黃 柯，周逸仁，陳藝凡，馬小峰

（1.南華大學衡陽醫(yī)學院南華臨床學院，湖南衡陽 421011；2.南華大學附屬南華醫(yī)院心血管內(nèi)科，湖南衡陽 421001）

細胞死亡是不可逆的過程，在機體發(fā)育、應激、維持組織機能及穩(wěn)態(tài)中都有顯著作用。細胞的生長、發(fā)育、死亡之間聯(lián)系密切，共同在機體發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。然而，目前臨床長期以來多關注細胞凋亡，即非裂解性死亡。近年來，隨著研究深入，有學者提出“細胞焦亡”的概念。焦亡是不同于凋亡的一種細胞程序性死亡，當機體受到外來侵害時可啟動細胞焦亡的上游反應原件，促使人消皮素D（GSDMD）蛋白結(jié)構改變，較多的GSDMD N端壞死域聚集后形成一種膜成孔活性物質(zhì)引起細胞膜的損害，使白細胞介素（IL）-18及IL-1β等炎癥因子釋放，從而產(chǎn)生炎癥反應[1]。細胞焦亡是一種新發(fā)現(xiàn)的促炎性細胞程序性死亡，細胞焦亡的活化為肺癌、胃癌和胰腺癌等惡性腫瘤的治療提供新的思路；此外，細胞焦亡還參與多種腎臟疾病、椎間盤退行性改變、非酒精性脂肪性肝病等非腫瘤性疾病的機制調(diào)控。雖然細胞焦亡與眾多疾病的發(fā)病機制有關，但目前針對介導細胞焦亡調(diào)節(jié)疾病發(fā)生、發(fā)展的研究并不多見。

二甲雙胍是目前臨床最常用的降糖藥，近年來報道顯示，二甲雙胍不僅有助于控制血糖，還可減輕缺血再灌注所致的腦損傷，保護神經(jīng)功能[2]。二甲雙胍能延緩動脈粥樣硬化進程，保護血管內(nèi)皮細胞，有助于降低心血管事件風險[3]。此外，二甲雙胍還具有抗衰老、降低特定孕婦的流產(chǎn)及早產(chǎn)風險、預防霧霾引起的炎癥、改善多囊卵巢綜合征、改善腸道菌群、逆轉(zhuǎn)肺纖維化等藥理作用。然而，在這些生物學功能中，二甲雙胍是否通過調(diào)控細胞焦亡參與上述疾病的調(diào)控，尚有待進一步研究[4]。鑒于此，本研究收集近年來相關文獻，對二甲雙胍在心血管疾病中的應用及其調(diào)控細胞焦亡的相關機制進行綜述。

1 二甲雙胍在心血管疾病中的作用

1.1 二甲雙胍的降糖及抗炎作用 二甲雙胍降糖機制較為明確，主要是通過抑制肝糖輸出，增加胰島素敏感性達到控制血糖水平的目的[5]。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可能對二肽基肽酶Ⅳ活性有抑制作用，對延長胰升糖素樣肽-1生物效應、調(diào)節(jié)血糖水平具有積極作用[6]。目前，有關二甲雙胍的降糖機制已深入分子領域，有研究顯示，二甲雙胍可通過蛋白激酶Cβ（PKCβ）-肝激酶B1（LKB1）-腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）磷酸化級聯(lián)而抑制糖異生，這將為今后血糖控制提供新的思路。此外，研究還顯示，二甲雙胍在抗炎中發(fā)揮重要作用。余丹等[7]認為二甲雙胍對蛋白激酶B和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2通路通路有明顯抑制作用，進而減少IL-6、IL-8及腫瘤壞死因子（TNF-ɑ）分泌。此外，二甲雙胍還可以通過激活AMPK/內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）通路、促進蛋白激酶B的磷酸化、抗氧化等機制，繼而改善心力衰竭、肺動脈高壓、腫瘤疾病等預后。

1.2 二甲雙胍的抗動脈硬化作用 二甲雙胍保護心血管中的作用已被臨床多次報道和應用。動物實驗也證實，其在抑制動脈硬化進展中的作用確切[8]。這一作用與二甲雙胍抗炎作用相關。另外，王潔[9]的研究還證實二甲雙胍可能通過調(diào)節(jié)肝臟膽固醇逆向轉(zhuǎn)運蛋白ABCA1，進而調(diào)節(jié)血脂代謝，延緩動脈硬化。另外，二甲雙胍還有助于增加斑塊穩(wěn)定性，降低心血管事件風險。近年來，有研究表明二甲雙胍可以通過AMPK及調(diào)節(jié)脂質(zhì)和葡萄糖代謝改善心肌能量代謝狀態(tài)，通過增加一氧化氮生物利用度、限制間質(zhì)纖維化、減少晚期糖基化終產(chǎn)物的沉積抑制心肌細胞凋亡并減少心肌重構和肥厚，從而保持左心室收縮和舒張功能的良好狀態(tài)。

