瞿思暢 張敬法

年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)是一種環(huán)境與多基因交互作用導(dǎo)致的疾病，是西方發(fā)達(dá)國家 50 歲以上老年人的首位致盲因素，該疾病帶來的不可逆性視力喪失和失明嚴(yán)重地影響著患者的生活質(zhì)量。在包括中國在內(nèi)的亞洲國家中，其發(fā)病率也隨著老齡化社會的到來而逐年攀升[1-3]。流行病學(xué)調(diào)查顯示，預(yù)計到 2040 年，全球范圍內(nèi)的AMD 患者人數(shù)總和將達(dá) 2.88億[4]。

二甲雙胍是一種從山羊豆中提取出的胍類衍生物，這種藥物高效、廉價且不良反應(yīng)小，被美國糖尿病協(xié)會推薦作為 2型糖尿病的一線用藥，在臨床使用已有 60年的歷史[5-6]。近年來，越來越多的研究表明，二甲雙胍對心血管系統(tǒng)疾病[7]、消化系統(tǒng)疾病[8]、生殖系統(tǒng)疾病[9]、腫瘤[10]以及衰老相關(guān)疾病[11]等多種類型疾病均具有積極作用。在關(guān)于眼部疾病的研究中，二甲雙胍也被證實可以降低白內(nèi)障、青光眼和糖尿病視網(wǎng)膜病變等疾病的發(fā)病風(fēng)險[12-14]。而針對 AMD 這一高發(fā)病率的重要眼部疾病，二甲雙胍的潛在作用和保護(hù)機(jī)制將在本綜述中進(jìn)行總結(jié)。

1 AMD概述

AMD 根據(jù)眼底的不同表現(xiàn)可以分為新生血管性(濕性)AMD 和非新生血管性(干性) AMD 2種類型。其中濕性 AMD 患者約占 20%，主要表現(xiàn)為黃斑區(qū)新生血管(MNV)的形成，該新生血管既可以是脈絡(luò)膜新生血管，生長在視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)層下(1型MNV)、視網(wǎng)膜下腔(2型MNV)或 1/2型MNV；又可以是來自視網(wǎng)膜深層毛細(xì)血管網(wǎng)，并向視網(wǎng)膜下腔生長(3型MNV)，甚至穿過RPE層(1/3 型 MNV)的新生血管。其誘發(fā)的滲出性或出血性色素上皮脫離及纖維瘢痕化，可導(dǎo)致急劇的視力下降、甚至失明。干性 AMD 患者約占 80%，其特征表現(xiàn)包括視網(wǎng)膜黃斑區(qū)玻璃膜疣的形成，色素紊亂、視網(wǎng)膜外層萎縮及地圖樣萎縮。這一類型起病緩慢，進(jìn)展至終末期亦可造成不可逆的視力喪失。

1.1 AMD的臨床分期根據(jù)美國年齡相關(guān)性眼病研究(AREDS)所制定的分類方法，AMD患者病情可分為早期、中期和進(jìn)展期3個階段。其中玻璃膜疣直徑為65～125 μm，中央凹 2 個視盤直徑內(nèi)無 RPE 異常者分類為早期 AMD;任何直徑>125 μm 的玻璃膜疣，任何中央凹 2 個視盤直徑內(nèi)有 RPE 異常者分類為中期 AMD；RPE 脫離、新生血管性 AMD、地圖樣萎縮者分類為進(jìn)展期 AMD。此外，基于是否存在大的玻璃膜疣、RPE細(xì)胞異常以及單眼晚期AMD可對AMD的進(jìn)展進(jìn)行預(yù)測。

1.2 AMD的發(fā)病機(jī)制及病理特征AMD 的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及免疫炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激損傷、線粒體及脂質(zhì)代謝功能障礙，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)重構(gòu)和衰老等多種因素[15]。這些因素共同作用可以導(dǎo)致光感受器細(xì)胞、RPE細(xì)胞層、Bruch 膜、脈絡(luò)膜毛細(xì)血管網(wǎng)這一復(fù)合體的結(jié)構(gòu)破壞和功能失調(diào)。在這一結(jié)構(gòu)中， 處于三明治位置中心的 RPE 是維持視網(wǎng)膜微環(huán)境穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵[16]，高度特化的 RPE 細(xì)胞頂端與光感受器外節(jié)密切接觸，可特異性吞噬感光細(xì)胞脫落的外節(jié)膜盤，基底面與 Bruch 膜黏附，可進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)與代謝產(chǎn)物的交換，從而使整個復(fù)合體處于動態(tài)平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。而伴隨著各種生理和病理因素的持續(xù)，穩(wěn)態(tài)失衡會帶來氧化應(yīng)激產(chǎn)物的不斷蓄積，這些代謝產(chǎn)物的持續(xù)性損傷會引起 RPE 細(xì)胞中蛋白質(zhì)的錯誤折疊及由此引發(fā)的功能障礙[17]，最終導(dǎo)致視力漸進(jìn)性喪失。

