于通 謝斯怡 夏文芳 王小川

(華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院 1基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)系，湖北 武漢 430030；2第一臨床學(xué)院； 3第二臨床學(xué)院； 4附屬協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科； 5神經(jīng)系統(tǒng)重大疾病教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

認(rèn)知功能障礙指由于大腦結(jié)構(gòu)或功能異常所導(dǎo)致的語言、學(xué)習(xí)、記憶等能力的下降，包括從輕度認(rèn)知功能損害到發(fā)展為癡呆的全過程。阿爾茨海默病(AD)是臨床上最為常見的癡呆性疾病〔1〕。其他的癡呆類型還包括帕金森病(PD)、血管性癡呆等。AD的發(fā)生和胰島素抵抗、2型糖尿病(T2DM)等代謝性紊亂密切相關(guān)，被認(rèn)為是代謝綜合征在腦部的表現(xiàn)〔2〕。臨床研究及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，T2DM是AD的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，T2DM可使患者并發(fā)AD的風(fēng)險(xiǎn)增加56%〔3〕，在T2DM模型大鼠腦內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了典型的AD病理改變〔4〕。我國成年人T2DM患病率已高達(dá)10.4%，并在持續(xù)增加〔5〕。T2DM對(duì)患者認(rèn)知功能的損傷已成為研究熱點(diǎn)，T2DM的治療方法和策略是否會(huì)對(duì)患者認(rèn)知功能產(chǎn)生影響，也受到重視。

二甲雙胍目前已被推薦為所有無禁忌證T2DM患者的基礎(chǔ)用藥〔5〕，其被吸收入血后分布于全身，可迅速通過血腦屏障進(jìn)入腦內(nèi)，在多數(shù)腦區(qū)均有較高濃度的聚集〔6〕。但二甲雙胍對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的作用，其在治療T2DM過程中對(duì)患者認(rèn)知功能產(chǎn)生的影響，近年來已有一些臨床和基礎(chǔ)研究報(bào)道，但結(jié)果不盡相同。本文對(duì)二甲雙胍在臨床研究中的影響及其在機(jī)制研究的結(jié)果進(jìn)行梳理，以充分理解二甲雙胍與認(rèn)知功能之間的聯(lián)系。

1 二甲雙胍影響T2DM患者認(rèn)知功能的臨床證據(jù)

1.1二甲雙胍可加重T2DM患者的認(rèn)知功能障礙 已有臨床研究發(fā)現(xiàn)，T2DM患者在服用二甲雙胍的過程中對(duì)認(rèn)知功能有不利的影響。Imfeld等〔7〕通過一項(xiàng)大規(guī)模的臨床病例對(duì)照研究，比較7 086例老年(>65歲)AD患者與相同數(shù)量的無癡呆對(duì)照患者降糖藥的使用情況，發(fā)現(xiàn)長期服用二甲雙胍(藥物處方數(shù)>60次)會(huì)使AD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加71%。Moore等〔8〕進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，維生素(Vit)B12的缺乏可能參與了二甲雙胍影響認(rèn)知功能的過程，在126例T2DM或糖耐量受損患者中，服用二甲雙胍的患者認(rèn)知功能評(píng)分更低，而調(diào)整血清VitB12水平后，上述效應(yīng)會(huì)有一定的改善。

以上兩項(xiàng)研究初步得出二甲雙胍不利于認(rèn)知功能的結(jié)論，雖是回顧性、觀察性研究，但揭示了藥物與疾病間的相關(guān)關(guān)系。基于臺(tái)灣全民健康保險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫，Kuan等〔9〕建立了包含4 651例T2DM患者的二甲雙胍與非二甲雙胍研究隊(duì)列，經(jīng)過12年隨訪，發(fā)現(xiàn)服用二甲雙胍使患者AD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加了113%，血管性癡呆和PD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)也有所增加，分別為130%和127%。在另一項(xiàng)研究中〔10〕，比較服用二甲雙胍(n=200)與僅靠飲食控制(n=130)兩種不同治療方式，在經(jīng)過平均3.7年的隨訪后，服用二甲雙胍的患者輕度認(rèn)知功能障礙的診斷率明顯增加。上述研究再次證實(shí)了二甲雙胍對(duì)患者認(rèn)知功能的不利影響。

