二甲雙胍治療卵巢癌機制的研究進展

呂欣陽 陳燕

摘要 卵巢癌是婦科最常見的惡性腫瘤之一，發病率僅次于宮頸癌和子宮內膜癌，由于其對傳統化療方案存在耐藥復發等問題，病死率高，急切的需要尋求新的行之有效的治療方法。近年來不少研究人員發現二甲雙胍作為一線降糖藥物，可能有抗腫瘤作用。其主要通過依賴腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）或非依賴AMPK介導的雷帕霉素靶蛋白（mTOR）途徑抑制細胞代謝、細胞周期阻滯、自噬、凋亡從而抑制癌細胞增殖。為進一步求證和探索二甲雙胍對卵巢癌的治療作用，使更多的卵巢癌患者在治療中獲益，現對二甲雙胍抑制腫瘤的機制進行闡述。

關鍵詞 二甲雙胍;AMPK;mTOR;卵巢癌

中圖分類號? R737.31? ? 文獻標識碼? A? ? 文章編號? 1671-0223（2020）18-020-04

卵巢癌是女性生殖器官最常見的惡性腫瘤之一，發病率僅次于宮頸癌和子宮內膜癌，且三分之二的患者在診斷時已達卵巢癌晚期，即：國際婦產科協會（FIGO） 卵巢癌分期的III、IV 。腫瘤細胞減滅術和化療藥物的聯合應用使晚期腫瘤患者的病情發展得到了控制，然而由于存在耐藥等問題，晚期卵巢癌患者大多會在18個月內復發[1]，因此尋找對卵巢癌新的治療策略成為當務之急。近年來隨著人們對二甲雙胍（一種臨床一線降糖藥物）研究的不斷深入，發現二甲雙胍具有抗腫瘤作用，如子宮內膜癌、骨髓瘤、非小細胞肺癌[2-4]等。ZHENG等人[5]發現上皮性卵巢癌患者使用二甲雙胍組較非二甲雙胍組無進展生存期和無病生存期延長。目前二甲雙胍抗卵巢癌的具體機制尚不清楚，從而引起了人們對二甲雙胍抗腫瘤增殖機制的廣泛關注及探索，為進一步求證和探索二甲雙胍對卵巢癌的治療作用，本文將對二甲雙胍可能的抗卵巢癌機制進行闡述。

1 二甲雙胍的降糖機制

二甲雙胍是一種雙胍類藥物，由于其不良反應少且降糖效果好，在臨床上被廣泛用于Ⅱ型糖尿病的一線治療方案。二甲雙胍最嚴重的不良反應是乳酸中毒，但乳酸中毒是一種罕見的情況[6]。二甲雙胍的降糖機制一直是人們研究的重點，近年來發現二甲雙胍的降糖機制可能有以下幾種：①糖異生是一個能源密集的過程，每合成一摩爾葡萄糖需要消耗6個三磷酸腺苷（ATP），能量的需求和供應主要由線粒體提供，二甲雙胍可以抑制線粒體呼吸復合物Ι，從而抑制ATP產生;除抑制呼吸鏈ATP的產生，NAD+：NADH比率的變化，可能也有助于二甲雙胍對糖異生的影響，從而減少葡萄糖輸出。②二甲雙胍激活能量傳感器，AMPK可能會抑制線粒體功能，一旦AMPK被磷酸腺苷（AMP）：三磷酸腺苷（ATP）激活，AMPK則通過打開ATP的分解代謝過程抑制ATP的合成代謝過程來恢復能量穩態[7]。③MILLER提出[8]禁食期間糖原合成和分解部分由胰高血糖素控制，胰高血糖素與其肝細胞質膜結合，通過AMPK/AMP/環磷酸腺苷（cAMP）/PKA途徑，協同增加肝葡萄糖輸出，二甲雙胍可以抑制胰高血糖素的這一過程，從而抑制葡萄糖產生。④晚期糖尿病患者主要的問題是高胰島素血癥和胰島素抵抗，二甲雙胍能夠降低高胰島素血癥，增加胰島素受體的敏感性，降低全身胰島素水平[9]。

WANG等人[1]第一次證明了患有糖尿病的卵巢癌患者持續應用二甲雙胍者較未持續應用二甲雙胍者疾病復發和死亡風險明顯下降。有學者提出二甲雙胍的一些非降血糖作用，如對抗腫瘤增殖可能與降糖作用有相同的機制。盡管二甲雙胍影響多種癌癥的機制尚不明確，但其抑制AMPK依賴和AMPK非依賴途徑，從而影響能量代謝、細胞周期阻滯、凋亡和自噬已成為抑制腫瘤增殖的關鍵環節。AMPK是連接多項環節的關鍵橋梁，是最重要的環節，接下來將詳盡闡述AMPK的作用。

