熊惠娟，王宇靜，李向華，胡春弟，王小波

(湖北科技學(xué)院藥學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

1922年，Werner等[1]合成了二甲雙胍及相關(guān)的雙胍類化合物，為二甲雙胍的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。二甲雙胍作為小分子藥物，它具有廉價(jià)、安全、容易被吸收等特點(diǎn)。多項(xiàng)研究表明，二甲雙胍可通過(guò)激活腺苷活化蛋白激酶(AMPK)，抑制mTOR信號(hào)通路和胰島素樣生長(zhǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)阻礙腫瘤細(xì)胞增殖[2-4]，能活化抑癌基因p53來(lái)阻滯腫瘤細(xì)胞周期以及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞線粒體中的能量供需平衡來(lái)達(dá)到抑制腫瘤的效果[5-6]，這些功能使二甲雙胍能夠降低由2型糖尿病引起的肝癌、胰腺癌、子宮內(nèi)膜癌、結(jié)腸癌、乳腺癌和膀胱癌等癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[7]。Bowker等[8]的研究結(jié)果表明，接受二甲雙胍治療的糖尿病患者的相關(guān)癌癥死亡率明顯比接受磺脲類降糖藥物或胰島素患者的相關(guān)癌癥死亡率低。種種實(shí)驗(yàn)跡象表明，二甲雙胍在降低多種癌癥死亡率、延長(zhǎng)生存期等方面具有不可磨滅的貢獻(xiàn)，目前，對(duì)于二甲雙胍抗癌活性的作用機(jī)制有了一定的認(rèn)識(shí)，但是綜合來(lái)看，依然只是可見(jiàn)一斑。本文主要從近些年單獨(dú)使用二甲雙胍、與其他藥物聯(lián)合以及結(jié)合其他治療方法在抗癌領(lǐng)域的一些代表性研究成果進(jìn)行綜述。

1 單獨(dú)使用二甲雙胍

在現(xiàn)有的相關(guān)試驗(yàn)中[9]已經(jīng)證明了二甲雙胍在對(duì)卵巢癌、胰腺癌、大腸癌、急性早幼粒細(xì)胞白血病、肝癌、乳腺癌等相關(guān)癌癥中具有出乎意料的抗癌效果。

1.1 卵巢癌

Hart等[10]通過(guò)一系列體外試驗(yàn)證明，二甲雙胍可以調(diào)節(jié)鞘脂變阻器，從而減輕由鞘氨醇-1-磷酸(S1P)引起的卵巢癌吞噬。S1P是鞘氨醇的一種生物活性代謝產(chǎn)物，它可以增強(qiáng)細(xì)胞增殖，并在TYKNU和CAOV3卵巢癌細(xì)胞中表達(dá)，本實(shí)驗(yàn)使用qRT-PCR技術(shù)、免疫印跡法、MTT檢測(cè)和集落形成試驗(yàn)證明二甲雙胍可以抑制S1P的蛋白表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)S1P變阻器是二甲雙胍在卵巢癌中的新靶點(diǎn)，其中SPHK1是鞘氨醇激酶(SPHK)的一種脂質(zhì)介質(zhì)，催化鞘氨醇形成S1P，SPHK1水平升高可以增加對(duì)二甲雙胍的敏感性，SPHK1的水平降低可以增強(qiáng)對(duì)二甲雙胍的耐藥性，對(duì)于缺氧誘導(dǎo)的SPHK1尤其敏感，這對(duì)于將高度表達(dá)的SPHK1作為預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物也具有重大意義。

