二甲双胍作用机制文献阅读报告-刘杨从(0519)

1、国家卫计委临床药师培训基地国家卫计委临床药师培训基地:千佛山医院内分泌专业千佛山医院内分泌专业带教老师：李妍副主任药师带教老师：李妍副主任药师 第十期学员：刘杨从第十期学员：刘杨从 2015.05.19 邮箱：邮箱：二甲双胍作用机制文献阅读报告二甲双胍作用机制文献阅读报告 主要内容主要内容 一、问题的提出一、问题的提出 二、文献查找及阅读评价二、文献查找及阅读评价 三、结论三、结论二甲双胍应用发展史二甲双胍应用发展史1927年，年，马勒（马勒（Muller）等，提取自草本植物的）等，提取自草本植物的山羊豆碱山羊豆碱可显著降低糖尿可显著降低糖尿病患者的血糖，但对正常人血糖几乎无影响。病患者的血糖

2、，但对正常人血糖几乎无影响。1957年，年，斯特恩（斯特恩（Sterne）等，经山羊豆碱经）等，经山羊豆碱经化学改造得到的二甲双胍化学改造得到的二甲双胍对对糖尿病的血糖控制有效，并具有良好的耐受性。（糖尿病的血糖控制有效，并具有良好的耐受性。（Glucophage，即格华止），即格华止）1959年，年，Sterne等对接受胰岛素治疗的等对接受胰岛素治疗的2型糖尿病（型糖尿病（T2DM）患者使用二甲）患者使用二甲双胍，发现为控制血糖水平所需的胰岛素用量大大减少，从而开启了双胍，发现为控制血糖水平所需的胰岛素用量大大减少，从而开启了T2DM联合治疗的新纪元。联合治疗的新纪元。 1961年，年，兰伯

3、特（兰伯特（Rambert）等，发现血糖控制不佳的）等，发现血糖控制不佳的T2DM患者接受二患者接受二甲双胍治疗后，血糖可显著降低，而血糖控制良好者和健康人服用二甲双甲双胍治疗后，血糖可显著降低，而血糖控制良好者和健康人服用二甲双胍后血糖变化幅度很小这表明胍后血糖变化幅度很小这表明:二甲双胍控制血糖的机制是对抗高血糖而不二甲双胍控制血糖的机制是对抗高血糖而不导致低血糖，同时也验证了二甲双胍具有较好的安全性。导致低血糖，同时也验证了二甲双胍具有较好的安全性。1995年，年，二甲双胍被美国二甲双胍被美国FDA正式批准用于治疗正式批准用于治疗T2DM。1998年，年，具有里程碑意义的具有里程碑意义的

4、UKPDS（英国前瞻性糖尿病研究）证实，二甲（英国前瞻性糖尿病研究）证实，二甲双胍具有明确的心血管保护作用，在循证医学上将二甲双胍推向了新的高双胍具有明确的心血管保护作用，在循证医学上将二甲双胍推向了新的高度。基于度。基于UKPDS等循证医学证据，等循证医学证据，2005-2015年，国际糖尿病联盟（年，国际糖尿病联盟（IDF）、欧洲糖尿病研究学会（、欧洲糖尿病研究学会（EASD）、美国糖尿病学会（）、美国糖尿病学会（ADA）等主要国际）等主要国际指南均推荐二甲双胍作为指南均推荐二甲双胍作为T2DM的的一线和基础治疗药物一线和基础治疗药物。二甲双胍药理作用研究进展概况二甲双胍药理作用研究进展概

5、况1.Metformin has several mechanism of action： it inhibits the hepatic glucose output and in turn decreases the hyperinsulinemia.2.It provides survival benefits, and is potentially helpful in aging and aging-related disorders as proved by rodent studies, and also has potential in treatment of heart f

6、ailure as shown by casecontrol and experimental animal studies.3.Metformin also ameliorates inflammation and can be used in Inflammation based disorders.4.Metformin can be used to prevent obesity and metabolic syndrome and is currently being used as front line therapy in polycystic ovarian syndrome;

7、 the leading cause of infertility among reproductive age females. 5.Its role in NAFLD is also investigated and several human based studies have proven its efficacy over other treatments.6.Metformin has potential advantage as a chemotherapeutic for cancer as previous studies have established relation

8、 between metformin usage and decrease risk of various cancers.Reference:Mahmood K,Naeem M,Rahimnajjad NA.Metformin: the hidden chronicles of a magic drugJ.Eur J,2013, 24(1):20-26.药理作用总结：药理作用总结：抑制肝糖原输出，降低血浆高胰岛素水平、抗衰老、心血管保护作用、抗炎、抑制肝糖原输出，降低血浆高胰岛素水平、抗衰老、心血管保护作用、抗炎、肥胖、肥胖、代谢综合征、代谢综合征、PCOS、非酒精性脂肪肝、防癌等非酒精性脂

