综述：二甲双胍在脊髓损伤中的治疗潜力：关于运动功能恢复、神经病理性疼痛缓解及继发性损伤机制调节的系统评价和荟萃分析

《Acta Neurochirurgica》：Metformin’s therapeutic potential in spinal cord injury: a systematic review and meta-analysis on locomotor recovery, neuropathic pain alleviation, and modulation of secondary injury mechanisms

这篇综述通过系统评价和荟萃分析，发现二甲双胍对脊髓损伤（SCI）啮齿动物模型有显著治疗效果，能促进运动恢复、缓解疼痛并调节相关机制。

　　

二甲双胍在脊髓损伤治疗中的研究进展

脊髓损伤（Spinal Cord Injury，SCI）是一种因机械性创伤引发的灾难性疾病，全球每百万人中约有 750 人患病。它会严重损害运动和感觉功能，给患者带来身体残疾、心理负担，也造成了巨大的医疗成本。SCI 分为原发性损伤和继发性损伤，原发性损伤是脊髓受到直接机械创伤，而继发性损伤过程更为复杂，涉及炎症、水肿、缺血、兴奋性毒性、自噬紊乱和神经元凋亡等一系列事件，最终导致永久性的感觉运动障碍，如瘫痪、感觉丧失和自主神经功能受损。目前，尽管手术干预有所进展，但仍有超 70% 的 SCI 患者恢复不佳，因此急需新的治疗策略来调节继发性损伤机制，促进神经修复。

在 SCI 的病理过程中，氧化应激和腺苷单磷酸激活蛋白激酶（Adenosine Monophosphate-Activated Protein Kinase，AMPK）起着关键作用。中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）损伤后，活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）生成增加，可激活丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）或含 pyrin 结构域的 NOD 样受体家族 3（NLRP3）炎性小体，引发神经炎症反应，对神经元造成损害。而激活 AMPK 信号通路则能减少 ROS 生成，具有抗炎和神经保护作用。

二甲双胍是一种被美国食品药品监督管理局批准用于治疗 II 型糖尿病的双胍类降糖药，除了控制血糖外，它还具有多种其他作用，如抗炎、抗凋亡和抗氧化等。这些特性使其在帕金森病、亨廷顿病和缺血性脑损伤等神经系统疾病的治疗中展现出潜力。二甲双胍能够激活 AMPK 通路，这一通路是细胞能量稳态和氧化应激反应的关键调节因子，因此二甲双胍有望成为治疗 SCI 的有效药物。

近年来，多项临床前研究探索了二甲双胍在 SCI 治疗中的应用，发现它具有神经保护作用，但也有部分研究结果相互矛盾。同时，在 SCI 治疗中，二甲双胍的最佳剂量、干预时间窗和给药频率等问题仍未明确，其安全性和药理机制也有待进一步深入了解。此前的系统研究主要集中在二甲双胍治疗 SCI 后的运动恢复和神经元数量变化，而本次研究纳入了 2021 年后发表的文献，扩大了研究范围，涵盖运动恢复、疼痛缓解以及炎症、氧化应激、代谢成分、损伤大小、自噬通量和凋亡等生物医学通路。

研究方法

本研究按照系统评价和荟萃分析的首选报告项目（PRISMA）2020 指南进行，研究方案已在 PROSPERO 数据库注册。研究采用 PICO 框架提出问题，其中 P 代表 SCI 啮齿动物模型，I 代表给予二甲双胍干预，C 代表未接受治疗的对照组，O 代表包括运动、神经病理性疼痛、代谢变化、炎症、小胶质细胞激活、髓鞘形成、星形胶质细胞增生、氧化应激、自噬通量、凋亡、损伤特征和神经细胞存活等测量指标。

