二甲雙胍治療子宮內(nèi)膜癌作用機制的研究進展

康晶，銀鐸

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院，沈陽110000)

子宮內(nèi)膜癌(EC)是女性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤。根據(jù)美國癌癥協(xié)會統(tǒng)計，2010年美國EC新發(fā)病例約為43 470例，占女性惡性腫瘤的6%；估計新增死亡病例7 950例，占女性惡性腫瘤的3%。EC的病死率近20年上升了100%[1]。大約80%的婦女在早期由于不規(guī)則陰道出血癥狀診斷為EC。大約15%的患者診斷為EC時已是Ⅲ、Ⅳ期，5年生存率20%～50%[2]。目前，外科手術(shù)仍是早期治療該病最有效的方法，基本的手術(shù)方式為全子宮切除術(shù)+雙側(cè)附件切除術(shù)，術(shù)后輔以輔助性治療。晚期或復(fù)發(fā)性EC患者以姑息治療為主。然而，近年來，EC的發(fā)病呈年輕化趨勢，約有25%的患者在絕經(jīng)前診斷為EC，約5%的患者發(fā)病年齡在40歲以下[3]。外科手術(shù)影響了患者的生育能力及生活質(zhì)量。為保留患者的生育能力，孕激素特別是合成孕激素(醋酸甲羥孕酮)應(yīng)用于年輕患者早期的保守治療。>30%的EC患者在治療過程中表現(xiàn)出對孕激素治療的不敏感或抗性。而且，40%～50%最初對孕激素治療有反應(yīng)的患者，將產(chǎn)生孕激素抵抗并使腫瘤進一步發(fā)展[4]。因此，探討治療和預(yù)防EC的新方法顯得尤為重要。近年來，越來越多的研究表明，二甲雙胍能夠延緩癌癥進展，降低患者病死率，從而發(fā)揮其潛在的抗腫瘤作用。本文對二甲雙胍抗EC的作用機制作一綜述，為臨床治療EC提供新思路。

1 二甲雙胍的藥理作用

二甲雙胍為雙胍類口服降血糖藥，其主要作用是抑制肝臟糖異生和肝葡萄糖釋放，從而降低循環(huán)中葡萄糖水平，與此同時，增加胰島素敏感性，提高外周組織如骨骼肌和脂肪細胞等對葡萄糖的攝取和利用[5]。此外，二甲雙胍對改善脂質(zhì)代謝也有顯著的影響。臨床研究顯示，二甲雙胍能夠降低血漿游離脂肪酸、甘油三酯及極低密度脂蛋白膽固醇水平，并提高高密度脂蛋白膽固醇的水平[6]。

2 二甲雙胍治療EC的作用機制

2.1 肝激酶B1(LKB1)-AMP依賴的蛋白激酶(AMPK)-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路 據(jù)報道，二甲雙胍能夠通過激活肌肉、脂肪和肝臟組織中的AMPK發(fā)揮其抗腫瘤作用[7]。AMPK是一種異源三聚體絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶復(fù)合物，由具有催化作用的α-亞基和調(diào)節(jié)作用的β和γ亞基組成。AMPK負責(zé)調(diào)節(jié)能量代謝，可被細胞能量水平降低和AMP/ATP比例增加所導(dǎo)致的細胞應(yīng)激所激活[7]。AMPK一旦被激活，則通過刺激分解代謝途徑(葡萄糖攝取、糖酵解和脂肪酸氧化)，并停止ATP消耗過程(脂肪酸、膽固醇和蛋白質(zhì)合成)來恢復(fù)細胞能量水平[8]。肝激酶B1(LKB1)，也稱為絲氨酸/蘇氨酸激酶11(STK11)，普遍被認為是一種腫瘤抑制基因，是AMPK的上游激酶。生物化學(xué)和遺傳分析表明，在能量應(yīng)激條件下，LKB1可通過磷酸化AMPK，進而激活A(yù)MPK[9]。高達65%的EC患者LKB1基因表達缺失[10]。

