二甲雙胍在人骨肉瘤治療中作用的研究進展

張潔，張翔

（延安大學醫學院，陜西 延安716000）

0 引言

二甲雙胍是一種源自草藥的親脂性雙胍類藥物，它可調節細胞凋亡，自噬，細胞周期，氧化應激，炎癥，代謝穩態和表觀遺傳調控所涉及的上下游分子，自1950年代以來就廣泛用于治療糖尿病。單獨使用二甲雙胍或是與胰島素聯合使用是目前全球應用于治療糖尿病的最普遍的方法[1]。有關二甲雙胍在動物和人體試驗的研究結果均表明，二甲雙胍在肝臟通過阻斷線粒體氧化還原來抑制糖異生。但是，目前對于二甲雙胍的作用機理的仍無全面的了解，而且該藥的作用有可能是多效的。比如，有研究證明二甲雙胍也是一種胰島素增敏劑，并可能通過多種機制作用于腸腔來發揮此作用[2]。六十年的臨床經驗和試驗數據證明了二甲雙胍的安全性，有效性和耐受性：二甲雙胍幾乎沒有產生任何安全隱患，但其主要的例外就是二甲雙胍可導致乳酸亞臨床增加，而且在二甲雙胍極端過量使用時可引起乳酸酸中毒[1,3]。因此，對于有乳酸性酸中毒危險因素的患者，以及肝功能不全，心力衰竭和慢性腎臟病的患者并不推薦使用二甲雙胍[3]。然而越來越多的研究發現在2型糖尿病患者中，由于抗糖尿病藥物如胰島素，磺酰脲類，二肽基肽酶（DPP）4抑制劑和葡萄糖依賴性促胰島素肽（GLP-1）類似物的使用，增加了糖尿病患者罹患不同癌癥的額外風險，尤其是結直腸癌的患病率大大增加，而當使用二甲雙胍作為抗糖尿病藥以及一種獨立的抗癌藥物時，其在預防和治療糖尿病患者的癌癥方面顯示出有益的作用，因此，使用二甲雙胍來治療癌癥引起了醫生和研究人員的廣泛關注[4]。

由于人口老齡化，環境惡化的趨勢以及某些不良行為習慣的出現，全世界的癌癥負擔急劇增加，盡管在過去的十年中，關于癌癥的治療取得了許多進步，但是癌癥仍然是全球普遍流行的主要死亡原因之一。GLOBOCAN 2018年的估計顯示，全世界有五分之一的男性和六分之一的女性將罹患癌癥，八分之一的男性和十分之一的女性將在75歲之前死于癌癥[5]。亞洲占世界人口的近60%，癌癥死亡率也高于其他地區，癌癥現在也已成為中國嚴重的公共衛生問題，與此事實相一致，癌癥也成為導致死亡的主要原因，并在中國造成了沉重的疾病負擔。在過去的五年中，中國的新癌癥病例和死亡人數持續增加，粗發病率和粗死亡率也持續增加[6]，骨肉瘤是最常見的原發性骨惡性腫瘤，通常發生在兒童和年輕人中，轉移或復發性疾病的患者的長期生存率僅為20%左右[7]，化學療法的使用顯著提高了骨肉瘤患者的5年總生存率，從不到30%提高到60%以上，但是，長期總生存率轉移后患者的比例仍不到20%，近年來，經過臨床驗證的靶向療法尚無用于治療骨肉瘤的療法，自從1970年代末引入阿霉素，甲氨蝶呤和順鉑以來，骨肉瘤患者的治療結果基本上沒有變化，骨肉瘤患者的5年總生存率仍然相對停滯。因此，考慮到目前骨肉瘤患者最佳治療的局限性，迫切需要確定新的治療方案。

本文綜述分析了二甲雙胍治療骨肉瘤的潛在可能性，對二甲雙胍作為一種潛在的化療藥物或新輔助藥物的了解將為它在全球范圍內作為可負擔得起的，耐受性良好且有效的抗癌藥物提供有效的參考信息。

1 二甲雙胍抑制人骨肉瘤細胞的生長

有研究表明在U2OS和143B細胞中二甲雙胍能夠通過誘導細胞G2 / M期的積累來阻止細胞增殖的進程，此外，二甲雙胍還會引發骨肉瘤細胞系中的程序性細胞死亡。而且，二甲雙胍所引發的細胞凋亡和自噬的誘導作用在用ROS清除劑NAC和JNK抑制劑SP600125處理后可以顯著減弱，該研究證明在體內二甲雙胍的安全劑量即可通過人骨肉瘤中依賴于ROS的JNK / c-Jun級聯反應誘導細胞周期停滯以及程序性細胞死亡，包括凋亡和自噬來抑制骨肉瘤的生長[8]。有研究發現二甲雙胍可通過抑制細胞周期蛋白依賴性激酶的活性來抑制骨肉瘤干細胞的自我更新能力并誘導G0/G1期停滯。此外，二甲雙胍通過線粒體依賴性途徑誘導細胞凋亡，導致線粒體跨膜電位的崩潰和活性氧的產生，導致ATP合成減少，AMPK的激活導致mTOR通路的逆轉，從而引發自噬。特別是，二甲雙胍介導的自噬抑制了骨肉瘤干細胞的干性和多能性的穩態[9]。還有研究表明二甲雙胍可以誘導CD11b+細胞介導的不依賴T細胞的K7M2neo骨肉瘤的生長抑制，二甲雙胍治療降低了腫瘤中CD11b+細胞的基礎呼吸和CD11b+細胞的耗氧率/細胞外酸化率比，二甲雙胍可將CD11b+細胞的代謝重定向至較低的氧化磷酸化，同時提高糖酵解作用，從而將微環境推向抑制某些腫瘤生長的狀態[10]。研究發現SATB2在骨肉瘤干細胞中表達上調，且與骨肉瘤患者的不良的臨床預后相關，敲除SATB2可以減少肌球蛋白的形成、細胞增殖和干細胞樣基因的表達，同時降低體內腫瘤的生長和化學抗性，N-鈣粘著蛋白是SATB2的一個關鍵下游靶基因，它可介導干細胞樣表型，SATB2或N-鈣黏著蛋白的減少導致NF-kB失活，從而導致骨肉瘤球形成受損和腫瘤細胞增殖，而二甲雙胍治療骨肉瘤細胞通過抑制N-鈣黏著蛋白增強了化療的效果[11]。

