心肌重塑是心肌梗死及壓力超負荷過程中的重要的病理變化之一，芒果苷作為一種自然形成的氧雜蒽酮對心肌梗死后引起的心肌重塑有廣泛的治療作用。芒果苷能防止心肌膠原蛋白的聚集，也能防止胞內纖維化過程從而減輕心肌梗死后的心肌重塑。其中，芒果苷對p38絲裂原活化蛋白激酶途徑的抑制在其保護心肌作用中占有重要位置。p38絲裂原活化蛋白激酶途徑的抑制很大程度上降低了腫瘤壞死因子α的水平，從而起到保護心臟的作用。同樣，p38絲裂原活化蛋白激酶途徑在壓力超負荷疾病中也扮演了十分重要的角色。這在臨床上可對心肌梗死及左心室超負荷疾病預后改善提供一種新的輔助治療途徑。
引用本文： 鄒書帆, 陳林. 芒果苷對心肌重塑作用及機制的研究進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2015, 22(9): 875-878. doi: 10.7507/1007-4848.20150218 復制
心肌梗死及左心室超負荷疾病發生以后，心肌細胞及胞外基質廣泛地發生重塑，然而不利的重塑將使心臟向心室功能紊亂和心力衰竭發展[1]。心肌重塑是一個短期的適應性過程，與之伴隨的是各種長期的失代償血流動力學改變，而失代償的血流動力學改變將增加心臟工作負擔[2]。重塑的心肌涉及到了典型的心肌結構改變和新陳代謝改變，而這些改變是心力衰竭的危險因素。正常心肌組織的損傷、纖維疤痕的形成以及擴大和不斷增加的容量負荷是心肌重塑的主要誘因[3]。有研究表明，芒果苷在心肌梗死引起的心肌重塑中有保護作用，綜述如下。
1 芒果苷簡介及其生物效應
芒果苷（mangiferin）又稱莞知母寧，存在于漆樹科植物芒果的果實、葉、樹皮，百合科植物知母的根莖、地上部分，鳶尾科植物射干的花、葉等植物中。是一種四羥基吡酮的碳糖苷，屬雙苯吡酮類黃酮類化合物[4]。提取物為淡黃色粉末或針狀結晶，分子式為C19H18O11 [5]。早先研究顯示，它可能是治療帕金森病等退化性疾病的一種有效的治療性復合物[6]。芒果苷具有抗氧化[7]、抗病毒[8]、心肌保護[9]和降血脂[10]作用，還有神經保護[11]、抗炎[12]、利尿[13]和激活膽固醇代謝[14]作用。此外，芒果苷與西他列汀聯合應用治療可提高糖尿病大鼠血糖的控制和胰腺β細胞的保護[15]。研究還顯示芒果苷有助于心室重塑及改善心血管紊亂[16]。
2 心肌重塑分子機制
心肌重塑繼發于心肌缺血性疾病、左心室超負荷疾病、心肌缺血再灌注損傷等病理生理過程，隨著時間的延長，心肌重塑程度增加，作為心肌重塑特點之一的心肌纖維化面積也增加。心肌纖維化進一步加重了心肌重塑對心臟的損害，并且是心臟功能紊亂的重要原因之一。而在心肌重塑發生發展過程中，炎性細胞因子起了關鍵作用[17]。而作為調控炎性因子釋放的關鍵通路——p38絲裂原活化蛋白激酶途徑(p38 mitogen-actived protein kinases，p38 MAPK)一直被關注和研究，并且被認為與心肌重塑密切相關，該通路的過度激活在炎性因子誘導的心肌纖維化及心肌重塑中扮演了重要的角色[18]。有研究顯示，炎性因子介導的p38 MAPK通路可能是導致心肌重塑胞內共同的信號通路，同時該途徑被胞外各種不同的刺激因素激活[19]。
2.1 心肌梗死后心肌重塑的可能機制
心臟缺血性損傷可引發炎性因子的立即釋放，從而促進心肌壞死及凋亡，最終降低心臟的收縮能力。許多類似于心肌梗死的心臟病將導致心肌細胞的大量凋亡和壞死，進而引起長期的心臟功能紊亂[20]。壞死的心肌細胞將引起胞內一系列的生物信號傳導過程，這些過程能繼發調控胞內修復性的改變。激活的中性粒細胞和巨噬細胞將釋放各種不同的細胞毒性物質。在心肌梗死時心肌組織內腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）大量生成，而巨噬細胞是TNF-α的主要產生來源[17]。