二甲雙胍又雙叒叕出來搞事情啦，還不快來看看！

因為懶，所以一直拖、拖、拖，所以，這篇推文就難產了，不過還好，經過我自己不斷地催促，最終還是寫完了，沒有讓它胎死腹中。而且到現在也一個多月沒發推文了，是時候再發一篇了。

二甲雙胍，一種耳熟能詳的治療二型糖尿病的藥物，具有很好的降糖效果，發揮降糖作用的主要機制是激活細胞內的AMPK通路（也是本文研究的主要通路）。但它的作用又不僅僅是可以治療糖尿病，近年來，在抗癌、抗炎、抗衰老、減肥、心血管保護、治療多囊卵巢綜合症等領域都可以見到它的身影，可謂是「神葯」，而且其價格便宜、副作用小，實為居家必備之良藥（不過如果要服用，還是得聽從醫生建議哦）。

Metformin reverses established lung fibrosis in a bleomycin model

首先我們來看一下這項研究的核心要點：

1、科學假設：二甲雙胍可以通過激活AMPK通路逆轉肺纖維化

2、研究內容：肺纖維化區域內AMPK通路活性有何變化？AMPK激活對於肺纖維化表型有何影響？AMPK的激活在二甲雙胍逆轉肺纖維化過程中是否是必要的？

3、研究結論：二甲雙胍可以激活肺纖維化區域細胞內AMPK通路，一方面可以調節細胞外基質蛋白的穩態，減少積累，另一方面可以促進細胞內線粒體的發生，重建肌成纖維細胞對凋亡的敏感性，從而逆轉肺纖維化。

先來了解一下什麼是肺纖維化：肺纖維化是以肺內成纖維細胞增殖及大量細胞外基質聚集並伴炎症損傷、組織結構破壞為特徵的一大類肺疾病的終末期改變，也就是正常的肺泡組織被損壞後經過異常修復導致結構異常（疤痕形成）。導致肺纖維化的因素眾多，如感染、放療、化療（本文中的肺纖維化動物模型即為化療藥物博來黴素誘導而來）等。但大多數肺纖維化病因不明，特發性肺纖維化（IPF）就是其中一類，它是一種慢性、進行性，最終致命的纖維化肺疾病，好發於老年人，且目前沒有有效治療藥物。因此，如果能找到一種可以改善肺纖維化進程的藥物，對於病人來說將是一大福音。

好，接下來就讓我們一起來看看作者是怎麼進行的研究吧！

作者首先進行的是AMPK功能表型探究，作者為什麼選擇AMPK通路進行研究？因為AMPK在纖維化過程中的作用尚不完全清楚，所以就關注了它。首先，作者收集了健康人和IPF患者的肺組織標本，通過檢測發現，與正常相比，肺纖維化區域內AMPK活性顯著降低而α?SMA（表達量與纖維化程度呈正相關）表達量顯著上升，且細胞自噬受到了抑制（LC3BⅡ表達量降低）。有了這些結果，說明觀察到了表達差異，那麼在接下來的研究中，AMPK就可以作為一個操縱的變數，而α-SMA等差異分子就可以作為一個反映纖維化程度的一個指標。【Figure1 & SFigure3】

Figure1 & SFigure3

如前所述，作者接下來就開始使用AMPK的激活劑AICAR進行干預，發現AMPK被激活後，細胞外基質蛋白、膠原蛋白、纖連蛋白、α?SMA均有所減少，自噬現象增加，這些結果說明了纖維化程度降低，表明了激活AMPK有了效果，選擇AMPK進行研究是正確的方向。【Figure1】

Figure1

TGF?β1 的是纖維化過程中的一個關鍵分子，可以促進纖維化進程。以前的研究觀察到了二甲雙胍的抗纖維化作用可能是由於干擾了TGF?β1信號通路，但AMPK是否在其中起作用卻不得而知。為了探究這一點，作者做了以下驗證：操縱AMPK分子，控制其表達與否，在這兩種情況下，用TGF?β1誘導的同時加入AICAR，觀察所產生的效應，發現，當AMPK基因沒有被敲減時，纖維化相關指標會降低，然而在AMPK基因被敲減之後，AICAR就不起作用了，使用二甲雙胍代替AICAR可以觀察到同樣的效應。通過這兩步操作，就可以證明了AMPK的激活在降低纖維化過程中所起到的作用。【Figure2】