1.2 胰腺癌

Boukalova等[11]設(shè)計(jì)合成了一種線粒體靶向二甲雙胍MitoMet(見(jiàn)圖1)和它的類似物NorMitoMet，用結(jié)晶紫染色法測(cè)定了他們對(duì)不同胰腺癌細(xì)胞株的活力影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示MitoMet比二甲雙胍殺死胰腺癌細(xì)胞的效率要高四個(gè)數(shù)量級(jí)，而NorMitoMet的IC50值比MitoMet約高20倍，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)高分辨率呼吸測(cè)量發(fā)現(xiàn)MitoMet和NorMitoMet均通過(guò)靶向線粒體復(fù)合物I(CI)抑制細(xì)胞呼吸，細(xì)胞的呼吸頻率越高，糖酵解的速度越低，那么胰腺癌細(xì)胞對(duì)MitoMet和NorMitoMet的敏感性就越高，因此，這是一類十分具有研究?jī)r(jià)值的抗癌藥物，可以大大提高胰腺癌細(xì)胞的死亡率，節(jié)約成本。

圖1 MitoMet和NorMitoMet的分子結(jié)構(gòu)

1.3 結(jié)直腸癌

Nguyen等[12]在一項(xiàng)藥理性抑制研究中表明，二甲雙胍可以通過(guò)抑制NADPH氧化酶活性抑制石膽酸(LCA)誘導(dǎo)的活性氧(ROS)產(chǎn)生，從而降低轉(zhuǎn)錄因子NF-κB活性，以調(diào)控由LCA刺激引起的白細(xì)胞介素-8(IL-8)上調(diào)，阻止大腸癌細(xì)胞(CRC)的增殖和血管生成。LCA已經(jīng)被證明是CRC的啟動(dòng)子，LCA通過(guò)產(chǎn)生ROS破壞胃腸道上皮襯里、誘導(dǎo)癌癥干細(xì)胞增殖、幫助癌細(xì)胞逃過(guò)免疫系統(tǒng)的侵襲。該團(tuán)隊(duì)在最新的研究中發(fā)現(xiàn)，LCA可以誘導(dǎo)CRC細(xì)胞中IL-8的表達(dá)，使大腸癌細(xì)胞增殖和生成血管。該團(tuán)隊(duì)對(duì)二甲雙胍的研究加深了我們對(duì)它的抗癌作用的理解，為二甲雙胍在CRC治療中提供了新的思路。

1.4 急性早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞

懷磊等[13]設(shè)計(jì)了一項(xiàng)針對(duì)二甲雙胍對(duì)急性早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞系NB4細(xì)胞的影響和作用機(jī)制的體外試驗(yàn)，使用MTT比色法檢測(cè)NB4細(xì)胞的增殖能力，Western blot檢測(cè)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)磷酸化水平，以此判斷細(xì)胞凋亡率和粘附力能力的大小。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二甲雙胍以濃度和時(shí)間依耐性降低NB4細(xì)胞的增殖和分化，加速細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)細(xì)胞與細(xì)胞間的粘附能力，防止腫瘤細(xì)胞進(jìn)一步擴(kuò)散至其他正常細(xì)胞和組織中。該團(tuán)隊(duì)在探討二甲雙胍這種影響的作用機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可能通過(guò)MEK/ERK信號(hào)通路、LKB1/AMPK信號(hào)通路、激活caspase-3蛋白酶等方式抑制NB4細(xì)胞增殖和分化，促使腫瘤細(xì)胞的凋亡和粘附。

1.5 肝癌

Shankaraiah等[14]構(gòu)建了一種肝硬化背景下CCl4誘導(dǎo)肝癌小鼠模型，旨在探討二甲雙胍與肝腫瘤之間的關(guān)聯(lián)。該小組通過(guò)轉(zhuǎn)氨酶分析測(cè)定二甲雙胍干預(yù)的小鼠肝臟的谷丙轉(zhuǎn)氨酶(AST)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(ALT)水平，用超聲波監(jiān)測(cè)小鼠肝臟的結(jié)節(jié)生長(zhǎng)情況，Western blot分析二甲雙胍給藥前后影響小鼠肝臟中纖維化的a-SMA蛋白水平，用肝臟組織病理學(xué)觀察肝細(xì)胞中影響肝硬化的指標(biāo)：脂滴積累。最終研究結(jié)果顯示，二甲雙胍能有效抑制肝星狀細(xì)胞(HSC)激活，減少肝臟纖維化及肝硬化，預(yù)防肝腫瘤發(fā)生。此外，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)二甲雙胍對(duì)肝癌細(xì)胞的抑制作用是通過(guò)激活LKB1介導(dǎo)的AMPK通道實(shí)現(xiàn)的。

