二甲双胍对子宫内膜癌的抗肿瘤作用及对其生存期的影响

余 娅综述， 张国楠审校

(1.成都中医药大学， 成都 610071； 2.四川省肿瘤医院， 成都 610041)

二甲双胍对子宫内膜癌的抗肿瘤作用及对其生存期的影响

余 娅1综述， 张国楠2△审校

(1.成都中医药大学， 成都 610071； 2.四川省肿瘤医院， 成都 610041)

子宫内膜癌是女性最常见的恶性肿瘤之一，过去的十年，其死亡率明显上升，尤其以发展中国家为甚。二甲双胍作为治疗2型糖尿病的一线药物而被大家了解，目前许多研究提供了二甲双胍抗肿瘤作用的证据，并有学者进行小规模的临床研究表明口服二甲双胍可以提高子宫内膜癌患者的生存率，降低复发风险，这些发现均为临床上治疗子宫内膜癌提供了新的思考方向。本文对二甲双胍与子宫内膜癌生存率之间的关系以及其抗肿瘤作用进行综述。

子宫内膜癌; 二甲双胍; 抗肿瘤; 生存期

近年来，随着社会结构及饮食习惯的改变，子宫内膜癌的发病率逐年增加。根据美国癌症协会统计，2010年估计美国子宫内膜癌新发病例为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%，子宫内膜癌死亡率近20年上升了100%[1]。虽然发展中国家子宫内膜癌的发病率低于发达国家，但其死亡率显著高于发达国家，病死率为34%(21 000/62 000)，5年生存率为67%，而在发达国家中分别为21%(29 000/136 000)和82%[2]。子宫内膜癌严重危害了发展中国家妇女的健康。子宫内膜癌分为两类，I型和Ⅱ型。I型为子宫内膜样腺癌，Ⅱ型为非子宫内膜样腺癌。前者的发生可能与无孕激素拮抗的雌激素长期作用有关，此种类型的患者常伴有肥胖、糖尿病和胰岛素抵抗；后者的发病则与体内雌激素水平无明确关系。

1 二甲双胍在糖尿病中的应用

二甲双胍是一种双胍类降血糖药物，数十年来，主要用于2型糖尿病的治疗，它价格低廉，疗效确切，胃肠道的副反应多较轻微且持续时间短，较为严重的副反应为乳酸酸中毒，但发生率极低(4.3/100 000)，故在临床上应用极为广泛。它的作用包括：通过活化腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)而抑制肝糖异生，降低肝糖输入；提高胰岛素的敏感性而促进周围组织对葡萄糖的利用；延缓、抑制胃肠道对葡萄糖的吸收[3]。

2 二甲双胍抗肿瘤作用及可能的机制

现有证据表明：二甲双胍可以减少糖尿病病人和非糖尿病病人的肿瘤发生率以及死亡率[4-5]。多项Meta分析表明在糖尿病患者中与其他降血糖药物相比，它可使某些肿瘤发病率减少30%～50%，并可降低胰腺癌、结肠癌、肝癌、头颈部肿瘤的复发[6-7]。同时越来越多的研究表明二甲双胍具有抗肿瘤的作用[8-14]。从另一方面来说，胰岛素作为一种能影响细胞能量代谢的激素，能促进细胞的生长，而肿瘤细胞往往表达更多的胰岛素受体，二甲双胍可以通过提高胰岛素敏感性而使体内胰岛素水平降低，肿瘤细胞的胰岛素受体无法很好地与胰岛素结合而影响肿瘤细胞的代谢[3]，这也从侧面说明了二甲双胍可能具有潜在的抗肿瘤细胞生长的作用。其中AMPK的活化和雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)的抑制可能是其抗肿瘤的关键因素[15]。另外，二甲双胍在体内或体外实验中表现出对肿瘤细胞的抑制作用，可能由以下几种机制引起的：(1)肝脏激酶B1(liver kinase B1，LKB1)/AMPK通路的活化； (2)诱导细胞周期停滞和(或)诱导细胞凋亡；(3)抑制蛋白质的合成；(4)减少血液循环中胰岛素水平；(5)对mTOR信号通路的抑制；(6)激活免疫系统；(7)直接杀伤肿瘤干细胞[16]。

3 二甲双胍对子宫内膜癌的作用

研究表明二甲双胍具有以下作用：(1)抑制子宫内膜癌细胞系的增殖及生长；(2)通过调节NF-κB, AKT和Erk1/2通路，减少子宫内膜癌的侵袭和转移；(3)诱导子宫内膜癌细胞系凋亡及细胞周期阻滞；(4)通过抑制Glo I及调节mTOR通路而增强顺铂和紫杉醇对子宫内膜癌的化疗敏感性[8,17-19]。

