二甲雙胍在缺血性腦卒中的研究進(jìn)展

王生海 張振顯 宋延峰 李帥 雷寶 張潔 王璐

[摘要]腦卒中是一種突然起病的腦血液循環(huán)障礙性疾病，是指腦血管疾病的病人，因各種誘發(fā)因素引起腦內(nèi)動(dòng)脈狹窄、閉塞或破裂，而造成急性腦血液循環(huán)障礙，臨床上表現(xiàn)為一次性或永久性腦功能障礙的癥狀和體征。

[關(guān)鍵詞]二甲雙胍，缺血性腦卒

[中圖分類號(hào)]R743.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]2096-5249（2019）20-0189-02

腦卒中是一種突然起病的腦血液循環(huán)障礙性疾病，在發(fā)達(dá)國(guó)家，它隨著人口的老齡化正在增加。隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人口老齡化，腦血管疾病的發(fā)病率逐年上升，腦卒中是中國(guó)人口死亡的第一或第二原因。重組組織型纖溶酶原激活劑（rt-PA）是唯一被FDA批準(zhǔn)的缺血性腦卒中的治療藥物，但由于rt-PA在缺血性腦卒中發(fā)作4.5小時(shí)內(nèi)才具有神經(jīng)保護(hù)作用，其治療的時(shí)間窗較窄，導(dǎo)致大部分患者不能得到及時(shí)有效的治療，所以迫切需要尋找一種新的藥物。二甲雙胍作為目前治療二型糖尿病最有效的一線藥物，流行病學(xué)顯示長(zhǎng)期接受二甲雙胍治療的糖尿病患者腦卒中發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)以及嚴(yán)重程度都顯著下降，并且此作用與二甲雙胍的降糖作用無(wú)關(guān)，由此說明二甲雙胍作為一種潛在的的腦卒中神經(jīng)保護(hù)藥物正在被研究，目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究報(bào)道較多，也是目前作為一種“老藥新用途”繼續(xù)在研究著。

1二甲雙胍在缺血性腦卒中的作用機(jī)制

1.1 AMPK的各種亞基在腦中的分布在腦中發(fā)現(xiàn)涉及腦卒中發(fā)病機(jī)制的AMPK的幾個(gè)亞基，AMPK的α亞基在神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，有研究表明AMPKα2基因缺失能改善梗死后損傷，而AMPK α1基因缺失不影響梗死。也有研究表明在腦缺血后星形膠質(zhì)細(xì)胞AMPK α2特異性基因敲除是有害的，導(dǎo)致梗死體積增加以及行為預(yù)后較差;AMPK的β 1、β 2亞基在星形膠質(zhì)細(xì)胞上表達(dá)，β 1亞基在星形膠質(zhì)細(xì)胞上表達(dá)較β2低。AMPK的γ亞基處理γ2亞基主要表達(dá)在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞上，其余主要表達(dá)在神經(jīng)元上。

1.2二甲雙胍通過激活A(yù)MPK抑制炎癥因子和凋亡因子的產(chǎn)生而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用二甲雙胍是目前治療二型糖尿病的一線用藥，也是眾所周知的AMPK激活劑，通過激活A(yù)MPK，抑制肝糖原異生，促進(jìn)外周組織糖利用，從而發(fā)揮有效的降糖作用。AMPK是一個(gè)主要細(xì)胞感受器和能量調(diào)節(jié)因子，具有一個(gè)聚體的蛋白酶類，由催化的α亞基和調(diào)節(jié)的β和γ亞基構(gòu)成，AMPK主要通過α2亞基的磷酸化激活。二甲雙胍的作用下線粒體耗氧量更少，提示線粒體呼吸鏈復(fù)合體1是二甲雙胍的藥物靶點(diǎn)。二甲雙胍通過抑制呼吸鏈復(fù)合體1，而改變AMP/ATP狀態(tài)，AMPK通過感知細(xì)胞質(zhì)內(nèi)AMP的濃度增加，以及AMP結(jié)合到AMPK復(fù)合體_y亞基，誘導(dǎo)亞基變構(gòu)，進(jìn)而暴露α亞基活化位點(diǎn)，而被上游激活因子LKBl激活?；罨腁MPK激活紅細(xì)胞核因子2相關(guān)因（Nrf2）子和血紅素氧合酶1（HO-1），進(jìn)一步激活過氧化氫酶和產(chǎn)生谷胱甘肽來(lái)清除氧自由基和抗氧化作用，活化的AMPK同時(shí)也抑制核轉(zhuǎn)錄因子（NF-KB）降低，進(jìn)而調(diào)控TNF-α、IL-6、COX-2等起到抗炎和抗凋亡作用。

1.3二甲雙胍通過激活A(yù)MPK促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞由M1型轉(zhuǎn)向M2型而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用

生理情況下小膠質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)環(huán)境中處于M1、M2兩種表型的動(dòng)態(tài)平衡中，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞加劇神經(jīng)元死亡，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞提高損傷后的修復(fù)。當(dāng)MCAO后，二甲雙胍通過激活A(yù)MPK促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞由M1向M2機(jī)化狀態(tài)轉(zhuǎn)變，從而促進(jìn)組織修復(fù)，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。在小鼠缺血再灌注后24小時(shí)給予二甲雙胍（50mg/kg/d），持續(xù)兩周，有利于向M2型小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變。