TNF-α被認為是引起間質纖維化的主要炎性因子。纖維化是心肌重塑嚴重的結果之一，而TNF-α在調控心肌纖維化中起關鍵作用，因此抑制TNF-α的產生對減輕心肌纖維化至關重要。研究顯示，選擇性的p38 MAPK抑制劑SB203580能減少TNF-α的分泌，從而減輕心肌纖維化，減輕心肌重塑。推測p38 MAPK通路是心肌梗死誘導心肌TNF-α產生的重要調控途徑。在體外培養的心肌細胞中，TNF-α能反過來促進p38 MAPK通路的活性，這表明p38 MAPK通路和TNF-α之間有正反饋作用，這種正反饋作用能加劇心肌梗死后心肌重塑的病理過程[21]。
2.2 壓力超負荷心肌重塑的可能機制
有研究表明，在壓力超負荷大鼠的心室肌組織中，轉化生長因子β （transforming growth factor-β，TGF-β）表達顯著增強。TGF-β通過MAPK家族的活化激酶（TGF-activated kinase 1，TAK1）來介導胞外刺激和胞內的基因轉錄。通過構建成年小鼠升主動脈縮窄模型，7 d后發現小鼠心肌肥厚且心肌組織中TAK1活性上調；活體內，TAK1持續活化的轉基因小鼠心肌組織中含大量磷酸化的p38 MAPK，心肌肥厚程度加重，出現間質纖維化、嚴重的心肌功能紊亂及心肌細胞凋亡[19]。作為一種機械應力的延遲反應，TAK1的激活足以引起心肌肥大及嚴重的心力衰竭。由此推測在心室超負荷時，心肌組織在機械應力的刺激下TGF-β表達增強，通過TAK1的介導激活p38 MAPK通路進而導致心肌重塑的發生。最新研究發現，在培養出的心肌細胞中加入兩種不同的p38 MAPK特異性抑制劑SB203580和SB202190，均能減弱心肌細胞的肥大反應[22]。通過腺病毒轉染過度表達的MKK6誘導磷酸化p38 MAPK大量增加，并同時誘導了心肌細胞肥大標記物腦鈉肽(Brain Natriuretic Peptide，BNP)的表達，從而證實了心肌細胞p38 MAPK信號通路的激活是TGF-β介導的心肌肥厚及心肌纖維化的關鍵[22]。
3 芒果苷對心肌梗死后的心肌重塑的作用和可能機制
心肌梗死是由于多種細胞因子和粘附因子誘導的心肌細胞和內皮細胞損害的嚴重后果[23]。心肌缺血后，細胞內的溶酶體水解酶的活性增加，導致溶酶體膜的水解及溶酶體的破碎[24]，其中酶類釋放到細胞質中，刺激如氧自由基、前列腺素等相關炎癥介導因子的生成，引起直接或間接的心肌細胞損傷和死亡[25]。在異丙腎上腺素誘發的大鼠心肌梗死模型中，芒果苷預處理后的大鼠乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸磷酸激酶（CPK）、天冬氨酸轉氨酶（AST）、丙氨酸轉氨酶（ALT）、脂質過氧化物水平較模型組均有明顯的減少[26]。這表明芒果苷對心肌細胞有明顯的保護作用，其機制可能是通過穩定溶酶體或微粒體膜，并抑制其中酶類的釋放，減輕細胞的炎癥反應及氧化應激反應[27]。
膠原蛋白沉積在心肌梗死發生后梗死面積的擴大中起決定性的作用[28]。膠原蛋白的增加及所占比例的改變是心肌重塑的特征之一。在心肌梗死及其他病理狀況下，膠原蛋白的累積是心肌梗死后心肌重塑的重要原因之一。連續的心肌重塑會引起心臟功能的失代償，最終導致心力衰竭甚至死亡。而心肌細胞外基質中膠原蛋白含量主要由基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）家族所調控[29]，其中MMP-2基因的活化被認為是膠原蛋白降解的重要途徑[30]，反之，MMP-9基因的活化對膠原蛋白在細胞外基質中的累積有重要的促進作用[31-32]。有研究表明，芒果苷可通過上調MMP-2的表達以及抑制MMP-9的表達來減少糖尿病性心肌病大鼠模型的心肌間質膠原蛋白累積，從而減少心肌重塑，最終降低心肌纖維化過程[33]，達到減少心肌梗死面積、提高心室功能的目的[34]。
