二甲雙胍在2型糖尿病合并結(jié)直腸腫瘤患者治療中的研究進(jìn)展

呂蒙蒙 馬西文

1鄭州大學(xué)護(hù)理學(xué)院（鄭州450001）；2鄭州大學(xué)附屬鄭州中心醫(yī)院（鄭州450007）

國(guó)際糖尿病聯(lián)盟最新統(tǒng)計(jì)顯示全球有4.25 億人患有糖尿病（diabetes mellitus，DM），我國(guó)以1.14 億DM 患者數(shù)居世界首位［1］。證據(jù)［2-4］表明DM 患者的結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）、胰腺癌、乳腺癌和其他腫瘤的發(fā)病率和死亡率顯著高于非DM 患者。而結(jié)直腸腫瘤（colorectal neoplasm，CRN）因與2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）有著共同危險(xiǎn)因素，即肥胖、吸煙、缺乏運(yùn)動(dòng)等，故CRN 是T2DM 患者中最常見(jiàn)的癌癥之一，DM 也是CRN 患者復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［5］。研究［6］指出血糖未控制的2 型糖尿病結(jié)直腸腫瘤（T2DM-CRN）患者的總生存期（OS）和中位生存期顯著短于血糖控制良好的患者，因此DM 的控制治療顯得尤為重要。二甲雙胍（metformin，MF）作為DM 治療的一線藥物，不僅可降低血糖，其降低CRN 發(fā)病率的作用［7］也得到證實(shí)。因此探討MF 在T2DM-CRN 患者治療中的體外效果和體內(nèi)機(jī)制的研究逐漸增多，結(jié)果呈現(xiàn)多樣性。本文將參閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，回顧MF 治療T2DM-CRN 患者的作用效果和機(jī)制。

1 MF 在T2DM-CRN 患者治療中的作用效果

1.1 對(duì)患者生存率的影響CRC患者一線化療方案一般是奧沙利鉑聯(lián)合替吉奧（SOX）或聯(lián)合卡培他濱等［10］。在SOX 基礎(chǔ)上聯(lián)合MF，與聯(lián)合普通降糖藥相比可有效增強(qiáng)治療效果，改善病理分級(jí)，提高3年生存率，降低淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及不良反應(yīng)的發(fā)生率［8］。與5-氟尿嘧啶（5-FU）聯(lián)合治療難治性轉(zhuǎn)移性CRC 的二期試驗(yàn)中總體顯示出適度活性，22%的患者達(dá)到腫瘤穩(wěn)定，MIRANDA 等［9］指出MF聯(lián)合或不聯(lián)合5-FU 可能都會(huì)對(duì)部分難治性轉(zhuǎn)移性CRC 患者具有一定的抗腫瘤作用；OMARI、FRANSGAARE［10-11］隨訪約11年，研究對(duì)比T2DM-CRN 患者口服MF 或其他降糖藥的效果，發(fā)現(xiàn)MF 組的OS 和無(wú)進(jìn)展生存期明顯延長(zhǎng)，生存比例較高，OMARI 等［10］研究中病死率下降40%，F(xiàn)RANSGAARD 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 患者與不服用的相比具有一定的生存優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)OS 獲益32%。針對(duì)CRC 不同分期，GARRETT 等［13］指出雖發(fā)現(xiàn)服用MF T2DM-CRN 患者的OS 與服用其他降糖藥的相比提高30%，但對(duì)第Ⅳ期患者沒(méi)起到效果。同樣在接受根治性切除的大型Ⅲ期結(jié)腸癌患者中，也未發(fā)現(xiàn)MF 的使用或其持續(xù)時(shí)間與無(wú)瘤生存率、OS 之間相關(guān)，且未增加或降低發(fā)生化療相關(guān)3 級(jí)或以上不良事件的可能性［14］。但對(duì)局部晚期直腸腺癌患者，MF 可提高病理完全緩解率、增加無(wú)疾病進(jìn)展期和OS［15］。