Figure2

纖維化的發生是因為細胞分泌了過多物質沉積在細胞外基質，TGF?β1可以促進細胞外基質中物質（如膠原纖維等）的積累，而自噬是細胞清除多餘物質的一條重要途徑。因為AMPK可以激活細胞自噬，所以接下來作者就探究了AMPK激活的自噬是否可以促進過多細胞外基質的清除。首先作者加入氯喹抑制自噬的晚期階段（late autophagy），發現細胞內有膠原的積累，也即清除受阻。然後又聚焦到一些自噬上游關鍵分子並阻斷它們，同樣發現當自噬被抑制後，AICAR抑制TGF?β1（TGF?β1誘導膠原積累）的作用消失了，以上結果說明了：AMPK激活的自噬控制著膠原的清除，防止了其在細胞外基質中的積累，也即調節了細胞外基質的穩態。【Figure2】

Figure2

另一方面，AMPK失活可導致線粒體功能障礙和代謝重編程，而這些又是調節纖維母細胞向肌成纖維細胞（在纖維化中起重要作用）分化及其功能重要因素。電鏡觀察顯示，IPF患者肺纖維化區域內的肌成纖維細胞內可見線粒體碎片，這可能是由於受損線粒體清除缺陷所致，為什麼會不能清除？因為自噬受阻。同時，因為線粒體功能受損，伴隨著活性氧的產生增加，進一步增加組織損傷。對AMPK缺陷的纖維母細胞進行生物能量學分析，發現基礎氧耗、ATP相關氧耗、呼吸峰值、線粒體儲備均降低，再一次印證了AMPK失活後線粒體功能的受損，而且其中調節線粒體自噬的關鍵因子——S555-ULK1磷酸化也發生了下調，即細胞自噬水平降低。【Figure3】

Figure3

已經發現，線粒體是細胞程序性死亡（細胞凋亡）的調節器和效應器，在癌細胞中，線粒體受損後，細胞對於有氧糖酵解的重編程是細胞抵抗凋亡的關鍵因素。然而目前關於IPF中肌成纖維細胞如何獲得抵抗凋亡能力的機制還不清楚，已有的研究表明TGF?β1起到了一定的作用。在此項研究中，作者發現AMPK激活可以逆轉肌成纖維細胞獲得的凋亡抵抗，使其對凋亡反應更加敏感；而當AMPK表達沉默之後，上述效應就消失了。為什麼？作者提出了其假設：肌成纖維細胞恢復對凋亡的敏感性可能是由於增強了的細胞內線粒體的發生（mitochondrial bioenergetics）。然後作者就進行了實驗驗證，結果發現無論使用二甲雙胍還是AICAR，都可以見到促進作用（TFAM及線粒體呼吸鏈組分表達升高等）【Figure3】。

Figure3

到這裡，本文所要解釋的分子機制也都出來了：AMPK激活一方面可以調節細胞外基質的穩態，另一方面可以促進線粒體發生，重建肌成纖維細胞對於凋亡的敏感性。最難的部分已經過去，但只有這些夠不夠呢？顯然是不夠的，因為做了這麼多，都還只是離體試驗，說好的先細胞再動物，沒有動物實驗怎麼又說服力呢？所以，接下來還要再進行在體驗證。

作者先用博來黴素誘導建立了肺纖維化小鼠模型，之後的組織染色觀察到了纖維化區域內AMPK活性降低，發現連續18天的隔日腹腔注射二甲雙胍很明顯地增加了線粒體發生和AMPK活性，降低了肺纖維化標誌物，包括肺內羥脯氨酸、α-SMA等。為了驗證AMPK激活在此過程中的必要性，作者做了轉基因動物模型——敲除AMPK基因，結果發現二甲雙胍的上述效應消失，這些步驟的動物實驗驗證，使上述得到的分子機制結論更具有說服力。

最後附上一張本文分子機製圖，好的，本次文獻講解到此結束，下次再見！

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！