2 二甲雙胍的抗腫瘤機制

2.1 依賴AMPK的抗腫瘤機制

AMPK是一種重要的能量傳感器，負責能量穩態。在低糖低氧、氧化應激的情況下，細胞內AMP/ATP比值上升，激活AMPK，促進ATP產生的分解代謝過程而抑制消耗ATP的合成代謝過程，從而對正常細胞的穩態產生保護作用。由于腫瘤細胞對葡萄糖的需求、營養缺乏更為敏感，二甲雙胍可以利用這一點抑制腫瘤的發展。二甲雙胍能夠抑制線粒體呼吸復合物Ι，抑制ATP產生，使AMP/ATP比值上升;此外呼吸復合物Ι能通過產生活性氮（ONOO-）磷酸化LKB1，進而磷酸化AMPK，從而發揮多種抗腫瘤作用[10]。

2.1.1 通過AMPK-mTOR途徑誘導細胞自噬和細胞周期阻滯

自噬是一種分解代謝過程，它通過溶酶體機制自我破壞細胞成分，為重要的細胞過程分配營養，并限制不必要的能量消耗[10]。雷帕霉素靶蛋白（mTOR）包括兩種不同的信號復合物，mTORC1和mTORC2。mTORC1整合了各種刺激和信號通路，促進合成代謝，如蛋白質合成和脂質合成，并抑制分解代謝途徑，如自噬。大多數抑制自噬的條件被證明能抑制mTORC1，說明自噬與mTORC1的激活可能是相反的過程[11]。自噬是一把雙刃劍，既能抑制癌癥發展也能促進癌癥發展，然而其具體機制仍不明確?？赡艿臋C制是基礎水平的自噬能夠通過減少損傷細胞的成分核蛋白，維持細胞穩態來抑制腫瘤發展。而當腫瘤細胞存在于壓力條件下如：缺氧、營養剝奪，就會導致自噬激活幫助癌細胞存活，自噬也增加了RAS突變的癌細胞[12]。有研究表明增強自噬活性與卵巢癌耐藥有關，BAO等人發現自噬通過重塑ERK通路并過表達Beclin1導致卵巢癌順鉑耐藥[13]。但是李丹丹[14]探究二甲雙胍與卵巢癌耐藥細胞自噬的關系時，發現二甲雙胍可以增強卵巢癌耐藥細胞的自噬活性，說明二甲雙胍不是通過降低自噬來提高對化療藥物敏感性的，因此二甲雙胍治療卵巢癌的機制仍有待探究。

細胞周期是一個由物質準備到細胞分裂高度受控、周而復始的過程。通常將從一次細胞分裂結束開始，經過物質準備，直到下一次細胞分裂結束為止，稱為一個細胞周期[15]。細胞周期是一個十分復雜而精密的過程，涉及到DNA的精確復制，DNA在復制過程中精確分布到兩個子細胞，物質準備和細胞分裂的調控，任何一個環節出現錯誤都可能導致細胞周期調控紊亂，導致腫瘤產生[16]。在二甲雙胍應用于卵巢癌的探索中，FU等人[17]發現二甲雙胍可以通過PI3K/Akt/m-TOR途徑誘導卵巢癌G2/M期細胞周期阻滯。而Rattan等人[16]在體外治療發現二甲雙胍導致卵巢癌G1期阻滯，這可能是由于體外培養環境不同導致的。二甲雙胍能夠通過多種途徑抑制腫瘤細胞的增殖，涉及到腫瘤細胞的代謝自噬、細胞周期阻滯。然而卵巢癌與自噬的具體機制以及二甲雙胍使細胞周期阻滯停留在不同時期的條件仍有待探究。此外，二甲雙胍對于卵巢癌細胞周期阻滯和自噬的研究不甚眾多， 仍需要更多的實驗證據為二甲雙胍應用于卵巢癌提供支持。

2.1.2 通過AMPK激活多種途徑誘導細胞凋亡

已有大量研究表明二甲雙胍具有促進腫瘤凋亡的作用。ZOU等人[18]發現二甲雙胍以劑量依賴的方式誘導卵巢癌凋亡。Gwak等人[19]發現二甲雙胍不僅能通過AKT/mTOR/GSK3β誘導cyclin D1降解導致G1期細胞周期阻滯還能誘導卵巢癌細胞凋亡。此外，二甲雙胍還能夠通過MAPK/JNK途徑誘導卵巢癌細胞凋亡，ZHU[20]發現二甲雙胍和2-脫氧葡萄糖（2-DG）糖酵解的抑制劑，可以通過AMPK/JNK促進卵巢癌細胞凋亡，且聯合使用增強了卵巢癌的凋亡。二甲雙胍不僅能夠通過多種途徑促進卵巢癌凋亡，還能夠增強化療藥物的敏感性。

