7個月、6.4 個月，P ＜0.05)［13］。二甲雙胍對抗肺癌的生物學活性呈濃度及時間依賴性增強［14-16］。因此，當糖尿病及肺癌并存時，臨床醫(yī)師或許應該優(yōu)先考慮二甲雙胍進行治療，并長期規(guī)律服用。

2 二甲雙胍抗肺癌可能機制

2.1 活化肝激酶 B1(liver kinase B1，LKB1)/腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)通路 LKB1作為 AMPK的上游激酶，其本質是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，具有抑癌作用。二甲雙胍可以激活LKB1/AMPK通路，活化的AMPK可使能量代謝由合成代謝轉變?yōu)榉纸獯x，從以下3方面達到降低血糖水平的目的［17-18］:①促進外周組織利用葡萄糖，抑制肝糖異生;②增加肌肉對葡萄糖的攝取，促進脂肪酸氧化，抑制脂肪酸及膽固醇的合成;③改善胰島素敏感性。腫瘤細胞是高耗能細胞，這一點從來源上減少了腫瘤細胞的能量來源，從而限制腫瘤的生長和增殖，有望成為腫瘤治療的新靶點。

2.2 雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)途徑 mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，mTOR活性異常已證實與包括肺癌［19］在內的多種惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關。mTOR接受包括LKB1/AMPK通路在內的多個信號通路的調節(jié)［20］。Lin 等［18］通過肺癌細胞株 AS2/S3C證實二甲雙胍通過LKB1-AMPK-mTOR途徑抑制信號轉導子和轉錄激活子3活性，增強順鉑的細胞毒性。但Memmott等［21］在A/J小鼠肺組織中發(fā)現二甲雙胍抑制腫瘤發(fā)生的效應與抑制mTOR相關，而二甲雙胍抑制mTOR不依賴于AMPK活性，而與胰島素樣生長因子1/胰島素受體磷酸化作用及胰島素樣生長因子1和胰島素循環(huán)水平下降有關。LKB1的體細胞突變是肺癌細胞頻繁發(fā)生的事件［22］，因此，二甲雙胍通過多個上游通路調節(jié)mTOR途徑并不依賴AMPK活性，這是二甲雙胍作為化學預防劑的一個優(yōu)勢。

2.3 誘導細胞周期停滯 細胞周期是指細胞從一次分裂完成開始到下一次分裂結束所經歷的全過程，分為間期(G期)與分裂期(M期)2個階段。間期又分為 DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)與DNA合成后期(G2期)3期。整個細胞周期中主要有G1/S和G2/M2個主要細胞關卡。武寧和李強［15］通過體外增殖實驗發(fā)現二甲雙胍可使A549腺癌細胞停滯于G1期(P＜0.05)。另外在3種肺腺癌細胞系RERF-LC-AI、IA-5、WA-hT中，該結果亦得到了驗證［23］。在結腸癌細胞系 HCT116［23］和骨肉瘤細胞系 U2OS［24］中已證明了二甲雙胍增加 p53的活性，從而使細胞周期停滯在G1期;因此p53可能在二甲雙胍誘導腫瘤細胞細胞周期停滯中起到了一定的作用，但是否適用于肺癌細胞還待進一步研究。

2.4 誘導細胞凋亡 細胞凋亡是指為維持內環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡，是一個主動的過程，涉及到一系列基因的激活、表達以及調控等作用。二甲雙胍可能通過多種機制包括誘導細胞凋亡抑制多種組織類型的人肺癌細胞系的增殖［21］。其中，二甲雙胍可能通過絲裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號傳導通路和上調GADD153促進細胞凋亡。

MAPK本質是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶，參與多種細胞反應的調節(jié)。Jun氨基末端激酶(jun N-terminal kidnase，JNK)和p38 MAPK是 MAPK中2個亞族。JNK和p38 MAPK通路在細胞凋亡中發(fā)揮重要作用。應用特異性阻滯劑阻斷JNK和p38 MAPK通路可以部分降低二甲雙胍對肺腺癌細胞株細胞凋亡的誘導作用［16］。

生長停滯和DNA損傷基因(growth arrest and DNA damage 153，GADD153)屬于 CCAAT/增強子結合蛋白同源蛋白家族的一員，是一種凋亡相關基因。隨著二甲雙胍對肺腺癌細胞系干預時間的延長，細胞內GADD153基因的表達也隨之增強，而抑制GADD153后明顯減弱了二甲雙胍對細胞凋亡的誘導作用［16］。

