二甲双胍通过调控内质网应激与线粒体应激介导的钙离子失衡改善蛛网膜下腔出血后早期脑损伤

《Molecular Neurobiology》：Metformin Ameliorates Early Brain Injury After Subarachnoid Hemorrhage Via Improving Endoplasmic Reticulum Stress and Mitochondrial Stress-Mediated Ca2+ Imbalance

本研究针对蛛网膜下腔出血(SAH)后早期脑损伤(EBI)的病理机制，探讨了二甲双胍(Met)通过PTP1B/AKT信号轴调控IP3R1-GRP75-VDAC1钙离子通道复合物，改善内质网应激(ERS)和线粒体应激(MS)介导的Ca2+失衡的神经保护作用。实验结果表明，Met干预显著改善神经功能评分、减轻脑水肿，并抑制神经元凋亡，为SAH的临床治疗提供了新靶点。

　　

当脑血管破裂导致血液涌入蛛网膜下腔，会引发一种致死率高达45%-50%的卒中类型——蛛网膜下腔出血（Subarachnoid Hemorrhage, SAH）。患者不仅面临急性神经功能缺损，还可能出现长期认知障碍。传统研究多聚焦于脑血管痉挛的继发损害，但近年发现，出血后72小时内发生的早期脑损伤（Early Brain Injury, EBI）才是影响预后的关键。其中，细胞内钙离子（Ca²⁺）稳态失衡是推动神经元死亡的核心环节，但其具体调控机制尚未明确。

南京医科大学金陵医院麻醉科团队在《Molecular Neurobiology》发表的研究，揭示了糖尿病一线药物二甲双胍（Metformin, Met）在SAH治疗中的新机制。研究者发现，蛛网膜下腔的动脉血刺激会激活酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B），通过PTP1B/AKT信号轴加剧内质网应激（Endoplasmic Reticulum Stress, ERS）和线粒体应激（Mitochondrial Stress, MS），进而促进IP3R1-GRP75-VDAC1钙离子通道复合物的形成，最终导致Ca²⁺超载和神经元凋亡。而Met干预能有效逆转这一病理过程，为SAH的临床治疗提供了新思路。

研究团队综合运用体内外模型：通过小鼠SAH模型和原代神经元氧合血红蛋白（OxyHb）刺激模拟临床病理过程，采用Western blot、免疫荧光、透射电镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）和Morris水迷宫（Morris Water Maze, MWM）等技术，从分子到行为层面系统评估Met的神经保护效应。

ERS和MS介导IP3R1-GRP75-VDAC1钙离子通道复合物在SAH后72小时内激活

SAH后24-48小时，ERS标志蛋白CHOP和MS关键调控因子ATF4表达显著升高，伴随PTP1B/AKT通路激活。透射电镜显示线粒体肿胀和内质网扩张，免疫荧光证实线粒体相关内质网膜（Mitochondria-Associated Endoplasmic Reticulum Membrane, MAM）结构增强。IP3R1、GRP75和VDAC1蛋白表达上调，促进Ca²⁺从内质网向线粒体异常转移，诱发神经元凋亡。

Met通过PTP1B/AKT通路抑制SAH后内质网-线粒体钙离子转运

体内实验显示，Met处理显著降低PTP1B、p-AKT和p-eIF2α磷酸化水平，下调CHOP、ATF4及IP3R1-GRP75-VDAC1复合物表达。钙离子浓度检测证实Met能缓解胞内Ca²⁺超载，免疫荧光显示MAM结构完整性改善。

Met改善SAH后神经功能缺损

Met治疗组神经功能评分（Garcia评分）显著提升，脑水肿减轻。Morris水迷宫实验显示空间学习记忆能力改善，TUNEL染色和流式细胞术证实神经元凋亡减少。透射电镜进一步显示Met能恢复线粒体和内质网超微结构。

体外实验验证Met通过PTP1B/AKT通路调控钙离子稳态

原代神经元实验中，OxyHb诱导的PTP1B过表达激活ERS/MS通路，而Met干预可逆转IP3R1-GRP75-VDAC1复合物上调和Ca²⁺失衡。PTP1B抑制剂（PTP1B-IN-1）与Met联用进一步证实该通路的特异性。

本研究首次阐明Met通过PTP1B/AKT-IP3R1-GRP75-VDAC1轴调控MAM功能，缓解SAH后ERS/MS介导的Ca²⁺失衡。不仅拓展了Met在神经系统疾病中的应用前景，也为SAH的病理机制提供了新的理论框架。未来研究可进一步探索Met的临床转化潜力，为卒中治疗策略开发注入新动力。