二甲双胍作用机制研究进展(关键靶点AMPK的核心作用)

降血糖作用的其他途径
—— 抑制线粒体功能？
Met抑制复合物I依赖的氧化磷酸化
Biochem. J. (2000) 348, 607±614
Inhibition by metformin of mitochondrial respiration in permeabilized rat hepatoma cells
H4IIE细胞
Metformin and phenformin inhibit NADH-dependent respiration by isolated mitochondria and SMPs Wister大鼠肝线粒体
a
b
c
二甲双胍抑制氧化磷酸化， 抑制糖异生，促进糖酵解
Inhibition of gluconeogenesis by metformin in isolated rat hepatocytes Changes in key metabolite concentrations and ratios after incubation of hepatocytes with 2 mM metformin for 3 h
二甲双胍并不直接作用于AMPK
二甲双胍不能激活体外纯化的AMPK（SD大鼠原代肝细胞）
J. Clin. Invest. 108:1167–1174 (2001).
肝脏AMPK活化依赖LKB1
A.不表达LKB1小鼠肝脏，其AMPK活化 障碍 B.AMPK活化障碍导致其对TSC肿瘤抑制 物活化障碍，后者对mTOR的抑制解除， 活性增加。mTOR激活4E-BP-1和S6K1， 后者进而激活S6（mTOR途径活化可导致 胰岛素抵抗）
Байду номын сангаас
metformin
metformin
Met抑制ACC活性 （原代肝细胞）
J. Clin. Invest. 108:1167–1174 (2001).
Met活化AMPK抑制肝细胞脂肪合成促进 脂肪分解 Met抑制肝细胞脂肪合成酶表达
Met促进肝细胞脂肪酸氧化
Metformin (500 μM, 4 hours) AICAR (500 μM, 4 hours)
mTOR 活化水 平
Science 310, 1642 (2005)
二甲双胍激活AMPK 以及降血糖作用依赖LKB1
Science 310, 1642 (2005)
二甲双胍激活LKB1发挥作用
metformin
LKB1
AMPK
糖异生
脂肪酸合成
TSC肿瘤 抑制物活化
肝糖输出
肝脂肪
mTOR抑制 Science 310, 1642 (2005)
空腹血糖(变化率%)
内源性葡萄糖生成 (变化率%)
二甲双胍剂量(mg/天)
Natali and Ferrannini, Diabetologia 2006，49: 434-441,
二甲双胍的作用机制
• 抑制肝脏葡萄糖输出 • 促进骨骼肌摄取葡萄糖 • 抑制肠道葡萄糖吸收
更深的机制？
Ann Intern Med. 2002;137:25-33 Diabetes 49:2063–2069, 2000
Ann Intern Med. 2002;137:25-33 Diabetes 49:2063–2069, 2000
二甲双胍
作用部位
次要作用
胰岛素
主要作用
次要作用
脂肪分解
葡萄糖合成
糖摄取
脂肪酸
血糖
Stumvoll et al. Lancet 2005
二甲双胍抑制肝脏葡萄糖输出
开放性试验 安慰剂对照试验 内源性葡萄糖生成 (变化率%)
AMPK是二甲双胍作用的靶点？
AMPK：能量代谢调节因子
J. Clin. Invest. 116:1776–1783 (2006).
AMPK参与体内很多代谢过程
DG Hardie. Endocrinology 2003. 144: 5179–5183.
Met活化AMPK，抑制ACC活性
二甲双胍剂量依赖激活AMPK：SD大鼠原代肝细胞孵育
二甲双胍激活 AMPK 的过程 J. Clin. Invest. 117:1422–1431 (2007).
1、进入细胞 2、激活AMPK
1、Met怎样进入细胞并发挥作用的？
PNAS 2003, 100: 5902–5907
Met通过OCT1摄取
过表达OCT1的HEK-OCT细胞，二甲双胍摄取增加（不表达OCT1对照组不摄取）
OCT1基因敲除小鼠肝细胞摄取二甲双胍减少
J. Clin. Invest. 117:1422–1431 (2007).
OCT1敲除或变异小鼠 二甲双胍降糖作用减弱
J. Clin. Invest. 117:1422–1431 (2007).
Metformin-
Metformin+
2、Met如何激活AMPK？
但是我们对它仍然知道的不多、不深…….
Metformin remains the best treatment for type 2 diabetes
28 July 2007 (Vol 335, No 7612)
BMJ 2007;335:179
二甲双胍的作用机制
• 抑制肝脏葡萄糖输出 • 促进骨骼肌摄取葡萄糖 • 抑制肠道葡萄糖吸收
AMPK:二甲双胍作用的关键
机制
Jinwensheng Endocrinol. Dept. Guanzhou General Hospital of PLA
二甲双胍：特殊的历史
• 16世纪法国发现一种丁香花提取物具有降低血糖 的作用（见slide1 ） • 1960年代前后二甲双胍在欧洲开始使用，但到 1995年才开始被美国接受 • 作用机制长期受到争议，甚至忽视，根本机制不 明确 • 随着对糖尿病病理生理认识的加深，二甲双胍在 糖尿病治疗中的地位日益重要并被多个权威组织 认可 • 可以预见，二甲双胍已经并继续成为糖尿病的基 础用药，成为糖尿病最广泛的用药
J. Clin. Invest. 108:1167–1174 (2001).
Met激活骨骼肌AMPK，促进葡萄糖摄取
J. Clin. Invest. 108:1167–1174 (2001).
Met抑制SREBP-1
J. Clin. Invest. 108:1167–1174 (2001).
AMPK是Met的降糖作用靶点