二甲双胍在卵巢癌治疗中的研究进展

邹 歌 陈 燕

华北理工大学研究生学院；①附属医院妇产科 河北唐山 063000

二甲双胍在卵巢癌治疗中的研究进展

邹 歌 陈 燕①

华北理工大学研究生学院；①附属医院妇产科 河北唐山 063000

二甲双胍 卵巢癌 细胞周期 增殖 凋亡 自噬 侵袭转移

在我国卵巢癌的发病率居妇科恶性肿瘤的第三位，死亡人数居第二位，病死率居首位[1]。尽管在临床上多数卵巢癌有较好的疗效，但超过70%的患者复发、转移、死亡。因此，有必要研究新的药物或治疗方法提高疗效，延缓复发。二甲双胍作为一线降糖药物广泛应用于临床，20世纪70年代Dilman首次提出双胍类降糖药有抗癌作用的潜在可能，此后学者们做了大量二甲双胍与肿瘤关系的临床、基础研究，证明二甲双胍对乳腺癌、胰腺癌、大肠癌、卵巢癌等均有抑制作用。本文对二甲双胍抗卵巢癌作用研究进展做一综述。

1 二甲双胍抗卵巢癌作用的相关流行病学研究

Bodmer等进行的研究[2]中，选取1 611例已确诊的卵巢癌患者为病例组，9 170例非卵巢癌糖尿病患者为对照组进行病例回顾研究，统计结果表明长期使用二甲双胍治疗(≥30张处方)的糖尿病患者，相较于未使用二甲双胍治疗的患者卵巢癌发病风险降低(OR值0.61,95%,CI为0.30～1.25)。Tseng[3]等在台湾进行了一项类似的病例回顾研究，其中服用二甲双胍患者193 369例，未服用过二甲双胍的患者286 106例，发病率分别为49.4/10万、146.4/10万，二甲双胍显著降低糖尿病患者卵巢癌发病率。在Sanjeev Kumar等进行的另一项病例对照研究中[4]表明，应用二甲双胍治疗的卵巢癌患者和未应用二甲双胍治疗的患者五年无进展生存率分别为73%、44%(P=0.0002)，说明二甲双胍与卵巢癌患者五年无进展生存有关联。同样Romero等[5]对341例卵巢癌患者进行研究，其中使用二甲双胍治疗的糖尿病并发卵巢癌患者、未使用二甲双胍的单纯卵巢癌患者、未使用二甲双胍治疗的糖尿病并发卵巢癌患者5年无进展生存率分别为51%、23%和8%(P=0.03)，这三者的5年总生存率分别是63%、37%和23%(P=0.03)。这些研究表明二甲双胍能降低糖尿病患者卵巢癌发病率，延缓肿瘤的进展与复发，但由于此类临床研究较少，样本量小，缺乏说服力。另外，研究中多以应用磺脲类药物和胰岛素作对比，难以说明是二甲双胍的抑癌作用还是其他药物的促癌作用；由于降糖方式的选择与糖尿病的类型及严重程度相关，并非随机选择，可能有糖尿病本身与卵巢癌关系混杂其中。

2 二甲双胍对抗肿瘤的作用机制

尽管一些临床研究表明了二甲双胍有对抗卵巢癌的作用，但二甲双胍对抗肿瘤的机制仍不明了，目前国内外研究主要集中在这几方面。有研究[6]发现二甲双胍的抗癌作用体现在多个方面：调节细胞周期，促进细胞凋亡，抑制侵袭和转移，而最新的研究还发现了二甲双胍抑制血管生成的作用，此外二甲双胍激活苏氨酸依赖蛋白激酶(Adenosine 5'-monophosphate (AMP)-activated protein kinase,AMPK)通路，细胞自噬和PERK/eIF2α途径[7]、抑制线粒体复合体(complex I)，杀灭肿瘤干细胞(cancer stem cell，CSC)等都与其抗肿瘤作用相关。本文对其具体机制综述如下。

