二甲双胍在2型糖尿病合并结直肠肿瘤患者治疗中的研究进展

吕蒙蒙 马西文

1郑州大学护理学院（郑州450001）；2郑州大学附属郑州中心医院（郑州450007）

国际糖尿病联盟最新统计显示全球有4.25 亿人患有糖尿病（diabetes mellitus，DM），我国以1.14 亿DM 患者数居世界首位［1］。证据［2-4］表明DM 患者的结直肠癌（colorectal cancer，CRC）、胰腺癌、乳腺癌和其他肿瘤的发病率和死亡率显著高于非DM 患者。而结直肠肿瘤（colorectal neoplasm，CRN）因与2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）有着共同危险因素，即肥胖、吸烟、缺乏运动等，故CRN 是T2DM 患者中最常见的癌症之一，DM 也是CRN 患者复发和转移的独立危险因素［5］。研究［6］指出血糖未控制的2 型糖尿病结直肠肿瘤（T2DM-CRN）患者的总生存期（OS）和中位生存期显著短于血糖控制良好的患者，因此DM 的控制治疗显得尤为重要。二甲双胍（metformin，MF）作为DM 治疗的一线药物，不仅可降低血糖，其降低CRN 发病率的作用［7］也得到证实。因此探讨MF 在T2DM-CRN 患者治疗中的体外效果和体内机制的研究逐渐增多，结果呈现多样性。本文将参阅国内外相关文献，回顾MF 治疗T2DM-CRN 患者的作用效果和机制。

1 MF 在T2DM-CRN 患者治疗中的作用效果

1.1 对患者生存率的影响CRC患者一线化疗方案一般是奥沙利铂联合替吉奥（SOX）或联合卡培他滨等［10］。在SOX 基础上联合MF，与联合普通降糖药相比可有效增强治疗效果，改善病理分级，提高3年生存率，降低淋巴结转移、远处转移及不良反应的发生率［8］。与5-氟尿嘧啶（5-FU）联合治疗难治性转移性CRC 的二期试验中总体显示出适度活性，22%的患者达到肿瘤稳定，MIRANDA 等［9］指出MF联合或不联合5-FU 可能都会对部分难治性转移性CRC 患者具有一定的抗肿瘤作用；OMARI、FRANSGAARE［10-11］随访约11年，研究对比T2DM-CRN 患者口服MF 或其他降糖药的效果，发现MF 组的OS 和无进展生存期明显延长，生存比例较高，OMARI 等［10］研究中病死率下降40%，FRANSGAARD 等［11］研究中全因病死率下降15%。Meta 分析［12］指出服用MF 的T2DM-CRC 患者与不服用的相比具有一定的生存优势，预计OS 获益32%。针对CRC 不同分期，GARRETT 等［13］指出虽发现服用MF T2DM-CRN 患者的OS 与服用其他降糖药的相比提高30%，但对第Ⅳ期患者没起到效果。同样在接受根治性切除的大型Ⅲ期结肠癌患者中，也未发现MF 的使用或其持续时间与无瘤生存率、OS 之间相关，且未增加或降低发生化疗相关3 级或以上不良事件的可能性［14］。但对局部晚期直肠腺癌患者，MF 可提高病理完全缓解率、增加无疾病进展期和OS［15］。

考虑到混杂因素，PAULUS 等［16］调查了21 352 例CRC患者的年龄、种族、吸烟状况、癌症分期、BMI 等，与非MF-DM组相比发现MF-DM组的病死率降低了13%。多变量分析调整临床协变量前后，发现MF 组T2DM 非转移的直肠癌患者总生存率和CRC 特异性生存率都明显较高［17］。一项Meta 分析也表明MF 的摄入量与DM-CRC 患者的OS和CRC 特异性生存的改善相关，特别是Ⅱ期和Ⅲ期患者的OS［18］。另MF 对CRC 特异性死亡的影响女性优于男性［19］。肥胖患者似乎获益更多［9］。但另一篇Meta 分析中指出MF对CRC 特异性存活并没有影响［20］。一项多中心双盲随机对照试验表明在T2DM-CRC 绝经后妇女中，使用MF 的与不使用的CRC 特异性生存率差异无统计学意义［21］。MENAMIN 等［22］通过回顾1 197 例T2DM-CRN 患者亦指出不支持MF 与生存期、癌症特异性死亡之间的关联性。

1.2 对肿瘤复发率的影响CRC 术后复发转移是患者主要死亡原因，局部复发比例3% ～47%，只有20% ～30%的复发适合再次手术。倪平等［23］随访139 例T2DM 结直肠腺瘤患者6～48 个月发现，MF 可有效降低患者术后复发率，是独立的保护因素。HAN 等［24］分析257 例T2DM 结直肠腺瘤术后患者发现，MF 组106 例患者中35.8%复发，在非MF 组的151 例患者中56.3%复发，MF 组的累积复发概率显著低于非MF 组。王黎等［25］发现行手术并放化疗的T2DM-CRC 患者中，MF 组的无进展生存率高于非糖尿病组和糖尿病非MF 组，并显示出降低局部复发率的趋势。HENDERSON 等［26］从多个角度表明MF 与T2DM-CRN 患者预后相关，指出MF 组复发率较低、转移率下降、病死率较低、CEA 显著下降、5年生存率、总生存期上升等结果均有统计学差异。然而OH 等［27］经多变量分析指出服用MF 仅与N 分期降低和肿瘤消退分级3 ～4 增加相关，组间T 分期和完全病理缓解无显著差异，无复发生存率、无病生存率和总体生存率无显著差异。SINGH 等［14］也未发现服用MF或其服用时间与复发时间之间的关系。

