二甲双胍治疗血液肿瘤的研究进展

丁世权 王 玲

1.山东第一医科大学（山东省医学科学院），山东泰安271016；2.泰安市中心医院血液科，山东泰安271000

随着癌症发病率的增加，肥胖症和2型糖尿病的发病率也在增加。我们前期进行了不同类型脂肪与非霍奇金淋巴瘤风险之间关系的荟萃分析，发现脂肪与非霍奇金淋巴瘤风险增加有关，总脂肪消耗，特别是动物脂肪增加了非霍奇金淋巴瘤的风险［1］。并进行了瘦素和受体通路在T细胞淋巴瘤中的研究，结果表明瘦素在通过瘦素受体摄取T细胞淋巴瘤葡萄糖中起关键作用［2，3］。同样，2型糖尿病患者经常发展为血液系统恶性肿瘤［4，5］。大量流行病学研究表明，接受二甲双胍治疗的糖尿病患者与未接受二甲双胍治疗的患者相比患癌症的风险要低得多［6］，对肿瘤患者的预后有积极作用［7］。本文主要介绍二甲双胍对血液肿瘤如白血病、骨髓瘤和淋巴瘤的治疗作用和其可能的机制。

1 二甲双胍与血液肿瘤

1.1 白血病

急性淋巴细胞白血病是最常见的血液恶性肿瘤，是儿童癌症相关死亡的主要原因。因此，开发新的治疗策略是非常有必要的。

在对急性淋巴细胞白血病的体外实验中发现，二甲双胍对急性淋巴细胞白血病细胞株具有抗肿瘤作用，甚至对耐药细胞株也有作用。二甲双胍可诱导耐药急性淋巴细胞白血病细胞周期阻滞和诱导细胞凋亡［8］。二甲双胍也是增敏剂，增强化疗药物的敏感性。二甲双胍可使急性淋巴细胞白血病细胞对化疗药物敏感，诱导细胞凋亡和细胞周期停滞，与仅接受化疗组相比，二甲双胍联合化疗组的患者复发率较低，可改善患者生存率［9］。进一步的亚群分析发现，ABCB1基因高表达与急性淋巴细胞白血病治疗耐药性有关，ABCB1高表达患者的生存率低于ABCB1基因低表达或缺乏的患者，并影响患者的预后。高ABCB1基因表达的患者组中应用二甲双胍，发现二甲双胍联合化疗对ABCB1基因表达水平升高的患者有效［10，11］。

目前进行的应用二甲双胍联合长春新碱、地塞米松、左旋门冬酰胺酶、多柔比星的联合化疗治疗复发难治性儿童急性淋巴细胞白血病的Ⅰ期临床试验得出了令人振奋的结果。研究发现，14名患者入组该临床实验，其中5例患者达到完全缓解，并且此化疗方案也可作为异基因干细胞移植和CART的桥接治疗选择［12］。

在慢性髓系白血病的研究中，陈惠丽等［13］发现二甲双胍单药可通过抑制糖酵解能量代谢，抑制人慢性髓系白血病细胞K562细胞的生长和促进细胞凋亡，其机制可能与抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K/protein kinase B，Akt/mammalian target of Rapamycin，mTOR）通路有关。Na［14］观察了二甲双胍和尼罗替尼对人慢性髓系白血病细胞细胞系K562和KU812的影响。发现二甲双胍可以增强尼罗替尼对慢性髓系白血病细胞的杀伤作用，并且二甲双胍可以克服尼洛替尼对慢性髓系白血病细胞的耐药性。Shi等［15］发现二甲双胍对慢性髓系白血病细胞系（K562和K562R）有抗白血病作用，并且在K562R中表现出较好的反应，且在一定程度上使K562R细胞对伊马替尼更加敏感。二甲双胍通过促进慢性髓系白血病细胞凋亡和抑制mTORC1信号传导，介导抗白血病作用，并且增强了伊马替尼对Ph+急性淋巴细胞白血病的抗癌作用。并且二甲双胍诱导的自噬与ERK通路的激活有关，此外，Ph+所有患者的原发性白血病细胞对二甲双胍更敏感，表明其具有潜在的临床应用价值。

在急性髓系白血病的研究中，Renner［16］等发现二甲双胍联合非甾体抗炎药双氯芬酸和双氟尼沙可协同诱导急性髓系白血病细胞凋亡。在急性早幼粒细胞白血病中，二甲双胍与全反式维甲酸可协同诱导急性早幼粒细胞白血病细胞的分化和凋亡［17］。