此外，研究顯示芒果苷可抑制心肌細胞的凋亡而對心臟起保護作用[35]。在缺氧的心肌細胞中，抑制細胞凋亡的Bcl-2基因[36]及引發凋亡過程的p53基因[37]的表達水平同時上調，復氧后Bcl-2表達下調而p53的表達水平進一步增加，而芒果苷干預后的缺氧及復氧的心肌細胞中Bcl-2基因上調及p53的表達水平下調，芒果苷從基因水平上抑制了心肌細胞的凋亡。也有研究顯示芒果苷的心肌保護作用機制不是抗炎效應，而可能是作為抗纖維化中介藥物起保護作用，這種抗纖維化效應可能會潛在地抑制心肌重塑的發生發展[38]。同時，作為一種有藥理作用的植物活性化合物，芒果苷能有效改善異丙腎上腺素誘導的心肌梗死大鼠模型的心血管功能紊亂，但其機制尚不明確[16, 39]。大量研究證實，在心臟衰竭患者中TNF-α顯著升高，揭示TNF-α作為一個促炎癥介質在損傷的心肌中扮演了加速其惡化的角色[40]。在用芒果苷治療心肌梗死后，血漿TNF-α水平降低了42%。在異丙腎上腺素誘導的大鼠心肌缺血模型中，與對照組相比血漿TNF-α濃度顯著升高，而在芒果苷處理組心肌缺血大鼠模型血漿TNF-α濃度顯著下降[24]。本研究組在既往實驗中發現，在大鼠心肌梗死模型中，馬松（masson）染色及超聲心動圖顯示心肌間質纖維化明顯，心功能降低，Western印跡法表明p38 MAPK通路的活性增加且與TNF-α水平呈平行正相關；而在給予芒果苷處理后，心肌間質纖維化及心功能均得到有效改善，且p38 MAPK通路的活性與TNF-α水平同時降低。芒果苷能通過抑制p38 MAPK調控的TNF-α生成有效改善心肌梗死后的心肌重塑和心臟功能[38]。
4 存在的問題及研究方向
已有研究證實芒果苷能通過抑制p38 MAPK途徑降低TNF-α的產生，最終抑制大鼠心肌梗死后心臟結構的改變，從而起到保護心臟、改善心肌重塑的作用。同樣，p38 MAPK在壓力超負荷疾病中也扮演了十分重要的角色[41-42]，芒果苷能否通過抑制p38 MAPK通路從而抑制壓力超負荷下的心肌重塑還有待進一步研究。芒果苷作為一種有藥理作用的植物活性物質，近年來對其在心血管方面的作用研究日趨深入，其心肌保護、改善心室重構的作用及機制在動物實驗及細胞實驗中均得到有力的驗證。且芒果苷取材廣泛，隨著提取工藝及含量測定方法的不斷改進及其衍生物的開發[43-44]，對其在逆轉心肌重塑領域中的應用具有重要的意義。
心肌梗死及左心室超負荷疾病發生以后，心肌細胞及胞外基質廣泛地發生重塑，然而不利的重塑將使心臟向心室功能紊亂和心力衰竭發展[1]。心肌重塑是一個短期的適應性過程，與之伴隨的是各種長期的失代償血流動力學改變，而失代償的血流動力學改變將增加心臟工作負擔[2]。重塑的心肌涉及到了典型的心肌結構改變和新陳代謝改變，而這些改變是心力衰竭的危險因素。正常心肌組織的損傷、纖維疤痕的形成以及擴大和不斷增加的容量負荷是心肌重塑的主要誘因[3]。有研究表明，芒果苷在心肌梗死引起的心肌重塑中有保護作用，綜述如下。
1 芒果苷簡介及其生物效應
芒果苷（mangiferin）又稱莞知母寧，存在于漆樹科植物芒果的果實、葉、樹皮，百合科植物知母的根莖、地上部分，鳶尾科植物射干的花、葉等植物中。是一種四羥基吡酮的碳糖苷，屬雙苯吡酮類黃酮類化合物[4]。提取物為淡黃色粉末或針狀結晶，分子式為C19H18O11 [5]。早先研究顯示，它可能是治療帕金森病等退化性疾病的一種有效的治療性復合物[6]。芒果苷具有抗氧化[7]、抗病毒[8]、心肌保護[9]和降血脂[10]作用，還有神經保護[11]、抗炎[12]、利尿[13]和激活膽固醇代謝[14]作用。此外，芒果苷與西他列汀聯合應用治療可提高糖尿病大鼠血糖的控制和胰腺β細胞的保護[15]。研究還顯示芒果苷有助于心室重塑及改善心血管紊亂[16]。