在对二甲双胍改善代谢状况的研究中， AMPK作为细胞内的能量感受器，也是调节细胞能量的关键酶，在细胞的生长代谢中具有非常重要的地位。AMPK通过多种方式调节细胞生长和增殖，最初研究发现肿瘤细胞区别于正常细胞的另一显著特征，即细胞能量代谢异常，而随着研究的不断深入，又发现AMPK在人类肿瘤中发挥着重要作用。而mTOR信号通路的传导与AMPK密切相关。多种人类肿瘤中存在mTOR的过度表达，同时肿瘤抑制基因LKB1、PTEN和TSC1/TSC2作为mTOR信号通路中的负向调节因子，在多种肿瘤细胞中也存在缺失表达[20]。有研究表明，在子宫内膜癌细胞中PTEN活性缺失， mTOR信号通路过度活化，二甲双胍可以抑制线粒体复合物，减少ATP的生成，使细胞内AMP/ATP比率增高，从而激活AMPK发挥生物学效应，活化的AMPK抑制mTOR信号通路，影响蛋白质的生物合成，从而发挥抑制肿瘤细胞生长的作用[21-22]。此外，在Dong[18]等的实验中，化疗药物(紫杉醇+铂类药物)对敲除Glo I(一种参与糖代谢的酶)基因的子宫内膜癌细胞表现出了明显的抑制增殖的作用，而对过表达Glo I的子宫内膜癌细胞仅表现出轻微的抑制生长作用，二甲双胍与化疗药物联用时可显著下调Glo I的表达，抑制肿瘤细胞的增殖活性，基于这个研究得出的结论是：Glo I的表达水平与化疗耐药存在一定的相关性，并且二甲双胍可下调Glo I的表达提高子宫内膜癌细胞对紫杉醇和铂类药物的敏感性。也有体外实验表明，二甲双胍和紫杉醇在抑制子宫内膜癌细胞的增殖、诱导凋亡以及调节mTOR通路中表现为协同作用[19]。

有学者认为，高胰岛素血症以及高雄激素血症是子宫内膜癌的危险因素，而这两种表现也多出现在多囊卵巢综合征的患者中，因此多囊卵巢综合征也被认为是子宫内膜癌的危险因素之一[15]。有体外实验、动物实验以及1例子宫内膜增生的个案报告显示：二甲双胍可降低多囊卵巢综合征患者患子宫内膜癌的风险，提示二甲双胍可能对子宫内膜癌的发生有预防作用，但目前尚无可靠的临床研究来证明这一结论[23]。

3.1 体外研究

Akimasa[24]等对Ishikawa细胞(I型子宫内膜癌细胞)进行体外实验发现，二甲双胍对Ishikawa细胞有细胞毒作用，它通过诱导细胞周期阻滞、Caspase依赖的细胞凋亡以及调节细胞自吞噬来抑制Ishikawa细胞的增殖，其机制尚未完全明确，有可能是通过上调P21及诱导细胞G1和G2/M期阻滞而诱发细胞凋亡。首先，P53为抑癌基因，可促使肿瘤细胞的凋亡，50%以上的肿瘤中都存在P53的变异，Ishikawa细胞系也不例外，而二甲双胍可通过增加P21的表达来减少突变P53的表达；其次，二甲双胍可改变Caspase-3、7、8、9的活性，其中Caspase8、9分别是死亡受体介导及线粒体介导的细胞凋亡通路中的关键因素，以上两条信号通路汇聚于Caspase3、7的活化，从而凋亡信号向下游传导；再者，因细胞的自吞噬与凋亡的发生过程存在关联，二甲双胍可调节自吞噬信号从而增强细胞凋亡的发生。Sarfstein[25]等进行子宫浆液性腺癌细胞体外实验发现，二甲双胍可升高USPC细胞(Ⅱ型子宫内膜癌细胞)的磷酸化AMPK水平，降低磷酸化mTOR水平，且只有在野生型P53存在时，二甲双胍对USPC细胞系才表现出抑制生长和诱导凋亡的作用。