PATEL等人[21]發現二甲雙胍單獨使用可以發揮促凋亡作用，與紫杉醇和卡鉑聯用均能增強促上皮性卵巢癌凋亡作用。ZHENG等人[22]發現二甲雙胍和順鉑單獨應用都可以促進卵巢癌凋亡，并首次發現二甲雙胍通過非依賴AMPK的轉化生長因子-β（TGF-β）途徑影響腫瘤細胞代謝。TGF-β信號途徑在各種生物學功能中起著關鍵作用，包括干細胞更新、免疫系統抑制、傷口修復和腫瘤進展[23]。大量的研究似乎都表明二甲雙胍能夠誘導凋亡這一事實，然而一項來自 LENGYEL等人的研究發現[24]，單用二甲雙胍不能誘導卵巢癌凋亡，與紫杉醇聯用可以增強其促凋亡效應。雖然大量的研究讓我們確定二甲雙胍能夠抑制卵巢癌增殖，然而其對于卵巢癌細胞凋亡的影響卻存在矛盾的地方，什么原因導致了這一矛盾的產生仍需要更多針對卵巢癌的實驗給出確切的答案。

2.2 不依賴AMPK的抗腫瘤機制

2.2.1 降低胰島素和胰島素樣生長因子

與非糖尿病相比，Ⅱ型糖尿病患癌癥風險更高，Ⅱ型糖尿病與癌癥風險的密切關系可能有幾個原因：例如Ⅱ型糖尿病主要與胰腺代償作用引起的高胰島素狀態以及胰島素抵抗導致的慢性高胰島素血癥有關。流行病學和體內研究表明高胰島素血癥通過誘發突變效應和刺激DNA合成和/或增加IGF-1信號系統間接增加癌癥風險[25]。近來IGF-1信號通路被證明與二甲雙胍誘導癌癥凋亡和增殖有關，然而仍然存在一些爭議，YANG等人[26]采用Meta分析發現，在兒童二甲雙胍應用大于12周有效減少了胰島素樣生長因子-1（IGF-1）水平，而在大于18歲的成年人中，有效增加了IGF-1水平，導致這一結果可能是因為樣本量過少，另外目前還沒有二甲雙胍在卵巢癌患者中影響IGF-1的研究，因此二甲雙胍對于卵巢癌患者中IGF-1的變化仍有待探究。

2.2.2 抗血管生成、炎癥因子和腫瘤干細胞作用

二甲雙胍的抗血管生成作用可能在腫瘤發生的血管生成途徑中有重要作用。血管生成在腫瘤生長、侵襲和轉移中是至關重要的。二甲雙胍能夠抑制血管生成因子的表達，ABO-ELMATTY等人[25]證明了二甲雙胍聯用卡鉑不僅降低了IGF-1及其受體的高水平表達，還具有明顯的減少抗凋亡蛋白bcl-2的效應及減弱炎癥介質的強度，并降低了促血管生成介質血管內皮生長因子（VEGF）的表達，抑制新生血管形成和增殖過程。另一項來自GUIMARAES等人[27]的研究發現二甲雙胍能顯著降低EOC細胞炎性細胞因子和NF-kB信號通路的mRNA表達。腫瘤干細胞（CSC）具有無限更新的能力，近來被認為是多種治療方法后腫瘤發生耐藥和復發的主要原因，二甲雙胍能通過多種途徑對其產生抑制作用，包括Hh、Wnt、TGF-β通路。在卵巢癌的異種移植模型中，觀察到低劑量的二甲雙胍顯著抑制了CSC的CD44+和CD117表型，而更高劑量的二甲雙胍更有效的抑制了卵巢癌細胞，同時還抑制了ALDH1+表型[28]。

3 展望

綜上所述，二甲雙胍作為一種降糖藥物，不僅能通過AMPK依賴的方式以及線粒體和IGF信號通路調節血糖的穩定，還能以AMPK依賴和AMPK非依賴的形式抑制卵巢癌的發展，包括通過AMPK-mTOR途徑調節的細胞周期阻滯和自噬，以及通過AKT/mTOR/GSK3β、AMPK/JNK途徑誘導的卵巢癌細胞凋亡，此外，還發現二甲雙胍能夠通過抑制血管生成因子抑制新生血管形成。近年來越來越多的研究發現腫瘤干細胞與卵巢癌耐藥、復發有關，因此對于干細胞的研究激起了人們的興趣。盡管已經有大量二甲雙胍對于惡性腫瘤治療的研究，為二甲雙胍應用于臨床提供了證據，然而二甲雙胍應用于卵巢癌的研究還相對較少，且自噬在什么條件下發揮促進或抑制卵巢癌的機制仍不明確，二甲雙胍單獨應用能否促進卵巢癌也存在矛盾的地方。盡管二甲雙胍應用于卵巢癌的治療存在諸多不解的地方有待探究，但是二甲雙胍的出現的確將糖代謝和腫瘤聯系在一起，引起了人們對糖代謝和腫瘤之間關系的研究興趣，靶向糖代謝通路可能成為二甲雙胍治療卵巢癌的有效方法，二甲雙胍能否靶向糖代謝通路上的某個因子，從而使細胞周期阻滯、凋亡，自噬朝著抑制卵巢癌的方向發展，并改變腫瘤細胞耐藥的情況可能是未來研究的方向。

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[2020-09-25收稿]