2.1 调节细胞周期 细胞周期共分为G1、S、G2、M四期，二甲双胍可诱导肿瘤细胞周期停滞[8]，R.Rattan的研究[9]发现二甲双胍能使卵巢癌A2780，SKOV3ip及铂类耐药细胞系CP70，C200细胞G1期增多，S期细胞减少，且具有剂量依赖性，研究还表明其可能与降低细胞周期蛋白D1的表达，增加P21的表达有关。细胞周期蛋白D1是周期G1中合成的一种蛋白，二甲双胍通过激活AMPK途径，继而活化p53-p21轴，使细胞周期G1/S期受阻[10]。同时二甲双胍还可通过活化AMPK途径降低有丝分裂中相关基因的表达，如微管蛋白、驱动蛋白、组织蛋白等，使肿瘤细胞的有丝分裂减少，导致细胞周期停滞。也有研究结果与之存在差异，Patel[11]等人用取自患者的原代卵巢癌细胞进行的研究表明，二甲双胍诱导卵巢细胞周期停滞在G0/G1和S期。Amber Yasmeen[12]等的试验中，细胞周期停滞在S期，且细胞周期蛋白D表达的变化不大，导致这种不同实验结果的原因可能是不同种类的卵巢癌细胞有机阳离子转运体1(organic cation transporters 1，OCT1)存在多态性。但在卵巢癌细胞中OCT1的作用机制尚未明确，仍待研究。

2.2 抑制细胞增殖 相似于Wu[6]等人的研究，Ernst Lengyel[13]等进行的动物实验中，实验组以二甲双胍处理2周(250mg/kg/day,n=9),以PBS作为对照 (100μLsterilePBS,n=9)，2周后植入卵巢癌细胞SKOV3ip，最终实验组和对照组移植瘤平均个数分别为116、47(P<0.005)。ErnstRattan[9]等学者进行的体外研究发现二甲双胍能抑制卵巢癌A2780、CP70、C200细胞系的增殖，且呈时间剂量依赖性，并且对包括CP70、C200在内的许多耐药株细胞有长久的抑制增殖作用。二甲双胍调节细胞增殖的机制主要表现在三方面，第一，胰岛素生长因子受体(insulin-likegrowthfactor1receptor，IGF-1R)与肿瘤发展相关。二甲双胍通过减少肝糖的产生,增加周围组织对胰岛素的敏感性和抑制肠道细胞摄取葡萄糖等途径，有效降低患者血液胰岛素水平，降低IGF-1R水平，抑制下游的PI3K-Akt通路，激活AMPK途径，从而影响蛋白质合成和细胞增殖[10]。第二，AMPK通道作为细胞能量感受器，在细胞增殖中起重要作用，而细胞中存在的原癌基因丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶抑制剂(LiverkinaseB1，LKB1)作为AMPK的三个上游调控因子之一，可被二甲双胍活化。二甲双胍激活AMPK途径，AMPK可磷酸化结节性硬化蛋白2，抑制其下游的真核细胞生长正调节因子(mammaliantargetofrapamycincomplex1,mTORC1)[10]，mTORC1可通过控制mRNA翻译和核糖体生物合成等细胞活动，抑制蛋白合成来调控增殖，实验中的动物模型部分同样验证了这一观点，还提出了二甲双胍可通过影响炎症因子(MCP-1、IL-6)和血管内皮生长因子抑制肿瘤增殖。第三，Nam-yiKim等[14]提出二甲双胍通过介导受体酪氨酸亚家族(Anexelekto，Axl)和Tyro3受体酪氨酸蛋白激酶(TYRO3proteintyrosinekinase，Tyro3RTKs)下游信号分子失调影响增殖，试验中为验证这一假说，敲低Axl和Tyro3RTKs的表达，达到了与二甲双胍作用相同的抑制癌细胞增殖效果，这为探索二甲双胍作用机制提供了新线索。

