乘风破浪的二甲双胍,会成为下一个阿司匹林级的「神药」吗?
本文作者:一节生姜
二甲双胍最近很忙。
糖尿病作为一种常见慢性病,仅中国的糖尿病患者就已经超过 1 亿,居世界首位。[1]
糖尿病的池子已经很大,但二甲双胍绝非池中之物。
除了作为一线降糖药,层出不穷的研究陆续表明,二甲双胍在抗癌、生发、减肥、逆生长等人类无比盼望改变的领域崭露头角。
如果药物也有饭圈,二甲双胍绝对是当之无愧的新一代「顶流」,与上一代「万能神药」阿司匹林分庭抗礼,平分秋色。
乘风破浪的二甲双胍,会成为下一个阿司匹林吗?
两代神药的 battle
顶流的诞生:二甲双胍的前世今生
二甲双胍是一种西药,但这个「神药」并不是从石头缝里蹦出来的,它跟一种传统的药用植物大有关系。
早在中世纪,法国人就使用紫丁香(又叫山羊豆, goat's rue)来治疗多尿症。而紫丁香的主要活性成分,是胍,在 1918 年被证明有降低血糖的功效。
紫丁香的这个功效是谁发现的呢?
应该是山羊。如果不是山羊爱吃紫丁香,这种植物就不会有「山羊豆」之名。
一般的吃瓜群众,大概不会明白吃「胍」山羊在干什么。
我推测,应该有一位法国的「李时珍」,注意到生病的山羊吃了紫丁香病就好了,才开始把这种常见的植物作为一种草药。
紫丁香(图虫创意)
上世纪 20 年代后,胍的一些衍生物被化学合成出来,并开始试用于治疗糖尿病,但是由于存在乳酸酸毒性的问题,尤其是在胰岛素问世之后,这些胍衍生物就被停用了。
上世纪 40 年代后,二甲双胍抗疟疾的功能引起了研究人员的重视,也有人也尝试用二甲双胍来治疗流感。
很显然,二甲双胍这两个在当年相当激动人心的功能,最后也没有坐实。但是它降糖、治疗非胰岛素依赖型糖尿病的功能,通过了正式的临床试验,并在 1995 年获得美国 FDA 的批准 [22]。
我们梳理了 14 种二甲双胍潜在的新功能。
抗癌:对携带 EGFR 突变的晚期肺腺癌患者,同时使用二甲双胍和靶向药进行一线治疗,患者能获得比单独使用靶向药更长的生存期 [2];二甲双胍与血红素联用,可以用来有效抑制三阴乳腺癌的生长 [3];
防癌:长期服用二甲双胍的 2 型糖尿病患者,卵巢癌风险下降 82% [5];在根除了幽门螺旋杆菌感染的糖尿病患者中,使用二甲双胍让胃癌风险降低51% [6];
益寿延年:动物实验表明,喂食小鼠二甲双胍之后,雌性小鼠的寿命能延长 37.8% [7];
逆生长:9 名 51~65 岁的志愿者,使用生长激素、脱氢表雄酮(DHEA)和二甲双胍一年之后,平均表观遗传学年龄减少了 2.5 岁,免疫系统也有恢复活力的迹象 [8];
修复大脑损伤:给雌性小鼠注射二甲双胍,小鼠神经干细胞数量增加 [9];
减肥:对于有糖尿病高风险的人群,服用二甲双胍的受试者体重平均下降 2 公斤,腰围也有明显下降 [10];
保护心血管:在患有冠状动脉疾病的患者中,二甲双胍可以逆转左心室肥厚,减少心血管疾病的风险 [11];
生发:二甲双胍能唤醒小鼠处于休止期的毛囊,进入生长期,从而促进毛发生长 [12];
降低流产、早产的风险:对于患有多囊卵巢综合征(PCOS)的女性患者, 口服二甲双胍似乎能够降低流产或早产的风险(减少 50%)[13] ;
治疗自闭症:对 7 例「X 染色体易裂症」患者使用二甲双胍治疗,患者在语言和会话技巧、烦躁、社交反应、多动和回避社交等方面改善 [15];
逆转认知障碍:使用二甲双胍治疗 7 天后,可以逆转小鼠因疼痛而产生的认知障碍 [16];
逆转肺纤维化:在博莱霉素引发的小鼠肺纤维化模型中,二甲双胍可以激活 AMPK,让肌成纤维细胞对细胞凋亡敏感,加快纤维化组织的消融 [17];
预防黄斑变性:在 2 型糖尿病患者中,服用二甲双胍可以将年龄相关性黄斑变性(AMD)的发病率减少 46%[18];
减少糖皮质激素不良反应:在 2 期临床试验中,接受糖皮质激素治疗的慢性炎症性疾病患者,服用二甲双胍能减少激素治疗带来的严重副作用 [19]。
这些关于二甲双胍的疗效研究,每一个都看起来是那么的令人向往又各具特色,纠结程度不亚于从《创造 101》里 pick 那个最有可能出道的漂亮妹妹。
这场「神药」疗效的激烈角逐,最终谁能 C 位出道呢?