9、肪肝、防癌等一、问题的提出一、问题的提出二甲双胍二甲双胍 (metformin, Met) 是目前治疗是目前治疗 2 型糖尿病的一线药物。型糖尿病的一线药物。然而其分子水平作用机制是什么呢？然而其分子水平作用机制是什么呢？ 二、文献查找及阅读评价二、文献查找及阅读评价l检索字段检索字段: a.主题主题 =二甲双胍二甲双胍and 细胞细胞and作用机制作用机制 b.篇名篇名=二甲双胍二甲双胍and AMPK c.篇名篇名=二甲双胍二甲双胍and SIRTl检索数据库及策略：检索数据库及策略： 1.CNKI中中:路径路径a 阅读文献阅读文献 筛选出价值文献筛选出价值文献 2.pubmed或或CNK

10、I中中 回溯参考文献回溯参考文献二、文献查找结果二、文献查找结果1刘率男刘率男,刘泉刘泉,孙素娟孙素娟,侯少聪侯少聪,王悦王悦,申竹芳申竹芳.二甲双胍对二甲双胍对2型糖尿病型糖尿病KKAy小鼠小鼠胰岛胰岛细胞功能的影响及初步作用机制探讨细胞功能的影响及初步作用机制探讨J.药学学报药学学报,2014,11:1554-1562.（北大核心）北大核心）2代洁代洁,张晓明张晓明,林玲林玲,艾青艾青,张力张力. 能量敏感的能量敏感的AMPK-SIRT1通路与炎症调控通路与炎症调控J.生命科学生命科学,2014,04:362-368.（北大核心）（北大核心）3姚烽姚烽,汲广岩汲广岩,张力张力. 腺苷酸活化

11、蛋白激酶腺苷酸活化蛋白激酶:炎症调控新靶点炎症调控新靶点J.生理学报生理学报,2012,03:341-345.（北大核心）（北大核心）4Buler M, Aatsinki SM, Izzi V, et al. SIRT5 is under the control of PGC-1 and AMPK and is involved in regulation of mitochondrial energy metabolism. FASEB J, 2014, 28:3225-3237.（ IF：5.48.）5Mahmood K,Naeem M,Rahimnajjad NA.Metformin:

12、the hidden chronicles of a magic drugJ.Eur J,2013, 24(1):20-26.（ IF：2.3）. 二、文献阅读评价二、文献阅读评价1Musi N,Hirshman MF,Nygren J.et al.Metformin increases AMP-activated protein kinase activity in skeletal muscle of subjects with type 2 diabetesJ.Diabetes,2002,51(7):2074-2081.after 4 weeks：52% ；after 10 weeks：

13、80% ;,the phosphorylation of AMPK-Thr17280%.conclusion:That likely mechanism is metformin increases AMPK activity.2代洁代洁,张晓明张晓明,林玲林玲,艾青艾青,张力张力. 能量敏感的能量敏感的AMPK-SIRT1通路与炎症调控通路与炎症调控J.生生命科学命科学,2014,04:362-368.（北大核心）（北大核心）l二甲双胍二甲双胍可通过可通过抑制抑制线粒体呼吸链复合体线粒体呼吸链复合体而减少而减少ATP的生成；抑制的生成；抑制AMP脱氨酶脱氨酶而减少而减少AMP的清除等途径增加

14、的清除等途径增加AMP/ATP的比值而激活的比值而激活AMPK。l虽然越来越多的实验研究证实了虽然越来越多的实验研究证实了AMPK的良好抗炎效应，但其背后的分子信号机的良好抗炎效应，但其背后的分子信号机制目前并不十分清楚。目前只有制目前并不十分清楚。目前只有AMPK-SIRT1的抗炎效应及其作用机制研究得较为的抗炎效应及其作用机制研究得较为清晰。清晰。Met激活激活AMPKSIRT1上调上调抗炎作用抗炎作用。3Gruzman A,Babai G,Sasson S. Adenosine Monophosphate-Activated Protein Kinase (AMPK) as a New

15、Target for Antidiabetic Drugs: A Review on Metabolic, Pharmacological and Chemical ConsiderationsJ.Rev Diabet Stud,2009,6(1):13-36.4刘率男刘率男,刘泉刘泉,孙素娟孙素娟,侯少聪侯少聪,王悦王悦,申竹芳申竹芳.二甲双胍对二甲双胍对2型糖尿病型糖尿病KKAy小鼠胰岛小鼠胰岛细胞功能的影响及初步作用机制探讨细胞功能的影响及初步作用机制探讨J.药学学报药学学报,2014,11:1554-1562.（北大核心）（北大核心）研究技术：研究技术：高葡萄糖钳夹技术高葡萄糖钳夹技术