2.3 诱导细胞凋亡 二甲双胍另一抑制卵巢癌的可能机制是诱导细胞凋亡。细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主有序的死亡，涉及到一系列基因的激活、表达以及调控等作用。Yasmeen等[12]进行的实验中，二甲双胍通过调节Bcl-2家族表达诱导卵巢癌细胞OVCAR-3和OVCAR-4凋亡，Bcl-2家族分为抗凋亡和促凋亡基因两部分，在二甲双胍作用下，促凋亡因子如bax、bad表达增多，使线粒体外膜形成孔洞，释放凋亡蛋白激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspases)，相应的抗凋亡因子磷酸化Bcl-2,Bcl-2,Bcl-xL和Mcl-1表达减少，共同达到促进卵巢癌细胞凋亡作用。SeemaPatel[11]的研究也证实了二甲双胍可下调Bcl-2因子，上调bax因子表达而诱导凋亡。Rogalska等[15]进行的研究同样证实了二甲双胍诱导卵巢癌凋亡的作用，且存在剂量时间依赖性，研究探索到二甲双胍长时间作用可调控凋亡抑制因子5(BaculoviralIAPrepeatcontaining5，BIRC5)表达，BIRC5 能够与含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶结合，并抑制其活性，从而抑制凋亡[16]，二甲双胍可抑制BIRC5表达诱导细胞凋亡。

2.4 诱导细胞自噬 最新研究表明二甲双胍还可能诱导内质网应激介导的未折叠蛋白反应和自噬[7]，二甲双胍可增加卵巢癌PA-1和OVCAR-3细胞中自噬基因共轭复合体表达，形成自噬空泡，同时增加与之结合的自噬相关因子(LightChain3，LC3)的表达，形成成熟的自噬小体，诱导细胞自噬凋亡。目前关于二甲双胍诱导自噬的研究较少，具体机制尚未明了，是一个新的研究方向。

2.5 抑制侵袭和转移 侵袭转移是恶性肿瘤的一大特性，二甲双胍对侵袭迁移影响的研究极少，BuChuWu等[6]，二甲双胍能降低卵巢癌细胞SKOV3和HO-8910PM的细胞粘附力，相较于对照组，二甲双胍浓度为20mM时两种细胞粘附力下降50%，侵袭能力下降60%和40%，迁移率下降超过80%。但目前无论在流行病学还是实验室研究中，关于二甲双胍与侵袭迁移之间关系的研究都很少见。

2.6 对CSC的作用CSC是既具备高度增殖能力与自我更新能力，也具备多向分化潜能的细胞，它是肿瘤复发转移的重要因素，传统化疗药物对抗CSC作用并不明显，二甲双胍的抗CSC作用给抗肿瘤研究带来了惊喜，待更深入的实验研究阐明其机制。研究CSC的生物学特性对了解卵巢癌有重要意义，近年学者们进行一系列此方向的研究。JessicaJ.Shank[17]的研究表明，二甲双胍抑制乙醛脱氢酶阳性(Aldehydedehydrogenase，ALDH+)CSC生长，并且进行动物实验证实了这一观点，试验中对比单用顺铂治疗小鼠，顺铂合并二甲双胍的治疗组中ALDH+ 细胞减少4.4倍，证明二甲双胍可影响CSC生长。RongrongZhang等[18]进行的研究同样表明，低浓度二甲双胍(0.1～0.3mM)可能通过减少上皮细胞-间质化而阻止CSC的永生化进而抑制卵巢癌发生，同时二甲双胍选择性抑制CSC(CD44+CD117+)凋亡抑制基因(Survivin)的表达，也可能达到促进CSC凋亡的效果。