1.2二甲雙胍改善T2DM患者認(rèn)知功能 在發(fā)現(xiàn)二甲雙胍的使用對(duì)T2DM患者認(rèn)知功能具有不利影響的同時(shí)，也有越來越多的證據(jù)表明二甲雙胍可以改善T2DM患者的認(rèn)知功能。同樣基于臺(tái)灣全面健康保險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫，Hsu等〔11〕得出與Kuan等〔9〕不一致的結(jié)論，此項(xiàng)研究規(guī)模更大，納入12.7萬名非癡呆人群，包括25 393例T2DM患者，其中未服藥者10 519例，服用二甲雙胍者1 864例，服用磺脲類降糖藥者3 753例，兩藥聯(lián)合治療者9 257例；8年的隨訪結(jié)果表明，無論服藥與否，T2DM均會(huì)增加患者并發(fā)癡呆的風(fēng)險(xiǎn)，但服藥患者的癡呆發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)明顯較低，且相比于磺脲類降糖藥，二甲雙胍降低癡呆發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的效果更為明顯(24% vs 15%)。另有兩項(xiàng)較大樣本的隊(duì)列研究〔12,13〕也提示，服用二甲雙胍和磺脲類降糖藥均可降低T2DM患者癡呆的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，其中二甲雙胍降低癡呆的效果更為顯著〔13〕。通常T2DM患者病程較長，服藥持續(xù)時(shí)間也有差異。Ng等〔14〕進(jìn)一步驗(yàn)證了二甲雙胍服藥時(shí)間對(duì)認(rèn)知功能的影響，表明二甲雙胍改善患者認(rèn)知功能的效應(yīng)需在長期用藥(>6年)后才能表現(xiàn)出來。

除了前述觀察性研究，還有臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)也得出二甲雙胍對(duì)認(rèn)知功能有利的結(jié)論，Guo等〔15〕為了探究服用二甲雙胍對(duì)伴有抑郁癥的T2DM患者認(rèn)知功能的影響，將58例患者隨機(jī)分為兩組，分別給予二甲雙胍和安慰劑治療24 w，在評(píng)估其認(rèn)知功能后發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可明顯改善患者的記憶指數(shù)、增加注意力、降低抑郁指數(shù)，進(jìn)而起到抗抑郁效果。另一項(xiàng)研究〔16〕也發(fā)現(xiàn)，給予有輕度遺忘性認(rèn)知功能損傷的非糖尿病患者予以二甲雙胍治療12個(gè)月后，其在選擇性記憶測驗(yàn)中的表現(xiàn)明顯得到改善。

1.3二甲雙胍不改變T2DM患者認(rèn)知功能 關(guān)于二甲雙胍對(duì)T2DM患者認(rèn)知功能影響的探索一直在繼續(xù)，相關(guān)的臨床試驗(yàn)也正在進(jìn)行〔17〕。除了上述兩種結(jié)論，還有同樣納入患者數(shù)量較多的研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍對(duì)T2DM患者認(rèn)知功能無明顯影響〔18,19〕。Herath等〔20〕報(bào)道，與其他降糖藥相比，經(jīng)二甲雙胍治療的患者在研究初始雖有較好的認(rèn)知表現(xiàn)，但在接下來的4年隨訪期間，并未顯示服用二甲雙胍與認(rèn)知功能改變之間有明顯的聯(lián)系。

上述研究得出不一致的結(jié)論，究其原因，應(yīng)考慮到以下因素：①研究類型不一，眾多研究涉及病例對(duì)照研究、隊(duì)列研究、隨機(jī)對(duì)照研究等，但證據(jù)級(jí)別及可信度高的研究并不多；②所納入的研究對(duì)象基線狀態(tài)差異較大，如Hsu等〔11〕只納入了無癡呆老年患者，而Ng等〔14〕所納入的患者在研究初始認(rèn)知狀態(tài)已有損傷，因此不同的結(jié)果可能與不同的患者起始認(rèn)知功能有關(guān)；③對(duì)認(rèn)知功能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不盡一致，Ng等〔14〕使用簡易智力狀態(tài)檢查量表(MMSE)評(píng)價(jià)患者認(rèn)知功能，而Kuan等〔9〕則使用國際疾病分類(ICD)系列量表。這些因素都是導(dǎo)致研究結(jié)果出現(xiàn)較大差異的原因，因此該領(lǐng)域尚需要設(shè)計(jì)更加完善的多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，以期為臨床工作提供更有說服力的證據(jù)。