3.2 前瞻性临床研究

在数个前瞻性研究中发现二甲双胍对子宫内膜癌患者肿瘤组织中的增殖标记物有影响。Ido[26]等对11名近期诊断的、未行任何治疗、无糖尿病、可行手术治疗的子宫内膜癌患者口服二甲双胍(500mg tid)前后进行评估(实验组)，并且与10名未行二甲双胍治疗的子宫内膜癌患者进行对照(对照组)，口服二甲双胍时间为活检确诊到手术期间，一般为3～6周不等，评估指标有：空腹血清胰岛素、IGF- 1、IGFBP- 1、IGFBP- 7、Ki- 67、pS6、pAMPK。实验组中8例为I型子宫内膜癌，3名为Ⅱ型子宫内膜癌。结果显示实验组患者服用二甲双胍后血清空腹胰岛素水平较基线水平下降(P=0.0005)，IGF-1、IGFBP-7水平下降(P=0.001和P=0.0098)；实验组患者的手术标本(服用二甲双胍后)和活检标本(服用二甲双胍前)相比，Ki-67、pS6的表达下降，对照组患者Ki-67 、pS6的表达无明显变化，pAMPK的表达在二甲双胍治疗前的活检标本及二甲双胍治疗后的手术标本上均较高(平均百分比分别为：(91.9±15.9)%，(87±18.1)%)，在上述结果中，降低的Ki-67反映细胞增殖活性受到抑制，pS6为mTOR通路的下游蛋白，其表达的降低说明mTOR通路信号传导在一定程度上被阻滞。此项研究也是首次为治疗糖尿病剂量的二甲双胍可抑制子宫内膜癌细胞生长提供了前瞻性证据，提示我们合并糖尿病的子宫内膜癌患者口服二甲双胍或许能达到双重有利效果。其中IGFBP-7的过度表达与肿瘤进展及中国妇女子宫内膜癌有关[27-28]。Akira等[29]进行了二甲双胍的前瞻性研究，对比子宫内膜癌患者活检组织(治疗前)与手术切除组织(治疗后)的相关指标，实验组的患者口服二甲双胍的时间为4～6周，剂量从初始750mg/d逐周递增至1 500mg/d或2 250mg/d，结果显示治疗糖尿病剂量的二甲双胍显著降低了肿瘤组织中反映细胞增殖活跃程度的Ki-67、pAMPK和mTOR通路下游蛋白pS6的表达，同时可以降低患者血清中DNA的合成、胰岛素、血糖以及IGF-1水平。在这两项研究中二甲双胍均表现出了可能的抗增殖、下调mTOR通路和胰岛素系统的作用，并提示二甲双胍或许通过mTOR通路和(或)胰岛素相关通路发挥抗肿瘤作用。

3.3 回顾性临床研究

在一些体外实验中二甲双胍表现出了抗子宫内膜癌的作用，但相关临床研究资料较少，二甲双胍是否能确切地抑制子宫内膜癌转移、浸润、复发以及改善患者预后尚未明确。在Nicole[30]等对985例患者进行的回顾性研究中，利用COX模型进行多变量分析后发现：对于Ⅱ型子宫内膜癌病例，服用二甲双胍的糖尿病患者比无糖尿病的患者有更长的总生存期；而I型子宫内膜癌病例中，服用二甲双胍的糖尿病患者、未服用二甲双胍的糖尿病患者以及无糖尿病患者这三者的总生存期没有明显差别。该项研究发现，二甲双胍对合并糖尿病的Ⅱ型子宫内膜癌患者更有利。但是因为此项研究一方面受样本量的局限，另一方面受相关病例数据不完全导致的偏倚影响，二甲双胍应用于临床治疗证据不足；另外，研究中患者总生存期的延长也可能是以下原因造成：二甲双胍作为一种治疗糖尿病的药物，与减少心血管事件、肾功能衰竭以及神经损害的发生密切相关，从而降低了非肿瘤引起的死亡率，所以研究结果表现为二甲双胍提高了子宫内膜癌患者的总生存期。随后，Emily[31]等对1 495例患者进行了回顾性分析，其中24%(363/1 495)为合并糖尿病的子宫内膜癌患者，在糖尿病患者中服用二甲双胍的占55%(200/363)，服用二甲双胍治疗糖尿病的患者几乎都为绝经后及肥肿的妇女，但从年龄上来看，她们普遍比未口服二甲双胍的患者年轻。最后进行单变量和多变量建模计算患者的无复发生存期(recurrence free survival,RFS)、总生存期(overall surrival,OS)及复发时间(time to recurrence,TTR)。研究发现二甲双胍对合并糖尿病的子宫内膜癌患者均有利，在合并糖尿病的患者中，服用二甲双胍患者的死亡率比未行二甲双胍治疗的患者低(P=0.003)；二甲双胍可明显提高患者的RFS及OS，但没有延长患者能反应肿瘤进展情况的TTR；未行二甲双胍治疗患者死亡的风险是服用二甲双胍患者的2倍(95% CI: 1.3～3.2,P=0.01)。以TTR作为评估指标，可以反映二甲双胍与肿瘤进展之间的关系，同时能排除由非肿瘤性死亡对患者生存期的影响，此项研究中患者TTR并不受二甲双胍的影响，可以推测二甲双胍可能降低子宫内膜癌患者的全死因死亡率，对肿瘤相关死亡率影响不大。在以上两个临床研究中，二甲双胍的使用可提高合并糖尿病患者的生存期、降低全死因死亡率，但对与肿瘤相关的复发时间有无影响尚未明确。有争论认为可能服用二甲双胍降血糖的患者较其他糖尿病患者全身情况更好、并发症更少，但在以上研究中，均未对服用二甲双胍患者和使用其他药物降血糖患者的健康情况进行比较。这也是目前研究的局限所在，相较于其他降血糖药物来说，二甲双胍在肿瘤患者的治疗上是否更具优势仍有疑问。