疗效 101:最终谁能 C 位出道?
女团选秀有客观的标准:业务能力、粉丝人气、品牌青睐……药物分子同理。
一个药物分子是否能真正成为一个治疗性的药物,首先要经过细胞实验、动物实验对其机理进行研究。这些都是打基础的研究,即便结果很鼓舞人心,还需要经过正规临床试验验证,才能明确治疗效果。
有关二甲双胍的各种功能,看着敲锣打鼓相当热闹,其实大多数都只有细胞学、动物实验的证据。
素材来自网络,自制图
以最吸引人的「益寿延年」为例,目前只有动物试验证据。很显然,人不是小鼠,一个药物能延长小鼠的寿命,不见得就能延长人的寿命。
即便在动物实验中,虽然最早实验显示二甲双胍能将某种小鼠的寿命延长 40%,但在后续的实验中,对于其他种系的小鼠,寿命也只延长了 4~6%。更要命的是,如果剂量过高,造成肾损伤,小鼠的寿命还会减少 14% [20]。
二甲双胍如修复大脑损伤、生发、逆转认知障碍、逆转肺纤维化等等,目前都只有动物实验的结果。二甲双胍与血红素联用治疗三阴乳腺癌,目前也只是在细胞实验及动物实验中得到验证 [3]。
前文列举了 14 种二甲双胍的神奇功能,这是已经筛选之后的名单。如果要把那些只有细胞试验证据的功能也列举出来,那就三天三夜也列不完了。
需要指出的是,考虑到二甲双胍是一种已经在临床使用的药物,此时我们需要知道很重要的一点:不是所有的人体数据,都属于临床试验数据。
看到这里,你大概已经猜到了我要讨论的下一个概念——观察性研究。
观察性的研究可以是回顾性的,也可以是前瞻性的,比如二甲双胍减少卵巢癌风险 [5]、二甲双胍延长肠癌癌患者的生存时间 [6],这些都是回顾性的研究结果;而二甲双胍减少胃癌风险的研究 [6], 是前瞻性的。
这些都是常说的流行病调查,都不是干预性的临床试验。
也就是说,在这些研究中, 二甲双胍都不是研究人员「特意」设置的疾病干预措施,只是在所观察的患者中「正好」有一部分人吃了二甲双胍。这类结果只能表明相关性,而二甲双胍真正的疗效必须通过干预性临床试验来证明。
因此,对于流行病调查的数据,解读需要格外谨慎。
比如在二甲双胍减少卵巢癌风险的调查中,28 万名糖尿病患者没有服用二甲双胍,这些人中出现了 2600 例卵巢癌,发病率大约是 1% [5] ,是同一地区平均人群卵巢癌发病率的 30 倍。[21]
而那些服用二甲双胍的糖尿病患者,虽然卵巢癌发病率降低了,他们的发病率还是比普通人群的发病率高十倍。
无论是否服用二甲双胍,研究中糖尿病患者的卵巢癌发病率始终高于普通人群
(图源:参考文献 21)
因此,虽然这一研究结果表明,二甲双胍能够降低糖尿病患者中卵巢癌的发病率,但我们无法由此得出结论认为,本来患癌风险很低的普通人吃了二甲双胍之后,卵巢癌风险会降得更低。
此外,在很多研究中,为了能够客观地比较治疗效果,往往会使用一些指标。这些指标是否准确、可信?这是分析结论时常常需要考虑的问题。
比如「逆生长」研究使用的指标是「表观遗传学年龄」[8],这个指标可以用来预测生理年龄。根据研究结果,服用二甲双胍一年,受试者表观遗传学年龄减少了 2.5 岁,这是否真的能表明他「逆生长」了 2.5 岁呢?