最近，人们对研究肿瘤细胞代谢以确定替代癌症疗法的兴趣大增。肿瘤细胞代谢异常，被认为是基因和表观基因组修饰的后续，是癌症维持和进展的关键。对慢性淋巴细胞白血病细胞葡萄糖依赖性的研究表明，患者的葡萄糖依赖性检查显示对葡萄糖缺乏的敏感性不同。进一步评估慢性淋巴细胞白血病细胞对葡萄糖缺乏的耐受性的代谢依赖性发现，在葡萄糖戒断时脂肪酸氧化的参与度增加。对慢性淋巴细胞白血病中葡萄糖转运蛋白表达的研究揭示了葡萄糖转运蛋白GLUT4的上调。用HIV蛋白酶抑制剂利托那韦治疗慢性淋巴细胞白血病细胞，可抑制GLUT4，引起的毒性与葡萄糖缺乏时相似。抗利托那韦的慢性淋巴细胞白血病细胞通过与二甲双胍联合治疗而致敏。利托那韦和二甲双胍已用于治疗HIV患者的糖尿病，证明了人类对这种联合用药的耐受性。为CLL的葡萄糖代谢和随后的代谢可塑性提供了强有力的理由［18］。另一方面，慢性淋巴细胞白血病被认为是由静息和抗凋亡的恶性B淋巴细胞的克隆积累所致。事实上，大多数慢性淋巴细胞白血病细胞被阻滞在G0/G1细胞周期阶段，并表现出静止细胞的基因表达谱。然而，越来越清楚的是，慢性淋巴细胞白血病细胞在其生命周期中经历了重复的再激活周期和随后的克隆扩张。慢性淋巴细胞白血病细胞在外周血和淋巴组织之间流动，在外围经历了循环的减速到静止，然后在淋巴组织中随着克隆性扩张而重新激活。研究者发现慢性淋巴细胞白血病细胞比健康外周血淋巴细胞对二甲双胍更敏感。二甲双胍诱导AMP活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）磷酸化，降低慢性淋巴细胞白血病细胞的葡萄糖代谢，可抑制慢性淋巴细胞白血病细胞周期进程［19］。

为了提高白血病的实际治愈率和对抗复发，迫切需要丰富现有的白血病治疗手段。针对肿瘤代谢重编程，改变癌症代谢是一个新兴的战略，二甲双胍由于其最近发现的抗癌特性而引起了研究者极大的兴趣，被设想成为治疗白血病的一种新的辅助方法［20］。

1.2 多发性骨髓瘤

多发性骨髓瘤被认为是浆细胞恶性肿瘤，在发病初期，恶性浆细胞依赖于骨髓微环境提供生长和生存因子。二甲双胍能抑制多发性骨髓瘤细胞RPMI8226和U266细胞增殖和诱导细胞凋亡。其机制可能与抑制STAT3磷酸化、下调bcl-2和Cyclin D1有关，也可通过线粒体凋亡途径抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡［21-22］。重要的是，最近的研究指出缺氧是促进多发性骨髓瘤进展的重要因素，特别是缺氧触发的缺氧诱导因子（hypoxia-Inducible Factor 1，HIF-1）。研究结果显示，二甲双胍抑制了多发性骨髓瘤细胞中的HIF-1信号，而HIF-1信号被证明可以促进化疗耐药性、血管生成、侵袭性和不成熟表型的诱导，这表明针对HIF-1的策略可能有助于改善多发性骨髓瘤治疗效果［23］。

尽管蛋白酶体抑制剂对多发性骨髓瘤的治疗益处尚未受到挑战，但耐药不可避免地通过复杂的机制出现。蛋白酶体抑制剂硼替佐米可引起不必要的蛋白质积累和内质网应激，激活未折叠蛋白反应（unfolded protein reaction，UPR）和自噬。作为恢复蛋白质稳态的代偿机制，二甲双胍联合硼替佐米可抑制UPR关键效应因子葡萄糖调节蛋白（glucose-regulating protein，GRP）78的诱导，从而损害自噬体的形成和促进细胞凋亡。体内实验也证实了二甲双胍与硼替佐米联合治疗可延缓异种骨髓瘤移植瘤的生长［24］。

二甲双胍是一种AMPK激活剂，AMPK是参与细胞能量稳态和癌症代谢的酶［25-26］。Wang［27］证实了二甲双胍通过AMPK激活来双重抑制mTORC1和mTORC2途径，抑制多发性骨髓瘤细胞的生长。这为二甲双胍治疗多发性骨髓瘤提供了新的理论依据。

Zi［28］最近的一项研究发现，二甲双胍可抑制多发性骨髓瘤细胞增殖，刺激多发性骨髓瘤细胞凋亡和细胞周期阻滞在G0/G1期；二甲双胍还可抑制胰岛素生长因子-1受体（IGF-1R）、PI3K/AKT/mTOR的表达，从而通过该信号通路抑制骨髓瘤细胞的增殖。当二甲双胍与地塞米松联合使用时，也有协同抗骨髓瘤的作用。

