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“神药”二甲双胍减肥新机制!有望带来安全可靠的新型减肥药

 齐一摄现美 2024-03-19 发布于广东

▎药明康德内容团队编辑

二甲双胍(metformin)是一种治疗2型糖尿病的药物,全球范围内,约1.5亿人在服用二甲双胍,它是目前应用最广泛的口服降糖药之一。除了降糖,它还能降低糖尿病患者的体重。但是几十年来,二甲双胍降低体重的作用机制一直未得到澄清。今日在《自然》子刊Nature Metabolism上发表的两篇最新研究揭示了二甲双胍减肥的新作用机制Nature Metabolism也特别发布了评论文章,指出探索二甲双胍的下游信号通路,可能带来更为安全可靠的减肥疗法。

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虽然二甲双胍早在上世纪50年代就被用于降血糖,但是随着科学家的不断深入研究,二甲双胍的新功能不断被发现,除了人们熟知的降糖之外,还具有保护心血管、减肥、改善血脂代谢、降低部分癌症风险,抗衰老等等,因此它也被称为“神药”。

此前的研究已经显示,二甲双胍的减重效果主要来源于抑制食欲,然而它如何达到抑制食欲的作用却让科学家争论了几十年。虽然二甲双胍具有抑制电子传递链复合体1的作用,但是它在大部分组织中的浓度很低,无法发挥这一作用,那么它又如何对全身的新陈代谢产生广泛的影响呢?因此科学家们将目光转向二甲双胍在肠道可能产生的作用,因为二甲双胍在肠道细胞中的浓度是最高的。

而今日在Nature Metabolism上发表的最新研究中,斯坦福大学Jonathan Z. Long博士率领的研究团队发现,二甲双胍在人类和动物的肠道中能够促进肠道细胞产生称为Lac-Phe的代谢产物。Long博士团队此前的研究显示,Lac-Phe是基于乳酸和苯丙氨酸合成的代谢分子。人类剧烈运动会导致血液中乳酸水平升高,而Lac-Phe的水平也随之升高,Lac-Phe具有降低食欲的作用,在小鼠模型中长期使用Lac-Phe会降低脂肪组织水平和体重,改善葡萄糖稳态。

为了进一步确认二甲双胍的减肥作用是否依赖于Lac-Phe介导的信号通路,研究人员使用了一种小鼠模型,这种小鼠的细胞中不表达合成Lac-Phe的关键酶CNDP2,因此无法生成Lac-Phe。CNDP2敲除小鼠和野生型小鼠在使用高脂饮食8周后体重都会显著增加,服用二甲双胍会导致野生型的小鼠食欲下降,体重增加减缓,而在CNDP2敲除小鼠中,二甲双胍却几乎没有效果。


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在CNDP2敲除小鼠中,二甲双胍的减重效果大幅度削弱(图片来源:参考资料[3])

进一步研究发现,二甲双胍在肠道可以通过抑制表达CNDP2的肠道上皮细胞的电子传递链复合体1,提高乳酸流入细胞内的水平,从而刺激Lac-Phe的生成。至此,科学家们搭建了二甲双胍减肥的完整信号通路。口服二甲双胍在肠道刺激表达CNDP2的肠道上皮细胞生成Lac-Phe,而Lac-Phe通过作用于脑肠轴抑制食欲,达到减肥效果。

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二甲双胍产生减肥作用的信号通路(图片来源:参考资料[1])

在人类中,二甲双胍和Lac-Phe水平之间的关联也在同日发表在Nature Metabolism上的另一项研究中得到了证实。哈佛大学和爱尔兰都柏林圣三一大学(Trinity College Dublin)科学家组成的联合团队通过对7项观察性和干预性研究的数据进行分析,发现二甲双胍在健康人和2型糖尿病患者中,均能够显著提高Lac-Phe水平。而且Lac-Phe水平在食用食物之后提升,和生长素释放肽和瘦素等其它抑制食欲的激素具有类似的调控机制。作者表示,靶向Lac-Phe信号通路可能产生更强的食欲抑制效果,为治疗肥胖症带来一种安全和有效的全新药物类型。


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Nature Metabolism发表的评论文章也指出,近年来,GLP-1类药物在减肥方面的卓越疗效得到广泛关注,然而体重的快速下降可能导致肌肉组织的流失和基础代谢率的降低。如今多家生物医药公司已经在开发降低体重的同时,保存肌肉组织的减肥疗法。与GLP-1类药物相比,二甲双胍的减肥效果更为温和和缓慢,评论文章表示,靶向Lac-Phe下游通路的研究能否带来避免目前减肥药副作用的安全可靠疗法,让我们拭目以待。

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参考资料:
[1] TeSlaa (2024). Metformin induces a Lac-Phe gut–brain signalling axis. Nature Metabolism, https:///10.1038/s42255-024-01014-x
[2] Scott et al., (2024). Metformin and feeding increase levels of the appetite-suppressing metabolite Lac-Phe in humans. Nature Metabolism, https:///10.1038/s42255-024-01018-7
[3] Xiao et al., (2024). Lac-Phe mediates the effects of metformin on food intake and body weight. Nature Metabolism, https:///10.1038/s42255-024-00999-9
[4] Popular diabetes drug Metformin has other health benefits like anti-aging effects, researches say. Retrieved March 18, 2024, from https:///metformin-diabetes-health-benefits-longevity/14087273/#:~:text=Metformin%20is%20the%20most%20widely,to%20treat%20Type%202%20diabetes.

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