更重要的是,这样的结论也不能无限延伸,用来推测长期服用的结果,我们不可能认为服用二甲双胍 20~30 年之后,一个 50 岁的人就能变回无知少年。
临床试验才是疗效的试金石
根据循证证据分级,单个案例报道和回顾性研究的可靠性最弱,前瞻性的研究要可靠一些,但最可靠的,是干预性的临床试验。
牛津医学证据分级
临床试验是验证药物疗效的试金石。含金量最高的临床试验,必须是随机、双盲、有对照、多中心的研究,而我们一般说的 3 期临床试验,就是按照这样的标准设计的。
在没有完成临床试验之前,所有的研究只能算是「吃胍山羊」级别,可信度基本等同于江湖传说。
吃瓜(图源:soogif)
那么,上述这 14 种二甲双胍功能中,哪些是有临床试验证据的呢?
治疗多囊卵巢综合征
多囊卵巢综合征(PCOS)是育龄女性中最常见的激素紊乱的症状。口服二甲双胍降低降低 PCOS 流产或早产的临床试验在挪威、瑞典、冰岛等地的 14 个研究中心同时进行。[13]
但很不幸的是,虽然二甲双胍把流产、早产风险降低了 50%,但统计分学分析并没有提示显著性。搞过实验的人都知道,那个 P 值是多么的重要。
治疗自闭症
二甲双胍治疗自闭症谱系障碍(ASD)儿童的研究是一个多中心的临床试验,与安慰剂相比,二甲双胍降低 BMI 的效果很明显,提供了明确的临床证据。
但二甲双胍所提供的帮助,也只是控制体重,对 ASD 患者的空间记忆和语言记忆方面的评估,并没有明显改善 [23]。至于二甲双胍对 X 染色体易裂症的治疗只有个别案例报道 [15],真正的临床试验目前正在进行中,尚未报道结果。
减少糖皮质激素的副作用
一项 2 期临床试验表明,在服用二甲双胍的患者中,肺炎、中重度感染、严重不良反应的发生率都要低于安慰剂组。[19]
与安慰剂组相比,二甲双胍组有较多的腹泻事件。当然,这只是一个 2 期临床结果,入组人数较少,还需要 3 期试验进一步验证,
对心血管的保护功能
左心室肥厚是导致心血管疾病的一大危险因素,在临床试验中,患有冠状动脉疾病,同时有胰岛素耐受或者处于潜伏期糖尿病的患者,服用一年的二甲双胍之后,左心室肥厚出现了逆转。 [11] 但这只是一个小规模的临床试验。
减肥
这个话题想必是最多人关心的,确实,二甲双胍的减肥效果在很多临床试验中都有所表现。
在上述逆转左心室肥厚的临床试验中,服用二甲双胍的受试者平均体重减轻 3.61 公斤,而对照组的体重基本没有变化。 [11]
在多囊卵巢综合征患者的临床试验中,BMI>27 的肥胖女性患者服用二甲双胍后,平均减重 5 公斤 [24]。ASD 儿童经过 16 周的二甲双胍治疗,患者体重平均减少 2.7 公斤 [14]。
二甲双胍之所以能减肥的可能原因是,它可以诱导肝细胞表达并分泌 GDF15,这是一种「厌食素」,能够抑制人体摄入高脂饮食的欲望 [25]。
不过,这个明确的减肥效果,远没有大多数人想的那么好,「管住嘴、迈开腿」还是目前最佳的良策。
首先,这些临床试验都是在特定人群中进行的,受试者多是真正的肥胖、对胰岛素耐受的人士,不能假定二甲双胍对体重正常的人也有同样的效果。
其次,二甲双胍的减肥、减重效果是有限的。在临床试验中,只要样本数量足够大,减重 2 公斤也可以达到统计学上的显著效果。但是对于个人来说,比如说一个 150 公斤的胖子,减重两公斤能看到显著的区别吗?
