二甲双胍：开启小细胞肺癌治疗新希望，靶向 EGFR/AKT 通路抑制肿瘤生长

为解决小细胞肺癌（SCLC）治疗难题，湖北医药学院研究人员开展二甲双胍对 SCLC 作用研究。结果发现其抑制 SCLC 细胞生长，机制涉及 EGFR/AKT/AMPK/mTOR 通路。该研究为 SCLC 治疗提供新思路，值得科研读者一读。

　　

肺癌，这个可怕的 “杀手”，在 2022 年成为了中国和美国癌症相关死亡的首要原因。而小细胞肺癌（SCLC），作为肺癌中的一种极具侵袭性的神经内分泌肿瘤，约占新诊断肺癌病例的 13 - 15%。它就像一个狡猾的敌人，肿瘤细胞有着极短的倍增时间、超强的增殖能力，还喜欢早早地四处转移。70% 的患者在初次诊断时就已经处于疾病的广泛期，治疗难度极大。

目前，铂类 - 依托泊苷化疗是 SCLC 的标准治疗方案，但铂类药物诱导的获得性多药耐药（MDR）让 SCLC 患者的 5 年生存率在过去 30 年里一直徘徊在 5 - 6% 。尽管免疫疗法联合化疗能让广泛期 SCLC 患者的中位总生存期（OS）有所提高，但大部分针对潜在治疗靶点的抑制剂，对患者的无进展生存期（PFS）或 OS 的改善效果微乎其微。面对这样的困境，寻找新的治疗方法迫在眉睫。

就在这个时候，一种原本用于治疗 2 型糖尿病（T2D）的药物 —— 二甲双胍（Metformin）进入了研究人员的视野。二甲双胍最初是从山羊豆碱中提取出来的，一直作为治疗 T2D 的一线口服药物，主要通过抑制肝脏糖异生来发挥作用。后来人们发现，它的 “本领” 可不止于此，还在延缓衰老、治疗与衰老相关的疾病（如阿尔茨海默病、心血管疾病、骨关节炎）、慢性免疫炎症性疾病，甚至在抗击 COVID - 19 方面都有一定的效果。2010 年，有研究发现 T2D 患者在使用二甲双胍治疗后，癌症发病率降低，这让人们看到了它在抗癌方面的潜力。于是，越来越多针对非糖尿病癌症患者的临床试验展开了，在乳腺癌、非小细胞肺癌（NSCLC）等癌症的治疗上，二甲双胍都取得了令人鼓舞的成果。

但是，二甲双胍在 SCLC 治疗中的作用还存在很多未知。虽然在一些小规模研究中，它展现出了一定的潜力，比如能提高合并糖尿病的 SCLC 患者的 PFS，与其他药物联合使用也能让患者有更好的治疗反应，但它是否对 SCLC 细胞具有广谱抗癌作用，具体的抗癌机制又是什么，这些问题都亟待解答。

为了弄清楚这些问题，湖北医药学院的研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Metformin inhibits the growth of small cell lung cancer cells via suppression of the EGFR/AKT/AMPK/mTOR pathway” 的论文。研究发现，二甲双胍能够通过抑制 EGFR/AKT/AMPK/mTOR 通路，诱导自噬（细胞自我消化的过程）和细胞凋亡（细胞自我死亡的过程），从而抑制 SCLC 细胞的生长。这一发现为 SCLC 的治疗提供了新的思路和潜在的治疗方案，具有重要的意义。

研究人员为了开展这项研究，使用了多种技术方法。他们通过 CCK - 8、EdU、集落形成实验来检测细胞的增殖能力；利用流式细胞术分析细胞周期分布和细胞凋亡情况；运用蛋白质免疫印迹（Western blotting）技术检测相关蛋白的表达水平；借助分子对接技术探究二甲双胍与 EGFR 的结合情况；还建立了裸鼠移植瘤模型，在动物体内研究二甲双胍的抗癌效果，同时使用免疫组化（IHC）染色对肿瘤组织进行分析。

下面我们来看看具体的研究结果：

二甲双胍抑制 SCLC 细胞体外生长

研究人员发现，二甲双胍就像 SCLC 细胞的 “克星”，能够以时间和剂量依赖的方式抑制 SCLC 细胞的生长。无论是亲本细胞（H446 和 H526）还是顺铂耐药细胞（H446/DDP 和 H526/DDP）都逃不过它的 “制裁”。CCK - 8 实验结果显示，不同浓度的二甲双胍处理细胞后，细胞的活力明显下降，而且在不同细胞系中，二甲双胍的半数生长抑制浓度（IC₅₀）有所不同。集落形成实验也表明，二甲双胍能显著抑制 SCLC 细胞形成集落的能力，这意味着它可以有效阻止癌细胞的 “抱团” 生长。EdU 实验进一步证实，二甲双胍能够抑制 SCLC 细胞的增殖，而且这种抑制作用随着药物浓度的增加而增强。

二甲双胍诱导 SCLC 细胞周期停滞

细胞周期就像细胞生长的 “时间表”，而二甲双胍能够打乱 SCLC 细胞的这个 “时间表”。通过流式细胞术分析，研究人员发现，二甲双胍处理后，不同的 SCLC 细胞系在细胞周期的不同阶段出现了停滞。H446 细胞的细胞周期被阻滞在 G1 期，H446/DDP 细胞则停在了 S 期，而 H526 和 H526/DDP 细胞被阻滞在 G2/M 期 。蛋白质免疫印迹结果也验证了这一点，不同细胞系中与细胞周期相关的蛋白表达发生了变化，比如在 H446 细胞中，周期蛋白 D1（Cyclin D1）和细胞周期蛋白依赖性激酶 6（CDK6）的表达下调，而周期蛋白 A2（Cyclin A2）和细胞周期蛋白依赖性激酶 2（CDK2）的水平变化不明显，这表明二甲双胍可以诱导 H446 细胞在 G1 期发生细胞周期阻滞。