4 小结与展望

虽然有体外研究、回顾性流行病学证据表明二甲双胍可能对子宫内膜癌有预防或治疗作用[8,19,23,25,30,32]，但目前仍没有足够的证据证明二甲双胍可以作为预防性和抗肿瘤药物对子宫内膜癌在临床中使用[23,30,33]。在以上的临床实验中，服用二甲双胍的患者没有出现明显的副作用，也没有因为副作用而无法继续实验的患者[26,29-31]。肥胖、糖尿病及胰岛素抵抗被认为是子宫内膜样腺癌疾病进展的危险因素，二甲双胍可以降低血糖、改善胰岛素抵抗，我们曾经猜测服用二甲双胍可能对子宫内膜样腺癌患者的生存期有利，但有临床研究却表明二甲双胍可能对非子宫内膜样腺癌的患者更有利[30]，在这方面目前还缺乏足够证据，需要更深入的临床研究，且其相关机制仍不明确，能否应用于临床治疗还需要更具说服力的证据。

二甲双胍作为一种潜在的抗肿瘤药物，它与子宫内膜癌生存期、复发的关系尚未明确，有待进一步的研究，目前关于两者的研究均提示二甲双胍对子宫内膜癌患者潜在的保护作用，这极有可能是二甲双胍在临床应用上另一个新思路，同时也为以后对子宫内膜癌的研究指出了新方向。

[1] Jemal A, Siegel R, Xu JQ. Cancer statistics[J]. CA Cancer J Clin,2010,60(5): 277-300.

[2] Tangjitgamol S, Anderson BO, See HT. Management of endometrial cancer in Asia: consensus statement from the Asian Oncology Summit[J]. Lancet Oncol, 2009,10(11) : 1119-1127.

[3] Christos VR, Moses SE. Metformin and cancer[J]. Eur J Pharm, 2013,705(1-3):96-108.

[4] Decensi A, Puntoni M, Goodwin P. Metformin and cancer risk in diabetic patients: a systematic review and meta-analysis[J]. Cancer Prev Res,2010,3(11):1451-1461.

[5] Zhang PP, Li H, Tan XH, et al. Association of metformin use with cancer incidence and mortality:a meta-analysis[J]. Cancer Epidemiol, 2013,37:207(3)-218.

[6] Jacek K, Agnieszka S, Jozef D. Metformin in cancer prevention and therapy[J]. Ann Transl Med, 2014,2(6):57.

[7] Rêgo DF, Pavan LM, Elias ST, et al. Effects of metformin on head and neck cancer: a systematic review[J]. Oral Oncol,2015,51(5):4116-4422.

[8] Cantrell LA, Zhou C, Mendivil A, et al. Metformin is a potent inhibitor of endometrial cancer cell proliferation-implications for a novel treatment strategy[J]. Gynecol Oncol,2010,116(1):92-98.

[9] Kiyohito K, Gong J, Hisakazu I, et al. The antidiabetic drug metformin inhibits gastric cancer cell proliferation in vitro and in vivo[J]. Mol Cancer Ther, 2011,11(3) :549-560.

[10]Jessica JS, Yang K, Jacob G, et al. Metformin targets ovarian cancer stem cells in vitro and in vivo[J]. Gynecol Oncol, 2012,127(2):390-397.

[11]Gou SM, Cui PF, Li XS, et al. Low Concentrations of metformin selectively inhibit CD133+cell proliferation in pancreatic cancer and have anticancer action[J]. Plos one, 2013,8(5):1-9.

[12]Daniele LB, Rolando V, Enrico D, et al. Managing lipid metabolism in proliferating cells: new perspective for metformin usage in cancer therapy[J]. BBA-Rev Cancer, 2014,1845(2): 317-324.

