二甲双胍治疗子宫内膜癌作用机制的研究进展

康晶，银铎

(中国医科大学附属盛京医院，沈阳110000)

子宫内膜癌(EC)是女性生殖系统最常见的恶性肿瘤。根据美国癌症协会统计，2010年美国EC新发病例约为43 470例，占女性恶性肿瘤的6%；估计新增死亡病例7 950例，占女性恶性肿瘤的3%。EC的病死率近20年上升了100%[1]。大约80%的妇女在早期由于不规则阴道出血症状诊断为EC。大约15%的患者诊断为EC时已是Ⅲ、Ⅳ期，5年生存率20%～50%[2]。目前，外科手术仍是早期治疗该病最有效的方法，基本的手术方式为全子宫切除术+双侧附件切除术，术后辅以辅助性治疗。晚期或复发性EC患者以姑息治疗为主。然而，近年来，EC的发病呈年轻化趋势，约有25%的患者在绝经前诊断为EC，约5%的患者发病年龄在40岁以下[3]。外科手术影响了患者的生育能力及生活质量。为保留患者的生育能力，孕激素特别是合成孕激素(醋酸甲羟孕酮)应用于年轻患者早期的保守治疗。>30%的EC患者在治疗过程中表现出对孕激素治疗的不敏感或抗性。而且，40%～50%最初对孕激素治疗有反应的患者，将产生孕激素抵抗并使肿瘤进一步发展[4]。因此，探讨治疗和预防EC的新方法显得尤为重要。近年来，越来越多的研究表明，二甲双胍能够延缓癌症进展，降低患者病死率，从而发挥其潜在的抗肿瘤作用。本文对二甲双胍抗EC的作用机制作一综述，为临床治疗EC提供新思路。

1 二甲双胍的药理作用

二甲双胍为双胍类口服降血糖药，其主要作用是抑制肝脏糖异生和肝葡萄糖释放，从而降低循环中葡萄糖水平，与此同时，增加胰岛素敏感性，提高外周组织如骨骼肌和脂肪细胞等对葡萄糖的摄取和利用[5]。此外，二甲双胍对改善脂质代谢也有显著的影响。临床研究显示，二甲双胍能够降低血浆游离脂肪酸、甘油三酯及极低密度脂蛋白胆固醇水平，并提高高密度脂蛋白胆固醇的水平[6]。

2 二甲双胍治疗EC的作用机制

2.1 肝激酶B1(LKB1)-AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路 据报道，二甲双胍能够通过激活肌肉、脂肪和肝脏组织中的AMPK发挥其抗肿瘤作用[7]。AMPK是一种异源三聚体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶复合物，由具有催化作用的α-亚基和调节作用的β和γ亚基组成。AMPK负责调节能量代谢，可被细胞能量水平降低和AMP/ATP比例增加所导致的细胞应激所激活[7]。AMPK一旦被激活，则通过刺激分解代谢途径(葡萄糖摄取、糖酵解和脂肪酸氧化)，并停止ATP消耗过程(脂肪酸、胆固醇和蛋白质合成)来恢复细胞能量水平[8]。肝激酶B1(LKB1)，也称为丝氨酸/苏氨酸激酶11(STK11)，普遍被认为是一种肿瘤抑制基因，是AMPK的上游激酶。生物化学和遗传分析表明，在能量应激条件下，LKB1可通过磷酸化AMPK，进而激活AMPK[9]。高达65%的EC患者LKB1基因表达缺失[10]。

二甲双胍通过有机阳离子转运蛋白(Oct1/2)进入细胞，抑制呼吸转运链复合体Ⅰ的活性，从而减少ATP的产生[11]。ATP水平降低可以引起肿瘤抑制基因LKB1激活，LKB1进而磷酸化AMPK[12]。AMPK调控多个信号通路，控制细胞增殖，主要通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路[7]。mTOR可通过磷酸化真核起始因子4E(eIF-4E)结合蛋白-1(4E-BP1)和S6核糖体蛋白激酶(p70S6K)来控制蛋白质的合成。4E-BP1通过结合eIF-4E，阻断mRNA翻译起始复合物的形成和关键蛋白质的合成，如c-myc、cyclin D1蛋白和血管内皮生长因子(VEGF)。当4E-BP1磷酸化，eIF-4E释放，形成翻译起始复合物[13]。AMPK可通过磷酸化结节性硬化复合物2(TSC2)抑制mTOR途径，进而抑制mTOR介导的细胞增殖和mRNA翻译，这可能有助于二甲双胍的直接抗肿瘤作用[14]。

2.2 胰岛素样生长因子1(IGF-1)信号通路 IGF-1是一种由70个氨基酸组成的多肽，主要由肝脏合成，局部组织如子宫内膜也可通过自分泌和旁分泌的方式分泌IGF-1，进而调节细胞增殖和分化。研究表明，EC细胞能合成和分泌IGF-1和IGF-2，IGF-1可通过结合表达于子宫内膜上皮和间质细胞的Ⅰ型胰岛素样生长因子受体(IGF-1R)直接刺激细胞增殖，抑制细胞凋亡[15]。IGF-1R是酪氨酸蛋白激酶受体家族中的一员，对建立恶性细胞表型、细胞转移、防止细胞凋亡和促进细胞增殖具有非常重要的作用[16]。IGFBP-1和IGF-1R表达异常可能促进子宫内膜发生病理改变。因此，IGF-1信号通路可能在子宫内膜增生和EC的发展中起重要作用[17]。