2.5 二甲雙胍對化療藥物的療效的影響 流行病學資料顯示二甲雙胍能夠提高患有糖尿病的非小細胞肺癌患者的化療療效［13］。在老鼠肺腺癌移植瘤模型中，二甲雙胍和多柔比星聯合治療，減少多柔比星劑量并不影響腫瘤復發(fā)率［25］，提示二甲雙胍可以增加肺腺癌細胞對多柔比星的化療敏感性。Tseng等［26］用二甲雙胍和紫杉醇同時治療肺腺癌細胞株對比單用二甲雙胍或紫杉醇，二甲雙胍能夠提高紫杉醇的細胞毒性，這與二甲雙胍對p38 MAPK通路的抑制效應有關。二甲雙胍與順鉑共同作用對肺腺癌細胞株A549和NCI-H1299的抑制作用明顯優(yōu)于單用順鉑，這一效應可能與它們抑制腫瘤細胞增殖的機制不同有關［15］。而有研究指出，二甲雙胍通過LKB1-AMPK通路和可能mTOR依賴的機制抑制信號轉導子和轉錄激活子3活性，克服腫瘤耐藥性，提高順鉑療效［19］。關于順鉑和二甲雙胍的相互作用還存在著爭論，Ashinuma等［23］指出二甲雙胍和順鉑在多個肺癌細胞系中的存在拮抗作用。綜上所述，大多文獻支持二甲雙胍具有增強化療藥物療效的作用，能減少化療藥物用量，減輕患者痛苦。但二甲雙胍對化療藥物的療效的影響仍存在爭議。

2.6 二甲雙胍對靶向藥物的療效的影響 靶向藥物治療是近幾年肺癌治療的熱點，能有效干預受腫瘤表達的標志分子的調控及腫瘤發(fā)生相關的信號通路，從而達到抑制腫瘤生長、進展及轉移的效果［27］，其中EGFR是最重要的靶點［28］。目前應用比較多的藥物有單克隆抗體，包括西妥昔單抗，及小分子酪氨酸激酶抑制劑，包括吉非替尼、厄洛替尼、?？颂婺幔?7-28］。其中西妥昔單抗與二甲雙胍的相互作用未見文獻報道。Morgillo等［29］發(fā)現二甲雙胍和吉非替尼在野生型LKB1基因非小細胞肺癌細胞中具有協同作用。Pellegrinotti等［30］的個案報道稱在患有多種臨床疾病的肺癌患者，使用厄洛替尼有發(fā)生肝炎的風險，此時使用二甲雙胍會有乳酸酸中毒的風險。因此二甲雙胍和靶向藥物的聯用時應監(jiān)測患者身體狀況及肝功能。

2.7 其他機制 胸苷磷酸化酶參與了腫瘤的血管新生與抗細胞凋亡等，其表達往往與臨床不良預后相關［31］。切除修復交叉互補基因1參與了DNA修復，與順鉑的耐藥性密切相關，目前臨床上已廣泛應用于肺癌患者術后指導化療工作［32］。兩者都與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。有研究報道二甲雙胍抑制非小細胞肺癌里胸苷磷酸化酶和切除修復交叉互補基因1的表達可能是花生酸甘油酯-1能夠提高二甲雙胍的細胞毒性及抗細胞增殖效應的機制之一，二甲雙胍誘導的細胞毒性也與胸苷磷酸化酶和切除修復交叉互補基因1的表達有關［16］。這些結果提示二甲雙胍能成為抗腫瘤血管生成的潛在藥物，其自身的細胞毒性使其更適用于化學預防。

微囊蛋白是形成細胞質膜微囊小窩結構所必需的結構蛋白，而微囊蛋白1是其主要的結構蛋白，其在調節(jié)細胞信號轉導過程中所起的十分重要的作用。Salani等［14］認為非小細胞肺癌中微囊蛋白1對于二甲雙胍的作用是必需的，他們的實驗證明二甲雙胍對胰島素樣生長因子1轉導通路有很強的抑制作用，并且微囊蛋白1參與其中。有證據表明胰島素樣生長因子1受體和促進腫瘤細胞致癌性轉化、生長和存活相關［26］。二甲雙胍通過微囊蛋白1抑制胰島素樣生長因子1，進而調節(jié)腫瘤細胞致癌性轉化、生長和存活。有機陽離子轉運子1是溶質轉運體22家族成員之一，在許多陽離子藥物的轉運中扮演著重要的角色，二甲雙胍是其經典底物。Calu-6細胞中二甲雙胍能夠以劑量依賴的方式提高有機陽離子轉運子1的表達［14］，這一發(fā)現能部分地解釋為什么延長二甲雙胍的治療時間能夠提高細胞對它自身的敏感性。