[13]Terri F, Ernst L, Iris LR. Old drug, new trick: repurposing metformin for gynecologic cancers? [J]. Gynecol Oncol, 2014,135:614-621.

[14]Vijayalekshmi N, Satya P, Indira J, et al. Metformin inhibits pancreatic cancer cell and tumor growth and downregulates Sp transcription factors[J]. Carcinogenesis,2013,34(12):2870-2879.

[15]Kosuke T, Iori K, Kouji B, et al. Metformin: a possible drug for treatment of endometrial cancer[J]. Open J Obstet Gynecol, 2012,2(1):1-6.

[16]Taxiarchis VK,Robert DS. Metformin and cancer: new applications for an old drug[J]. Med Oncol, 2011,29(2) :1314-1327.

[17]Tan B, Adya R, Chen J, et al. Metformin treatment exerts antiinvasive and antimetastatic effects in human endometrial carcinoma cells[J]. Clin Endocrinol Metab, 2012,96(3):808.

[18]Dong L, Zhou Q, Zhang Z, et al. Metformin sensitizes endometrial cancer cells to chemotherapy by repressing glyoxalase I expression[J]. Obstet Gynecol Res, 2012,38(8):1077-1085.

[19]Hanna RK, Zhou C,Malloy KM, et al. Metformin potentiates the effects of paclitaxel in endometrial cancer cells through inhibition of cell proliferation and modulation of the mTOR pathway[J]. Gynecol Oncol,2012,125(2):458-469.

[20]Kato K, Ogura T, Kishimoto A, et al. Critical roles of AMP-activated protein kinase in constitutive tolerance of cancer cells to nutrient deprivation and tumor formation[J]. Oncogene,2002,21(39):6082-6090.

[21]Rattan R,Graham RP,Maguire JL.Metformin suppresses ovarian cancer growth and metastasis with enhancement of cisplatin cytotoxicity in vivo[J].Neoplasia,2011,13(5):483-491.

[22]Kristy AB，Nirukshi US，Evan RS.Endocrine-related cancers and the role of AMPK[J]. Mol Cell Endocrinol,2013,366(2):170-179.

[23]Shafiee MN,Khan G,Ariffin R, et al. Preventing endometrial cancer risk in polycystic ovarian syndrome(PCOS) women: could metformin help? [J]. Gynecol Oncol,2014,132(1):248-253.

[24]Akimasa T,Fuminori K,Akiyoshi Y, et al. Metformin impairs growth of endometrial cancer cells via cell cycle arrest and concomitant autophagy and apoptosis[J].Cancer Cell Int,2014,14(1):1-12.

[25]Sarfstein R, Friedman Y, Attias-Geva Z, et al. Metformin downregulates the insulin/IGF-I signaling pathway and inhibits different uterine serous carcinoma(USC) cells proliferation and migration in p53-dependent or independent manners[J]. Plos one, 2013,8(4):1-13.

[26]Ido L, Laura D, Marie-Claude B, et al. Anti-diabetic doses of metformin decrease proliferation markers in tumors of patients with endometrial cancer[J]. Gynecol Oncol,2014,134(3):607-614.

[27]Evdokimova V, Tognon CE, Benatar T, et al. IGFBP7 binds to the IGF-1 receptor and blocks its activation by insulin-like growth factors[J]. Sci Signal,2012,5(255):10119.

[28]Zhan Y,Wang J, Ma Y, et al. Serum insulin-like, growth factor binding protein-related protein 1(IGFBP-rP1) and endometrial cancer risk in Chinese women[J]. Int J Cancer, 2013,132(2):411-416.

[29]Akira M, Takako K, Yasunori S, et al. Effects of metformin on endometrial cancer cell growth in vivo: a preoperative prospective trial[J].Cancer,2014,120(19):2986-2995.

[30]Nicole SN, Anne VA, Howard DS, et al. Metformin use and endometrial cancer survival[J]. Gynecol Oncol,2014,132(1):236-240.

[31]Emily MK, Paige W, Amanda J, et al. Metformin is associated with improved survival in endometrial cancer[J]. Gynecol Oncol, 2014,132(2):438-442.

[32]Xie Y,Wang YL, Yu L, et al. Metformin promotes progesterone receptor expression via inhibition of mammalian target of rapamycin(mTOR) in endometrial cancer cells[J]. Steroid Biochem Mol Biol, 2011,126(3-5)：113-120.

[33]Becker C, Jick SS,Meier CR, et al.Metformin and the risk of endometrial cancer: a case-control analysis[J]. Gynecol Oncol, 2013,129(3):565-569.

R737.33；R730.5

A

10.3969/j.issn.1674- 0904.2016.02.015