二甲雙胍通過有機陽離子轉(zhuǎn)運蛋白(Oct1/2)進入細胞，抑制呼吸轉(zhuǎn)運鏈復(fù)合體Ⅰ的活性，從而減少ATP的產(chǎn)生[11]。ATP水平降低可以引起腫瘤抑制基因LKB1激活，LKB1進而磷酸化AMPK[12]。AMPK調(diào)控多個信號通路，控制細胞增殖，主要通過抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路[7]。mTOR可通過磷酸化真核起始因子4E(eIF-4E)結(jié)合蛋白-1(4E-BP1)和S6核糖體蛋白激酶(p70S6K)來控制蛋白質(zhì)的合成。4E-BP1通過結(jié)合eIF-4E，阻斷mRNA翻譯起始復(fù)合物的形成和關(guān)鍵蛋白質(zhì)的合成，如c-myc、cyclin D1蛋白和血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)。當(dāng)4E-BP1磷酸化，eIF-4E釋放，形成翻譯起始復(fù)合物[13]。AMPK可通過磷酸化結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物2(TSC2)抑制mTOR途徑，進而抑制mTOR介導(dǎo)的細胞增殖和mRNA翻譯，這可能有助于二甲雙胍的直接抗腫瘤作用[14]。

2.2 胰島素樣生長因子1(IGF-1)信號通路 IGF-1是一種由70個氨基酸組成的多肽，主要由肝臟合成，局部組織如子宮內(nèi)膜也可通過自分泌和旁分泌的方式分泌IGF-1，進而調(diào)節(jié)細胞增殖和分化。研究表明，EC細胞能合成和分泌IGF-1和IGF-2，IGF-1可通過結(jié)合表達于子宮內(nèi)膜上皮和間質(zhì)細胞的Ⅰ型胰島素樣生長因子受體(IGF-1R)直接刺激細胞增殖，抑制細胞凋亡[15]。IGF-1R是酪氨酸蛋白激酶受體家族中的一員，對建立惡性細胞表型、細胞轉(zhuǎn)移、防止細胞凋亡和促進細胞增殖具有非常重要的作用[16]。IGFBP-1和IGF-1R表達異常可能促進子宮內(nèi)膜發(fā)生病理改變。因此，IGF-1信號通路可能在子宮內(nèi)膜增生和EC的發(fā)展中起重要作用[17]。

據(jù)報道，人EC中，IGF-1R水平與磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(PI-3K/Akt/mTOR)及大鼠肉瘤/加速纖維肉瘤/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(RAS/RAF/ERK)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)[18]。PI-3K/Akt/mTOR信號通路是insulin/IGF-1信號的下游信號通路，可在生理和病理條件下調(diào)節(jié)細胞存活、增殖和代謝[19]。研究已經(jīng)表明，IR和IGF-1R過表達可通過激活PI3K/Akt/mTOR信號通路，誘導(dǎo)人子宮內(nèi)膜增生并促進Ⅰ型EC細胞生長[20]。

研究表明，二甲雙胍可通過抑制EC細胞系分泌IGF-1和表達IGF-1R，升高胰島素生長因子結(jié)合蛋白(IGFBP-1)水平，進而抑制下游PI-3K/Akt/mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，抑制EC細胞生長[15]。

2.3 FOXO1信號通路 FOXO1轉(zhuǎn)錄因子屬于Forkhead轉(zhuǎn)錄因子，是FOXO亞家族中的一員[21]。據(jù)報道其參與多種細胞功能，包括細胞增殖、分化、存活、葡萄糖代謝和抗氧化應(yīng)激過程[22]。FOXO1的活性通過多種機制(翻譯后修飾，如磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化、亞細胞定位和直接的蛋白質(zhì)間相互作用)嚴格控制，其中磷酸化對調(diào)節(jié)哺乳動物FOXO1功能非常關(guān)鍵。研究表明，AMPK介導(dǎo)的FOXO1磷酸化是保證FOXO1穩(wěn)定性和核定位的關(guān)鍵[23]。