2 二甲雙胍抑制骨肉瘤的侵襲和轉移

有研究發現miR-570-3p介導的LCMR1和ATG12抑制作用與二甲雙胍對骨肉瘤細胞轉移的抑制作用有關，miR-570-3p在人轉移性骨肉瘤組織中顯著下調，而在非轉移性骨肉瘤組織中則沒有，二甲雙胍可減少骨肉瘤的轉移和自噬，而且這種自噬是有利于骨肉瘤細胞的侵襲。此外，降低二甲雙胍誘導的自噬抑制作用可以逆轉骨肉瘤的浸潤抑制作用[12]。二甲雙胍對人骨肉瘤細胞具有顯著的抗增殖作用，二甲雙胍通過激活AMP激活的蛋白激酶并因此抑制了雷帕霉素途徑的哺乳動物靶標而抑制了KHOS / NP骨肉瘤細胞的增殖和遷移，它還抑制了順鉑耐藥的KHOS / NP骨肉瘤細胞細胞的增殖[13]。

3 二甲雙胍增強化療藥物療效

研究發現二甲雙胍誘導了成球細胞的代謝活性和增殖的濃度依賴性降低，并改善了阿霉素誘導的細胞毒性，還下調了多能性主要調節因子Oct4、Sox2、Nanog的表達，并降低了球體的自我更新能力[14]。二甲雙胍對線粒體的作用導致了兩個細胞群中能量傳感器AMPK的激活和磷酸化，以及促存活的AKT途徑的上調。此外，二甲雙胍誘導的線粒體應激增加了親代細胞中[18F]-FDG的攝取和乳酸的產生，但在靜止的干樣細胞中卻沒有，這表明后者無法應對由二甲雙胍引起的能量危機。該臨床前研究表明，二甲雙胍可能是骨肉瘤干樣細胞對阿霉素的潛在治療劑和化學增敏劑[14]。研究表明二甲雙胍通過抑制PKM2的表達提高骨肉瘤干細胞對順鉑的敏感性，多種耐藥性是治療骨肉瘤的主要障礙。骨肉瘤干細胞顯示出顯著的順鉑耐藥性。順鉑與二甲雙胍聯合治療可通過下調PKM2的表達，顯著降低順鉑對骨肉瘤干細胞的半數最大抑制濃度。PKM2的下調導致二甲雙胍抑制了腫瘤干細胞中的葡萄糖攝取，乳酸生成和ATP生成。因此，二甲雙胍削弱腫瘤干細胞對順鉑的耐藥性，并促進了順鉑誘導的細胞凋亡。此外，已證明二甲雙胍對骨肉瘤干細胞增強了其他化療藥物（如阿霉素和5-氟尿嘧啶）的抗腫瘤作用[15]。也有研究發現二甲雙胍可協同增強組蛋白脫乙酰基酶抑制劑曲古抑菌素a對骨肉瘤細胞系的抗腫瘤活性[16]。

4 展望

骨肉瘤是由間質細胞組成的惡性骨腫瘤，產生類骨質和未成熟的骨。如果我們排除骨髓瘤（一種血液系統疾病），骨肉瘤是最常見的原發性惡性骨腫瘤。骨肉瘤的發生率為2-3/百萬/年，但在青春期較高，其中15-19歲的年發病高峰在8-11 /百萬/年。典型的體征是癥狀，即局部疼痛，局部腫脹和關節運動受限。骨肉瘤的治療主要基于新輔助和輔助化療以及手術切除。放射療法無效，因為骨肉瘤相對具有放射抵抗力[17]。二甲雙胍已被用于調節癌癥的轉移和化學耐藥性。正如我們的綜述所總結，二甲雙胍在骨肉瘤的進展和發展過程中的許多生物學過程中起著關鍵作用，包括細胞凋亡，侵襲，生長，分化，遷移，耐藥性和惡病質。作為骨肉瘤預后和診斷的重要藥物，二甲雙胍是治療骨肉瘤的一種潛在靶標，其作為治療劑的用途非常廣泛，針對骨肉瘤的治療二甲雙胍可通過多藥聯用來降低骨肉瘤患者對化療藥物的耐藥性，并同時提高藥物對骨肉瘤細胞的殺傷作用，有望為骨肉瘤的治療提供一種新的方法。