二甲双胍在乳腺癌治疗中的应用及其机制研究

黄 健，王光华综述，林冬静审校

(吉林医药学院：1.2015级临床医学教改班，2.2012级临床医学本科班，3.组织胚胎学教研室，吉林 吉林 132013)

最新数据表明乳腺癌已经成为全世界危害女性最大的恶性肿瘤之一[1]。2017年中国国家癌症中心发布数据显示,乳腺癌在大、中、小城市中排名均在前三位。乳腺癌以死亡率高、预后差等特点，成为危及女性生命安全的杀手。而临床上18%乳腺癌患者合并糖尿病，二甲双胍(metformin)作为临床治疗2型糖尿病的常用降糖药，在大型回顾性流行病学研究中发现二甲双胍具有一定的抗肿瘤作用[2]。

1 二甲双胍辅助治疗乳腺癌的效果

大量实验表明,服用二甲双胍的糖尿病合并乳腺癌患者比未服用的糖尿病合并乳腺癌患者预后要好[2]。早在1985年DILMAN[3]提出抗糖尿病药物联合其他治疗方法治疗乳腺癌可降低原发多发肿瘤的形成。然而当时学者并未对该研究成果产生兴趣。随后，美国国立癌症研究所研究术前短期服用二甲双胍的乳腺癌患者的血清生物化学指标改变，出现胰岛素抵抗降低等。王海燕和边坤等研究发现,乳腺癌合并2型糖尿病患者服用二甲双胍治疗组较未治疗组生存率和预后好[2]。于兰婷等使用二甲双胍联合化疗药物紫杉醇,在乳腺癌MCF-7细胞系中较单纯使用表现出更高的抗癌率，表现出协同作用，且呈浓度依赖性[4]。二甲双胍联合多柔吡星能使小鼠肿瘤体积减小，延长生存期。IIOPOULOS等研究发现二甲双胍联合阿霉素使用,在抑制动物体内乳腺癌细胞的增殖效果较单纯使用阿霉素抑制癌细胞增殖好[5]。翟媛媛等在用二甲双胍干预治疗乳腺癌化疗伴糖调节受损患者时研究发现，二甲双胍能降低血糖浓度，改善糖代谢状态，延缓糖尿病进展过程，并且毒副作用较小[6]。

2 二甲双胍改变乳腺癌发生的关键分子

边坤等将112例乳腺癌合并2型糖尿病患者分为二甲双胍治疗组(n=43)和未治疗组(n=69)，通过免疫组化SP法发现二甲双胍治疗组癌组织中胱天蛋白酶(caspase)3，caspase-9含量与未治疗组相比表达都高，且存在统计学差异[2]。刘杏娥等将三阴性乳腺癌MDA-MA-231细胞接种于裸鼠后给予不同浓度二甲双胍治疗，免疫印迹法检测出胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase,ERK1/2)的磷酸化水平比对照组低，凋亡率高于对照组，MTT法测得治疗组增殖率低于对照组，结果显示二甲双胍可能是通过表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)通路来抑制肿瘤生长[7]。张晓会等[8]以不同浓度的二甲双胍分别干预人乳腺癌MCF-7细胞48 h后，随着二甲双胍浓度的升高，细胞增殖率呈下降趋势；荧光定量聚合酶链式反应方法检测20 mmol/L的二甲双胍干预48 h后的MCF-7细胞miR-27a表达明显下调,单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activated kinase，AMPK)α2 mRNA表达水平明显增加；免疫印迹实验结果显示干预组AMPKα2蛋白、caspase-3蛋白含量增加，转染组miR-27amimics组比inhibitor组AMPKα2蛋白和caspase-3蛋白表达水平低。实验提示二甲双胍可能通过某种途径下调miR-27a的水平，上调AMPKα2表达，激活caspase级联死亡通路，促进MCF-7细胞凋亡,以及AMPKα2可能是miR-27a的下游靶基因。LEONE等[9]在乳腺癌Y27632细胞中使用二甲双胍可见上皮间质转化被抑制。李璞玉等[10]在乳腺癌MCF-7、MCF-7/Sip53和MDA-MB-231细胞中使用CP-31398和nutlin-3α两种p53激活剂联合二甲双胍治疗p53基因突变的乳腺癌，效果比单独使用二甲双胍抗癌作用更强，提示p53基因是二甲双胍抗癌作用的关键靶分子。晁振华等[11]在MCF-7和MDA-MB-231细胞中使用二甲双胍，乳腺癌细胞生长、侵袭转移能力均被抑制，二甲双胍治疗后两种乳腺癌细胞中miR-625的表达量显著增高，提示二甲双胍可能通过调控miR-625影响两种乳腺癌细胞的侵袭迁移。KI等[12]实验证明二甲双胍通过影响核转录因子κB的活性，激活下游趋化因子CXCL-8或者逆转肿瘤坏死因子，促使分泌CXCL-8，从而减少癌细胞的转移率，延长患者的生存期。