据报道，人EC中，IGF-1R水平与磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(PI-3K/Akt/mTOR)及大鼠肉瘤/加速纤维肉瘤/细胞外调节蛋白激酶(RAS/RAF/ERK)信号转导通路有关[18]。PI-3K/Akt/mTOR信号通路是insulin/IGF-1信号的下游信号通路，可在生理和病理条件下调节细胞存活、增殖和代谢[19]。研究已经表明，IR和IGF-1R过表达可通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路，诱导人子宫内膜增生并促进Ⅰ型EC细胞生长[20]。

研究表明，二甲双胍可通过抑制EC细胞系分泌IGF-1和表达IGF-1R，升高胰岛素生长因子结合蛋白(IGFBP-1)水平，进而抑制下游PI-3K/Akt/mTOR信号转导通路，抑制EC细胞生长[15]。

2.3 FOXO1信号通路 FOXO1转录因子属于Forkhead转录因子，是FOXO亚家族中的一员[21]。据报道其参与多种细胞功能，包括细胞增殖、分化、存活、葡萄糖代谢和抗氧化应激过程[22]。FOXO1的活性通过多种机制(翻译后修饰，如磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化、亚细胞定位和直接的蛋白质间相互作用)严格控制，其中磷酸化对调节哺乳动物FOXO1功能非常关键。研究表明，AMPK介导的FOXO1磷酸化是保证FOXO1稳定性和核定位的关键[23]。

越来越多的证据表明，随着EC的发展，AMPK的水平逐渐降低，FOXO1在细胞核中明显减少或缺失，导致FOXO1的活性明显降低[24]。二甲双胍可通过激活AMPK，降低FOXO1蛋白磷酸化，从而通过FOXO1的翻译后修饰使其存留于细胞核，发挥FOXO1的抗增殖作用[23]。

2.4 细胞自噬和凋亡 研究表明，二甲双胍能够通过诱导细胞凋亡降低癌细胞活性[25]。Cantrell等[26]研究显示，二甲双胍以剂量依赖性促进人EC细胞中半胱天冬酶3(Caspase-3)的活化。研究证明，二甲双胍能够改变Bcl-2蛋白的表达，促进PARP裂解和Caspase-3、7、8、9的激活[27]。Caspase-8是死亡受体介导的细胞凋亡的必要条件，而caspase-9是线粒体介导的细胞凋亡的必要条件。Caspase-8及Caspase-9的激活可导致其他半胱氨酸蛋白酶的后续激活，促进促进细胞凋亡。

自噬以往被认为是细胞的保护过程。最近的研究表明，自噬也可以在细胞死亡中发挥作用[28]。已有研究发现，二甲双胍可以诱导结肠癌、黑色素瘤及Ishikawa EC细胞自噬[29]。研究发现，二甲双胍可通过提高自噬相关基因LC-3、Beclin蛋白的表达，促进细胞发生自噬[30]。研究证明，抑制自噬会减少PARP的裂解和Caspase-3、7、8、9的激活。因此，抑制自噬会减少二甲双胍诱导的细胞凋亡，进而促进癌细胞存活[26]。

2.5 其他机制 端粒酶激活被认为是细胞增殖和许多恶性肿瘤发生的基本步骤之一[31]。已经发现90%的EC表达端粒酶活性[32]。端粒酶由RNA模板(hTR)和具有逆转录酶活性的催化蛋白(hTERT)组成。hTERT被认为是形成功能性端粒酶限速的决定因素。研究发现，二甲双胍可以降低EC细胞系的hTERT表达[26]。此外，已证明，二甲双胍在癌细胞系中诱导细胞周期停滞[33]。Cantrell等[34]研究发现，二甲双胍诱导Ishikawa细胞中G0/G1细胞周期停滞。细胞周期蛋白D1/CDK复合物负责p27Kip1、p21Cip1的结合和封存。二甲双胍可促使cyclin D1表达下调，这可能导致p27Kip1、p21Cip1释放，p27Kip1、p21Cip1与CDK2结合，从而阻断其活性[35]。体外研究表明，二甲双胍可针对胰腺癌、卵巢癌等癌症的干细胞[36，37]，并可与化疗联合作用阻碍肿瘤细胞生长。

综上所述，二甲双胍除作为降血糖药外，其抗肿瘤作用也得到越来越多的关注。二甲双胍作为一种新型的抗肿瘤药物，为肿瘤的预防和治疗提供了新的途径。但目前，二甲双胍的临床应用仍存在问题。在体外研究中使用的二甲双胍超生理剂量，如果二甲双胍用于癌症的治疗，其生理剂量是否有效尚需进一步证明。临床研究分析了使用二甲双胍治疗同时患有糖尿病的子宫内膜癌患者，未合并糖尿病的子宫内膜癌患者中是否能预防癌症、应用是否安全仍需一步探讨。