1.3 二甲雙胍的抗腫瘤作用 二甲雙胍自被應用于臨床以來，其效果和生物學功能被逐漸發(fā)現(xiàn)。近年來有研究認為長期服用二甲雙胍有助于降低惡變風險[10]。有關二甲雙胍抗腫瘤的機制尚處于探索階段，不過臨床均認為二甲雙胍的抗腫瘤作用與其激活AMPK、抑制原癌基因表達有關[11]。細胞實驗還發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可阻斷腫瘤細胞DNA的復制和有絲分裂，誘導腫瘤細胞凋亡。另外，二甲雙胍可增加胰島素受體對胰島素的親和力，改善胰島素抵抗和胰島素血癥，抑制其對腫瘤增殖的刺激作用[12]。細胞焦亡與多種腫瘤細胞的發(fā)生發(fā)展相關。細胞焦亡發(fā)生后，可通過調(diào)控細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）1/2、信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活蛋白（STAT）3和磷脂脂肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信號通路，從而降低周期蛋白依賴性激酶（CDK）2表達水平，加快癌細胞凋亡[13]。另外，食管癌患者細胞凋亡相關蛋白BAX和天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶（Caspase）-3被激活，加重DNA損傷，增加焦亡風險。有研究還認為ATP聚集炎性小體核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構域樣受體蛋白3（NLRP3）經(jīng)P2X7受體途徑激活Caspase-1，成為結(jié)腸癌細胞發(fā)生焦亡的誘因。焦亡通路對肝癌細胞增殖、遷移及侵襲則表現(xiàn)為抑制作用，Ac-YVAD-CMK (Caspase-1抑制劑)則可削弱該作用。研究還發(fā)現(xiàn)STE20樣激酶（MST1）可經(jīng)Caspase-1誘導的細胞焦亡抑制胰腺導管腺癌增殖。然而，ROS抑制劑對Caspase-1有抑制作用，從而削弱MST1對胰腺導管腺癌細胞死亡、增殖、遷移和侵襲的影響，這其中可能與細胞焦亡有關。近年來有關焦亡現(xiàn)象與腫瘤關系的報道逐漸增多，目前研究主要集中在激活炎性小體并促進細胞焦亡的化合物或分子，有望成為治療腫瘤新的研究方向。但目前有關腫瘤細胞焦亡的具體機制尚不清楚。對細胞焦亡的具體機制進行深入探討將有助于我們提高對腫瘤細胞焦亡的理解，對抗腫瘤藥物的研發(fā)也具有積極作用。

2 二甲雙胍調(diào)控細胞焦亡

2.1 細胞焦亡概況 細胞焦亡自2001年被首次提出以來，有關其認識和研究逐漸增多。細胞焦亡以細胞膜結(jié)構完整性被破壞和胞內(nèi)容物釋放至細胞外為主要特點[14]。其激活途徑包括經(jīng)典細胞焦亡和非經(jīng)典細胞焦亡，其中經(jīng)典細胞焦亡多由炎癥小體激活，而非經(jīng)典細胞焦亡多由胞質(zhì)脂多糖激活。炎性小體是由模式識別受體（PRRs）、胱天蛋白酶1(CASP1)及凋亡相關斑點樣蛋白構成的多蛋白復合物。研究顯示，PRRs可識別和接受危險信號，激活Caspase-1分子，再切割GSDMD，成為細胞焦亡的誘因[15]。另有動物實驗顯示，小鼠在感受胞質(zhì)內(nèi)脂多糖刺激后，Caspase-11與Caspase-4/5的脂質(zhì)A結(jié)合并激活，形成Caspase-4-5-11，參與切割GSDMD，導致細胞焦亡的發(fā)生。近年來，隨著分子基因領域研究的發(fā)展，有研究提出Pannexin-1可能也參與非經(jīng)典細胞焦亡過程[16]，但這還有待今后進一步研究證實。

2.2 二甲雙胍調(diào)控細胞焦亡影響疾病進展的機制

2.2.1 二甲雙胍調(diào)節(jié)細胞焦亡減少糖尿病并發(fā)癥 糖尿病是臨床常見代謝性疾病，二甲雙胍作為一線降糖藥已成為臨床共識。近年來報道發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍還有助于降低糖尿病并發(fā)癥發(fā)生率，尤其是對于糖尿病腎病、糖尿病周圍神經(jīng)病變具有良好的防治作用[17]。糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病進展累及微血管后導致的嚴重并發(fā)癥，造成患者視力下降甚至失明。二甲雙胍能抑制視網(wǎng)膜組織中核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構域樣受體（NLRP）3和Caspase-1蛋白水平，促進視網(wǎng)膜病變區(qū)域血管擴張，改善視網(wǎng)膜組織細胞的焦亡現(xiàn)象。另外，臨床有報道還顯示二甲雙胍可能通過調(diào)控AMPK促進細胞焦亡[18]，在延緩病情進展，防治糖尿病腎病和糖尿病酮癥酸中毒中發(fā)揮重要作用。

