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作为治疗2型糖尿病的一线药物,二甲双胍除了能增加胰岛素敏感性、降低血糖之外,还具有减肥、抗癌等其他方面的功效4,因而享有“神药”的称号。2022年,加拿大渥太华大学的学者又发现二甲双胍可以预防衰老引起的小鼠卵巢纤维化,这项研究成果被发表在《科学进展》(Science Advances)期刊上。

纤维化(fibrosis)不是病,而是一种在任何组织中都会发生的症状,工业社会中45%的死亡病例都与纤维化有关3。顾名思义,纤维化即“变成纤维”,具体指组织受到损伤后无法正常修复,受损部位变成胶原纤维之类的细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的现象。由于纤维化的组织缺少正常的细胞,对应的组织功能自然也受到了影响;比如新冠病毒感染就可能导致肺纤维化的症状,轻者影响呼吸功能,重者可能引起患者死亡。

图表 1 正常肺部与纤维化的肺部对比

组织出现纤维化现象的原因需要从细胞层面的损伤修复过程说起。通常情况下,组织在受损后会启动正常的自我修复程序:先在受损部位“铺设”支持细胞的“基础设施”,也就是细胞外基质,再逐渐填补上正常的组织细胞,完成修复过程。但如果损伤反反复复或者过于剧烈,组织的自我修复程序就会出现紊乱,使得胶原蛋白、纤维连结蛋白之类的细胞外基质在受损部位过度积累,让正常细胞无法顺利生长,纤维化症状便出现了。

图表 2 微观层面的纤维化结构

一般来说,只要我们保持健康的生活习惯,不让组织频繁受损,纤维化便很难发生。但在雌性动物中却有一个例外——卵巢。在正常的生理周期中,不断有卵子生长成熟并在卵泡破裂后排出,这会导致卵巢经历受损、炎症、愈合的反复过程。而在绝经后,卵巢不再周期性排卵,其组织修复机制也受到影响,这很可能促进了卵巢纤维化的发生。小鼠的卵巢纤维化发生在15-18月龄(相当于人类50-56岁),恰好是它们的绝经期,这也成为了本次研究中小鼠年龄的选择依据。

实验中,渥太华大学的研究人员分别检验了二甲双胍对小鼠卵巢纤维化的“预防(prevention)”和“逆转(reverse)”效果。在“预防”实验中,研究人员挑选了10只未发生卵巢纤维化的14月龄小鼠,并让其中实验组(5只)每天通过饮用水摄入350mg/kg(大约相当于人类每天1.7g)的二甲双胍,持续6个月;而“逆转”实验则挑选了7只已发生卵巢纤维化的18月龄小鼠,其中实验组(3只)也摄入了等量的二甲双胍,实验同样持续6个月。

图表 3 实验流程设计

为了确定小鼠卵巢纤维化的程度,研究人员采用了一种特殊的染料(Picrosirius red, PSR)对卵巢进行染色,使其中的胶原蛋白能在偏振光下显现出来。通过测量显微图片中胶原蛋白的所占的像素数,研究人员就能对小鼠卵巢纤维化的程度进行量化。

图表 4 胶原蛋白染色以量化纤维化程度

实验结果显示,二甲双胍成功“预防”了中年小鼠的卵巢纤维化,但无法“逆转”已经小鼠身上已经发生的卵巢纤维化

图表 5 小鼠卵巢的纤维化程度,红色为“预防”实验结果,蓝色为“逆转”实验结果

经过进一步的实验,研究人员发现二甲双胍并不是直接作用在卵巢上,而是通过“召集”免疫细胞(尤其是一类巨噬细胞)来阻止衰老卵巢的纤维化进程。

根据癌症的“种子与土壤”学说,纤维化的组织是癌细胞生长和转移“落户”的合适“土壤”,因此抑制卵巢纤维化对预防卵巢癌有着重要的意义。本次研究证实了二甲双胍对小鼠卵巢纤维化的预防作用,不仅丰富了学界对二甲双胍作用机理的认知,也为预防人类卵巢纤维化及随之而来其他疾病提供的了新的思路。

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