服用二甲双胍的患者，肠道“像灯塔一样亮起来”
环球科学约 3 分钟制图：托马斯·富赫斯（Thomas Fuchs）
撰文 | 薇薇安·卡列尔（Viviane Callier）
二甲双胍是美国处方量最大的药物之一，主要用于治疗或预防2型糖尿病，但它的作用机制一直不明。如今，一项结合人体代谢组数据与雄性小鼠遗传实验的研究显示：至少在小鼠中，二甲双胍能让肠上皮细胞变成“葡萄糖汇”，增加对血液中葡萄糖的摄取和利用，从而帮助降低血糖。这项研究已发表于《自然·代谢》（Nature Metabolism）。
这种机制的线索最早可追溯至1989年。当时，法国代谢研究人员让·吉拉尔（Jean Girard）和同事发表论文，描述了二甲双胍如何增加大鼠肠道对葡萄糖的吸收量。1995年，二甲双胍终于获得美国食品和药品管理局（FDA）批准，相关研究也逐渐增多，但科学家大多转向了二甲双胍能减少肝脏生产葡萄糖的理论。英国剑桥大学代谢研究人员斯蒂芬·奥拉伊利（Stephen O'Rahilly，未参与新研究）说：“仿佛此前的科学研究从未存在过一样。”
放射科医生后来发现，服用二甲双胍的患者在接受正电子发射断层成像（PET）时，肠道会“像灯塔一样亮起来”，奥拉伊利说。（这种检查使用了一种示踪分子，它会聚集在摄取葡萄糖的组织中。）代谢研究人员逐渐意识到，肠道对葡萄糖的吸收可能很重要，于是重新审视了早期研究。不久后，剑桥大学线粒体生物学家朱迪·赫斯特（Judy Hirst）发现，极高浓度的二甲双胍会阻止线粒体利用氧气。
在这项新研究中，美国西北大学线粒体生物学家纳夫迪普·钱德尔（Navdeep Chandel）及团队希望弄清楚，上述两个观点如何相互关联：二甲双胍一方面会促使肠道摄取更多葡萄糖，另一方面又会阻止线粒体耗氧，主要会抑制细胞呼吸所必需的一种酶，即线粒体复合体I。而细胞通过细胞呼吸将糖转化为可利用能量的过程，就发生在线粒体内。于是，研究团队为实验小鼠引入了一种不受二甲双胍影响的酵母酶，以补偿复合体I的功能。
研究人员此前已经知道，这种酵母酶可以在小鼠肠道中承担复合体I的部分功能。在这些小鼠体内，细胞呼吸继续按预期进行，但二甲双胍并没有降低血糖水平。研究人员由此推断，当二甲双胍在肠道中积累足够高的浓度时，会通过阻断氧气利用，促使肠道细胞改用另一条代谢途径——糖酵解，该途径需要消耗更多糖来产生能量。
这项结果有些反直觉，尤其是考虑到二甲双胍可能与抗衰老作用有关。“人们总说，为了延长寿命，我得增强线粒体功能，”钱德尔说，“但二甲双胍的作用恰恰相反，它会以一种短暂且可逆的方式抑制线粒体功能。”
钱德尔补充道：“从更广泛的层面来看，这项研究告诉我们，如果能在合适的细胞中，以合适的时长抑制线粒体，同时避免让全身承受线粒体抑制剂的广泛毒性，那么这种抑制可能反而有益。”
本文节选自《环球科学》2026年9月刊前沿栏目。
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