2.2.2 二甲雙胍調(diào)節(jié)細胞焦亡影響腦血管疾病 近年來有關二甲雙胍腦保護作用的機制研究不斷深入，Caspase-1和NLRP3炎性小體與腦缺血后中樞神經(jīng)損傷密切相關，通過加重局部炎癥反應，造成細胞焦亡。而二甲雙胍可通過抑制NLRP3和Caspase-1表達，削弱炎性小體的內(nèi)源性刺激作用，減少細胞焦亡。袁鈺萍等[19]動物實驗也證實二甲雙胍能抑制NLRP3炎癥小體表達，達到抑制細胞焦亡，延緩或扭轉(zhuǎn)病情目的。臨床還有學者認為二甲雙胍可能通過自噬作用，消化受損線粒體，減少細胞凋亡，保護神經(jīng)組織[20]，但這一作用的具體機制仍有待深入探討。

2.2.3 二甲雙胍調(diào)節(jié)細胞焦亡改善缺血再灌注損傷 二甲雙胍對缺血再灌注損傷的保護作用主要體現(xiàn)在心肌、腦血管缺血及腸道缺血的再灌注損傷保護作用。魏紅霞等[21]的實驗證實二甲雙胍可加快脂多糖+ATP誘導的細胞焦亡，且呈現(xiàn)劑量依賴性。另外，對于已發(fā)生感染的細胞，二甲雙胍作用后亦可誘導其發(fā)生焦亡，從而達到抑制炎癥進展，減輕局部感染的作用[22]。但這種作用的臨床實用價值還有待考證。心肌缺血損傷與炎性反應、線粒體功能喪失及活性氧生成等因素相關，NLRP3/Caspase-1/GSDMD信號途徑是細胞焦亡參與心肌缺血再灌注損傷的主要機制，正常心臟中NLRP3蛋白低表達難以激活炎癥小體，在機體感受壞死心肌刺激后，NLRP3與ASC、pro-caspase-1結(jié)合，進而活化Caspase-1，成為細胞焦亡的誘因[23]。因此，Caspase-1可能成為今后心肌缺血再灌注損傷的治療靶點。總而言之，二甲雙胍對缺血再灌注腦損傷有保護作用，其作用機制包括激活AMPK通路、促進細胞自噬，減少NLRP3炎癥小體活化導致的細胞焦亡有關。

2.2.4 二甲雙胍調(diào)節(jié)細胞焦亡發(fā)揮抗腫瘤作用 二甲雙胍在抗腫瘤中的作用被發(fā)現(xiàn)以來，備受臨床關注。既往研究多認為二甲雙胍抗腫瘤的機制與其調(diào)控AMPK有關，近年來有關其抗腫瘤的其他通路也被逐漸發(fā)現(xiàn)。二甲雙胍能改善胰島素敏感性，并可通過p53基因上調(diào)DNA損傷反應調(diào)節(jié)基因1，進而抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路，從而影響腫瘤生長增殖[24]。另外，二甲雙胍對基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）9 mRNA和蛋白、基質(zhì)細胞衍生因子-1（CXCL12）及Rac等均具有抑制作用，參與腫瘤細胞生長調(diào)節(jié)[25-26]。目前，有關細胞焦亡與腫瘤生長的關系也逐漸被臨床認知。NLRP3廣泛分布于腫瘤細胞中，而炎性小體與Caspase-1在細胞焦亡中發(fā)揮重要作用，二甲雙胍可能通過誘導細胞凋亡發(fā)揮抗腫瘤作用[27]，這可成為今后臨床研究方向之一。

3 總結(jié)和展望

二甲雙胍在糖尿病中已得到廣泛應用，其在治療糖尿病和防治心腦血管事件中的作用均與其調(diào)節(jié)細胞焦亡有關。同時，二甲雙胍還可用于防治心血管疾病，可用于治療心力衰竭、肺動脈高壓、心肌炎、腫瘤等，延緩疾病進展。隨著對二甲雙胍調(diào)節(jié)細胞焦亡機制研究的不斷深入，這將為其臨床應用提供依據(jù)，使其具有廣闊應用前景，相信通過二甲雙胍介導細胞焦亡相關機制，能夠為眾多疾病提供新的防治策略。