所以,即便临床试验能坐实二甲双胍减肥的效果,但它目前只能给特定的人群使用,不可能成为一般人所期望的「减肥药」。
老老实实运动才是硬道理(图源:soogif)
联合 EGFR 靶向治疗
墨西哥的一项临床 2 期试验显示,使用靶向药联合二甲双胍进行治疗的癌症患者,总生存期(OS)达到 31.7 个月,比单独使用靶向药的患者所获得的 OS (17.5 个月)提高几乎一倍(14 个月)[2]。
因为参加试验的不是糖尿病患者,因此观察到的治疗效果要归功于对癌症的治疗,而非对糖尿病的控制。同时,这种联合用药方案也没有增加不良反应。
因此,这虽然只是一个 2 期的临床试验,但是其意义重大,有可能改变临床对非小细胞肺癌的治疗方案。
当然,我们也不能因为这个结果,对二甲双胍的抗癌效果无限地放大。
首先,这个试验只能说明二甲双胍能提高 EGFR 靶向药物的治疗效果,并不见得可以成为万金油,适用于所有的癌症治疗;
其次,即便是 EGFR 靶向药,临床试验中也使用的也是一代、二代靶向药,如今三代靶向药泰瑞沙已经成为一线的治疗药物,二甲双胍对泰瑞莎有帮助吗?要回答这个问题,也还得需要临床试验。
为啥二甲双胍没有预想的那么神?
通过上面的盘点,我们可以发现一个残酷的现实:二甲双胍确实可能有很多功能,但其中只有一小部分经过临床试验初步证明,可以给临床治疗带来改变。
大部分相关的研究其实还不是很成熟,需要进一步研究来实锤效果。即使二甲双胍有某些效果,真正收效也可能非常有限。
为什么二甲双胍没有预想的那么神呢?
其实,这并不是二甲双胍所特有的现象,很多研究和发现都会落入同样的套路:一开始都激动人心,到最后却不了了之,给人留下一种「裤子都脱了就给我看这个」的错愕和遗憾。
这个世界上有很多很多科学家,每天都在做大量的研究,发表大量的研究结果。
但遗憾的是,如果我们把研究结果想象成一个金字塔,大多数研究都只是默默无闻地存在于塔底,只有在最顶端的那些研究,才能真正对人类产生影响。
这其中的一个很重要的原因,是疾病的发生可能受到多因素的影响。
二甲双胍也许可以改变其中的一个因素,但最终是否能治疗某种疾病,还受到其他因素的制约。
比如二甲双胍可以增加小鼠神经干细胞的数量, 有修复大脑损伤的功能,但这个作用必须通过雌激素实现,所以这个改善在雌性小鼠中明显,在雄性小鼠中就看不到效果 [9]。
二甲双胍促进小鼠神经干细胞数量增加具有性别依赖性(图源:参考文献 9)
又比如说二甲双胍的抗衰老的作用,目前的研究发现,其实代谢产物「胍丁胺」才是抗衰老的关键。二甲双胍如果想要代谢为胍丁胺,就需要依赖于肠道菌群。不同的人有不同的肠道菌群,即使服用同样的二甲双胍,也会有不同的效果。
当然,这并不是说塔底的科研发现就毫无意义。千里之行始于足下,有时候一个小小的发现, 因为筑成了人类的知识基础,也是其他重要研究的基石,也会对改变人类的生活做出贡献。
还需要强调一点,虽然二甲双胍是糖尿病的常用药,但也不要因为它「神药」的光环而忽略了药物潜在的不良反应——这绝对不是可以买来当「保健品」日常服用的「灵丹妙药」。
胍类药物会导致严重的乳酸酸中毒症,对于有慢性肾病的患者,临床实践中都会对二甲双胍的使用比较谨慎。对于使用二甲双胍的患者,需要注意监测乳酸酸中毒。
肾功能不全患者使用二甲双胍注意事项
(图源:用药助手)
二甲双胍的另一个副作用是继发性维生素 B12 缺乏[29]。
大约三分之一的人在使用二甲双胍之后,会降低肠道对维生素 B12 的吸收,导致体内维生素 B12 缺乏。而维生素 B12 缺乏的缺乏,又可导致或促成其他一系列的病症,如记忆下降,注意力受损,神经元变性,贫血等等 [30]。
临床上对于服用二甲双胍的患者,需要注意血常规中的平均红细胞体积指标(MCV),该指标正常范围为 76~96 fl,如果高于这个范围,就需要怀疑是维生素 B12 缺乏所导致的贫血。
最后,回到本文开头的问题——乘风破浪的二甲双胍,有机会成为下一个阿司匹林吗?