虽多数研究肯定MF 有益于T2DM-CRN 患者的生存和预后，甚有研究［28］表明较高浓度的MF 可能具有独立的抗肿瘤作用，但与之矛盾的研究结果并存。可能因多数研究注重比较MF 使用与否的效果，而忽略MF 与患者生存之间可能存在的剂量、浓度、时间等关系。另关于癌症分期、病理类型、大小转移及治疗信息描述不充分，而这些也可能会影响癌症患者生存，使结果分析存在偏差。此外种族、地区和不同水平的医疗服务也可能是影响MF 对癌症存活率评估的外在因素。故进一步研究，特别是设计良好的随机对照，以期证实已发现的益处。

2 MF 在CRN 患者治疗中的作用机制

2.1 抑制过度活化的Notch1/Hes1信号通路Notch、Jagged和Hes 因子在CRC 细胞系中高度表达，活性Notch 信号对CRC 的发生、进展和转移发挥着重要作用。YANG 等［29］发现由于Notch1/Hes1 信号的过度激活，T2DM-CRC 患者中的癌细胞增殖较非DM-CRC 患者增加，分化较之减少。且Notch1/Hes1 信号在肿瘤组织和远离肿瘤位置的正常组织中被不同模式激活。在正常组织中，Dll1、Notch1、Math1 和RBP-JK 的表达增加，Dll4 和Hes1 的表达降低，在肿瘤组织中，仅Dll1 和Notch1 的表达增加。通过比较胰岛素组和MF 组，发现使用胰岛素会加重这些异常病理过程，而MF组中Dll1，Notch1，Math1 和RBP-JK 的表达降低、Dll4 和Hes1 的表达增加、隐窝深度显著较低，与非DM 结直肠癌患者相似。结果表明MF 可以通过上调正常组织中的Dll4和Hes1、下调肿瘤组织中的Dll1 和Notch1 来抑制Notch1/Hes1 信号的过度活跃起到缓解病理过程的效果。但MF控制Notch1/Hes1 信号传导抑制CRC 组织的增殖、改善结肠上皮细胞的异常分化的直接机制研究较少，有待探索。

2.2 抑制化疗耐药的结直肠癌HT29 和HCT116 细胞生长研究［30］比较发现单用MF 可将结肠球菌的形成频率降低1.5 ～2 倍，联合5-FU 奥沙利铂治疗则降低7～8 倍，在所有使用浓度下联合比单用更有效抑制HCT116和HT29细胞生长。可能与联合治疗降低miRNA21表达、增加miR145 表达、抑制Wnt/β-catenin 信号传导、引起TCF/LEF 的转录活性降低等有关。随着MF 浓度和处理时间的增加，HT29 细胞中IDH1 表达增加、PKM2 表达减少、PDH 活性逐渐增加、HK 活性逐渐下降、生长受抑制增加［31］。与顺铂纳米立体组合，MF 可增强顺铂纳米立体的细胞毒性和诱导HCT116细胞凋亡的作用效果［32］。MF 联合电离辐射也可协同抑制p53 缺陷型HCT116 细胞，可能与诱导G2/M 阻滞、降低肿瘤中DNA 修复蛋白表达来增强细胞放射敏感性有关［33］，还可能与激活p-AMPK、抑制mTOR、上调ADORA1 有关［34］。MF还可通过改变细胞系中mTOR 通路蛋白、上皮间充质转化相关蛋白和凋亡相关蛋白的表达等抑制HT29、HCT116 细胞，和西罗莫司协同使用时效果更明显［35］。MF 另可通过增加氧化应激和激活凋亡机制、减少IL-1β基因表达的IL-6、cox-2 和TNF-α及其受体等增强5-氨基水杨酸的抗炎作用，增强其对MMP-2 和MMP-9 酶活性的抑制作用，诱导HCT116 和Caco-2CRC 细胞死亡［36］。