2 心肌重塑分子機制
心肌重塑繼發于心肌缺血性疾病、左心室超負荷疾病、心肌缺血再灌注損傷等病理生理過程，隨著時間的延長，心肌重塑程度增加，作為心肌重塑特點之一的心肌纖維化面積也增加。心肌纖維化進一步加重了心肌重塑對心臟的損害，并且是心臟功能紊亂的重要原因之一。而在心肌重塑發生發展過程中，炎性細胞因子起了關鍵作用[17]。而作為調控炎性因子釋放的關鍵通路——p38絲裂原活化蛋白激酶途徑(p38 mitogen-actived protein kinases，p38 MAPK)一直被關注和研究，并且被認為與心肌重塑密切相關，該通路的過度激活在炎性因子誘導的心肌纖維化及心肌重塑中扮演了重要的角色[18]。有研究顯示，炎性因子介導的p38 MAPK通路可能是導致心肌重塑胞內共同的信號通路，同時該途徑被胞外各種不同的刺激因素激活[19]。
2.1 心肌梗死后心肌重塑的可能機制
心臟缺血性損傷可引發炎性因子的立即釋放，從而促進心肌壞死及凋亡，最終降低心臟的收縮能力。許多類似于心肌梗死的心臟病將導致心肌細胞的大量凋亡和壞死，進而引起長期的心臟功能紊亂[20]。壞死的心肌細胞將引起胞內一系列的生物信號傳導過程，這些過程能繼發調控胞內修復性的改變。激活的中性粒細胞和巨噬細胞將釋放各種不同的細胞毒性物質。在心肌梗死時心肌組織內腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）大量生成，而巨噬細胞是TNF-α的主要產生來源[17]。TNF-α被認為是引起間質纖維化的主要炎性因子。纖維化是心肌重塑嚴重的結果之一，而TNF-α在調控心肌纖維化中起關鍵作用，因此抑制TNF-α的產生對減輕心肌纖維化至關重要。研究顯示，選擇性的p38 MAPK抑制劑SB203580能減少TNF-α的分泌，從而減輕心肌纖維化，減輕心肌重塑。推測p38 MAPK通路是心肌梗死誘導心肌TNF-α產生的重要調控途徑。在體外培養的心肌細胞中，TNF-α能反過來促進p38 MAPK通路的活性，這表明p38 MAPK通路和TNF-α之間有正反饋作用，這種正反饋作用能加劇心肌梗死后心肌重塑的病理過程[21]。
2.2 壓力超負荷心肌重塑的可能機制
有研究表明，在壓力超負荷大鼠的心室肌組織中，轉化生長因子β （transforming growth factor-β，TGF-β）表達顯著增強。TGF-β通過MAPK家族的活化激酶（TGF-activated kinase 1，TAK1）來介導胞外刺激和胞內的基因轉錄。通過構建成年小鼠升主動脈縮窄模型，7 d后發現小鼠心肌肥厚且心肌組織中TAK1活性上調；活體內，TAK1持續活化的轉基因小鼠心肌組織中含大量磷酸化的p38 MAPK，心肌肥厚程度加重，出現間質纖維化、嚴重的心肌功能紊亂及心肌細胞凋亡[19]。作為一種機械應力的延遲反應，TAK1的激活足以引起心肌肥大及嚴重的心力衰竭。由此推測在心室超負荷時，心肌組織在機械應力的刺激下TGF-β表達增強，通過TAK1的介導激活p38 MAPK通路進而導致心肌重塑的發生。最新研究發現，在培養出的心肌細胞中加入兩種不同的p38 MAPK特異性抑制劑SB203580和SB202190，均能減弱心肌細胞的肥大反應[22]。通過腺病毒轉染過度表達的MKK6誘導磷酸化p38 MAPK大量增加，并同時誘導了心肌細胞肥大標記物腦鈉肽(Brain Natriuretic Peptide，BNP)的表達，從而證實了心肌細胞p38 MAPK信號通路的激活是TGF-β介導的心肌肥厚及心肌纖維化的關鍵[22]。
3 芒果苷對心肌梗死后的心肌重塑的作用和可能機制