2.7 二甲双胍与抗肿瘤药物合用的效果 二甲双胍与抗肿瘤药物合用抗肿瘤作用主要体现在增强化疗敏感性和逆转耐药上，这一作用或可增强化疗药效果，降低化疗药剂量，降低癌细胞耐药性。RomeroIrisL[5]等人的临床研究表明，二甲双胍可增加紫杉醇的敏感性。ErnstLengyel[16]等进行的动物实验中，把小鼠分为二甲双胍(5mM)联合紫杉醇处理组，单用紫杉醇或二甲双胍组，安慰剂组，对比安慰剂组，实验各组小鼠体内种植瘤重量分别减小60%、42%和40%。同样RamandeepRattan[19]等人进行的动物实验中，二甲双胍可增加顺铂的细胞毒作用，实验组裸鼠移植肿瘤重量、肿瘤血管数、肿瘤细胞分化比例都明显减少，其机制可能与AMPK磷酸化增强有关。LiCuilan[20]等的研究表明二甲双胍联合LY294002(PI3K抑制剂)能激活AMPK/ACC通路，同时抑制AMPK下游PI3K/Akt/mTOR通路，上调p53、p27和p21，调节caspase3 和多聚ADP-核糖聚合酶活性，以达到抑制卵巢癌细胞增殖、促进细胞周期停滞，诱导凋亡的目的。YaXie[21]的研究认为卵巢癌耐药性与P38蛋白激酶相关，二甲双胍联合蛋白激酶抑制剂SB20358可有效逆转SOV3/DDP细胞耐药，RafaelaErices[22]等的体外实验证实，糖尿病治疗浓度的二甲双胍单独使用不影响卵巢癌细胞的死亡率，与卡铂合用可增加卡铂的细胞毒作用。Nam-yiKim的研究认为[14]二甲双胍作用于Axl和Tyro3RTKs，抑制顺铂和紫杉醇耐药细胞的增殖，抑制耐药性产生。DanielKChan[23]的研究表明二甲双胍和苯乙基异硫氰酸酯联合可有效杀伤卵巢癌细胞，并逆转顺铂耐药细胞的耐药性。最近M.Hijaz[24]的研究还表明，卵巢癌遗传与乳腺癌易感基因(breastcancersusceptibilitygene，BRCA)相关，二甲双胍能增强奥拉帕尼抗BRCA突变细胞增殖作用，还可减少BRCA基因突变，最终可能改变卵巢癌的遗传性。

3 展望

虽然二甲双胍作为降糖药物应用已非常成熟，但其作为抗肿瘤新药应用于临床还有一段距离。非糖尿病卵巢癌患者是否可以应用降糖药物二甲双胍，二甲双胍的最佳给药途径及给药剂量等问题亟待解决。此外，我们需要大量临床实验证实二甲双胍抗肿瘤作用效果及其安全性。如果以上问题能妥善解决，二甲双胍必将成为肿瘤治疗和辅助化疗领域的新星。

[1]ChenW,ZhengR,BaadeP.D,etal.CancerstatisticsinChina,2015[J].CACancerJClin.2016,66(2):115-132

[2]BodmerM,BeckerC,MeierC,etal.Useofmetforminandtheriskofovariancancer:acase-controlanalysis[J].GynecolOncol.2011,123(2):200-204

[3]TsengC.H.MetforminreducesovariancancerriskinTaiwanesewomenwithtype2diabetesmellitus[J].DiabetesMetabResRev.2015,31(6):619-626

[4]KumarS,MeuterA,ThapaP,etal.Metforminintakeisassociatedwithbettersurvivalinovariancancer:acase-controlstudy[J].Cancer,2013,119(3):555-562

[5]RomeroI.L,MccormickA,McewenK.A,etal.RelationshipoftypeIIdiabetesandmetforminusetoovariancancerprogression,survival,andchemosensitivity[J].ObstetGynecol,2012,119(1):61-67

[6]WuB,LiS,ShengL,etal.Metformininhibitsthedevelopmentandmetastasisofovariancancer[J].OncolRep,2012,28(3):903-908

[7]MoonH.S,KimB,GwakH,etal.AutophagyandproteinkinaseRNA-likeendoplasmicreticulumkinase(PERK)/eukaryoticinitiationfactor2alphakinase(eIF2alpha)pathwayprotectovariancancercellsfrommetformin-inducedapoptosis[J].MolCarcinog,2016,55(4):346-356

