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摘要
目的研究二甲双胍（metformin, Met）调节细胞自噬和焦亡保护脑缺血再灌注损伤（CIRI）的机制。方法采用线栓法阻塞SD大鼠大脑中动脉2 h后再灌注制备CIRI模型。分两组实验,第1组:采用3个剂量的Met(50、100、200 mg·kg-1·d-1,ig)进行Met药效学和血糖评价。第2组:Met对损伤脑组织的细胞自噬和焦亡影响,采用腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）抑制剂化合物C(compound C,Cc, 20 mg·kg-1·d-1,ip)、自噬抑制剂三甲基腺嘌呤(3-MA,200 mmol·L-1 2μL·只-1,icv),caspase-1抑制剂Z-YVAD-FMK(Z-YVAD,8μg·kg-1 2μL·只-1,icv)分别阻断AMPK通路、自噬和细胞焦亡,考察Met对这些通路和脑损伤的影响。采用Zea-Longa评分评价神经功能,水迷宫实验考查大鼠记忆情况,TTC染色检测脑梗死体积,HE染色观察受损脑组织病理变化,Western blot测定受损脑组织AMPK、p-AMPK、微管相关蛋白1轻链3（LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ）、选择性自噬接头蛋白（p62）、炎症小体NLRP3、pro-caspase-1、半胱氨酸蛋白酶-1（caspase-1）的表达。结果各剂量的Met均使CIRI大鼠的神经功能评分降低,记忆力改善,脑梗死体积减小,脑神经元坏死数降低,对血糖没有影响。Met预处理能显著激活脑中AMPK通路（AMPK表达升高）和自噬活性（LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ升高,p62的表达降低）,该效应被Cc抑制,提示Met所致自噬活性升高由AMPK所介导。用3-MA可阻断Met引起的自噬活性和脑损伤缓解作用,对AMPK表达没有影响,说明Met通过自噬发挥保护作用。CIRI大鼠高表达的caspase-1被Z-YVAD阻断,Met与其联用后进一步加强这个作用。说明Met通过抑制炎症小体表达来抑制细胞焦亡。结论 Met对缺血再灌注脑损伤有保护作用,其作用机制包括激活AMPK通路,促进细胞自噬,通过自噬去除损伤的线粒体,减少了损伤的线粒体引起的NLRP3炎症小体活化导致的细胞焦亡,从而对缺血再灌注脑损伤起到保护作用。
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单位浙江省食品药品检验研究院; 浙江工业大学
