《Cancer Management and Research》：Molecular Mechanisms and Signaling Pathways Underlying the Synergistic Effect of Metformin and Paclitaxel in Preclinical Cancer Models: A Systematic Review
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紫杉醇（Paclitaxel, PTX）是多种恶性肿瘤的标准化疗药物，但耐药性常限制其临床疗效。二甲双胍（Metformin, Met）作为一种广泛使用的抗糖尿病药物，已被证实具有抗癌特性。本系统综述评估了二甲双胍与紫杉醇在临床前癌症模型中的协同相互作用所涉及
紫杉醇（Paclitaxel, PTX）是多种恶性肿瘤的标准化疗药物，但耐药性常限制其临床疗效。二甲双胍（Metformin, Met）作为一种广泛使用的抗糖尿病药物，已被证实具有抗癌特性。本系统综述评估了二甲双胍与紫杉醇在临床前癌症模型中的协同相互作用所涉及的分子机制与信号通路。遵循PRISMA指南，对Embase、Scopus、PubMed、Web of Science及Google Scholar进行了截至2026年2月的系统检索。纳入以英文发表的、在癌细胞系和动物模型中考察二甲双胍与紫杉醇联合使用的临床前研究。共有36项研究符合纳入标准，包括28项体外（in vitro）研究和8项体内（in vivo）研究。大多数研究显示，在子宫内膜癌、黑色素瘤、三阴性乳腺癌、前列腺癌及卵巢癌模型中均观察到协同效应。二甲双胍通过多种明确的机制增强紫杉醇的活性，包括激活AMPK并随之抑制PI3K/AKT/mTOR通路、对致癌长链非编码RNA SNHG7的表观遗传沉默、诱导活性氧（reactive oxygen species, ROS）及线粒体凋亡，以及通过FOXO3a调控抑制肿瘤干性。此外，二甲双胍通过OCT3转运体增加紫杉醇的细胞内蓄积。体内研究证实，二甲双胍与紫杉醇联用可缩小肿瘤体积，其机制涉及AMPK依赖性及非依赖性途径，如细胞周期蛋白D1（cyclin D1）下调和肠道菌群调节。临床前证据表明，二甲双胍可作为化疗增敏剂，通过多种分子通路增强紫杉醇的疗效。该联合方案可降低紫杉醇的有效剂量，并可能有助于克服耐药性，尤其在子宫内膜癌、黑色素瘤和三阴性乳腺癌中。未来的临床研究应优化给药方案，并验证预测性生物标志物（如OCT1和OCT3表达），以改善临床转化。
材料与方法
检索策略
依据系统综述和荟萃分析优先报告条目（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses, PRISMA）指南，开展了一项全面的系统综述。文献检索截至2026年2月。本综述在临床前研究背景下设计，旨在考察PTX与Met联合用药的机制效应。研究人员采用PICO标准确定文章框架。研究对象（P）包括临床前癌症模型、体外癌细胞系及体内动物模型。干预措施（I）为PTX与Met联合的实验治疗。对照组（C）包括单用PTX、单用Met、载体处理对照组及未处理对照组。主要结局（O）聚焦于机制性和生物学终点，包括细胞活力、增殖和凋亡、细胞周期调控、肿瘤生长参数，以及AMPK、PI3K/AKT/mTOR、MAPK/ERK、NF-κB和与干细胞特性（干性）或上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）相关通路等分子信号通路的变化。实际使用的检索词为：（"paclitaxel" OR "taxol"）AND（"metformin" OR "dimethylbiguanide"）AND（"cancer" OR "tumor" OR "neoplasm" OR "in vitro" OR "in vivo" OR "preclinical"）。
纳入标准
本系统综述仅纳入以英文发表的、经同行评审的全文研究论文，这些研究考察了PTX和Met在临床前环境（包括体外癌细胞系和体内动物模型）中的作用。排除标准包括文献综述、海报、病例报告、致编辑信、书籍章节、口头报告、会议摘要及任何缺少完整文本的投稿，以及将Met与PTX以外的药物联用或缺乏适当对照组的研究。研究筛选流程以PRISMA流程图表示。
数据提取
记录的研究特征包括发表参考文献、研究类型（体外或体内）、癌症类型和实验模型、治疗方案、样本量、生物学结局、信号通路、效应量及置信区间。对于体内研究，特别关注治疗持续时间、肿瘤体积和大小及肿瘤结局。比较联合PTX和Met治疗与相关对照组之间的数据。两名评审员独立提取数据，通过与第三名作者讨论解决分歧。分歧主要源于不同研究中报告的具体药物剂量或特定分子通路的解释差异，由第三名作者审阅全文后达成共识解决。
质量评估
采用SYRCLE偏倚风险评估工具评估纳入体内研究的方法学质量和偏倚风险。该工具专门针对临床前动物研究设计，在10个特定领域评估选择、实施、检测、失访、报告及其他偏倚来源。两名评审员独立评估每项研究的质量，分歧通过与第三名评审员协商解决。
结果
研究筛选
对电子数据库的全面检索共识别出965篇文章。具体而言，从PubMed检索到87篇，Scopus检索到612篇，其余来自Embase（n=134）、Web of Science（n=112）和Google Scholar（n=20）。经标题和摘要初筛后排除889篇文章，剩余76篇进入全文评估。在全文审查期间，另有4篇文章因属无全文的会议摘要而被排除。随后的全文评估最终纳入36篇文章进行最终分析。
