二甲双胍抗膀胱癌药理机制研究进展

贾琼，刘丹，陈鹏飞，周晓丹，边瑞民

滨州医学院附属医院药学部，山东滨州 256699

膀胱癌在全球中的发病率占据恶性肿瘤的第11 位，而病死率占据第13 位，在男性患者的发病率中占据第9 位，提示膀胱癌具有较高的发病率且近年来随着群众生活方式以及饮食习惯等的不断变化，膀胱癌有逐年增长的趋势[1-3]。在此前提下，如何有效提高患者的临床疗效，延长生存率已经成为临床关注的重点。晚期膀胱癌患者多采取铂类药物进行治疗，但铂类药物在使用治疗后可能导致患者出现的不良反应较大，患者的治疗依从性相对更低，不能达到预期的治疗效果[4-6]。二甲双胍能够抑制体外肾癌细胞786-0 侵袭，生长速度更缓慢，这可能是由于二甲双胍能够激活AMPK/mTOR 信号通路，从而降低基质金属蛋白酶2 的蛋白表达能力，以达到抑制肾癌的发展和转移[7]。此外，使用二甲双胍治疗的糖尿病患者能够在一定程度上降低患者肝癌的发病率，显著提高胰腺癌患者的存活率，其能够有效抑制肝癌细胞E2F8的表达，诱导癌细胞周期停滞在G1 时期，从以抑制癌细胞继续增殖[8]。而二甲双胍在膀胱癌患者的治疗中能够抑制蛋白合成，降低血糖及改善胰岛素等方式抑制膀胱癌细胞的增殖[9]。

1 激活腺苷酸活化蛋白激酶信号通路

AMPK 在人体中起到重要的能量调节器作用，能够维持人体内的能量代谢平衡，而二甲双胍在降糖治疗中能够激活AMPK 信号通路。而肿瘤细胞的快速增殖和转移需要更多的能量供给，因此，二甲双胍能够通过激活AMPK 信号通路从而达到抑制癌细胞的能量代谢，从而降低癌细胞的转移和增殖现象[10]。这主要是由于二甲双胍能够通过激活AMPK信号通路帮助抑制蛋白激酶B 以及细胞外信号调节激酶等的磷酸化，从而达到抑制膀胱癌细胞的增殖和集落形成。有学者采取了原位植入技术方式将膀胱癌的MB49 细胞株植入到了试验白鼠中，并给予白鼠不同剂量的二甲双胍治疗，发现二甲双胍治疗剂量在26、104 mg/（kg·d）时可有效抑制癌细胞的转移和增殖，但是大量使用二甲双胍的治疗作用反而并不十分明显[11]。

2 诱导细胞周期停滞致细胞死亡

细胞周期是一个高度有序的过程，是正常细胞增殖最重要的过程，而肿瘤细胞是指以细胞无限增殖导致细胞周期紊乱为主要特征的疾病，而二甲双胍能够有效诱导细胞周期停滞，避免细胞继续增殖，从而导致细胞凋亡，对肿瘤的活性有一定的抑制作用。二甲双胍能够参与到膀胱癌癌前病变的发展过程中，当二甲双胍在体内达到20 mmol/L时则能够明显抑制信号转导，激活转录激活因子3 的信号通路，从而导致细胞周期停滞，降低细胞增殖及迁移等情况，而当二甲双胍治疗浓度达到5 mmol/L 时则能够有效抑制细胞周期蛋白D1的表达能力，导致癌细胞55637以及T24细胞的细胞周期停滞在G0～G1，从而降低了膀胱癌细胞的在增殖。

细胞凋亡是为了人体的内环境稳定，由基因调控的细胞开展自主有序的死亡，正常人体组织中细胞凋亡能够有利于机体组织的更新换代，而如果能够诱导肿瘤细胞凋亡则能够成为癌症疾病的治疗关键点，二甲双胍能够抑制mTOR/S6K1 信号通路，下调细胞型Fas相关死亡区域蛋白杨白介素1β转换酶抑制蛋白的表达，从而提高癌细胞对TRAIL 的敏感性，诱导癌细胞的凋亡，从而减少癌细胞增殖。

