新研究：僅低劑量就可加劇腎損傷，甚至提高死亡率

有這樣一種“神藥”，全世界約有1.5億人在服用它，具有多種神奇功效，但藥價(jià)并不昂貴——它就是二甲雙胍。

二甲雙胍是目前治療2型糖尿病的一線藥物，臨床應(yīng)用已超過(guò)60年。因其良好的降糖效果并配合降低體重、較好的安全性以及心血管保護(hù)等特點(diǎn)，二甲雙胍被多個(gè)指南推為2型糖尿病控制高血糖的基礎(chǔ)治療藥物，在臨床上有著“無(wú)可撼動(dòng)”的地位。隨著日漸豐富的臨床應(yīng)用證據(jù)，《二甲雙胍臨床應(yīng)用專(zhuān)家共識(shí)（2023年版）》于今年6月2日重磅發(fā)布。其中特別提到了，二甲雙胍之所以能“封神”，很大一部分原因是該藥還在降糖外的領(lǐng)域“大放異彩”，比如：減重、心血管保護(hù)、降血脂、抗腫瘤、改善認(rèn)知功能等等。鑒于各種有益效果以及較高的安全性，二甲雙胍已被推給沒(méi)有糖尿病的人群。但所謂“藥無(wú)完藥”，神藥也有“翻車(chē)”的時(shí)候。近日，來(lái)自浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)揭示了二甲雙胍的“陰暗面”——或具有腎毒性。研究者發(fā)現(xiàn)， 即使是低劑量的二甲雙胍，也會(huì)加劇急性腎損傷（AKI），并增加小鼠的死亡率。從機(jī)理上來(lái)看，在AKI發(fā)生后使用二甲雙胍，會(huì)通過(guò)鐵死亡途徑誘導(dǎo)腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞的程序性死亡以及中性粒細(xì)胞的擴(kuò)增，從而加重腎臟疾病。

作為慢性病發(fā)展的大風(fēng)險(xiǎn)因素之一，衰老成為了越來(lái)越多科研的基礎(chǔ)以及靶向。現(xiàn)階段已有研究證明，二甲雙胍 （Met） 、煙酰胺 （NA） 、白藜蘆醇 （Res） 、雷帕霉素 （Rap） 和希諾裂 （Sen） 均是延長(zhǎng)壽命和改善健康的藥物，于是研究者對(duì)比了5種長(zhǎng)壽藥物是否可作為治療AKI的候選藥物。研究者采用腎缺血再灌注 （I/R） 誘導(dǎo)了小鼠模型中的AKI，在對(duì)比了不同藥物單獨(dú)治療的數(shù)據(jù)后顯示，除了二甲雙胍，其余四種藥NA、Res、Rap和Sen都對(duì)AKI有一定的保護(hù)作用，僅二甲雙胍沒(méi)有。值得注意的是，研究者選擇了2種劑量的二甲雙胍——低劑量 （50mg/kg和100mg/kg） 和高劑量 （200mg/kg） 。結(jié)果顯示，僅低劑量的二甲雙胍就能加重I/R誘導(dǎo)的AKI，在24小時(shí)內(nèi)導(dǎo)致50%的死亡；而高劑量地使用二甲雙胍，則在橫紋肌溶解誘導(dǎo)的AKI模型中造成致死率。

二甲雙胍以劑量依賴的方式加劇了小鼠模型中的AKI那么，二甲雙胍究竟是如何誘導(dǎo)腎毒性的呢？為了探究深層原因，研究者采用單細(xì)胞RNA測(cè)序 （scRNA-seq） 對(duì)小鼠腎臟中分離出的細(xì)胞進(jìn)行監(jiān)測(cè)。與對(duì)照組相比，經(jīng)過(guò)二甲雙胍治療的I/R小鼠的細(xì)胞數(shù)量減少了三分之一左右，其中腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞明顯減少。同時(shí)，研究者在AKI模型中觀察到多種形式的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡，包括細(xì)胞凋亡、壞死和鐵死亡。換言之，二甲雙胍加重的腎毒性會(huì)導(dǎo)致腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞的多種形式的程序性細(xì)胞死亡。而通過(guò)對(duì)腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞的KEGG通路分析后發(fā)現(xiàn)，雖然多種細(xì)胞死亡通路均發(fā)生了變化，但其中變化大的為：鐵死亡。相反，當(dāng)研究者使用鐵抑素-1 （Fer-1） 抑制細(xì)胞死亡后，改善了較高劑量二甲雙胍處理后的I/R小鼠腎皮質(zhì)的組織形態(tài)，減少了腎纖維化的情況；即Fer-1挽救了腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞，對(duì)腎臟以及腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞起到了保護(hù)作用。與之類(lèi)似，當(dāng)給予小鼠為期9周的不同含鐵量飲食，即高鐵飲食 （HID） 、標(biāo)準(zhǔn)鐵飲食 （SID） 或低鐵飲食 （LID） 后誘導(dǎo)AKI發(fā)現(xiàn)，與SID喂養(yǎng)的相比，HID喂養(yǎng)的小鼠的死亡率增加，而LID的存活率則明顯延長(zhǎng)?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，在AKI中，體內(nèi)鐵水平下降緩解了二甲雙胍引起的腎毒性。因此，鐵死亡是“神藥翻車(chē)”的重要一環(huán)，二甲雙胍主要通過(guò)鐵死亡途徑介導(dǎo)腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞死亡，進(jìn)一步加重腎毒性。