1.6 乳腺癌

Yang等[15]進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)于二甲雙胍對(duì)乳腺癌細(xì)胞作用機(jī)制的細(xì)胞試驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了MTT法、RT-PCR法、免疫印跡分析、熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)以及染色質(zhì)免疫沉淀分析等常規(guī)技術(shù)手段驗(yàn)證了二甲雙胍對(duì)乳腺癌細(xì)胞增殖具有顯著的抑制作用，降低癌細(xì)胞中高遷移率族蛋白2(HMGA2)的啟動(dòng)子、mRNA和蛋白質(zhì)水平，HMGA2在癌細(xì)胞中能促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和擴(kuò)散，常在乳腺癌、結(jié)腸癌或肺癌細(xì)胞中表達(dá)。該小組研究人員還發(fā)現(xiàn)HMGA2啟動(dòng)子的激活可能與轉(zhuǎn)錄因子SP1有關(guān)，而二甲雙胍則通過(guò)下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子SP1的數(shù)量以達(dá)到滅活HMGA2的目的。

2 二甲雙胍聯(lián)合其他抗癌藥物

目前臨床上用于治療癌癥的主要是一些天然的抗癌活性物質(zhì)和鉑類化合物，它們通常抑制癌細(xì)胞的有絲分裂和線粒體呼吸[16]，降低線粒體膜電位水平[17]，促進(jìn)細(xì)胞色素c釋放[18]，使細(xì)胞產(chǎn)生ROS來(lái)阻礙腫瘤生成，誘導(dǎo)凋亡[19]。但這些藥物具有毒性大、敏感性差、細(xì)胞易耐藥等副作用[20]，限制它們的臨床作用，聯(lián)合二甲雙胍卻能有效降低這些副作用。

2.1 聯(lián)合紫杉醇

Zhao等[21]為了評(píng)價(jià)二甲雙胍和紫杉醇(PTX)聯(lián)合使用對(duì)前列腺癌(PCa)細(xì)胞的影響，采用MTT法和顯微鏡觀察二甲雙胍和PTX聯(lián)合應(yīng)用后PCa細(xì)胞的增殖情況，Annexin V和碘化丙啶染色法對(duì)PCa凋亡細(xì)胞進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)，并以單獨(dú)使用MET作為對(duì)照組。結(jié)果顯示，MET和PTX以劑量和時(shí)間依賴的方式抑制PCa細(xì)胞的生長(zhǎng)并增加了PTX對(duì)腫瘤細(xì)胞的敏感性，方便PTX更好地殺死癌細(xì)胞。該團(tuán)隊(duì)在對(duì)該作用的機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，MET和PTX聯(lián)合可顯著提高引起細(xì)胞凋亡的蛋白酶caspase-3/7的活性，降低抗細(xì)胞凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，促進(jìn)PCa細(xì)胞產(chǎn)生ROS，降低細(xì)胞內(nèi)線粒體膜電位和ATP水平，加快PCa細(xì)胞死亡并抑制它的生長(zhǎng)，該團(tuán)隊(duì)接下來(lái)的研究將重點(diǎn)放在雄激素是否會(huì)對(duì)PCa細(xì)胞的ROS水平產(chǎn)生影響。