只能说,科学研究就是一个「大胆假设,小心求证」的过程。
当人类世界的狂热粉丝为了二甲双胍的进击而啧啧称奇时,顶流二甲双胍本人的内心也许只是微微一笑,表示「很惭愧,做了一点微小的工作。」
仰望星空,也要脚踏实地。
我们期待更多的可能性,但在没有获得临床试验的证据前,它的亮点也只停留在「可能性」阶段,需要对潜在不良反应有所警惕。
毕竟,「一个人的命运啊,当然要靠自我奋斗,但也要考虑到历史的进程。」(策划:gyouza)
【注】本文为学术研究探讨,仅供专业人士阅读,请勿作为临床用药指导。
作者张洪涛,笔名「一节生姜」,宾夕法尼亚大学医学院病理及实验医药系研究副教授,研究领域:癌症的靶向治疗以及免疫治疗。
参考文献:
1.Wang, L., et al., Prevalence and Ethnic Pattern of Diabetes and Prediabetes in China in 2013. JAMA, 2017. 317(24): p. 2515-2523.
2.Arrieta, O., et al., Effect of Metformin Plus Tyrosine Kinase Inhibitors Compared With Tyrosine Kinase Inhibitors Alone in Patients With Epidermal Growth Factor Receptor-Mutated Lung Adenocarcinoma: A Phase 2 Randomized Clinical Trial. JAMA Oncol, 2019. 5(11): p. e192553.
3.Lee, J., et al., Effective breast cancer combination therapy targeting BACH1 and mitochondrial metabolism. Nature, 2019. 568(7751): p. 254-258.
4.Xie, J., et al., Metformin selectively inhibits metastatic colorectal cancer with the <em>KRAS</em> mutation by intracellular accumulation through silencing MATE1. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020. 117(23): p. 13012.
5.Tseng, C.-H., Metformin reduces ovarian cancer risk in Taiwanese women with type 2 diabetes mellitus. Diabetes/Metabolism Research and Reviews, 2015. 31(6): p. 619-626.
6.Cheung, K.S., et al., Metformin Use and Gastric Cancer Risk in Diabetic Patients After Helicobacter pylori Eradication. JNCI: Journal of the National Cancer Institute, 2018. 111(5): p. 484-489.
7.Anisimov, V.N., et al., Metformin slows down aging and extends life span of female SHR mice. Cell Cycle, 2008. 7(17): p. 2769-73.
8.Fahy, G.M., et al., Reversal of epigenetic aging and immunosenescent trends in humans. Aging Cell, 2019. 18(6): p. e13028.
9.Ruddy, R.M., K.V. Adams, and C.M. Morshead, Age- and sex-dependent effects of metformin on neural precursor cells and cognitive recovery in a model of neonatal stroke. Sci Adv, 2019. 5(9): p. eaax1912.
10.Diabetes Prevention Program Research, G., Long-term safety, tolerability, and weight loss associated with metformin in the Diabetes Prevention Program Outcomes Study. Diabetes care, 2012. 35(4): p. 731-737.