1.3 AMD的治療進(jìn)展針對濕性AMD 的傳統(tǒng)治療手段包括激光光凝治療、光動力療法、經(jīng)瞳孔溫?zé)岑煼ㄒ约包S斑手術(shù)治療。這些方法可以破壞或去除新生血管組織，有利于保留視功能，但是不能解決復(fù)發(fā)問題，其治療效果有待進(jìn)一步評價。近年來，抗血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)藥物療法在治療濕性 AMD 方面展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景，包括雷珠單抗、貝伐單抗、阿柏西普及康柏西普等藥物在內(nèi)的臨床應(yīng)用，在很大程度上緩解了患者的病情[18]。此外，針對個別濕性 AMD 病例的眼內(nèi)干細(xì)胞移植的成功嘗試，也提供了新的治療可能[19]。而針對干性 AMD 除低視力矯正和激光照射治療等輔助方法外，當(dāng)前并無有效治療手段，因而成為臨床上亟待解決的問題。

2 二甲雙胍的治療作用

2.1 二甲雙胍的體內(nèi)代謝過程二甲雙胍的主要吸收部位為小腸，每 500 mg的絕對生物利用度約為 50%，其生物可用性隨劑量的增加而減少[20]。經(jīng)口服后，二甲雙胍可轉(zhuǎn)運至小腸被多種轉(zhuǎn)運蛋白，如血漿單胺轉(zhuǎn)運體(PMAT)、有機(jī)陽離子轉(zhuǎn)運體1(OCT1)、血清素轉(zhuǎn)運體(SERT)等轉(zhuǎn)運入腸上皮細(xì)胞，并隨血液循環(huán)進(jìn)入全身[21]。進(jìn)入血液循環(huán)的二甲雙胍可迅速分布至各組織器官，主要包括胃腸道、胰腺、肝臟和腎臟等，并在胃腸道壁中高度蓄積。二甲雙胍也同樣被證實可進(jìn)入眼部系統(tǒng)，有研究利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，在服用二甲雙胍的白內(nèi)障患者房水中檢測到了其分布[22]。二甲雙胍本身攜帶正電荷，可根據(jù)細(xì)胞膜及線粒體內(nèi)膜的跨膜電位差異經(jīng)蛋白轉(zhuǎn)運體在細(xì)胞漿內(nèi)聚積或進(jìn)入線粒體，從而發(fā)揮生物學(xué)作用。幾乎所有進(jìn)入體內(nèi)的二甲雙胍最終將于 24 h內(nèi)以原型形式經(jīng)腎臟排泄，而不參與人體的代謝過程[20]。

2.2 二甲雙胍在多種疾病中的應(yīng)用研究二甲雙胍的歷史始于19世紀(jì)20年代，其被偶然發(fā)現(xiàn)具有降低血糖的作用，并于 1957 年首次進(jìn)入歐洲[23]。隨著研究的深入，二甲雙胍被證實可以通過減少肝糖原的輸出、增加周圍組織的胰島素敏感性、降低血脂水平、恢復(fù)胰島素分泌以及抑制腸道細(xì)胞攝取葡萄糖等方面降低血糖[24]。然而，不同于現(xiàn)代藥物針對特定的靶點設(shè)計，二甲雙胍并不指向?qū)Ｒ煌坊蚣膊C(jī)制， 因而具有開發(fā)其他疾病治療方向的潛能。