2 二甲雙胍影響認(rèn)知功能的相關(guān)機(jī)制

2.1二甲雙胍與β-淀粉樣蛋白(Aβ) 大腦內(nèi)出現(xiàn)以Aβ為主要成分的淀粉樣斑塊是AD的特征性病理變化之一。Aβ由淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)β-分泌酶和γ-分泌酶剪切而來，此途徑正常情況下活性較低，但在病理?xiàng)l件下剪切活性增加，導(dǎo)致Aβ生成增多，促進(jìn)AD的發(fā)生發(fā)展〔21〕。研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以作用于Aβ代謝的多種關(guān)鍵因子和(或)途徑：①β淀粉樣蛋白剪切酶(BACE)1：APP的β剪切過程主要經(jīng)由BACE1介導(dǎo)。Chen等〔22〕在體外培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞系和原代培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元中均發(fā)現(xiàn)，經(jīng)二甲雙胍處理后，細(xì)胞內(nèi)BACE1啟動(dòng)子活性增加，表達(dá)量升高，加速了APP的β剪切過程，使Aβ分泌增多；但Hettich等〔23〕研究卻發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能夠與神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Midline(MID)1復(fù)合體相互作用，抑制BACE1翻譯過程，進(jìn)而降低其表達(dá)量，減少Aβ生成，提示二甲雙胍具有調(diào)控BACE1的作用。②APP：關(guān)于二甲雙胍對(duì)APP代謝的影響，相關(guān)研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)二甲雙胍作用靶點(diǎn)并不單一。Picone等〔24〕發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能夠誘導(dǎo)線粒體功能紊亂，激活核因子(NF)-κB等炎癥信號(hào)通路，從而促進(jìn)APP的表達(dá)，上調(diào)Aβ水平；然而Chen等〔22〕卻認(rèn)為二甲雙胍并不影響APP的表達(dá)，而是促進(jìn)了其向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)，加速APP剪切進(jìn)而導(dǎo)致Aβ生成增多。③胰島素降解酶(IDE)：IDE是中樞內(nèi)清除Aβ的主要酶。楊思思等〔25〕對(duì)胰島素抵抗大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍雖然可以改善大鼠體內(nèi)胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)，但卻會(huì)使腦海馬內(nèi)炎性因子的表達(dá)增加，進(jìn)而降低過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)γ水平，減弱對(duì)IDE的調(diào)控能力，使Aβ的清除減少，促進(jìn)AD病理過程。④自噬：自噬參與調(diào)節(jié)Aβ的穩(wěn)態(tài)，二甲雙胍能夠作用于腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路，導(dǎo)致自噬紊亂、大量自噬小體聚集，進(jìn)而增強(qiáng)APP的β和γ剪切過程，促進(jìn)Aβ的產(chǎn)生及沉積〔26〕。

二甲雙胍還可通過其他途徑對(duì)Aβ產(chǎn)生影響〔27〕。研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病狀態(tài)下，Aβ在中樞和外周之間的轉(zhuǎn)運(yùn)過程發(fā)生了紊亂，經(jīng)由晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)介導(dǎo)的Aβ入腦量增加，而經(jīng)由低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LRP)1介導(dǎo)的Aβ出腦量減少〔28,29〕，從而使Aβ在腦內(nèi)沉積增多，這一過程介導(dǎo)了糖尿病導(dǎo)致的認(rèn)知損傷。另有研究發(fā)現(xiàn)〔30〕，二甲雙胍能夠使T2DM小鼠血腦屏障局部RAGE表達(dá)下調(diào)，而LRP1表達(dá)增加，糾正Aβ轉(zhuǎn)運(yùn)的紊亂，并同時(shí)減輕中樞炎癥狀態(tài)，從而發(fā)揮其改善記憶損傷的作用。

2.2二甲雙胍與tau蛋白 tau蛋白是腦內(nèi)含量最高的微管相關(guān)蛋白，其對(duì)神經(jīng)元的正常生理功能發(fā)揮著不可替代的作用。在AD等神經(jīng)退行性疾病發(fā)生過程中，tau蛋白被過度磷酸化，導(dǎo)致微管系統(tǒng)不穩(wěn)定，易于形成神經(jīng)纖維纏結(jié)，此為AD的另一重要病理特征〔31〕。蛋白磷酸酶(PP)2A是介導(dǎo)tau蛋白去磷酸化的主要酯酶，在AD發(fā)病過程中其活性降低〔32〕。宋金芝等〔33〕發(fā)現(xiàn)二甲雙胍能夠改善側(cè)腦室注射鏈脲佐菌素所引起的tau蛋白磷酸化。二甲雙胍可以通過MID1的介導(dǎo)減少PP2A降解，進(jìn)而促進(jìn)tau蛋白去磷酸化過程，降低神經(jīng)纖維纏結(jié)程度，改善AD病理改變〔23,34〕。然而Barini等〔35〕對(duì)轉(zhuǎn)基因tau病理小鼠進(jìn)行的研究卻發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)二甲雙胍治療后，雖然tau蛋白磷酸化程度有所降低，卻增加了不溶性tau蛋白的形成及聚集，加重了小鼠的行為障礙。但最近的一項(xiàng)研究〔36〕又提示，二甲雙胍能夠通過AMPK依賴性途徑促進(jìn)自噬清除作用，進(jìn)而降低tau蛋白磷酸化水平，改善小鼠受損的認(rèn)知功能和異常改變的海馬結(jié)構(gòu)。出現(xiàn)這些較為復(fù)雜的結(jié)果，可能是由于不同研究關(guān)注了tau蛋白代謝過程的不同階段及不同的tau蛋白磷酸化修飾形式。因此，需要進(jìn)一步對(duì)二甲雙胍如何作用于tau蛋白進(jìn)行多角度綜合性探究。

