二甲双胍通过调控线粒体自噬通路在视网膜缺血再灌注损伤中的神经保护作用及对糖尿病青光眼患者视野稳定的临床意义

《Cell Death Discovery》：Metformin protects retinal ganglion cells in a preclinical model of retinal ischemia/reperfusion injury and stabilizes visual field in diabetic patients with glaucoma

本刊推荐：青光眼是全球不可逆性盲的主要病因，目前缺乏直接针对视网膜神经节细胞（RGC）的神经保护疗法。本研究探讨了糖尿病一线药物二甲双胍在视网膜缺血再灌注损伤小鼠模型中的神经保护机制，并回顾性分析了二甲双胍对糖尿病青光眼患者视野稳定的影响。研究发现低剂量二甲双胍（10 mg/kg）通过激活AMPK（AMP-activated protein kinase），增强线粒体自噬关键蛋白（包括LC3II、optineurin和Parkin）表达，显著减少RGC丢失；临床数据显示二甲双胍治疗组患者6个月内视野指标保持稳定，而胰岛素治疗组视野明显恶化。该研究为二甲双胍作为独立于眼压（IOP）的神经保护剂提供了临床前和临床证据，为青光眼治疗提供了新策略。

　　

在当今社会，青光眼已成为全球范围内不可逆性盲的主要病因，预计到2040年患病人数将高达1.118亿。这种神经退行性疾病的核心病理特征是视网膜神经节细胞（RGC）的进行性丢失——这些细胞是负责将视觉信息从视网膜传递到大脑的关键神经元。尽管降低眼压（IOP）是目前延缓青光眼进展的主要治疗策略，但临床观察显示，相当比例患者即使眼压得到有效控制，病情仍持续恶化。这一严峻现实凸显了开发不依赖于眼压的神经保护疗法的迫切性。

近年来，糖尿病一线药物二甲双胍因其多重药理作用（包括抗炎、抗凋亡和调节自噬）而备受关注，尤其在神经退行性疾病领域展现出巨大潜力。先前研究表明，二甲双胍使用与开角型青光眼风险降低相关，但其具体机制尚不明确。为此，来自意大利卡拉布里亚大学、罗马"托尔维加塔"大学等机构的研究团队在《Cell Death Discovery》发表了题为"Metformin protects retinal ganglion cells in a preclinical model of retinal ischemia/reperfusion injury and stabilizes visual field in diabetic patients with glaucoma"的研究论文，通过整合临床前实验和临床数据分析，系统探讨了二甲双胍在青光眼神经保护中的作用机制。

研究团队首先建立小鼠视网膜缺血再灌注损伤模型，该模型通过机械性阻塞中央视网膜动脉60分钟（压力70-80 mmHg）后恢复灌注，模拟青光眼患者血管调节功能异常导致的RGC损伤。研究人员设计了精巧的给药方案：在缺血诱导前3天开始腹腔注射二甲双胍（10或50 mg/kg/天），持续给药11天，分别于再灌注后24小时和7天采集样本。

值得注意的是，研究发现了明显的剂量特异性效应：低剂量二甲双胍（10 mg/kg）能显著保留视网膜各区域（周边、中间和中央）的RGC密度，而高剂量（50 mg/kg）却无此保护作用。组织学分析显示，10 mg/kg二甲双胍治疗组的视网膜层状结构、神经节细胞层（GCL）密度保持完好，结构破坏明显减少。这种剂量依赖性保护现象与既往研究一致，提示二甲双胍可能存在"最适浓度窗口"。

在机制探索层面，研究人员通过透射电镜观察到二甲双胍治疗组GCL细胞内自噬体数量显著增加。Western blot分析进一步证实10 mg/kg二甲双胍能提高LC3II/LC3I比值（自噬活性的关键指标），但对SQSTM1/p62（参与巨自噬的受体）蛋白水平无影响。深入分析发现，二甲双胍特别调控了线粒体自噬（mitophagy）通路：防止了缺血诱导的optineurin（线粒体自噬适配体）下调，并进一步增强了Parkin（E3连接酶）表达。同时，缺血引起的PINK1（PTEN诱导激酶1）上调在二甲双胍治疗后消失，提示其能调节线粒体质量控制的早期步骤。

尤为重要的是，研究团队在视神经中也发现了类似变化：二甲双胍处理阻止了缺血后LC3II的积累，同时上调Parkin表达，表明其保护作用延伸至RGC轴突部分。蛋白质组学分析揭示了182个差异表达蛋白，其中Arf6（ADP核糖基化因子6，自噬正调控因子）和FNBP1（高尔基体自噬受体）等关键蛋白的上调，进一步佐证了二甲双胍通过调控选择性自噬途径而非增强整体自噬流发挥保护作用。