1.4二甲雙胍神經(jīng)保護(hù)作用的其它機(jī)制

二甲雙胍通過動(dòng)脈壓力感受性反射功能和膽堿能-α7乙酰膽堿受體（α7nAChR）途徑，正性調(diào)節(jié)乙酰膽堿載體囊泡（vAchT）和膽堿能-α7乙酰膽堿受體（α7nAChR）表達(dá)，負(fù)性調(diào)節(jié)血清和缺血性腦梗死周圍促炎細(xì)胞因子的水平。二甲雙胍通過P13K的活化激活A(yù)ktl，減少JNK3和c-Jun磷酸化的信號(hào)通路來(lái)改善海馬缺血再灌注損傷。二甲雙胍通路降低細(xì)胞色素c的釋放、caspase-3的激活以及MAP激酶的磷酸化作用來(lái)顯著減少神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡。

其實(shí)AMPK的活化在大腦腦缺血后顯著增加，在腦缺血后AMPK的活化扮演有利還是有害作用還存在很大爭(zhēng)議。AMPK活化的不同效果可能與不同類型細(xì)胞的AMPK亞基組合以及AMPK活化的時(shí)限性有關(guān)，也就是說二甲雙胍激活A(yù)MPK是否發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用與時(shí)限性有關(guān)。

2二甲雙胍在缺血性腦卒中的神經(jīng)保護(hù)作用

2.1二甲雙胍在缺血性腦卒中的神經(jīng)保護(hù)效果與劑量有關(guān)

在缺血性腦卒中，給予二甲雙胍的劑量分別是100、200、400mg/kg/d，發(fā)現(xiàn)在劑量為200mg/kg/d時(shí)，發(fā)揮更好的神經(jīng)保護(hù)效果，基于上述藥代動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，這個(gè)濃度應(yīng)該顯示出更好的生物利用度，也就是說超過400mg/kg/d可能釋放血漿中的乳酸和甘油增加，有害作用逐漸增加，在大鼠中喂食二甲雙胍超過900mg/kg/d的劑量，有害作用大于有利作用，就會(huì)觀察到其毒性作用。在腦缺血?jiǎng)游锬Ｐ脱芯恐?，高劑量二甲雙胍會(huì)導(dǎo)致乳酸的堆積，這不僅會(huì)引起乳酸酸中毒，還有可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，高劑量的二甲雙胍會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)缺血所致AMPK的激活，從而不利于神經(jīng)細(xì)胞的存活。

2.2二甲雙胍在缺血性腦卒中的神經(jīng)保護(hù)作用具有時(shí)限性

在缺血性腦卒中前、后3天內(nèi)分別給予二甲雙胍短期處理（3天），通過NO對(duì)神經(jīng)元一氧化氮合酶（nNOS）的調(diào)節(jié)，增加腦AMPK的活性，AMPK的激活加劇乳酸產(chǎn)生，從而增加腦卒中后損傷;而在缺血性腦卒中前、后3周分別給予二甲雙胍長(zhǎng)期處理（3周），通過NO調(diào)節(jié)nNOS起神經(jīng)保護(hù)作用。NO在腦缺血中的作用是神經(jīng)保護(hù)還是神經(jīng)毒性作用，大腦中動(dòng)脈閉塞30分鐘后，腦缺血引起腦內(nèi)NO濃度是基礎(chǔ)值20倍，腦缺血后NO過量產(chǎn)生，其毒性作用于nNOS和iNOS的活化，破壞了半暗帶區(qū)的神經(jīng)細(xì)胞，二甲雙胍具有降低細(xì)胞內(nèi)NO，而當(dāng)NO在低濃度時(shí)，活化的AMPK促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合成酶（eNOS）的磷酸化，eNOS的磷酸化增加可以提高NO的活力，從而促進(jìn)神經(jīng)血管再生。

在大鼠缺血再灌注前14天給予二甲雙胍200mg/kg，通過增加c-AMP磷酸化的應(yīng)答成分結(jié)合蛋白（pCREB）、c-fos水平以及明顯增加突觸后電位（fEPSP）的波幅和斜率，來(lái)改善大鼠對(duì)新物體的認(rèn)知和過去記憶缺失。在缺血性腦卒中發(fā)作前、后7天分別給予二甲雙胍處理（7天），顯著減少梗死腦組織周圍中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，降低腦卒中髓過氧化物酶fMPO）活性，明顯減少腦組織梗死面積，同時(shí)也降低血清丙二醛水平。在永久性大腦中動(dòng)脈閉塞（MCAP）前7天給予二甲雙胍預(yù)處理（10mg/kg/d，共7天）顯著改善腦梗死、神經(jīng)功能評(píng)分和細(xì)胞凋亡，主要通過磷酸化蛋白激酶K完全表達(dá)急劇下降作用的，而在MCAO前1或3天給予二甲雙胍短期處理（1或3天）是無(wú)效的，暗示了一個(gè)處理時(shí)間窗。在小鼠腦缺血再灌注后24小時(shí)長(zhǎng)期給予甲雙胍處理（50mg/kg/d），持續(xù)3周，促進(jìn)血管生成和腦多巴胺能狀態(tài)，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

3結(jié)論

綜上所述，二甲雙胍無(wú)論在腦缺血再灌注還是pMCAO、無(wú)論是預(yù)處理還是后處理的嚙齒動(dòng)物中，其效果都不會(huì)有太大變化;而在預(yù)處理或后處理上時(shí)間7天以上會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)作用，在急性期預(yù)處理可能會(huì)通過自噬等發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，急性期后處理可能產(chǎn)生過量乳酸反而會(huì)加重腦缺血損傷。在二甲雙胍給予的劑量上大于100mg/kg且小于400mg/kg時(shí)可能神經(jīng)保護(hù)效果更好。二甲雙胍作用于小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞可能在神經(jīng)修復(fù)上起到正性作用。