2.3二甲雙胍與VitB12 長期應(yīng)用二甲雙胍可能會(huì)導(dǎo)致VitB12吸收和利用障礙。1項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)表明〔37〕，與安慰劑組相比，4.3年的二甲雙胍服用史導(dǎo)致VitB12缺乏率增加了7.2%，進(jìn)而血漿同型半胱氨酸水平也有升高。而VitB12缺乏已被證明是多種神經(jīng)退行性疾病及癡呆的危險(xiǎn)因素〔38〕，Moore等〔8〕研究提示其可能介導(dǎo)了二甲雙胍所致的認(rèn)知障礙；高同型半胱氨酸血癥也會(huì)增加Aβ生成及tau蛋白磷酸化，促進(jìn)AD病理過程〔39〕。因此有學(xué)者建議，長期服用二甲雙胍的患者應(yīng)定期監(jiān)測體內(nèi)VitB12水平，預(yù)防其缺乏〔37〕。但VitB12在二甲雙胍對(duì)患者認(rèn)知功能影響中所起的作用，待進(jìn)一步證實(shí)〔40〕。

2.4其他 關(guān)于二甲雙胍對(duì)認(rèn)知功能作用機(jī)制的探究，還有其他學(xué)者從不同角度加以探索。有研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍會(huì)升高腦內(nèi)炎癥水平〔24,25〕、導(dǎo)致線粒體功能紊亂并誘導(dǎo)氧化應(yīng)激〔24〕、破壞腦內(nèi)氧化還原平衡〔41〕，從而對(duì)認(rèn)知功能產(chǎn)生不利影響；但也有研究表明二甲雙胍能夠通過促進(jìn)大腦神經(jīng)元新生〔42〕、保護(hù)線粒體功能〔43〕、降低氧化應(yīng)激和炎癥水平〔44〕等機(jī)制發(fā)揮保護(hù)神經(jīng)元和認(rèn)知的作用。出現(xiàn)這些不統(tǒng)一的結(jié)果，目前考慮可能是二甲雙胍并非通過單一途徑影響認(rèn)知功能，而是與神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀調(diào)節(jié)有關(guān)。

綜上，二甲雙胍對(duì)T2DM患者認(rèn)知功能的影響及機(jī)制，從臨床到基礎(chǔ)研究均有著較為復(fù)雜多樣的結(jié)果。作為目前T2DM治療的一線藥物，二甲雙胍表現(xiàn)出對(duì)患者認(rèn)知功能既具有保護(hù)作用，又可能產(chǎn)生不利影響，這取決于多種因素，包括年齡、病程、服藥時(shí)間、基礎(chǔ)認(rèn)知狀態(tài)等。具體機(jī)制已有較多研究，涉及Aβ、tau蛋白、VitB12、炎癥、氧化應(yīng)激等，但呈現(xiàn)出多靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)狀調(diào)控的特點(diǎn)。目前的研究更傾向于二甲雙胍會(huì)降低糖尿病患者的癡呆發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)〔45〕，但仍存在爭議。因此，在該領(lǐng)域積極進(jìn)行進(jìn)一步的基礎(chǔ)研究及臨床試驗(yàn)，探索二甲雙胍對(duì)認(rèn)知功能的影響及機(jī)制，對(duì)于指導(dǎo)糖尿病患者臨床用藥、規(guī)避不良反應(yīng)、充分發(fā)揮藥物作用、發(fā)掘二甲雙胍降糖外的潛在效應(yīng)具有重要臨床實(shí)際意義。