二甲双胍诱导 SCLC 细胞凋亡和自噬

二甲双胍不仅能让 SCLC 细胞生长变慢，还能诱导它们走向 “死亡”。通过流式细胞术和蛋白质免疫印迹实验，研究人员发现，二甲双胍可以诱导 SCLC 细胞凋亡。在处理细胞后，抗凋亡蛋白 Bcl - 2 和 Mcl - 1 的表达下调，而促凋亡蛋白 Bax 和凋亡执行蛋白裂解的半胱天冬酶 9（cleaved caspase 9）的表达上调。同时，二甲双胍还能诱导细胞自噬。自噬相关蛋白 LC3 - II 和 Beclin - 1 的表达上调，而 p62 的表达下调，免疫荧光染色也进一步证实了这一点。而且，当使用自噬抑制剂 3 - 甲基腺嘌呤（3 - MA）后，LC3 - II 的水平降低，p62 的水平升高，这表明二甲双胍确实激活了 SCLC 细胞的自噬过程。此外，研究人员还检测了与细胞焦亡相关的蛋白，发现二甲双胍处理的细胞与对照组相比，焦亡相关蛋白 GSDMD 和 GSDME 的表达没有明显差异，这说明二甲双胍主要是通过诱导细胞凋亡和自噬来促使 SCLC 细胞死亡的。

二甲双胍抑制 SCLC 细胞中的 EGFR/AKT/AMPK/mTOR 轴

EGFR 是细胞内的一个重要信号分子，它的异常激活与多种癌症的发生发展密切相关。研究人员发现，二甲双胍能够抑制 EGFR 的表达和磷酸化。分子对接实验表明，二甲双胍可以与 EGFR 结合，结合位点位于 EGFR 的酪氨酸激酶区域，这里有 ATP 结合位点，参与下游信号通路的激活。这意味着二甲双胍有可能是 EGFR 的潜在抑制剂。

二甲双胍还可以通过调节 AMPK/mTOR 通路来发挥抗癌作用。研究发现，二甲双胍处理 SCLC 细胞后，细胞内的 ATP 含量显著下降，这会导致 AMP/ATP 比值升高，从而激活 AMPK 通路。同时，mTOR、AKT 及其磷酸化形式的表达水平降低，这表明二甲双胍可以通过激活 AMPK，抑制 mTOR 和 AKT 来发挥抗癌作用。为了进一步验证 EGFR 在二甲双胍抗癌过程中的作用，研究人员进行了一系列实验。他们用表皮生长因子（EGF）激活 EGFR，发现 EGFR 和 p - EGFR 的水平升高，同时 AKT 的表达上调，AMPK 的表达下调；用 AKT 激活剂 SC79 进行挽救实验，发现 AKT、p - AKT、mTOR 和 p - mTOR 的水平升高，而 p - AMPK 的水平降低；用 AMPK 抑制剂化合物 C 处理细胞，发现 p - AMPK 的水平降低，p - mTOR 的水平升高。这些实验结果都表明，二甲双胍通过 EGFR/AKT/AMPK/mTOR 轴发挥对 SCLC 的抗癌作用。

二甲双胍抑制 SCLC 在异种移植模型中的生长

为了在动物体内验证二甲双胍的抗癌效果，研究人员建立了皮下异种移植模型。他们给小鼠接种 SCLC 细胞，当肿瘤体积达到一定大小时，将小鼠分为生理盐水组、二甲双胍组、顺铂组和二甲双胍联合顺铂组进行处理。结果发现，与生理盐水组相比，二甲双胍组、顺铂组和二甲双胍联合顺铂组的肿瘤体积和重量都明显减小，这说明二甲双胍在动物体内也能有效抑制 SCLC 肿瘤的生长。而且，二甲双胍组小鼠的体重与生理盐水组相比没有明显差异，而顺铂组和二甲双胍联合顺铂组小鼠的体重在实验过程中有所下降。

通过对肿瘤组织进行苏木精 - 伊红（HE）染色和免疫组化（IHC）染色，研究人员发现二甲双胍能够抑制肿瘤细胞的增殖，同时增加 p - AMPK 的表达。对小鼠重要器官进行观察发现，二甲双胍对重要器官没有明显的损伤，而顺铂会导致小鼠肺部出现淤血、出血和炎症，肝脏出现炎症，二甲双胍联合顺铂组的这些症状则相对较轻，这表明二甲双胍不仅能抑制肿瘤生长，还能减轻顺铂对器官的毒性作用。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：二甲双胍通过抑制 EGFR/AKT/AMPK/mTOR 通路，诱导自噬和细胞凋亡，抑制了亲本和耐顺铂的 SCLC 细胞的生长。这一研究成果为 SCLC 的治疗提供了新的方向。目前，SCLC 的治疗面临着诸多挑战，如铂类耐药、免疫治疗效果有限等，而二甲双胍的出现为解决这些问题带来了希望。它不仅对 SCLC 细胞具有抗癌作用，还能减轻顺铂的毒性，而且在动物实验中的用药剂量换算到人体后，低于 FDA 推荐的成人最大剂量，安全性较高。虽然目前二甲双胍在非糖尿病 SCLC 患者中的作用还不明确，在原发性和复发性 SCLC 患者中的效果也有待进一步研究，但这项研究无疑为后续的临床试验提供了有力的理论依据，有望为 SCLC 患者带来新的治疗选择，改善他们的预后。