2.2 聯(lián)合奧沙利鉑

Huang等[22]在探究二甲雙胍在奧沙利鉑(OXA)治療結(jié)直腸癌(CRC)的作用中發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可通過(guò)降低癌細(xì)胞高遷移率族蛋白1(HMGB1)mRNA的表達(dá)加強(qiáng)OXA對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞的毒性，抑制其生長(zhǎng)，OXA以劑量依賴性的方式誘導(dǎo)高遷移率族蛋白1(HMGB1)mRNA在細(xì)胞中的表達(dá)，HMGB1是一種高度保守的核蛋白，它可以在細(xì)胞核中結(jié)合各種轉(zhuǎn)錄因子，修復(fù)損傷的DNA雙鏈，增加細(xì)胞核DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和修復(fù)過(guò)程，還可以增加癌細(xì)胞對(duì)OXA的耐藥性，抑制促進(jìn)細(xì)胞凋亡的蛋白酶caspase-3/7的活性，HMGB1的各種影響阻礙了OXA對(duì)CRC患者的治療。其次，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍通過(guò)抑制ERK和AKT的信號(hào)通路和NF-κB活性減弱癌細(xì)胞對(duì)OXA的抗藥性，這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)二甲雙胍輔助治療CRC患者和化療具有重要影響。

2.3 聯(lián)合順鉑

Moro等[23]設(shè)計(jì)研究了幾項(xiàng)關(guān)于二甲雙胍聯(lián)合順鉑(MC)對(duì)非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)細(xì)胞KRAS/LKB1基因共突變的影響的體內(nèi)體外試驗(yàn)，KRAS是一種鼠類肉瘤毒癌基因，它的異常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞快速增殖，LKB1基因也參與調(diào)控生命體的多種基本活動(dòng)。在體外試驗(yàn)中，該團(tuán)隊(duì)將共突變KRAS/LKB1中的CD133細(xì)胞作為腫瘤干細(xì)胞(CSC)的標(biāo)志物，通過(guò)檢測(cè)MC組和單獨(dú)使用順鉑組的CD133富集程度來(lái)判斷他們的凋亡情況，結(jié)果表明，MC相對(duì)于順鉑顯著降低了CSC水平。接下來(lái)該團(tuán)隊(duì)為了證明二甲雙胍在共突變KRAS/LKB1的NSCLC細(xì)胞中的抗腫瘤作用，應(yīng)用了兩種異種移植物(PDXs)模型，分別檢測(cè)不同劑量的二甲雙胍及聯(lián)合順鉑后對(duì)腫瘤大小的影響，試驗(yàn)結(jié)果顯示二甲雙胍可以降低核抗原Ki-67的表達(dá)，增加凋亡因子蛋白酶caspase-3的表達(dá)，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)。而且，二甲雙胍對(duì)于加強(qiáng)順鉑對(duì)共突變KRAS/LKB1 NSCLC細(xì)胞的敏感性具有不可磨滅的作用。

2.4 聯(lián)合多柔比星

袁瑩瑩等[24]發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍以劑量和時(shí)間依賴性的方式聯(lián)合蒽環(huán)類抗生素多柔比星比單獨(dú)使用二甲雙胍更能顯著抑制急性早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞系NB4細(xì)胞生長(zhǎng)，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡，降低凋亡因子蛋白酶caspase-3和caspase-9的活性；其次，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可以增強(qiáng)NB4細(xì)胞在化療過(guò)程中對(duì)多柔比星的敏感性，減輕NB4細(xì)胞對(duì)多柔比星的抗藥性。這在懷磊等[13]的研究基礎(chǔ)上更進(jìn)一步加強(qiáng)了二甲雙胍對(duì)NB4細(xì)胞作用影響的認(rèn)識(shí)，針對(duì)二甲雙胍的這種特性，越來(lái)越多的研究人員將目光放在二甲雙胍在惡性腫瘤臨床中的輔助治療。

3 二甲雙胍聯(lián)合其他抗癌療法

化療、間歇性禁食等是治療惡性腫瘤晚期的方法，但化療給病人帶來(lái)極大的痛苦，如骨髓抑制和惡心、嘔吐等胃腸道副作用[25]，限制了它的臨床應(yīng)用，二甲雙胍可以減輕由化療帶來(lái)的某些副作用且它在血糖低的環(huán)境中活性更大。