3 結語與展望

二甲雙胍作為治療糖尿病的一線藥物，具有多種生物活性，其抗肺癌效應越來越受到人們重視，并且這一效應在體外實驗、動物模型及臨床試驗均得到證實。二甲雙胍抗肺癌機制十分復雜，其具體機制尚未完全闡明。對二甲雙胍抗肺癌的具體機制的進一步研究，將為臨床提供可能的肺癌治療新靶點。二甲雙胍應用于肺癌治療，具有諸多優(yōu)點:①其作為治療糖尿病的一線藥物，其安全性已經得到廣泛驗證;②二甲雙胍自身具有細胞毒性，也能提高化療藥物的療效，隨著作用時間的延長，還能提高細胞的敏感性。二甲雙胍無論是和傳統化療藥物合用還是單用都能有效降低用藥劑量，提高患者的耐受性和依從性，具有巨大的研究價值及廣闊的臨床應用前景。然而武寧等［33］提出二甲雙胍能顯著上調細胞內基質金屬蛋白酶2(matrix metallo proteinases 2，MMP2)和MMP9的轉錄水平而增強人肺腺癌A549細胞的側向遷移速度及體外侵襲能力。Mazzone等［12］通過病例對照研究的得到類似的結論。以上結果也提示:使用二甲雙胍可能會讓患者罹患更具侵襲性的腫瘤表型，導致肺癌更易獲得轉移能力，進而降低患者生存率。這一點也許會限制其在臨床的應用。

綜上所述，二甲雙胍在抗肺癌效應日益受到重視，具有廣闊的研究價值和臨床應用前景。二甲雙胍抗肺癌作用研究的深入，有利于新的藥物靶點的發(fā)現與設計，這將使大量具有肺癌高風險的糖尿病患者受益。但是二甲雙胍能否用于非糖尿病患者的肺癌預防及輔助治療，仍需進一步研究證實。

［1］ 陳思敏，柳廣南.2型糖尿病合并肺癌的流行病學危險因素及發(fā)病機制的研究進展［J］.廣西醫(yī)科大學學報，2011，28(6):967-969.

［2］ 李 翔，劉 紅.2型糖尿病與肺癌的相關性分析［D］.廣西:廣西醫(yī)科大學，2012.

［3］ 趙 明.糖尿病治療的新認識［J］.醫(yī)學研究生學報，2012，25(12):1233-1237.

［4］ El-Serag HB，Tran T，Everhart JE.Diabetes increases the risk of chronic liver disease and hepatocellular carcinoma［J］.Gastroenterology，2004，126(2):460-468.

［5］ Hemminkiac K，Li X，Sundquistc J，et al.Risk of cancer following hospitallization for type 2 diabetes［J］.Oncologist，2010，15(6):548-555.

［6］ Sun L，Yu S.Diabetes mellitus is an independent risk factor for colorectal cancer［J］.Dig Dis Sci，2012，57(6):1586-1597.

［7］ 王愛萍，劉 超，龐春梅，等.2型糖尿病與惡性腫瘤臨床相關性的研究［J］.南京醫(yī)科大學學報，2007，27(1):55-58.

［8］ 田 欣，吳 榮.2型糖尿病與肺癌相關性研究［J］.中國實用內科雜志，2009，29(1):63-64.

［9］ 譚麗玲，宋欽華.2型糖尿病與惡性腫瘤相關性臨床分析［J］.現代預防醫(yī)學，2011，38(12):2440-2444.

［10］ Hall GC，Roberts CM，Boulis M，et al.Diabetes and the risk of lung cancer［J］.Diabetes Care，2005，28:590-594.

［11］ Currie CJ，Poole CD，Jenkins-Jones S，et al.Mortality after incident cancer in people with and without type 2 diabetes:impact of metformin on survival［J］.Diabetes Care，2012，35(2):299-304.

［12］ Mazzone PJ，Rai H，Beukemann M，et al.The effect of metformin and thiazoli-dinedone use on lung cancer in diabetics［J］.BMC Cancer，2012，12(410):1-7.