16、（评价胰岛（评价胰岛细胞胰岛素分泌功能金标准）细胞胰岛素分泌功能金标准）研究方法：研究方法：KKAy小鼠小鼠24只只, 随机分为模型对照组随机分为模型对照组 (Con组组)和二甲双胍组和二甲双胍组(Met组组, 剂量为剂量为 0.2gkg1),连续灌胃给药连续灌胃给药12周。期间考察周。期间考察 Met 对糖代谢及对糖代谢及细胞细胞胰岛素分泌功能的影响胰岛素分泌功能的影响; 检测胰腺中相关生化指标、炎症及离子通道等关键检测胰腺中相关生化指标、炎症及离子通道等关键因子的基因和蛋白水平变化。因子的基因和蛋白水平变化。结果：结果： Met可显著改善可显著改善2型糖尿病型糖尿病KKAy小鼠小鼠细胞功能

17、紊乱细胞功能紊乱, 恢复胰岛素分恢复胰岛素分泌功能泌功能, 其机制可能与降低胰腺中炎症反应、调节钙离子和胰腺激素稳态作其机制可能与降低胰腺中炎症反应、调节钙离子和胰腺激素稳态作用有关。用有关。l推论：推论： Met对对 细胞功能存在保护作用。（依据见下页）细胞功能存在保护作用。（依据见下页）（1）上调）上调细胞中胰岛素、降低细胞中胰岛素、降低细胞中胰高血糖素的表达细胞中胰高血糖素的表达A：成纤维细胞成纤维细胞 脂肪细胞脂肪细胞, 部分胰岛中部分胰岛中炎性浸润炎性浸润、空泡、空泡状且外周不规则；状且外周不规则；B：给予：给予 Met 后后, 一些胰岛外一些胰岛外周接近规则、边界也较清晰周接近规则

18、、边界也较清晰, 炎性浸润情况有所减轻；炎性浸润情况有所减轻；C/D：给予：给予Met后后, insulin表表达阳性区域达阳性区域（红（红/细胞）细胞）及及亮度显著增加；亮度显著增加；E/F： 给予给予Met治疗后治疗后, glucagon表达阳性区域表达阳性区域（绿（绿/细胞）细胞）显著减少及亮度降显著减少及亮度降低低, 且且细胞一定程度恢复向细胞一定程度恢复向胰岛边缘的分布；胰岛边缘的分布；G/H：给予：给予Met治疗前后胰岛治疗前后胰岛细胞变化情况对比图细胞变化情况对比图KKAy糖尿病小鼠胰腺组织糖尿病小鼠胰腺组织HE染色变化：染色变化： （2）Met可降低空腹血糖水平可降低空腹血糖水

19、平(P0.01) lOGTT示示:Met给药组给药组KKAy小鼠的小鼠的FPG、口服葡萄糖后、口服葡萄糖后30-120min的血糖的血糖显著降低，血糖时间曲线下面积显著降低，血糖时间曲线下面积 (AUC) 显著低于显著低于Con组。组。（3）增加第一时相和最大胰岛素分泌量）增加第一时相和最大胰岛素分泌量 (P0.01);l高葡萄糖钳夹实验结果：高葡萄糖钳夹实验结果：lMet组组, 第一时相胰岛素分泌明显增强（第一时相胰岛素分泌明显增强（0-15min）; l最大胰岛素分泌量显著高于最大胰岛素分泌量显著高于Con组组(60180min) （前图）（前图） 降低胰腺中一氧化氮活酶降低胰腺中一氧化氮

20、活酶活性活性（iNOS）；显著下调）；显著下调TLR4、NF-B、JNK、 IL-6和和TNF-的的mRNA水平及水平及p-NF-Bp65亚基的蛋白表达水平；亚基的蛋白表达水平； （后图）（后图）增加钙镁增加钙镁ATP酶活性；上调胰岛素胞吐酶活性；上调胰岛素胞吐(Syntaxin和和Snap25)及离子通道（及离子通道（SERCA2 和和Kir6.2) 的的mRNA表达水平。表达水平。（4）二甲双胍在某些离体细胞实验中可以表现出抗炎作用）二甲双胍在某些离体细胞实验中可以表现出抗炎作用（5）上调高糖应激下胰腺内线粒体）上调高糖应激下胰腺内线粒体SIRT5蛋白的表达。蛋白的表达。图图A：长期给予：

21、长期给予Met后后, KKAy小鼠胰腺中小鼠胰腺中SIRT5蛋白表达水平显著蛋白表达水平显著下调下调 (P0.05)；图图B：胰腺组织处于长时间：胰腺组织处于长时间高糖刺激下高糖刺激下, Met可显著可显著上调上调胰腺组织中胰腺组织中SIRT5的表达的表达(P0.05)。 提示提示Met可能通过调节高糖应激下可能通过调节高糖应激下SIRT5的表达的表达, 而影响而影响KKAy小鼠的胰岛细胞功小鼠的胰岛细胞功能。能。The antidiabetes drug metformin (1mM), an established AMPK activator, reduced the mouse SIRT5 protein level by 44% in cultured hepatocytes and by 31% in liver in vivo (300 mg/kg, 7 d). Metformin also induced hypersuccinylation of mitochondrial proteins.Moreove