近年來對于二甲雙胍應(yīng)用的探索十分廣泛，在心血管疾病中，二甲雙胍可以通過激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)通路改善高密度脂蛋白的功能紊亂，減少低密度脂蛋白的修飾，從而提高膽固醇的轉(zhuǎn)運，降低心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險，并同時改善高血糖導(dǎo)致的氧化應(yīng)激狀態(tài)和炎癥反應(yīng)[25]；在消化系統(tǒng)疾病中，關(guān)于肝臟疾病的部分研究顯示，二甲雙胍可以通過影響脂肪合成和關(guān)鍵酶的表達(dá)，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化，改善肝細(xì)胞內(nèi)炎癥微環(huán)境，從而控制非酒精性脂肪肝/肝炎以及與之相關(guān)的肝癌的進(jìn)展[8,26]；在生殖系統(tǒng)疾病中，二甲雙胍被證實可以通過增強(qiáng)胰島素的敏感性,降低高胰島素血癥，治療與多囊卵巢綜合征相關(guān)的代謝和生殖異常[27]；在針對腫瘤的研究中顯示，二甲雙胍可以通過 AMPK 依賴/非依賴的方式對抗乳腺癌、結(jié)直腸癌、黑色素瘤和白血病等多系統(tǒng)腫瘤的進(jìn)展，其作用機(jī)制包括抑制多種腫瘤細(xì)胞的生長及代謝，調(diào)節(jié)血管生成、免疫抑制以及腫瘤微環(huán)境等[28]；在有關(guān)衰老的細(xì)胞及動物模型中研究顯示，二甲雙胍可以通過對葡萄糖代謝的調(diào)控，對炎癥和自噬的抑制以及對微生物群落的調(diào)控發(fā)揮抗衰老作用[25]。同樣在衰老相關(guān)疾病的臨床試驗中，二甲雙胍被證實可以延長健康壽命、降低衰老性疾病相關(guān)的死亡風(fēng)險[29]。特別在與 AMD 密切相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病(如阿爾茨海默病、帕金森病等)的研究中，二甲雙胍的神經(jīng)保護(hù)作用及其對認(rèn)知功能的改善也是其對AMD保護(hù)作用的有效佐證[30]。

3 二甲雙胍在 AMD中的研究進(jìn)展

3.1 臨床研究在關(guān)于 AMD的部分臨床回顧性研究中，二甲雙胍的應(yīng)用被證實可顯著降低 AMD的發(fā)病風(fēng)險或延緩疾病進(jìn)展。Brown等[31]利用單因素回歸分析和多元Logistic回歸分析對 7788例年齡>55歲的AMD患者進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示二甲雙胍可以顯著降低AMD的發(fā)病率。在我國臺灣的一項隊列研究中，Chen等[32]利用 Cox回歸分析研究了68 205例2型糖尿病患者的資料，結(jié)果同樣顯示二甲雙胍可以顯著降低 AMD的發(fā)病率，且降低程度隨二甲雙胍使用劑量的增加而更加顯著。以上研究結(jié)論提示，二甲雙胍可能在一定條件下具有治療 AMD 的潛力。

3.2 二甲雙胍的抗氧化應(yīng)激作用氧化應(yīng)激損傷在 AMD 的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色。在 Rozing 等[33]提出的二級AMD 病理假說模型中，氧化應(yīng)激被認(rèn)為是一級始動分子，可以引起二級氧化爆發(fā)和免疫炎性反應(yīng)，從而推動疾病的進(jìn)展。針對這一機(jī)制，多項研究表明二甲雙胍具有抗氧化應(yīng)激的保護(hù)作用。在關(guān)于 AMD 的明確危險因素——吸煙和高脂飲食的研究結(jié)果中顯示,二甲雙胍可以通過調(diào)控 Nrf2 信號通路，有效降低香煙暴露組小鼠的氧化應(yīng)激損傷[34]；同樣在氧化應(yīng)激條件下，二甲雙胍被證實可以通過激活 AMPK 通路限制小鼠膽固醇的攝入，并調(diào)節(jié)脂質(zhì)平衡以改善氧化損傷[35]。

AMD 累及的黃斑區(qū)是人體代謝最旺盛的區(qū)域之一，RPE 細(xì)胞的高代謝活動需要大量線粒體的參與，產(chǎn)生活性氧(ROS)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，以完成多種細(xì)胞內(nèi)的代謝活動。與年輕細(xì)胞相比，衰老的線粒體會產(chǎn)生更多 ROS，同時伴隨長期光輻射的影響帶來ROS的聚積，極易造成過氧化損傷[36]。而研究表明，二甲雙胍可以清除過多產(chǎn)生的氧自由基，并通過減少線粒體氧化呼吸鏈復(fù)合體中電子的流動，抑制線粒體 ROS 的產(chǎn)生,以緩解氧化應(yīng)激狀態(tài)[37-38]。同樣在針對線粒體的研究中，Brown 等[39]發(fā)現(xiàn),二甲雙胍可以通過激活 AMPK引起線粒體生物合成的增強(qiáng)，并促進(jìn)受損線粒體的裂解，從而保護(hù) RPE 細(xì)胞的完整性以及視網(wǎng)膜的功能及結(jié)構(gòu)完好。