考慮到混雜因素，PAULUS 等［16］調(diào)查了21 352 例CRC患者的年齡、種族、吸煙狀況、癌癥分期、BMI 等，與非MF-DM組相比發(fā)現(xiàn)MF-DM組的病死率降低了13%。多變量分析調(diào)整臨床協(xié)變量前后，發(fā)現(xiàn)MF 組T2DM 非轉(zhuǎn)移的直腸癌患者總生存率和CRC 特異性生存率都明顯較高［17］。一項(xiàng)Meta 分析也表明MF 的攝入量與DM-CRC 患者的OS和CRC 特異性生存的改善相關(guān)，特別是Ⅱ期和Ⅲ期患者的OS［18］。另MF 對(duì)CRC 特異性死亡的影響女性優(yōu)于男性［19］。肥胖患者似乎獲益更多［9］。但另一篇Meta 分析中指出MF對(duì)CRC 特異性存活并沒(méi)有影響［20］。一項(xiàng)多中心雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)表明在T2DM-CRC 絕經(jīng)后婦女中，使用MF 的與不使用的CRC 特異性生存率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［21］。MENAMIN 等［22］通過(guò)回顧1 197 例T2DM-CRN 患者亦指出不支持MF 與生存期、癌癥特異性死亡之間的關(guān)聯(lián)性。

1.2 對(duì)腫瘤復(fù)發(fā)率的影響CRC 術(shù)后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移是患者主要死亡原因，局部復(fù)發(fā)比例3% ～47%，只有20% ～30%的復(fù)發(fā)適合再次手術(shù)。倪平等［23］隨訪139 例T2DM 結(jié)直腸腺瘤患者6～48 個(gè)月發(fā)現(xiàn)，MF 可有效降低患者術(shù)后復(fù)發(fā)率，是獨(dú)立的保護(hù)因素。HAN 等［24］分析257 例T2DM 結(jié)直腸腺瘤術(shù)后患者發(fā)現(xiàn)，MF 組106 例患者中35.8%復(fù)發(fā)，在非MF 組的151 例患者中56.3%復(fù)發(fā)，MF 組的累積復(fù)發(fā)概率顯著低于非MF 組。王黎等［25］發(fā)現(xiàn)行手術(shù)并放化療的T2DM-CRC 患者中，MF 組的無(wú)進(jìn)展生存率高于非糖尿病組和糖尿病非MF 組，并顯示出降低局部復(fù)發(fā)率的趨勢(shì)。HENDERSON 等［26］從多個(gè)角度表明MF 與T2DM-CRN 患者預(yù)后相關(guān)，指出MF 組復(fù)發(fā)率較低、轉(zhuǎn)移率下降、病死率較低、CEA 顯著下降、5年生存率、總生存期上升等結(jié)果均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。然而OH 等［27］經(jīng)多變量分析指出服用MF 僅與N 分期降低和腫瘤消退分級(jí)3 ～4 增加相關(guān)，組間T 分期和完全病理緩解無(wú)顯著差異，無(wú)復(fù)發(fā)生存率、無(wú)病生存率和總體生存率無(wú)顯著差異。SINGH 等［14］也未發(fā)現(xiàn)服用MF或其服用時(shí)間與復(fù)發(fā)時(shí)間之間的關(guān)系。

雖多數(shù)研究肯定MF 有益于T2DM-CRN 患者的生存和預(yù)后，甚有研究［28］表明較高濃度的MF 可能具有獨(dú)立的抗腫瘤作用，但與之矛盾的研究結(jié)果并存。可能因多數(shù)研究注重比較MF 使用與否的效果，而忽略MF 與患者生存之間可能存在的劑量、濃度、時(shí)間等關(guān)系。另關(guān)于癌癥分期、病理類型、大小轉(zhuǎn)移及治療信息描述不充分，而這些也可能會(huì)影響癌癥患者生存，使結(jié)果分析存在偏差。此外種族、地區(qū)和不同水平的醫(yī)療服務(wù)也可能是影響MF 對(duì)癌癥存活率評(píng)估的外在因素。故進(jìn)一步研究，特別是設(shè)計(jì)良好的隨機(jī)對(duì)照，以期證實(shí)已發(fā)現(xiàn)的益處。

