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二甲双胍是 Ⅱ 型糖尿病的一线治疗药物,除此之外,它还越来越多的用于治疗其他疾病,包括自闭症谱系障碍、阿尔茨海默病、代谢综合征、癌症等。

近期,研究还发现二甲双胍显著延长了线虫、啮齿动物和灵长类动物的寿命,但其抗衰老作用的机制仍不清楚。

肠道微生物群是二甲双胍的主要作用部位,二甲双胍会引起肠道微生物群落组成发生变化,这可能有助于二甲双胍的治疗糖尿病。先前的研究发现二甲双胍改善了老年小鼠的认知功能 。

然而,二甲双胍对老年小鼠认知功能的保护作用是否与肠道微生物群有关目前尚不清楚。

2023年5月30日,来自上海同济大学医学院的刘海亮/霍凤娇等团队在Microbiome杂志发表题为“Akkermansia muciniphila, which is enriched in the gut microbiota by metformin, improves cognitive function in aged mice by reducing the proinflammatory cytokine interleukin-6”的文章。

该研究发现二甲双胍可改变肠道微生物群组成,从而延缓老年小鼠与衰老相关的认知功能下降。

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为了探讨二甲双胍治疗对认知功能的影响,研究人员使用 MWM 和 NOR 测试来检查小鼠的学习和记忆功能。MWM 结果显示,二甲双胍治疗组的空间学习和记忆功能均得到显著改善,在探测试验期间,治疗组首次穿过前平台位置的潜伏期也明显短于对照组。

此外,治疗组小鼠穿过平台原位置的次数和在目标象限中的时间均多于对照组探测试验中的游泳速度在两组之间没有差异。随后使用 NOR 测试检查了工作记忆功能,发现治疗组小鼠接触新物体的次数显著增加。这些结果表明二甲双胍显著改善了老年小鼠的认知功能。

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为了确定肠道微生物群是否是改善二甲双胍诱导的认知功能所必需的,研究人员测量了用二甲双胍治疗的老年小鼠的认知功能。结果发现用二甲双胍治疗 1 个月的 SPF 小鼠表现出认知功能改善和肠道微生物群改变。MWM 和 NOR 结果表明,SPF 小鼠的 Abx 处理阻止了二甲双胍诱导的空间记忆和工作记忆功能的改善。

在为期 5 天的学习阶段,与对照组相比,二甲双胍诱导的逃逸平台潜伏期减少被消除。此外,前平台位置的交叉次数和目标象限中的时间也与探针试验期间的对照组相似。这些结果表明,肠道微生物群对于二甲双胍的作用是必要且充分的。

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A. muciniphila是一种共生生物,存在于肠道的粘液层中,在降解粘蛋白方面起着关键作用 ,是第一个被发现富含二甲双胍的分类群。为了确定A. muciniphila是否介导响应于二甲双胍的认知功能改善,研究人员每 2 天用 A. muciniphila喂养小鼠,持续 30 天。

口服管饲后,用A. muciniphila处理的小鼠具有较高的A. muciniphila相对丰度。使用 MWM 和 NOR 测试检查了用A. muciniphila喂养的小鼠的认知功能。结果表明,A. muciniphila喂养组小鼠的认知功能显著改善。MWM 结果显示,在 5 天的学习阶段,治疗组到达逃生平台的潜伏期明显短于对照组。在探测试验期间,治疗组首次穿过先前平台位置的潜伏期明显短于对照组,NOR测试结果显示,治疗组接触新物体的次数明显增加。这些结果表明,富含二甲双胍的A. muciniphila可改善认知功能。

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总的来说,该研究表明二甲双胍可以显著改善老年小鼠的认知功能并改变肠道微生物群。具体来说,A. muciniphila在肠道微生物群中由二甲双胍介导,可调节宿主中与炎症相关的通路,并通过减少全身和海马体中的促炎细胞因子 IL-6 来改善老年小鼠的认知功能。