3.1 聯(lián)合化療

Nanni等[26]探討了一項(xiàng)針對(duì)于二甲雙胍聯(lián)合化療與單獨(dú)化療對(duì)乳腺癌(metastatic breast cancer，MBC)治療效果的臨床試驗(yàn)，以112名MBC患者為試驗(yàn)對(duì)象，將胰島素抵抗患者指標(biāo)(homeostasis model assessment，HOMA≥2.5)作為評(píng)價(jià)患者是否胰島素抵抗的指標(biāo)，用無(wú)進(jìn)展生存(PFS)和總生存率(OS)來(lái)判斷化療后二甲雙胍對(duì)腫瘤的影響。該團(tuán)隊(duì)的試驗(yàn)結(jié)果表明，與化療相比，二甲雙胍聯(lián)合化療并沒(méi)有表現(xiàn)出對(duì)乳腺癌細(xì)胞的協(xié)同抑制效應(yīng)，因此，沒(méi)有臨床研究?jī)r(jià)值，但顯著的降低了腫瘤的中性粒細(xì)胞數(shù)量，二甲雙胍通過(guò)激活腺苷活化蛋白激酶(AMPK)以調(diào)節(jié)細(xì)胞線粒體能量代謝可使患者胰島素敏感，該團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行另外一項(xiàng)隨機(jī)試驗(yàn)旨在明確二甲雙胍引起的胰島素敏感變化是否朝著對(duì)臨床有益的方向進(jìn)行。

3.2 聯(lián)合間歇性禁食

Elgendy等[27]在研究二甲雙胍協(xié)同間歇性禁食對(duì)惡性腫瘤影響的在體試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍在接種了人結(jié)腸癌細(xì)胞并禁食處于低血糖狀態(tài)下的小鼠中，通過(guò)抑制蛋白磷酸酶(PP2A)的癌癥抑制因子(CIP2A)和上調(diào)催化亞基B56D來(lái)活化糖原合成酶激酶3β(GSK3β)，減少了抗凋亡蛋白(MCL-1)的表達(dá)，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，達(dá)到抑制腫瘤的目的。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在確定該方法的安全性和有效性的前提下，PP2A-GSK3β-MCL-1信號(hào)傳導(dǎo)通路可以作為二甲雙胍治療癌癥的新靶點(diǎn)，并進(jìn)行下一步的臨床試驗(yàn)。

4 展 望

本文綜述了二甲雙胍近幾年在抗腫瘤方面的最新研究進(jìn)展，總體來(lái)說(shuō)，二甲雙胍具有一定的癌癥研究?jī)r(jià)值，但大多研究都指向高劑量的二甲雙胍的活性要遠(yuǎn)大于低劑量的二甲雙胍活性，高劑量的二甲雙胍在生物體內(nèi)易累積中毒，如乳酸中毒，胃腸道反應(yīng)，嚴(yán)重的引起維生素B12缺乏且伴有神經(jīng)性疾病[28-29]。針對(duì)這種現(xiàn)象，近期又有人提出了靶向藥物療法，旨在通過(guò)二甲雙胍聯(lián)合單克隆抗體或小分子抑制劑靶向進(jìn)入癌細(xì)胞，促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)細(xì)胞敏感性[30]。近期的新冠狀病毒(2019-nCoV)爆發(fā)之際，有人提出了宿主導(dǎo)向治療2019-nCoV感染，二甲雙胍的其中一個(gè)作用機(jī)制是激活腺苷活化蛋白激酶(AMPK)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)提高人體免疫力，這使得一些研究人員認(rèn)為二甲雙胍也許可以通過(guò)提高宿主免疫力來(lái)預(yù)防2019-nCoV感染，對(duì)二甲雙胍這個(gè)“神奇小分子”來(lái)說(shuō)，無(wú)疑又將面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[31]。