11.Mohan, M., et al., A randomized controlled trial of metformin on left ventricular hypertrophy in patients with coronary artery disease without diabetes: the MET-REMODEL trial. European heart journal, 2019. 40(41): p. 3409-3417.
12.Chai, M., et al., Stimulation of Hair Growth by Small Molecules that Activate Autophagy. Cell Rep, 2019. 27(12): p. 3413-3421 e3.
13.Løvvik, T.S., et al., Use of metformin to treat pregnant women with polycystic ovary syndrome (PregMet2): a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. The Lancet Diabetes & Endocrinology, 2019. 7(4): p. 256-266.
14.Anagnostou, E., et al., Metformin for Treatment of Overweight Induced by Atypical Antipsychotic Medication in Young People With Autism Spectrum Disorder: A Randomized Clinical Trial. JAMA Psychiatry, 2016. 73(9): p. 928-937.
15.Dy, A.B.C., et al., Metformin as targeted treatment in fragile X syndrome. Clin Genet, 2018. 93(2): p. 216-222.
16.Shiers, S., et al., Neuropathic pain creates an enduring prefrontal cortex dysfunction corrected by the type II diabetic drug metformin but not by gabapentin. Journal of Neuroscience, 2018. 38(33): p. 7337-7350.
17.Rangarajan, S., et al., Metformin reverses established lung fibrosis in a bleomycin model. Nature medicine, 2018. 24(8): p. 1121-1127.
18.Chen, Y.-Y., et al., Association between Metformin and a Lower Risk of Age-Related Macular Degeneration in Patients with Type 2 Diabetes. Journal of ophthalmology, 2019. 2019.
19.Pernicova, I., et al., Metformin to reduce metabolic complications and inflammation in patients on systemic glucocorticoid therapy: a randomised, double-blind, placebo-controlled, proof-of-concept, phase 2 trial. The Lancet Diabetes & Endocrinology, 2020. 8(4): p. 278-291.
20.Martin-Montalvo, A., et al., Metformin improves healthspan and lifespan in mice. Nat Commun, 2013. 4(1): p. 2192.
21.Chiang, Y.-C., et al., Trends in incidence and survival outcome of epithelial ovarian cancer: 30-year national population-based registry in Taiwan. Journal of gynecologic oncology, 2013. 24(4): p. 342-351.
22.Bailey, C.J., Metformin: historical overview. Diabetologia, 2017. 60(9): p. 1566-1576.
23.Aman, M.G., et al., Effects of Metformin on Spatial and Verbal Memory in Children with ASD and Overweight Associated with Atypical Antipsychotic Use. Journal of child and adolescent psychopharmacology, 2018. 28(4): p. 266-273.
24.Harborne, L.R., et al., Metformin and weight loss in obese women with polycystic ovary syndrome: comparison of doses. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2005. 90(8): p. 4593-4598.
25.Day, E.A., et al., Metformin-induced increases in GDF15 are important for suppressing appetite and promoting weight loss. Nat Metab, 2019. 1(12): p. 1202-1208.
26.Diabetes Prevention Program Research, G., et al., 10-year follow-up of diabetes incidence and weight loss in the Diabetes Prevention Program Outcomes Study. Lancet, 2009. 374(9702): p. 1677-86.
27.Hung, S.-C., et al., Metformin use and mortality in patients with advanced chronic kidney disease: national, retrospective, observational, cohort study. The lancet Diabetes & endocrinology, 2015. 3(8): p. 605-614.
28.Kwon, S., et al., The Long-term Effects of Metformin on Patients With Type 2 Diabetic Kidney Disease. Diabetes Care, 2020. 43(5): p. 948-955.
29.Aroda, V.R., et al., Long-term Metformin Use and Vitamin B12 Deficiency in the Diabetes Prevention Program Outcomes Study. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2016. 101(4): p. 1754-1761.
30.Liu, K.W., L.K. Dai, and W. Jean, Metformin-related vitamin B12 deficiency. Age and Ageing, 2006. 35(2): p. 200-201.