[8]CaiX,HuX,TanX,etal.MetforminInducedAMPKActivation,G0/G1PhaseCellCycleArrestandtheInhibitionofGrowthofEsophagealSquamousCellCarcinomasInVitroandInVivo[J].PLoSOne,2015, 10(7):e133349

[9]RattanR,GiriS,HartmannL.C,etal.MetforminattenuatesovariancancercellgrowthinanAMP-kinasedispensablemanner[J].JCellMolMed,2011,15(1):166-178

[10]KasznickiJ,SliwinskaA,DrzewoskiJ.Metforminincancerpreventionandtherapy[J].AnnTranslMed,2014,2(6):57

[11]PatelS,SinghN,KumarL.Evaluationofeffectsofmetformin[J].PrimaryOvarianCancerCells,2015,16(16):6973-6979

[12]YasmeenA,BeauchampM.C,PiuraE,etal.Inductionofapoptosisbymetformininepithelialovariancancer:involvementoftheBcl-2familyproteins[J].GynecolOncol,2011,121(3):492-498

[13]LengyelErnst,LitchfieldLaceyM,MitraAnirbanK,etal.Metformininhibitsovariancancergrowthandincreasessensitivitytopaclitaxelinmousemodels[J].AmJObstetGynecol,2015,212(4):471-479

[14]Nam-YiKim,Hwa-YoungLee,LeeChuhee.MetformintargetsAxlandTyro3receptortyrosinekinasestoinhibitcellproliferationandovercomechemoresistanceinovariancancercells[J].InternationalJournalofOncology,2015,47(1):353-360

[15]RogalskaA,FormaE,CiesielskiP,etal.Effectofmetforminonapoptosisinductioninovariancancercells[J].PrzMenopauzalny,2014,13(3):155-161

[16]DallaglioK,MarconiA,PincelliC.Survivin:adualplayerinhealthyanddiseasedskin[J].JInvestDermatol,2012,132(1):18-27

[17]ShankJ.J,YangK,GhannamJ,etal.Metformintargetsovariancancerstemcellsinvitroandinvivo[J].GynecolOncol,2012,127(2):390-397

[18]ZhangR,ZhangP,WangH,etal.Inhibitoryeffectsofmetforminatlowconcentrationonepithelial-mesenchymaltransitionofCD44(+)CD117(+)ovariancancerstemcells[J].StemCellResTher,2015,6(1):262-274

[19]RattanR,GrahamR.P,MaguireJ.L,etal.Metforminsuppressesovariancancergrowthandmetastasiswithenhancementofcisplatincytotoxicityinvivo[J].Neoplasia,2011,13(5):483-491

[20]LiCuilan,LiuVincentWingSun,ChanDavidWai,etal.LY294002andmetformincooperativelyenhancetheinhibitionofgrowthandtheinductionofapoptosisofovariancancercells[J].IntJGynecolCancer,2012,22(1):15-22

[21]YaXie,ZhengPeng,MingxingShi,etal.Metformincombinedwithp38MAPKinhibitorimprovescisplatinsensitivityincisplatinresistantovariancancer[J].MolMedRep,2014,10(5):2346-2350

[22]RafaelaErices,MariaLoretoBravo,PamelaGonzalez,etal.Metformin,atconcentrationscorrespondingtothetreatmentofdiabetes,potentiatesthecytotoxiceffectsofcarboplatininculturesofovariancancercells[J].ReprodSci,2013,20(12):1433-1446

[23]ChanDanielK,MiskiminsW.Keith.Metforminandphenethylisothiocyanatecombinedtreatmentinvitroiscytotoxictoovariancancercultures[J].JOvarianRes,2012,5(1):19-28

[24]HijazM,ChhinaJ,MertI,etal.PreclinicalevaluationofolaparibandmetformincombinationinBRCA1wildtypeovariancancer[J].GynecolOncol,2016,142(2):323-331

(2016-09-06 收稿)(库雪飞 编辑)

邹 歌(1991-)，女，硕士研究生。研究方向：妇科肿瘤学。

陈 燕。

R 737.31

A

2095-2694(2017)02-160-5