2 MF 在CRN 患者治療中的作用機(jī)制

2.1 抑制過(guò)度活化的Notch1/Hes1信號(hào)通路Notch、Jagged和Hes 因子在CRC 細(xì)胞系中高度表達(dá)，活性Notch 信號(hào)對(duì)CRC 的發(fā)生、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移發(fā)揮著重要作用。YANG 等［29］發(fā)現(xiàn)由于Notch1/Hes1 信號(hào)的過(guò)度激活，T2DM-CRC 患者中的癌細(xì)胞增殖較非DM-CRC 患者增加，分化較之減少。且Notch1/Hes1 信號(hào)在腫瘤組織和遠(yuǎn)離腫瘤位置的正常組織中被不同模式激活。在正常組織中，Dll1、Notch1、Math1 和RBP-JK 的表達(dá)增加，Dll4 和Hes1 的表達(dá)降低，在腫瘤組織中，僅Dll1 和Notch1 的表達(dá)增加。通過(guò)比較胰島素組和MF 組，發(fā)現(xiàn)使用胰島素會(huì)加重這些異常病理過(guò)程，而MF組中Dll1，Notch1，Math1 和RBP-JK 的表達(dá)降低、Dll4 和Hes1 的表達(dá)增加、隱窩深度顯著較低，與非DM 結(jié)直腸癌患者相似。結(jié)果表明MF 可以通過(guò)上調(diào)正常組織中的Dll4和Hes1、下調(diào)腫瘤組織中的Dll1 和Notch1 來(lái)抑制Notch1/Hes1 信號(hào)的過(guò)度活躍起到緩解病理過(guò)程的效果。但MF控制Notch1/Hes1 信號(hào)傳導(dǎo)抑制CRC 組織的增殖、改善結(jié)腸上皮細(xì)胞的異常分化的直接機(jī)制研究較少，有待探索。

2.2 抑制化療耐藥的結(jié)直腸癌HT29 和HCT116 細(xì)胞生長(zhǎng)研究［30］比較發(fā)現(xiàn)單用MF 可將結(jié)腸球菌的形成頻率降低1.5 ～2 倍，聯(lián)合5-FU 奧沙利鉑治療則降低7～8 倍，在所有使用濃度下聯(lián)合比單用更有效抑制HCT116和HT29細(xì)胞生長(zhǎng)。可能與聯(lián)合治療降低miRNA21表達(dá)、增加miR145 表達(dá)、抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)傳導(dǎo)、引起TCF/LEF 的轉(zhuǎn)錄活性降低等有關(guān)。隨著MF 濃度和處理時(shí)間的增加，HT29 細(xì)胞中IDH1 表達(dá)增加、PKM2 表達(dá)減少、PDH 活性逐漸增加、HK 活性逐漸下降、生長(zhǎng)受抑制增加［31］。與順鉑納米立體組合，MF 可增強(qiáng)順鉑納米立體的細(xì)胞毒性和誘導(dǎo)HCT116細(xì)胞凋亡的作用效果［32］。MF 聯(lián)合電離輻射也可協(xié)同抑制p53 缺陷型HCT116 細(xì)胞，可能與誘導(dǎo)G2/M 阻滯、降低腫瘤中DNA 修復(fù)蛋白表達(dá)來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞放射敏感性有關(guān)［33］，還可能與激活p-AMPK、抑制mTOR、上調(diào)ADORA1 有關(guān)［34］。MF還可通過(guò)改變細(xì)胞系中mTOR 通路蛋白、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)蛋白和凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)等抑制HT29、HCT116 細(xì)胞，和西羅莫司協(xié)同使用時(shí)效果更明顯［35］。MF 另可通過(guò)增加氧化應(yīng)激和激活凋亡機(jī)制、減少I(mǎi)L-1β基因表達(dá)的IL-6、cox-2 和TNF-α及其受體等增強(qiáng)5-氨基水楊酸的抗炎作用，增強(qiáng)其對(duì)MMP-2 和MMP-9 酶活性的抑制作用，誘導(dǎo)HCT116 和Caco-2CRC 細(xì)胞死亡［36］。