3 抑制血管生成

血管生成是指在人体原有的血管基础上利用血管内皮细胞增殖、迁移等过程以萌出的方式萌生的血管分支，而肿瘤在生长过程中血管生成是最关键的一个过程，其直接关系到了肿瘤的发展，因此，减少血管生成对抑制肿瘤的发展有重要意义。在早年间就有学者提出使用抗血管生成的药物帮助纠正血管生成现象，利用该血管运输化疗药品等进入到肿瘤中，从而提高药物的治疗效果，从而直接抑制肿瘤的发展[11]。有学者发现，二甲双胍能够直接降低miR-21的表达，从而靶向负调控其靶标及下游相关的信号通路，从而达到抑制人脐静脉内皮细胞的增殖和小管形成，提示二甲双胍能够有效抑制血管的生成，并且二甲双胍能够通过抑制血管生成从而对肿瘤的增长造成影响，并且能够抑制膀胱癌肿瘤的质量及体积变化[12]。

4 作用于膀胱癌肝细胞

肿瘤肝细胞的无限增殖主要是为了给肿瘤的生长及复发提供足够的细胞数量，而肿瘤干细胞的运动和迁徙能力为肿瘤的迁移和侵袭提供了基础条件。二甲双胍在20 mmol/L 的情况下其能够有效抑制环氧化酶的信号通路，从而降低前列腺素E2的表达能力，激活信号转导能力，提高转录激活因子的活性，从而有效抑制膀胱癌干细胞增殖的能力，破坏肿瘤的迁移和侵袭条件。

5 增强化疗药物疗效

化疗药物是当前临床上治疗恶性肿瘤患者最主要的方式之一，但由于大多数化疗药物治疗后均存在严重的不良反应，治疗效果达不到预期，患者的治疗依从性也相对较低，治疗有一定的局限性。有研究发现，二甲双胍能够有效降低M2 型丙酮酸激酶等的表达能力，M2 型丙酮酸激酶表达时能够有效激活AMPK，从而抑制STAT3 的表达，从而提高了吡柔比星等药物对于膀胱癌患者的治疗作用[13]。同样，在吉非替尼药物的治疗中，当二甲双胍药物浓度在60 mmol/L 的情况下时能够有效提高吉非替尼对AMPK 信号通路的激活能力，并且能够提高该药物对于AKT 以及ERK 磷酸化的抑制作用，从而达到提高吉非替尼对膀胱癌患者的治疗疗效目的[14]。利用构建T24 细胞裸鼠膀胱癌移植瘤模型，并使用一定量的顺铂及二甲双胍治疗来看，与单独采取顺铂相比较可见，联合二甲双胍治疗对于膀胱癌移植瘤的体积和重量均起到了明显的抑制作用，并且能够有效减轻裸鼠血清中血管内皮生长因子的药物浓度，降低肿瘤组织中的微血管密度，从而达到增强顺铂药物治疗效果的目的[15]。另外，利用多变量线性模型分析可见，二甲双胍能够在一定程度上提高膀胱癌患者切除术后的特异性生存率，并且该类患者的复发率相对较低，能够在改善糖尿病患者血糖水平的同时降低膀胱癌的复发率，提高特异性生存率。

6 其他机制

二甲双胍是糖尿病患者治疗的一线降糖药物，能够有效改善胰岛素抵抗等情况，从而达到降低血糖，保护心脑血管各器官的作用。而今年来，不少学者均开展了二甲双胍对多种肿瘤的病死率和发生率的研究，有学者发现二甲双胍能够明显提高糖尿病患者出现卵巢癌的概率，并且能够增加卵巢上皮、内皮细胞的增殖及血管增长使癌症病情恶化，但相反的是，二甲双胍能够抑制卵巢上皮及内皮细胞增殖现象，同时也可抑制血管的生长效应，从而抑制卵巢癌疾病的发展。炎症是指人体对外界损伤因子做出的防御性反应，主要分为急性及慢性炎症，急性炎症一般持续的时间不长，能够帮助人体清除进入人体内异常的抗原物质，而慢性炎症持续的时间长，而反复发作的慢性炎症可能引起多种疾病发生，也可能诱导肿瘤的发生。一般情况下，当炎症发生时，包括肿瘤坏死因子、白介素6 等多种炎性因子均可大量生成，而这些炎症因子被临床认为是可能诱发肿瘤发生及发展的关键因子[16]。而二甲双胍能够抑制mTOR 信号通路从而下调肿瘤坏死因子、低氧诱导因子-1a 和纤溶酶原激活物-1 抗原等的表达能力，从而减轻肿瘤的炎症程度。此外，二甲双胍能够有效激活AMPK 从而抑制NF-KB 以抑制炎症的发生。临床发现，在患者的血管平滑肌细胞中利用二甲双胍能够有效阻断P13K/AKT 途径以抑制NF-KB 的激活作用，同时二甲双胍也可剂量依赖地抑制因子IKB 激酶的IKK 活性，降低IKB 的磷酸化和降解，从而降低促炎因子IL-6、IL-8 水平，激活依赖两者的NF-KB，预防血管内皮细胞分泌黏附分子，并且能够在一定程度上降低蛋白酶的释放水平，减轻了对患者血管内皮的损伤，同时也降低了肿瘤的炎症程度，预防疾病进一步发展。另外，二甲双胍也可抑制MTOR 信号通路，能够直接参与到细胞的存活及凋亡，而MTOR 信号通路则是蛋白合成的关键调节器，MTOR 信号通路能够抑制NF-KB介导和IL-12 炎症因子合成，促进IL-10 因子的生成，因此，当二甲双胍使用后其能够有效抑制MTOR信号通路从而抑制患者体内的炎症水平。同时也可通过激活APMK 激酶的活性，提高谷胱甘肽等过氧化合物酶的活性，恢复SOD 的活性，减少ROS 的产生，降低癌症细胞内的ROS 水平，与吡格列酮等药物治疗有重要作用。