研究人员全面检索了 Medline（通过 Pubmed）、Scopus、Web of Science 和 Embase 数据库，检索时间从数据库建立至 2024 年 5 月，还手动检索了 Google Scholar、Google 搜索引擎以及相关文章的参考文献列表，以确保不遗漏相关研究。检索词选用了医学主题词（MeSH）、Emtree 术语及其同义词，并咨询了该领域专家。

纳入标准为评估二甲双胍治疗 SCI 啮齿动物模型有效性的同行评审对照研究，安慰剂对照包括生理盐水、赋形剂、二甲基亚砜或未治疗。排除标准有体外研究、非啮齿动物研究、基因改造物种研究、缺乏结果评估、无对照组、非创伤性 SCI 模型（如主动脉夹闭）、二甲双胍与其他治疗联合的研究、综述、摘要和重复发表的文章。

数据库检索记录导出到 EndNote 21 软件中，去除重复记录。由两名独立评审员筛选标题和摘要，如有分歧则与第三名评审员讨论解决。根据纳入和排除标准对潜在符合条件的文章进行全文评审，并将选定文章的数据提取到预定义的检查表中，涵盖研究特征、动物种群细节、SCI 诱导特征和结果测量等参数。

研究采用多种指标来综合评估治疗效果。运动恢复通过 Basso、Beattie 和 Bresnahan（BBB）评分以及 Basso 小鼠量表（BMS）进行评估；神经病理性疼痛通过 Von Frey 测试测量机械性异常性疼痛（测量爪退缩阈值）和热板测试测量热痛觉过敏（测量爪退缩潜伏期）；代谢变化通过分析 AMPK 的磷酸化比率（p-AMPK/AMPK）来跟踪；凋亡通过多种生物标志物评估，包括促凋亡蛋白 Bax、抗凋亡蛋白 Bcl-2、Beclin1 水平以及末端脱氧核苷酸转移酶 dUTP 缺口末端标记（TUNEL）阳性细胞数量；自噬通量通过 p62（也称为隔离蛋白 1）水平监测；炎症反应通过测量促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）、白细胞介素 - 1β（IL-1β）和白细胞介素 - 6（IL-6）来分析；小胶质细胞激活通过计数离子化钙结合适配分子 1（Iba1）阳性细胞评估，星形胶质细胞增生通过胶质纤维酸性蛋白（GFAP）阳性细胞评估；髓鞘形成通过分析髓鞘碱性蛋白（MBP）水平和 MBP⁺面积确定；氧化应激通过丙二醛（MDA，脂质过氧化指标）和超氧化物歧化酶（SOD，抗氧化酶）水平评估；损伤特征通过测量损伤大小、 spared tissue 大小、神经元核（NeuN）阳性细胞和尼氏（Nissl）阳性细胞数量来详细描述。

采用 SYRCLE 风险偏倚工具评估纳入研究的质量控制，运用推荐分级的评估、制定与评价（GRADE）框架评估每个结果的证据确定性，如有冲突则咨询第三位研究人员。

统计分析使用 Stata 17.0 软件，将研究结果综合并以标准化均数差（SMD）和 95% 置信区间（CI）报告合并效应量。由于纳入的原始研究存在方法学和临床异质性，采用随机效应模型。通过 I²和卡方检验评估研究间的统计异质性，若存在异质性则进行亚组分析和元回归以确定潜在来源。仅当至少有三个独立实验报告数据时才进行荟萃分析。使用 Galbraith 图识别异常值研究，并由一位在 SCI 领域有超 10 年经验的神经外科专家进一步评估。对至少有十个实验的结果进行亚组分析和元回归，研究不同因素的影响，包括动物种类、SCI 模型、SCI 严重程度、SCI 至治疗的间隔时间、二甲双胍剂量和频率以及注射途径。二甲双胍剂量分为低剂量（≤50 mg/kg）和高剂量（>50 mg/kg），损伤至治疗间隔时间根据相关研究分为急性期（<3 天）和亚急性期（3 - 7 天）。对于至少有十个实验的结果，通过漏斗图可视化评估发表偏倚，并采用 Doleman 等人（2021）建议的修正 Egger 检验进行检验。