2.3 抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路CRC發(fā)生涉及多種基因改變，包括致癌性Ras 活化，磷脂酰肌醇3-激酶通路過(guò)度激活等，許多致癌途徑激活mTOR。SABER等［32］發(fā)現(xiàn)MF-順鉑納米立體作用CRC 細(xì)胞時(shí)可通過(guò)AMPK活化和p-Akt 抑制顯著的、雙重的抑制mTOR 信號(hào)傳導(dǎo)途徑的活性來(lái)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。LAN 等［37］發(fā)現(xiàn)MF 可激活A(yù)MPKmTOR通路，誘導(dǎo)CRC細(xì)胞生長(zhǎng)抑制和凋亡，且與MF顯著上調(diào)CRC細(xì)胞中腺苷A1受體的表達(dá)有關(guān)。在鼠模型中，MF可激活A(yù)MPK 并抑制mTOR/S6K1 途徑，使結(jié)腸上皮增殖受到抑制并減少結(jié)腸息肉的形成［38］。MF與X線聯(lián)用時(shí)，p-AMPK表達(dá)也顯著增加，p-mTOR的表達(dá)也顯著下降［34］。有趣的是，在治療患CRN 小鼠中維生素D3 可能通過(guò)AMPK（IGF-1）/Mtor 通路下調(diào)S6P 表達(dá)來(lái)增強(qiáng)MF 的化學(xué)預(yù)防作用，MF 可能通過(guò)維生素D 受體/β-連環(huán)蛋白途徑抑制c-Myc 和細(xì)胞周期蛋白D1 的蛋白表達(dá)來(lái)增強(qiáng)維生素D3 的化學(xué)預(yù)防作用；其中100 IU/（kg·d）維生素D3 和120 mg/（kg·d）MF 組的抑制作用最為明顯，可更顯著減少結(jié)腸中異常隱窩灶和腫瘤數(shù)量［39］。

2.4 減少CRC 干細(xì)胞表面標(biāo)志物CD133、CD44 的表達(dá)HUR 等［40］證實(shí)了CD133 與直腸癌的復(fù)發(fā)相關(guān)，具有臨床預(yù)測(cè)價(jià)值。張群慧等［41］將MF 作用于結(jié)腸癌干細(xì)胞，結(jié)果顯示細(xì)胞活力隨時(shí)間濃度的提高而逐漸下降，CD133蛋白表達(dá)逐漸降低。MF-5-FU 干預(yù)SW620 的效果與5-FU單獨(dú)使用相比，發(fā)現(xiàn)不僅促凋亡抗增殖作用明顯增強(qiáng)，通過(guò)流式細(xì)胞檢測(cè)還發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌細(xì)胞內(nèi)CD133+細(xì)胞的比例較顯著降低［42］。MONTALES 等［43］發(fā)現(xiàn)在高胰島素狀態(tài)下模擬代謝失調(diào)的細(xì)胞中，MF、露那辛和大豆成分基因（soybean components genistein）單獨(dú)或聯(lián)合治療可減少結(jié)腸球形成和CD133+、CD44+亞群的頻率，并指出可能與PTEN 的增加與FASN 表達(dá)降低相關(guān)。此外，MF、露那辛、大豆成分基因共同處理可提高高胰島素條件下，5-FU 促進(jìn)細(xì)胞凋亡和抑制CD133+、CD44+亞群的效力。若確定MF 與生物可利用大豆成分基因的共享分子網(wǎng)絡(luò)，將有助于增加糖尿病和非糖尿病CRC 患者的藥物療效。