有学者认为，胰岛素抵抗也是导致肿瘤发生的危险因素之一，胰岛素样生长因子能够在肿瘤细胞中呈现高表达状态，可参与到肿瘤细胞的增殖中，也可抑制其凋亡，在肿瘤的发生、进展、复发及转移中有重要作用，提示二甲双胍能够通过改善胰岛素抵抗现象，调控胰岛素样生长因子信号通路，发挥抗膀胱癌的作用，当二甲双胍达到620 μg/mL 时能够有效降低膀胱癌SW-780 细胞中的TGF-1R 磷酸化情况，从而达到预期的抑制肿瘤生长的目的[17]。当二甲双胍浓度达到20 mmol/L 时能够下调长链非编码RNA UCA1 的表达能力，从而抑制膀胱癌细胞5637的增殖。

7 结语

国外研究报道发现，糖尿病的发生在一定程度上增加了肝癌、膀胱癌、直肠癌、子宫内膜癌等恶性肿瘤的患病率和病死率。二甲双胍是当前2 型糖尿病患者的一线药物，具有疗效显著、不良反应低等优势，能够有效改善患者的血糖水平，服用治疗后可能发生腹泻、恶心等多种胃肠道反应，严重时可能出现乳酸酸中毒等不良反应。近年来，随着对于二甲双胍药理机制研究的不断深入分析，二甲双胍由于其能够抑制细胞的增殖，因此在抗肿瘤方面的作用受到临床广泛的关注[18]。当前，随着二甲双胍抗肿瘤的作用、分子机制及其信号通路的研究开展，二甲双胍对于肿瘤分子的信号调控得到了广泛的关注，越来越多的研究逐渐开展，均提示了二甲双胍对于前列腺癌、膀胱癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤的癌细胞增殖等有一定的抑制作用，甚至能够诱导癌细胞凋亡，从而达到杀灭癌细胞的目的。虽然在多项试验研究及大量临床流行病学的研究分析结果均都提示了二甲双胍的抗肿瘤能力，但不能明确表明二甲双胍能够应用在临床上的某种特定癌症，甚至开展的体外实验所需采取的二甲双胍治疗浓度远远超过了临床最高治疗浓度[19-22]。近年来，多项研究发现，二甲双胍能够在保证糖尿病患者治疗效果的同时降低膀胱癌患者的病死率，二甲双胍能够有效抑制膀胱癌的生长和增殖，与单独采取化疗药物相比较可见，联合用二甲双胍治疗能够明显提高化疗药物的治疗效果，而随着对二甲双胍治疗膀胱癌患者的研究不断深入，二甲双胍可能为打破治疗膀胱癌易耐药、易复发等瓶颈做出有利的创新[23-24]。而在日后的研究中，针对二甲双胍对膀胱癌患者的药理机制做出更加深入的研究分析，找出安全性更高、疗效更高的治疗措施，将二甲双胍作为治疗膀胱癌的有效手段逐渐在临床中推广使用，提高癌症患者的临床治疗效果，延长患者的生存时间，减少疾病的复发率。