研究结果

电子数据库的系统检索共获得 1419 项非重复研究，经筛选标题和摘要，详细评审 28 篇全文，最终 23 项研究纳入荟萃分析。这些研究涉及 1567 只动物，其中对照组 770 只，治疗组 797 只。16 项研究使用大鼠（14 只 Sprague-Dawley 大鼠和 2 只 Wistar 大鼠），7 项研究使用 C57BL/6 J 小鼠。SCI 模型方面，13 项研究采用挫伤模型，10 项研究采用压迫模型。所有纳入研究的损伤水平均为胸部，损伤严重程度为重度的有 16 项研究，中度的有 7 项研究。二甲双胍的初始剂量在 2 mg/kg 至 516 mg/kg 之间，累积剂量在 10 mg/kg 至 6400 mg/kg 之间。给药途径以腹腔注射最为常见（18 项研究），其次是静脉注射（3 项研究）和鞘内注射（1 项研究），1 项研究未明确给药途径。多数研究在损伤急性期治疗动物（19 项研究），2 项研究在亚急性期使用二甲双胍，2 项研究在急性期和亚急性期均使用。5 项研究采用单剂量二甲双胍，18 项研究给予 3 至 53 次重复剂量。在研究二甲双胍作用机制方面，12 项研究检测炎症标志物，10 项研究检测凋亡标志物，7 项研究检测氧化应激标志物，6 项研究检测自噬标志物。

荟萃分析结果显示，在运动功能恢复方面，纳入 26 项独立分析，合并数据分析表明二甲双胍显著改善 SCI 后的运动恢复（SMD = 2.23；95% CI：1.74，2.73；p < 0.001；I² = 69.09%）。亚组分析和元回归发现，除亚急性期治疗的动物（p = 0.137）和静脉注射二甲双胍的动物（p = 0.113，均仅在三个不同实验中研究）外，几乎所有亚组的运动恢复均有显著改善。元回归还表明，急性期治疗的动物运动功能改善程度明显大于亚急性期（元回归系数 = 1.65；95% CI：0.37，2.93；p = 0.011）。在动物种类（大鼠与小鼠）、SCI 模型、损伤严重程度、治疗剂量、治疗频率或给药途径方面未发现显著差异。GRADE 框架评估显示二甲双胍对运动恢复的证据等级较高，且未发现运动恢复存在发表偏倚。

在神经病理性疼痛方面，评估二甲双胍对疼痛有效性的荟萃分析分为机械性异常性疼痛和热痛觉过敏两类，分别有 7 项和 6 项实验。分析结果显示，二甲双胍显著缓解机械性疼痛（SMD = 1.18；95% CI：0.35，2.00；p = 0.005；I² = 73.02%）和热痛觉过敏（SMD = 2.40；95% CI：1.65，3.16；p < 0.001；I² = 46.57%）。GRADE 框架评估表明热痛缓解的证据等级较高，机械性疼痛缓解的证据等级为中等。

在细胞代谢方面，评估二甲双胍对 AMPK 激活作用的荟萃分析纳入 6 项分析，合并数据显示二甲双胍显著增加 p-AMPK/AMPK 比率（SMD = 6.70；95% CI：3.92，9.49；p < 0.001；I² = 74.57%），GRADE 框架评估证据等级为中等。

在炎症方面，评估二甲双胍对炎症指标影响的荟萃分析针对 TNF-α（5 项实验）、IL-6（4 项实验）和 IL-1β（5 项实验）进行。结果显示，二甲双胍显著降低 TNF-α（SMD = -2.78；95% CI：-4.66，-0.90；p < 0.001；I² = 79.89%）、IL-6（SMD = -5.01；95%CI：-6.87，-3.14；p < 0.001；I² = 69.03%）和 IL-1β（SMD = -3.53；95% CI：-5.80，-1.26；p < 0.001；I² = 83.30%）水平，GRADE 框架评估证据等级为中等。