值得注意的是，IL-6信号在多发性骨髓瘤的发病机制中起着重要作用。它是恶性浆细胞生长和存活的核心。IL-6R和IL-6ST受体介导IL-6信号。调节IL-6R表达的分子机制尚不清楚，目前的治疗方法是基于针对IL-6信号转导的单克隆抗体。IL-6是一类靶向性很强的小分子信号转导抑制剂。二甲双胍可通过AMPK、mTOR和miR34a来特异性降低IL-6R的表达。这是一个新的发现，是对现有针对IL-6信号的治疗方法的补充［29］。

意义未明的单克隆丙种球蛋白病（monoclonal globulin disease with unknown significance，MGUS）或冒烟型骨髓瘤可发展成为多发性骨髓瘤［30，31］。MGUS进展为多发性骨髓瘤的平均风险约为每年1%［32］。最近，Chang等人［24］在一项针对绝大多数美国男性退伍军人的大型研究中发现，糖尿病合并MGUS患者使用二甲双胍可降低患活动性多发性骨髓瘤的风险。Boursi［33］已经证明，二甲双胍可能对糖尿病合并MGUS患者进展为多发性骨髓瘤有保护作用。这些结果补充了Chang等人之前的数据，表明了二甲双胍对癌症发展具有保护作用。

1.3 淋巴瘤

Shi等人［34］首次证明了二甲双胍在人淋巴瘤细胞中的体内外活性。体外实验证明二甲双胍抑制B细胞淋巴瘤和T细胞淋巴瘤细胞的生长。二甲双胍通过激活AMPK诱导细胞凋亡，然后抑制mTOR，导致肿瘤细胞自噬，促进化疗反应增强。体内实验证实二甲双胍显著阻断小鼠淋巴瘤异种移植瘤的生长。Chukkapalli［35］研究也证实了二甲双胍的抗淋巴瘤活性，并且发现了二甲双胍联合新药物Venetoclax（bcl-2抑制剂）、baye-1143572（CDK9抑制剂）和Idelalisib（p110，akt-PI3K抑制剂）有增强抗肿瘤的作用。研究发现与单药bcl-2或CDK9抑制剂应用相比，二甲双胍与bcl-2或CDK9抑制剂联合使用可明显抑制淋巴瘤细胞的活性，并可降低bcl-2或CDK9抑制剂的浓度。这也为二甲双胍联合治疗淋巴瘤的策略提出了新的设想。同样Naserian［36］也发现了二甲双胍联合用药的协同效应。研究发现，与单独使用两种药物相比，二甲双胍与达卡巴嗪联合使用后，Raji和Ramos淋巴瘤细胞的细胞活性降低，凋亡增加。证实了二甲双胍-达卡巴嗪联合用药的协同效应，这对减少化疗药物剂量、减少不良反应和减轻社区治疗负担具有重要意义。

为了探讨二甲双胍应用是否会降低患者患淋巴瘤的风险，中国台湾省收集了610 089例新诊断的2型糖尿病患者，患者在1999—2009年期间使用了2倍或以上的抗糖尿病药物，对非霍奇金淋巴瘤发生率进行随访，发现二甲双胍会降低患者发生非霍奇金淋巴瘤的风险［37］。Alkhatib［38］对诊断为弥漫大B细胞淋巴瘤并在院治疗的糖尿病患者进行了单中心回顾性病例对照研究，共发现33例服用二甲双胍并新诊断弥漫大B细胞淋巴瘤的糖尿病患者，二甲双胍组达到CR的患者有22例（92%），对照组为13例（54%）。二甲双胍组有1例PD患者，1例患者在治疗过程中死亡，未评估病情反应，对照组有7例PD患者，4例PR患者。与对照组相比，二甲双胍组的ORR显著增加，CR率也较高。二甲双胍治疗组PFS获益有统计学意义。

最近Singh［39］回顾性研究了264名在1997年至2013年接受利妥昔单抗和蒽环类药物治疗的弥漫大B细胞淋巴瘤患者，发现二甲双胍与传统化疗或利妥昔单抗联合应用时表现出相加或协同效应。在体内，与单用利妥昔单抗相比，二甲双胍联合利妥昔单抗治疗的生存率提高；与不使用二甲双胍的糖尿病患者相比，使用二甲双胍与改善PFS和OS相关。从而得出二甲双胍联合一线化疗可改善糖尿病患者的PFS和OS。

2 结语

近年来关于二甲双胍具有抗白血病和多发性骨髓瘤作用的基础研究和临床研究增多，有学者提出二甲双胍的应用可能会降低患者患淋巴瘤和MGUS进展为多发性骨髓瘤的风险，由此筛选出二甲双胍的临床受益人群，预示二甲双胍可能成为血液肿瘤治疗的有效方法，为血液肿瘤的新的靶向治疗提供理论依据和实验室基础。但二甲双胍真正的抗癌机制仍需更多的研究。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突