2.5 抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞系SW480、SW620、LOVO 細(xì)胞的增殖在上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）模型中用MF 處理SW480，MF 表現(xiàn)出對(duì)SW480 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲的抑制作用，可以在CRC 的EMT 過(guò)程中對(duì)［SNAIL/miR-34］：［ZEB/miR-200］系統(tǒng)進(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，表現(xiàn)為對(duì)EMT 的抑制以及總體群中E/M 雜交細(xì)胞的比例增加，E-鈣粘蛋白和ZEB1 表達(dá)的增加［44］。從SW480 中創(chuàng)建的14-3-3zeta 低表達(dá)的穩(wěn)定細(xì)胞系中，發(fā)現(xiàn)MF 在DM 背景下可能通過(guò)逆轉(zhuǎn)CRC 中14-3-3zeta 引起的AMPK 抑制，治療14-3-3zeta 過(guò)度表達(dá)的癌癥［45］。MF 對(duì)SW480 細(xì)胞株的抑制作用隨時(shí)間延長(zhǎng)抑制作用明顯加強(qiáng)，與阿司匹林聯(lián)合的抑制凋亡率顯著高于單用MF 或阿司匹林［46］。MF-5-FU 干預(yù)SW620 細(xì)胞較5-FU 單獨(dú)作用，細(xì)胞周期S 期比例降低，早期及晚期凋亡率增加［42］。在谷氨酰胺耗盡非低葡萄糖培養(yǎng)基中，SW620 細(xì)胞變得對(duì)MF 抑制癌癥干細(xì)胞的作用敏感，發(fā)現(xiàn)抑制谷氨酰胺途徑可以增強(qiáng)MF 對(duì)癌癥干細(xì)胞的抑制作用［47］。HE 等［48］用10 mmol/L MF 處理LoVo 細(xì)胞8、24 和48 h 并進(jìn)行代謝分析，發(fā)現(xiàn)大部分代謝物在8 h 上調(diào)，但在24、48 h 時(shí)由MF 下調(diào)，表明MF 抑制LoVo 細(xì)胞的增殖可能是通過(guò)以時(shí)間依賴性方式在代謝和轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝。MOON 等［49］發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素和（或）MF 可通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程、逆轉(zhuǎn)白細(xì)胞介素1b 對(duì)抑癌基因（p53）和細(xì)胞周期調(diào)控基因（p21、p27、cyclinE2）表達(dá)的調(diào)控來(lái)抑制LoVo 等細(xì)胞生長(zhǎng)。另研究［50］表明缺營(yíng)養(yǎng)的LoVo 細(xì)胞對(duì)5-FU 化療敏感性降低，缺營(yíng)養(yǎng)能誘導(dǎo)LoVo 細(xì)胞激活自噬，細(xì)胞中Beclin1 和P53 基因表達(dá)上調(diào)，P53 可能參與缺營(yíng)養(yǎng)誘導(dǎo)的自噬。

3 小結(jié)

綜上所述，MF 的抗腫瘤作用在實(shí)驗(yàn)生物學(xué)層面多是被肯定的，但其在實(shí)際患者治療應(yīng)用中的效果仍有爭(zhēng)議，可能與研究中潛在協(xié)變量多且不一致、設(shè)計(jì)局限等有關(guān)。臨床研究多為回顧性研究，前瞻性、隨機(jī)對(duì)照研究相對(duì)較少，也較少探討不同情況下MF 合適的使用劑量和持續(xù)時(shí)間、最合適的聯(lián)合用藥等。未來(lái)研究需考慮這些因素，為MF 對(duì)T2DM-CRN 患者存活影響及使用原則提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。此外MF 抑制CRN 的機(jī)制呈現(xiàn)多樣性，確切的機(jī)制還需進(jìn)一步挖掘探討。另上調(diào)CD55、CD59 的表達(dá)可能是腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的機(jī)制之一，T2DM-CRN 患者外周血CD55、CD59 表達(dá)變化及MF 對(duì)其表達(dá)的影響少有報(bào)道，可做相關(guān)探索以期為治療提供更多理論依據(jù)和新思路。