临床研究部分，团队回顾性分析了16例接受二甲双胍治疗和16例接受胰岛素治疗的糖尿病青光眼患者6个月内的视野变化。结果显示，两组患者基线年龄、性别、青光眼分期、眼压等参数均无显著差异。6个月后，胰岛素治疗组的平均偏差（MD）和视野指数（VFI）显著恶化，而二甲双胍治疗组所有视野参数保持稳定。这种差异不能归因于眼压变化，因为两组眼压在观察期内均维持稳定。

本研究主要采用以下关键技术方法：建立小鼠视网膜缺血再灌注模型模拟青光眼RGC损伤；通过视网膜铺片和荧光金（FluoroGold）逆行标记定量RGC存活率；利用Western blot、免疫荧光和qPCR分析自噬及线粒体自噬相关蛋白表达；采用透射电镜观察超微结构自噬体形成；运用数据非依赖采集（DIA）蛋白质组学技术筛选差异表达蛋白；临床部分纳入糖尿病青光眼患者队列，通过视野检查（24-2程序）评估MD、PSD和VFI等参数。

二甲双胍通过系统给药预防缺血再灌注诱导的RGC丢失并保护视网膜形态

研究通过精确的动物模型证实，低剂量二甲双胍（10 mg/kg）能有效减轻缺血再灌注损伤导致的RGC丢失，保护视网膜组织结构。这种保护作用呈现剂量特异性，高剂量（50 mg/kg）反而无效，提示临床转化时需谨慎确定给药方案。

缺血再灌注损伤后二甲双胍治疗小鼠视网膜自噬的超微结构特征

透射电镜观察发现，二甲双胍治疗组GCL细胞质内多膜囊泡结构（自噬体）数量显著增加，从形态学层面证实其促进自噬活化。

二甲双胍在缺血再灌注视网膜中维持PINK1/Parkin和optineurin介导的线粒体自噬

分子机制研究表明，二甲双胍特异性调控线粒体自噬通路关键蛋白：防止optineurin下调，增强Parkin表达，平衡PINK1水平，表明其通过改善线粒体质量控制而非增强整体自噬发挥保护作用。

二甲双胍预防视网膜缺血后视神经中LC3II积累并维持Parkin表达

在视神经组织中也观察到类似变化，二甲双胍处理阻止LC3II异常积累，同时上调Parkin，证明其保护作用涵盖RGC胞体和轴突全程。

二甲双胍治疗小鼠视网膜的比较蛋白质组学分析

蛋白质组学筛选出68个差异表达蛋白，其中多个涉及线粒体呼吸链复合物组装、泛素化机制和细胞内运输的蛋白被调控，揭示二甲双胍通过多靶点网络维持视网膜细胞稳态。

二甲双胍对糖尿病青光眼患者的潜在神经保护作用

临床数据分析显示，二甲双胍治疗与糖尿病青光眼患者视野稳定性显著相关，为其临床转化提供重要依据。

讨论部分指出，本研究首次系统阐明二甲双胍通过调节选择性自噬（特别是线粒体自噬）在青光眼模型中发挥神经保护作用的机制。值得注意的是，二甲双胍对AMPK的激活程度与神经保护效果并非简单线性关系，提示其作用可能涉及AMPK依赖和非依赖的多重通路。临床数据与既往流行病学研究一致，共同支持二甲双胍可能成为独立于眼压的神经保护策略。

该研究的创新性在于将基础机制研究与临床验证相结合，为老药新用提供高质量证据。然而，作者也指出当前临床证据仍存在局限性（如回顾性设计、样本量较小等），未来需要通过前瞻性随机对照试验进一步验证其疗效，明确最佳剂量和治疗窗口。鉴于二甲双胍长期临床应用的安全性、经济性和可及性，其有望成为青光眼治疗领域具有重要转化价值的候选药物，特别适用于那些眼压控制良好但疾病仍进展的患者群体。

综上所述，这项研究通过多层次证据表明，二甲双胍可能通过调控线粒体质量控制和选择性自噬途径，为青光眼神经保护提供新的治疗策略。其独特的剂量效应关系和多靶点作用机制，为理解代谢调节剂在神经退行性疾病中的作用提供了新视角，也为未来个体化治疗方案的制定奠定基础。