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二甲双胍的发现故事从毒草到神药

图1致敬!为二甲双胍努力过的科学家们

二甲双胍(dimethylbiguanide,metformin)是抗糖尿病药物,也是经典口服降糖药老牌选手,自年问世,应用于临床已有60多年的历史,是当前全球应用最广泛的口服降糖药之一。近年来,虽然有多个新型降糖药物上市,但二甲双胍仍是全球使用量迅速增加的经典口服降糖药物。

如今,二甲双胍更是被国内外主流指南列为Ⅱ型糖尿病(type2diabetesmellitus,T2DM)首选药物,然而,“抗糖尿病大佬”的发现、上市和广泛应用的过程并不是一帆风顺的,甚至可以说是曲折的,那就让我们来回顾一下吧。

山羊豆,植物降糖种子选手

首先要出场的当然是二甲双胍的始祖——一种名为山羊豆的牧草,其原产于欧洲、亚洲西南部与非洲北部,现在已经遍布世界各地。

图2山羊豆

山羊豆(galegaofficinalis),又称山羊芸香、西班牙三叶草、意大利艾鼬、法国紫丁香和教授杂草。在中世纪的欧洲,野生的山羊豆是一种动物催奶剂(Galega在希腊语中是“牛奶兴奋剂”的意思)。山羊豆还具有广泛的药用价值,人们将山羊豆的地上部分作为草药用于缓解多尿,这正是糖尿病的典型症状之一。

其实,早在公元前年,人们就已经认识到糖尿病的基本临床特征——烦渴、多尿和体重下降,尿液的甜味能吸引苍蝇和蚂蚁。

年,山羊豆还被用作饲料而被引入美国,在畜牧业中用于牲畜催乳,提高产乳量。然而有一天,食用山羊豆的牲畜出现肺水肿、低血压、麻痹等症状,更有甚者因此而死亡,人们才意识到这牧草有毒,并将其列入了《联邦有害杂草名单》(FederalNoxiousWeedList)。为了铲除它,美国花费了大量的人力和物力。

那为什么如此梦幻如此温柔的法国紫丁香是一朵“带刺的玫瑰”呢?那是因为其中含有大量的胍类化合物(guanidines),这是一类含有3个N原子、碱性极强的小分子物质。19世纪初,动物研究发现胍类物质具有降血糖功效,但最初的乐观被失望所冲平,胍类物质毒性极强,不适合用于临床。

后来,一位名为GeogesTanret的科学家在山羊豆中发现了一种低毒性的胍类生物碱,即山羊豆素。但是由于一战的爆发,研究不得不中止,战后,Tanret又重新开始了对山羊豆素的研究,年,他发表了在兔和狗中所进行的关于山羊豆素的临床前研究。实际上,此项研究已经很类似于现代的毒理学研究。在研究中,不断增加山羊豆素的剂量,直到动物出现类似低血糖的症状。结果中可以看出:山羊豆素和血糖的量效反应关系是陡直的。注射较高剂量的山羊豆碱,的确具有降血糖的作用,随后进行的人体试验验证了这一结论。

然而,“豆无完豆”,由于山羊豆碱的个体治疗效果反应不一以及降糖持续时间较短,山羊豆碱也没有成功应用于临床。

图3山羊豆素和二甲双胍化学结构式

年,爱尔兰都柏林化学家Emil,Werner和JamesBell首次成功合成了二甲双胍。直到年,德国的2篇报道偶然发现,在伴有发热的动物模型(兔子和狗)中使用这种化合物具有降血糖的生物学作用。然而,由于在非糖尿病动物中需要高剂量才能达到适度的降糖作用,二甲双胍不被看好,双胍类药物也没有被开发用于糖尿病治疗,在随后的十年中被渐渐遗忘。后来的后来,人们才对二甲双胍的研究越来越深入的时候,才知道二甲双胍的实际潜力在当时是被低估了的。

几乎同时期,一系列胍类衍生物被源源不断地合成出来,但这些研究主要


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