心肌梗死是由于多種細胞因子和粘附因子誘導的心肌細胞和內皮細胞損害的嚴重后果[23]。心肌缺血后，細胞內的溶酶體水解酶的活性增加，導致溶酶體膜的水解及溶酶體的破碎[24]，其中酶類釋放到細胞質中，刺激如氧自由基、前列腺素等相關炎癥介導因子的生成，引起直接或間接的心肌細胞損傷和死亡[25]。在異丙腎上腺素誘發的大鼠心肌梗死模型中，芒果苷預處理后的大鼠乳酸脫氫酶（LDH）、肌酸磷酸激酶（CPK）、天冬氨酸轉氨酶（AST）、丙氨酸轉氨酶（ALT）、脂質過氧化物水平較模型組均有明顯的減少[26]。這表明芒果苷對心肌細胞有明顯的保護作用，其機制可能是通過穩定溶酶體或微粒體膜，并抑制其中酶類的釋放，減輕細胞的炎癥反應及氧化應激反應[27]。
膠原蛋白沉積在心肌梗死發生后梗死面積的擴大中起決定性的作用[28]。膠原蛋白的增加及所占比例的改變是心肌重塑的特征之一。在心肌梗死及其他病理狀況下，膠原蛋白的累積是心肌梗死后心肌重塑的重要原因之一。連續的心肌重塑會引起心臟功能的失代償，最終導致心力衰竭甚至死亡。而心肌細胞外基質中膠原蛋白含量主要由基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMP）家族所調控[29]，其中MMP-2基因的活化被認為是膠原蛋白降解的重要途徑[30]，反之，MMP-9基因的活化對膠原蛋白在細胞外基質中的累積有重要的促進作用[31-32]。有研究表明，芒果苷可通過上調MMP-2的表達以及抑制MMP-9的表達來減少糖尿病性心肌病大鼠模型的心肌間質膠原蛋白累積，從而減少心肌重塑，最終降低心肌纖維化過程[33]，達到減少心肌梗死面積、提高心室功能的目的[34]。
此外，研究顯示芒果苷可抑制心肌細胞的凋亡而對心臟起保護作用[35]。在缺氧的心肌細胞中，抑制細胞凋亡的Bcl-2基因[36]及引發凋亡過程的p53基因[37]的表達水平同時上調，復氧后Bcl-2表達下調而p53的表達水平進一步增加，而芒果苷干預后的缺氧及復氧的心肌細胞中Bcl-2基因上調及p53的表達水平下調，芒果苷從基因水平上抑制了心肌細胞的凋亡。也有研究顯示芒果苷的心肌保護作用機制不是抗炎效應，而可能是作為抗纖維化中介藥物起保護作用，這種抗纖維化效應可能會潛在地抑制心肌重塑的發生發展[38]。同時，作為一種有藥理作用的植物活性化合物，芒果苷能有效改善異丙腎上腺素誘導的心肌梗死大鼠模型的心血管功能紊亂，但其機制尚不明確[16, 39]。大量研究證實，在心臟衰竭患者中TNF-α顯著升高，揭示TNF-α作為一個促炎癥介質在損傷的心肌中扮演了加速其惡化的角色[40]。在用芒果苷治療心肌梗死后，血漿TNF-α水平降低了42%。在異丙腎上腺素誘導的大鼠心肌缺血模型中，與對照組相比血漿TNF-α濃度顯著升高，而在芒果苷處理組心肌缺血大鼠模型血漿TNF-α濃度顯著下降[24]。本研究組在既往實驗中發現，在大鼠心肌梗死模型中，馬松（masson）染色及超聲心動圖顯示心肌間質纖維化明顯，心功能降低，Western印跡法表明p38 MAPK通路的活性增加且與TNF-α水平呈平行正相關；而在給予芒果苷處理后，心肌間質纖維化及心功能均得到有效改善，且p38 MAPK通路的活性與TNF-α水平同時降低。芒果苷能通過抑制p38 MAPK調控的TNF-α生成有效改善心肌梗死后的心肌重塑和心臟功能[38]。
4 存在的問題及研究方向
已有研究證實芒果苷能通過抑制p38 MAPK途徑降低TNF-α的產生，最終抑制大鼠心肌梗死后心臟結構的改變，從而起到保護心臟、改善心肌重塑的作用。同樣，p38 MAPK在壓力超負荷疾病中也扮演了十分重要的角色[41-42]，芒果苷能否通過抑制p38 MAPK通路從而抑制壓力超負荷下的心肌重塑還有待進一步研究。芒果苷作為一種有藥理作用的植物活性物質，近年來對其在心血管方面的作用研究日趨深入，其心肌保護、改善心室重構的作用及機制在動物實驗及細胞實驗中均得到有力的驗證。且芒果苷取材廣泛，隨著提取工藝及含量測定方法的不斷改進及其衍生物的開發[43-44]，對其在逆轉心肌重塑領域中的應用具有重要的意義。