鐵水平下降緩解了二甲雙胍誘導(dǎo)的腎毒性而整個(gè)過(guò)程的背后，是中性粒細(xì)胞和其特定的病理形式NETosis在作祟。scRNA-seq分析顯示，二甲雙胍干預(yù)引起了中性粒細(xì)胞的反應(yīng)，導(dǎo)致循環(huán)中的中性粒細(xì)胞的數(shù)量增加，并在腎臟中被動(dòng)員和擴(kuò)張。事實(shí)上，當(dāng)大量中性粒細(xì)胞累積和浸潤(rùn)時(shí)，會(huì)形成一種特殊的病理形式NETosis，導(dǎo)致組織的損傷。舉例來(lái)說(shuō)，二甲雙胍治療AKI小鼠組中，在NETosis期間釋放出的中性粒細(xì)胞特異性髓過(guò)氧化物酶 （MPO） 明顯增加。依此可見(jiàn)，在使用二甲雙胍的基礎(chǔ)上，中性粒細(xì)胞會(huì)滲入腎臟損傷部位，形成NETosis，從而驅(qū)動(dòng)二甲雙胍加重腎毒性的作用。

NETosis驅(qū)動(dòng)二甲雙胍的腎毒性，還需要回答一個(gè)問(wèn)題：循環(huán)中的中性粒細(xì)胞究竟是如何被“吸引”到腎臟的？基于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)，研究者發(fā)現(xiàn)，編碼NGAL蛋白的Lcn2基因，被確定為腎臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞上調(diào)的基因。那NGAL會(huì)不會(huì)是串起整個(gè)通路的關(guān)鍵一環(huán)？于是，研究者敲除了小鼠腎臟中的性基因Lcn2后，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)小鼠中二甲雙胍誘導(dǎo)的死亡阻止了。血清生化指標(biāo)也顯示，在二甲雙胍的作用下，基因編輯后的小鼠的腎臟損傷明顯緩解，包括鐵死亡的減輕、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)的減少以及NETosis數(shù)量下降。與之相反，通過(guò)功能增益法，經(jīng)過(guò)重組小鼠NGAL （rmNGAL） 處理后，二甲雙胍誘導(dǎo)的腎毒性被明顯擴(kuò)大。具體來(lái)說(shuō)，rmNGAL干預(yù)增加了血液循環(huán)和腎臟中的中性粒細(xì)胞聚集，加重了腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)變化。通過(guò)化學(xué)元素的分析發(fā)現(xiàn)，三個(gè)二甲雙胍分子和一個(gè)鐵離子共同形成了復(fù)合物，在結(jié)合了NGAL后構(gòu)成了更為穩(wěn)定的NGAL-二甲雙胍-Fe復(fù)合物形態(tài)。當(dāng)給I/R小鼠模型注射該復(fù)合物后發(fā)現(xiàn)，它們能對(duì)中性粒細(xì)胞有明顯的動(dòng)員作用。

復(fù)合物形態(tài)研究開(kāi)展到這兒，二甲雙胍誘發(fā)腎毒性的機(jī)制鏈路便已經(jīng)很清晰了——二甲雙胍不僅沒(méi)有治療AKI的作用，還會(huì)誘發(fā)鐵死亡引起的程序性細(xì)胞死亡，從而加劇腎臟損傷程度。其中，中性粒細(xì)胞是驅(qū)動(dòng)二甲雙胍加重腎毒性的重要觸發(fā)因素，即蛋白質(zhì)NGAL與鐵和二甲雙胍能夠形成復(fù)合物，推動(dòng)中性粒細(xì)胞滲入腎臟，導(dǎo)致NETosis的發(fā)生，加重AKI。研究者表示，這一結(jié)論也與先前的研究結(jié)果一致。在一項(xiàng)病例報(bào)告中，一名服用二甲雙胍的2型糖尿病患者出現(xiàn)了明顯的腎臟損害和全身器官酸中毒。同時(shí)，先前的多項(xiàng)隊(duì)列研究和me[x]ta分析表明，高劑量二甲雙胍可能會(huì)對(duì)糖尿病腎病患者產(chǎn)生不利影響，甚至加劇腎損傷。因此，對(duì)于正在接受二甲雙胍治療的患者中，研究者建議定期監(jiān)測(cè)全身NGAL和鐵水平，以及腎臟功能情況。而對(duì)于那些非糖尿病患者，每天服用二甲雙胍來(lái)延長(zhǎng)壽命、改善體重和控制食欲的，在無(wú)法排除二甲雙胍可能帶來(lái)的腎損傷的情況下，還是要多加注意和監(jiān)測(cè)。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，還是那句古話：“是藥三分毒”，神藥也逃不了。