质量评估与偏倚风险
采用SYRCLE工具在10个特定领域对8项纳入的体内动物研究进行偏倚风险评估。评估显示，所有纳入研究的总体偏倚风险较高，主要归因于临床前文献中报告不完整和缺乏盲法。在选择偏倚方面，部分研究明确报告了动物随机分配到治疗组，而其他研究未详述序列生成方法，导致偏倚风险不明确。所有研究均未报告分配隐藏。然而，所有研究均建立了可比的基线特征（如初始肿瘤体积），表明基线失衡风险较低。在实施偏倚方面，实验期间的随机饲养不明确，且很少报告护理人员和研究者盲法，存在高偏倚风险。同样，在检测偏倚方面，结局评估动物的随机选择不明确，且未报告结局评估者盲法，构成高风险。在失访偏倚方面，大多数研究因所有动物的结局数据均完整报告而风险较低，仅一项研究因摘要格式而对此不明确。最后，所有研究的选择性报告和其他偏倚来源风险均较低。由于实施和检测偏倚风险较高，所有纳入研究的总体偏倚风险均被判定为高。
体外模型中的协同机制：AMPK与PI3K/AKT/mTOR信号通路
考察Met与PTX联合用药的大多数研究采用细胞培养实验（n=28），采用动物模型的研究较少（n=8）。大多数体外研究报告了协同效应，归因于细胞增殖和生长信号通路的同步抑制。具体而言，PTX稳定微管并诱导有丝分裂阻滞，而Met抑制PI3K/AKT、RAS/MAPK和mTOR通路。在白血病（HL-60）、子宫内膜癌、三阴性乳腺癌和黑色素瘤模型中，Met与PTX联合用药抑制了这些通路，导致增殖减少和凋亡增加。在SK-MEL-28黑色素瘤细胞中，Met激活AMPK，同时降低pERK、p4E-BP1、pS6、p38和cyclin D1水平；与PTX联用进一步增强了对ERK和4E-BP1的抑制。在子宫内膜癌模型（ECC-1和Ishikawa细胞系）中，Met激活AMPK，导致mTORC1/p70S6K/S6通路抑制，而单用PTX则增加p-S6水平。在其他类似病例中，Met对AMPK的激活和mTOR的抑制增强了多种癌细胞系的药物敏感性，包括乳腺癌和卵巢癌细胞系。因此，二者对mTOR信号通路的联合效应依赖于细胞系。在另一项研究中，Met和PTX均激活AMPK，但潜在机制不同。PTX通过涉及p53–SESN2轴的基因毒性应激诱导AMPK激活，而Met则直接并通过代谢途径激活AMPK。Met通过下调乙二醛酶I抑制子宫内膜癌细胞（Ishikawa、HEC-1-A和Spec-2）的生长，并增强其对PTX和顺铂的敏感性。Met还通过抑制HOXC6–ERK1/2–MDR1通路降低耐药性。
其他体外机制：氧化应激、表观遗传学与药物转运体
在前列腺癌细胞中，Met与PTX联合用药通过增加ROS诱导氧化应激，激活线粒体介导的凋亡通路，表现为Bax、P53、细胞色素C（Cytochrome-C）、caspase-3/9和PARP上调，以及Bcl-2下调。此外，Met主要引起S期和G2/M期细胞周期阻滞，而PTX主要促进G2/M期阻滞。二者联用时对细胞周期进展和凋亡产生更强的抑制作用，部分通过降低Bcl-2水平和增加Bax表达实现。SNHG7是一种致癌lncRNA，通过调控基因表达促进增殖、细胞存活和耐药性。在下咽癌中，Met通过DNMT1依赖性启动子高甲基化抑制SNHG7，导致AMPK激活和cyclin D1等增殖相关基因表达降低。在PTX耐药的卵巢癌细胞中，Met降低SNHG7，释放miR-3127-5p，抑制自噬（LC3II、Beclin1），并增加DNA损伤和凋亡。通过表观遗传机制或ceRNA轴沉默SNHG7可增强PTX敏感性并逆转耐药性。除上述通路外，还考察了其他多种细胞通路（包括MAPK-ERCC1、p38、Raf-ERK-Nrf2和IDH1-α-KG-TET1-Nrf2），进一步支持Met与PTX的协同效应以及Met在不同癌症模型中提高PTX药物敏感性。除这些信号通路外，Met和PTX进入癌细胞由hOCT1和hOCT3转运体介导，这些转运体促进ASP?和MPP?等有机阳离子底物的摄取。该转运过程中的任何干扰或竞争均可降低药物联合的协同效应。
拮抗相互作用与背景依赖性反应
尽管Met在大多数研究中与PTX表现出协同相互作用，但在特定条件下MDA-MB-468和HCC1143细胞中观察到拮抗作用，提示细胞系依赖性代谢反应。此外，在A2780和SKOV3卵巢细胞中，Met（20 mM）与PTX（10 μM）预处理或共处理未产生显著协同效应。在某些条件下，PTX降低细胞存活的作用略有减弱。类似地，在正常血糖条件下的乳腺癌细胞系中，药理学浓度（2 mM）的Met既不抑制细胞增殖，也不增强PTX细胞毒性，表明在这些条件下不存在协同效应。
体内疗效与肿瘤微环境调节
多项动物研究通过不同机制证实了Met与PTX的协同效应。在无胸腺裸鼠异种移植模型中，OCT3转运体表达增加促进了Met进入肿瘤，激活AMPK，抑制mTOR，并减少肿瘤生长。该联合方案在携带A549肿瘤的SCID小鼠中亦比单药治疗更有效。同时，在卵巢模型中，Met对肿瘤生长的保护作用主要不依赖AMPK，而是通过抑制cyclin D1和G0/G1期细胞周期阻滞介导。除抑制cyclin D1和阻滞细胞周期外，Met还降低了多种酪氨酸激酶受体（RON、ErbB4、PDGFRα和EGFR）的活性，抑制癌细胞生长和存活信号通路，从而增强肿瘤对PTX的敏感性。