3.3 二甲雙胍的抗炎作用臨床研究中，部分 AMD患者體內(nèi)補(bǔ)體通路的激活、炎癥相關(guān)分子的基因突變以及炎癥急性期反應(yīng)蛋白水平的上升提示免疫炎性反應(yīng)在 AMD進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用。此外，AMD 的特征性表現(xiàn)——玻璃膜疣和脈絡(luò)膜新生血管的形成也被證實與炎癥及炎癥微環(huán)境密切相關(guān)[40]。在針對炎癥方向的研究中，二甲雙胍被證實可通過多條信號通路發(fā)揮抗炎作用。Han 等[41]研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可以通過激活 AMPK通路，抑制視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng)，改善內(nèi)皮功能、阻止視網(wǎng)膜新生血管的生成。而針對可能引起 AMD中炎性反應(yīng)的糖基化終末產(chǎn)物(AGE)，研究顯示，二甲雙胍可以抑制血管內(nèi)AGE的形成和 AGE 受體的表達(dá)[42-43]。此外，在有關(guān)炎癥急性期 C 反應(yīng)蛋白(CRP)水平的臨床研究中，二甲雙胍被證實可以持續(xù)性降低患者體內(nèi)的 CRP 水平[44]。

3.4 二甲雙胍對自噬功能的影響自噬是一種廣泛存在于真核細(xì)胞內(nèi)的清除系統(tǒng)，其依賴溶酶體對細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和受損細(xì)胞器進(jìn)行降解，以此完成自我更新過程，同時可以幫助細(xì)胞適應(yīng)各種刺激導(dǎo)致的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡[45]。越來越多的研究顯示，細(xì)胞自噬功能的減退是推動 AMD 疾病進(jìn)展的重要因素之一[46]。針對二甲雙胍的自噬激活作用，Shu 等[47]研究顯示，在視網(wǎng)膜損傷動物模型和 RPE 損傷細(xì)胞模型中，二甲雙胍可以誘導(dǎo)自噬流的產(chǎn)生,并提升LC3-Ⅱ在視網(wǎng)膜組織中的水平，促進(jìn)自噬以發(fā)揮保護(hù)作用。

此外在針對線粒體的研究中顯示，干性 AMD 患者體內(nèi)線粒體的內(nèi)膜和外膜結(jié)構(gòu)、線粒體大小以及線粒體的形態(tài)均受到一定程度的破壞，由此導(dǎo)致的線粒體自噬功能障礙也被認(rèn)為是干性 AMD 進(jìn)展的重要推動力[39]。盡管針對視網(wǎng)膜或 RPE 細(xì)胞并沒有直接的證據(jù)證實二甲雙胍對線粒體自噬具有激活作用，但是在軟骨細(xì)胞、腎上皮細(xì)胞以及單核細(xì)胞等多種類型細(xì)胞中，二甲雙胍均展示了其上調(diào)線粒體自噬，發(fā)揮延緩疾病進(jìn)展的保護(hù)作用[48-50]。這些證據(jù)也提示在 AMD 的治療中,二甲雙胍可能通過誘導(dǎo)線粒體自噬帶來有利影響。

ECM蛋白質(zhì)沉積的失調(diào)是常見視網(wǎng)膜疾病的統(tǒng)一特征，在關(guān)于 AMD 的研究中，ECM 的異常沉積、基質(zhì)金屬蛋白酶的活性改變對纖維蛋白基質(zhì)和膠原的影響均被認(rèn)為是 AMD 重要的發(fā)病機(jī)制[51]。近年來，二甲雙胍對 ECM 的影響也被廣泛研究，實驗表明，二甲雙胍可以通過 AMPK 通路、整合素/ERK 通路、Sirt1/FOXO1/ 自噬軸減少ECM沉積，抑制ECM的反常重塑[52-54]。

4 展望

近年來，針對二甲雙胍的廣泛研究展現(xiàn)了其良好的應(yīng)用前景，實驗結(jié)果表明其可通過AMPK 依賴型通路或非依賴型通路對多種類型疾病發(fā)揮治療作用[55]。其中，二甲雙胍的抗氧化應(yīng)激作用、抗免疫炎性反應(yīng)作用、促進(jìn)細(xì)胞自噬的作用以及對細(xì)胞外基質(zhì)的調(diào)節(jié)作用均與 AMD 的病理變化密切相關(guān)。這些結(jié)果提示，二甲雙胍作為一種治療 AMD 的潛在藥物具有值得深入挖掘的應(yīng)用價值。