2.3 抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路CRC发生涉及多种基因改变，包括致癌性Ras 活化，磷脂酰肌醇3-激酶通路过度激活等，许多致癌途径激活mTOR。SABER等［32］发现MF-顺铂纳米立体作用CRC 细胞时可通过AMPK活化和p-Akt 抑制显著的、双重的抑制mTOR 信号传导途径的活性来促进细胞凋亡。LAN 等［37］发现MF 可激活AMPKmTOR通路，诱导CRC细胞生长抑制和凋亡，且与MF显著上调CRC细胞中腺苷A1受体的表达有关。在鼠模型中，MF可激活AMPK 并抑制mTOR/S6K1 途径，使结肠上皮增殖受到抑制并减少结肠息肉的形成［38］。MF与X线联用时，p-AMPK表达也显著增加，p-mTOR的表达也显著下降［34］。有趣的是，在治疗患CRN 小鼠中维生素D3 可能通过AMPK（IGF-1）/Mtor 通路下调S6P 表达来增强MF 的化学预防作用，MF 可能通过维生素D 受体/β-连环蛋白途径抑制c-Myc 和细胞周期蛋白D1 的蛋白表达来增强维生素D3 的化学预防作用；其中100 IU/（kg·d）维生素D3 和120 mg/（kg·d）MF 组的抑制作用最为明显，可更显著减少结肠中异常隐窝灶和肿瘤数量［39］。

2.4 减少CRC 干细胞表面标志物CD133、CD44 的表达HUR 等［40］证实了CD133 与直肠癌的复发相关，具有临床预测价值。张群慧等［41］将MF 作用于结肠癌干细胞，结果显示细胞活力随时间浓度的提高而逐渐下降，CD133蛋白表达逐渐降低。MF-5-FU 干预SW620 的效果与5-FU单独使用相比，发现不仅促凋亡抗增殖作用明显增强，通过流式细胞检测还发现结肠癌细胞内CD133+细胞的比例较显著降低［42］。MONTALES 等［43］发现在高胰岛素状态下模拟代谢失调的细胞中，MF、露那辛和大豆成分基因（soybean components genistein）单独或联合治疗可减少结肠球形成和CD133+、CD44+亚群的频率，并指出可能与PTEN 的增加与FASN 表达降低相关。此外，MF、露那辛、大豆成分基因共同处理可提高高胰岛素条件下，5-FU 促进细胞凋亡和抑制CD133+、CD44+亚群的效力。若确定MF 与生物可利用大豆成分基因的共享分子网络，将有助于增加糖尿病和非糖尿病CRC 患者的药物疗效。

2.5 抑制人结肠癌细胞系SW480、SW620、LOVO 细胞的增殖在上皮-间质转化（EMT）模型中用MF 处理SW480，MF 表现出对SW480 细胞的增殖、迁移和侵袭的抑制作用，可以在CRC 的EMT 过程中对［SNAIL/miR-34］：［ZEB/miR-200］系统进行双向调节，表现为对EMT 的抑制以及总体群中E/M 杂交细胞的比例增加，E-钙粘蛋白和ZEB1 表达的增加［44］。从SW480 中创建的14-3-3zeta 低表达的稳定细胞系中，发现MF 在DM 背景下可能通过逆转CRC 中14-3-3zeta 引起的AMPK 抑制，治疗14-3-3zeta 过度表达的癌症［45］。MF 对SW480 细胞株的抑制作用随时间延长抑制作用明显加强，与阿司匹林联合的抑制凋亡率显著高于单用MF 或阿司匹林［46］。MF-5-FU 干预SW620 细胞较5-FU 单独作用，细胞周期S 期比例降低，早期及晚期凋亡率增加［42］。在谷氨酰胺耗尽非低葡萄糖培养基中，SW620 细胞变得对MF 抑制癌症干细胞的作用敏感，发现抑制谷氨酰胺途径可以增强MF 对癌症干细胞的抑制作用［47］。HE 等［48］用10 mmol/L MF 处理LoVo 细胞8、24 和48 h 并进行代谢分析，发现大部分代谢物在8 h 上调，但在24、48 h 时由MF 下调，表明MF 抑制LoVo 细胞的增殖可能是通过以时间依赖性方式在代谢和转录水平上调节细胞能量代谢。MOON 等［49］发现脂联素和（或）MF 可通过调控细胞周期进程、逆转白细胞介素1b 对抑癌基因（p53）和细胞周期调控基因（p21、p27、cyclinE2）表达的调控来抑制LoVo 等细胞生长。另研究［50］表明缺营养的LoVo 细胞对5-FU 化疗敏感性降低，缺营养能诱导LoVo 细胞激活自噬，细胞中Beclin1 和P53 基因表达上调，P53 可能参与缺营养诱导的自噬。

3 小结

综上所述，MF 的抗肿瘤作用在实验生物学层面多是被肯定的，但其在实际患者治疗应用中的效果仍有争议，可能与研究中潜在协变量多且不一致、设计局限等有关。临床研究多为回顾性研究，前瞻性、随机对照研究相对较少，也较少探讨不同情况下MF 合适的使用剂量和持续时间、最合适的联合用药等。未来研究需考虑这些因素，为MF 对T2DM-CRN 患者存活影响及使用原则提供更准确的依据。此外MF 抑制CRN 的机制呈现多样性，确切的机制还需进一步挖掘探讨。另上调CD55、CD59 的表达可能是肿瘤细胞免疫逃逸的机制之一，T2DM-CRN 患者外周血CD55、CD59 表达变化及MF 对其表达的影响少有报道，可做相关探索以期为治疗提供更多理论依据和新思路。