在小胶质细胞激活方面，评估二甲双胍对小胶质细胞激活影响的荟萃分析通过评估 Iba1 阳性（Iba1⁺）面积（5 项实验）进行。结果显示，二甲双胍显著降低小胶质细胞激活，减少 Iba1⁺面积（SMD = -0.52；95% CI：-1.03，-0.01；p = 0.046；I² = 0.00%），GRADE 框架评估证据等级较高。

在髓鞘形成方面，评估二甲双胍对髓鞘形成影响的荟萃分析通过评估 MBP⁺面积（3 项实验）进行。结果显示，二甲双胍显著促进髓鞘形成，增加 MBP⁺面积（SMD = 4.02；95% CI：0.57，7.48；p = 0.022；I² = 78.63%），GRADE 框架评估证据等级为中等。

在星形胶质细胞增生方面，评估二甲双胍对星形胶质细胞增生影响的荟萃分析通过量化 GFAP⁺面积（5 项实验）进行。结果显示，二甲双胍显著减少星形胶质细胞增生，降低 GFAP⁺面积（SMD = -1.85；95% CI：-3.70，-0.01；p = 0.049；I² = 85.84%），GRADE 框架评估证据等级为中等。

在氧化应激方面，评估二甲双胍对氧化应激指标影响的荟萃分析包括 SOD（5 项实验）和 MDA（5 项实验）。结果显示，二甲双胍显著降低氧化应激，降低 MDA 水平（SMD = -2.26；95% CI：-3.48，-1.05；p < 0.001；I² = 59.53%）并增加 SOD 水平（SMD = 2.42；95% CI：0.52，4.31；p < 0.001；I² = 82.86%），GRADE 框架评估证据等级为中等。

在自噬通量方面，评估二甲双胍对自噬指标影响的荟萃分析针对 p62（3 项实验）进行。结果显示，二甲双胍显著增强自噬，降低 p62 水平（SMD = -2.67；95% CI：-3.70，-1.64；p < 0.001；I² = 0.00%），GRADE 框架评估证据等级较高。

在凋亡方面，评估二甲双胍对凋亡指标影响的荟萃分析包括促凋亡（Bax - 4 项实验）、抗凋亡（Bcl-2 - 4 项实验，Beclin1 - 3 项实验）和 TUNEL 阳性细胞（5 项实验）。结果显示，二甲双胍显著减少凋亡，降低 Bax（SMD = -3.62；95% CI：-5.12，-2.11；p < 0.001；I² = 52.96%）和 TUNEL 阳性细胞（SMD = -4.55；95% CI：-5.78，-3.31；p < 0.001；I² = 0.00%）水平，增加 Bcl-2（SMD = 3.42；95% CI：2.01，4.84；p < 0.001；I² = 52.17%）和 Beclin-1（SMD = 1.70；95% CI：0.55，2.86；p = 0.004；I² = 44.44%）水平，GRADE 框架评估 Beclin1 和 TUNEL 阳性神经元的证据等级较高，Bax 和 Bcl-2 的证据等级为中等。

在损伤和 spared tissue 方面，评估二甲双胍对损伤大小（6 项实验）、spared tissue 大小（4 项实验）、NeuN（4 项实验）和 Nissl 阳性细胞（5 项实验）影响的荟萃分析结果显示，二甲双胍显著减小损伤大小（SMD = -2.24；95% CI：-2.88，-1.60；p < 0.001；I² = 0.00%），增加 spared tissue 大小（SMD = 2.56；95% CI：1.38，3.75；p < 0.001；I² = 51.43%）、NeuN 阳性细胞（SMD = 2.11；95% CI：0.37，3.85；p = 0.018；I² = 82.88%）和 Nissl 阳性细胞（SMD = 3.29；95% CI：1.12，5.46；p = 0.003；I² =<