3 二甲双胍治疗乳腺癌的分子作用机制

经大量实验证明二甲双胍通过EGFR-ERK1/2-MAPK通路、mTOR-AMPK通路、miRNAs通路和影响核因子κB来发挥其抗癌作用[4,7,12-14](图1)。随着研究的深入发现，二甲双胍能通过特异性杀死乳腺癌干细胞来达到抑制乳腺癌细胞的增殖的目的[15],这些为临床治疗乳腺癌提供一个较为全面的方向。

图 1 二甲双胍抗癌作用机制示意图

二甲双胍可使AMPKα2的172位点磷酸化增加激活AMPK。

1)激活后，抑制肝、肾糖异生途径，降低血糖浓度，增加胰岛素的敏感性等防止胰岛素促进肿瘤细胞增殖[16]。

2)激活后，磷酸化沉默调节蛋白1抗体的苏氨酸344位点，促使P53蛋白的乙酰化和稳定性，P21蛋白和Bax蛋白增加[17]，线粒体膜通透性增加，细胞色素C释放入胞浆，结合凋亡蛋白酶激活因子1,激活caspase-3，促使肿瘤细胞凋亡。

3)激活后，细胞周期蛋白D1、EGFR表达增加，细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子p27Kip1、LKB1和p21Cip1的释放，细胞周期停滞在G1/S期[7]。

4)激活后，活化结节性硬化复合物蛋白2表达增加，关闭雷帕霉素靶蛋白通路，再通过P706sR阻止效应因子4E蛋白和核糖体S6激酶反应，抑制蛋白质的生物合成，抑制肿瘤细胞的增殖[13]。

二甲双胍通过抑制ERK1/2磷酸化，抑制ERK1/2-MAPK通路，干预肿瘤生长信号通路IGF1/MEK/P-ERK/S6，减少蛋白质的合成，从而抑制肿瘤生长[13]。

二甲双胍通过抑制转录因子核因子κB的活性，下调Lin28B的表达，减少对mi-RNA Let-7的抑制，mi-RNA Let-7转录增加，高迁移率族蛋白A2和H-Ras转录减少，乳腺癌肿瘤细胞增殖和迁移受到抑制[18]。

二甲双胍作用在mi-RNAs，使微小RNA(micro RNA,mi-RNA)如mi-RNA625的表达升高，SCAI蛋白增高，TIMP1蛋白明显增高，抑制基质金属蛋白酶抑制其侵袭和转移来发挥抗癌作用[8]。二甲双胍也可以下调miR-27a的水平，上调AMPK的表达来发挥抗癌作用[11]。

4 总 结

肿瘤细胞存在异质性，二甲双胍的治疗乳腺癌机制在不同的分子亚型不尽相同，这需要进一步研究去证实。二甲双胍除了在治疗乳腺癌时表现出强大能力，在治疗其他恶性肿瘤时也能产生作用。如二甲双胍治疗的2型糖尿病患者罹患口腔癌的概率降低41.6%[19]；治疗多囊卵巢综合征的患者血清中子宫内膜癌细胞侵袭力较对照组下降，肿瘤细胞扩散率也降低25%[20]；它还能延长早期非小细胞癌患者的总生存期[21]；预防乙肝患者罹患肝细胞癌[22]；抑制甲状腺癌FTC-133、K1E7、RO82-W-1、8305C和TT细胞增殖，细胞群体形成和抑制迁移[23]。目前二甲双胍停滞细胞周期是G0期，这与其他文献报道二甲双胍停滞细胞周期在G1/S期不符。二甲双胍联合其他化疗药物的抗癌机制也不是十分明确,抗癌机制中的通路之间可能还有其他未被发现的联系。但是随着二甲双胍抗肿瘤作用的深入，以二甲双胍发挥抗癌作用的信号通路为新靶点将给临床治疗乳腺癌提供新思路,同时新靶点的产生也为新药研发指明方向。

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