越來越多的證據(jù)表明，隨著EC的發(fā)展，AMPK的水平逐漸降低，F(xiàn)OXO1在細胞核中明顯減少或缺失，導(dǎo)致FOXO1的活性明顯降低[24]。二甲雙胍可通過激活A(yù)MPK，降低FOXO1蛋白磷酸化，從而通過FOXO1的翻譯后修飾使其存留于細胞核，發(fā)揮FOXO1的抗增殖作用[23]。

2.4 細胞自噬和凋亡 研究表明，二甲雙胍能夠通過誘導(dǎo)細胞凋亡降低癌細胞活性[25]。Cantrell等[26]研究顯示，二甲雙胍以劑量依賴性促進人EC細胞中半胱天冬酶3(Caspase-3)的活化。研究證明，二甲雙胍能夠改變Bcl-2蛋白的表達，促進PARP裂解和Caspase-3、7、8、9的激活[27]。Caspase-8是死亡受體介導(dǎo)的細胞凋亡的必要條件，而caspase-9是線粒體介導(dǎo)的細胞凋亡的必要條件。Caspase-8及Caspase-9的激活可導(dǎo)致其他半胱氨酸蛋白酶的后續(xù)激活，促進促進細胞凋亡。

自噬以往被認為是細胞的保護過程。最近的研究表明，自噬也可以在細胞死亡中發(fā)揮作用[28]。已有研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以誘導(dǎo)結(jié)腸癌、黑色素瘤及Ishikawa EC細胞自噬[29]。研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可通過提高自噬相關(guān)基因LC-3、Beclin蛋白的表達，促進細胞發(fā)生自噬[30]。研究證明，抑制自噬會減少PARP的裂解和Caspase-3、7、8、9的激活。因此，抑制自噬會減少二甲雙胍誘導(dǎo)的細胞凋亡，進而促進癌細胞存活[26]。

2.5 其他機制 端粒酶激活被認為是細胞增殖和許多惡性腫瘤發(fā)生的基本步驟之一[31]。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)90%的EC表達端粒酶活性[32]。端粒酶由RNA模板(hTR)和具有逆轉(zhuǎn)錄酶活性的催化蛋白(hTERT)組成。hTERT被認為是形成功能性端粒酶限速的決定因素。研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以降低EC細胞系的hTERT表達[26]。此外，已證明，二甲雙胍在癌細胞系中誘導(dǎo)細胞周期停滯[33]。Cantrell等[34]研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍誘導(dǎo)Ishikawa細胞中G0/G1細胞周期停滯。細胞周期蛋白D1/CDK復(fù)合物負責(zé)p27Kip1、p21Cip1的結(jié)合和封存。二甲雙胍可促使cyclin D1表達下調(diào)，這可能導(dǎo)致p27Kip1、p21Cip1釋放，p27Kip1、p21Cip1與CDK2結(jié)合，從而阻斷其活性[35]。體外研究表明，二甲雙胍可針對胰腺癌、卵巢癌等癌癥的干細胞[36，37]，并可與化療聯(lián)合作用阻礙腫瘤細胞生長。

綜上所述，二甲雙胍除作為降血糖藥外，其抗腫瘤作用也得到越來越多的關(guān)注。二甲雙胍作為一種新型的抗腫瘤藥物，為腫瘤的預(yù)防和治療提供了新的途徑。但目前，二甲雙胍的臨床應(yīng)用仍存在問題。在體外研究中使用的二甲雙胍超生理劑量，如果二甲雙胍用于癌癥的治療，其生理劑量是否有效尚需進一步證明。臨床研究分析了使用二甲雙胍治療同時患有糖尿病的子宮內(nèi)膜癌患者，未合并糖尿病的子宮內(nèi)膜癌患者中是否能預(yù)防癌癥、應(yīng)用是否安全仍需一步探討。