［13］ Tan BX，Yao WX，Ge J，et al.Prognostic influence of metformin as first-line chemotherapy for advanced nonsmall cell lung cancer in patients with type 2 diabetes［J］.Cancer，2011，117(22):5103-5111.

［14］ Salani B，Maffioli S，Hamoudane M，et al.Caveolin-1 is essential for metformin inhibitory effect on IGF1 action in non-smallcell lung cancer cells［J］.FASEB J，2012，26(2):788-798.

［15］ 武 寧，李 強.二甲雙胍對肺腺癌生長的抑制作用及機制研究［D］.上海:第二軍醫(yī)大學，2009.

［16］ Ko JC，Huang YC，Chen HJ，et al.Metformin Induces cytotoxicity by down-regulating thymidine phosphorylase and ERCC1 expression in non-small cell lung cancer cells［J］.Basic Clin Pharmacol Toxicol，2013，13(1):56-65.

［17］ 陳建國.藥理學［M］.2版.北京:科學出版社，2007:278.

［18］ Lin CC，Yeh HH，Huang WL，et al.Metformin enhances cisplatin cytotoxicity by suppressing stat3 activity independently of the liver kinase B1-AMPK pathway［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，2013，49(2):241-250.

［19］ Chiang GG，Abraham RT.Targeting the mTOR signaling network in cancer［J］.Trends Mol Med，2007，13(10):433-442.

［20］ Memmott RM，Dennis PA.Akt-dependent and-independent mechanisms of mTOR regulation in cancer［J］.Cell Signal，2009，21(5):656-664.

［21］ Memmott RM，Mercado JR，Maier CR，et al.Metformin prevents tobacco carcinogen-induced lung tumorigenesis［J］.Cancer Prev Res(Phila)，2010，3(9):1066-1076.

［22］ Matsumoto S，Iwakawa R，Takahashi K，et al.Prevalence and specificity of LKB1 genetic alterations in lung cancers［J］.Oncogene，2007，26(40):5911-5918.

［23］ Ashinuma H，Takiguchi Y，Kitazono S，et al.Antiproliferative action of metformin in human lung cancer cell lines［J］.Oncol Rep，2012，28(1):8-14.

［24］ Buzzai M，Jones RG，Amaravadi RK，et al.Systemic treatment with the antidiabetic drug metformin selectively impairs p53-deficient tumor cell growth［J］.Cancer Res，2007，67(14):6745-6752.

［25］ Iliopoulos D，Hirsch HA，Struhl K.Metformin decreases the dose of chemotherapy for prolonging tumor remission in mouse xenografts involving multiple cancer cell types［J］.Cancer Res，2011，71(9):3196-3201.

［26］ Tseng SC，Huang YC，Chen HJ，et al.Metformin-mediated downregulation of p38 mitogen-activated protein kinase-dependent excision repair cross-complement-ing 1 decreases DNA repair capacity and sensitizes human lung cancer cells to paclitaxel［J］.Biochem Pharmacol，2013，85(4):583-594.

［27］ 李小優(yōu)，馮繼鋒.表皮生長因子受體基因與非小細胞肺癌的分子靶向治療研究進展［J］.醫(yī)學研究生學報，2012，25(12):1311-1315.

［28］ 宋海珠，易 俊，黃桂春，等.人肺腺癌細胞基因表型與尼妥珠單抗療效的關系［J］.醫(yī)學研究生學報，2011，24(2):148-153.

［29］ Morgillo F，Sasso FC，Della Corte CM，et al.Synergistic effects of metformin treatment in combination with gefitinib，a selective EGFR tyrosine kinase inhibitor，in LKB1 wild-type NSCLC cell lines［J］.Clin Cancer Res，2013，19(13):3508-3519.

［30］ Pellegrinotti M，Fimognari FL，Franco A，et al.Erlotinib-induced hepatitis complicated by fatal lactic acidosis in an elderly man with lung cancer［J］.Ann Pharmacother，2009，43(3):542-545.

［31］ 王福安，龔富山，楊淑改，等.胸苷磷酸化酶與腫瘤關系的研究進展［J］.實用心腦肺血管病雜志，2012，18(12):1914-1917.

［32］ 李 霞.切除修復交叉互補基因1的研究進展［J］.臨床和實驗醫(yī)學雜志，2010，9(22):1747-1749.

［33］ 武 寧，顧紅軍，李 強.二甲雙胍對肺腺癌A549細胞遷移及侵襲活性的影響［J］.中國肺癌雜志，2009，19(3):179-182.