芒果苷(mangiferin，2-β-D-吡喃葡萄糖苷-1,3,6,7-四羟基-9H-氧杂蒽酮，1,3,6,7-Tetrahydroxyxanthone C2-β-D-glucoside)又称知母宁、芒果素，主要从漆树科和龙胆科植物的叶、茎、果实、树皮中提取得到，也是中药知母的主要活性成分。其结构由氧杂蒽酮的苷元和1个葡萄糖以糖苷键的形式相连而成。近年来有大量的国内外研究报道芒果苷的各种药理学作用，本文针对芒果苷在抗糖尿病及其并发症、调节脂代谢异常、心血管保护以及抗高尿酸血症方面药理学研究进行归纳、分析和总结，为进一步的药物研究和开发提供参考。
1 抗糖尿病及其并发症的作用糖尿病是一种代谢性疾病。机体在长期高糖应激下出现各种病理生理反应，最终发展成糖尿病肾病、糖尿病血管病变等并发症。芒果苷作为中药提取的单体化合物，具有直接降糖以及治疗糖尿病并发症的药理作用。降糖是治疗糖尿病并发症的根本，因此考察芒果苷是否具有降糖活性尤为重要。早在1998年就有研究人员发现芒果苷及糖苷化合物对KK糖尿病小鼠具有降糖的药理作用。近期文献报道显示，芒果苷通过提高胰岛素细胞再生能力、胰岛素水平、胰岛素敏感性、葡萄糖利用率等机制发挥直接降糖作用。研究表明，灌胃40 mg·kg-1，连续30 d，可以降低糖尿病大鼠血糖、改善尿素、尿酸、尿肌酐水平[1]。高糖高脂与链尿佐菌素(STZ)联用诱导的糖尿病大鼠腹腔注射芒果苷20mg·kg-1，连续给药28 d，可以恢复其胰岛素敏感水平[2]。
芒果苷对糖尿病肾脏病变具有一定的治疗作用。灌胃给予芒果苷40mg·kg-1，每天1次，连续给药30 d，发现能够减轻糖尿病大鼠体重、肾脏重量，降低血糖、血肌酐、尿素氮、血尿酸、尿蛋白，减轻肾小球大小和近曲小管水肿[3]。而给予芒果苷15、30、60 mg·kg-1，每天1次，连续9周，可以减少糖尿病肾病大鼠尿蛋白、血尿素氮、肾脏重量、肾小球系膜基质面积、肾小球胞外基质扩张和堆积、肾小球基底膜增厚。机制研究显示，芒果苷明显提高乙二醛酶-1(Glo-1)mRNA转录、蛋白表达和活性，减少肾皮质晚期糖基化终末产物(AGEs)和糖化终末产物受体(RAGE)的mRNA和蛋白表达[4]。还能够减少大鼠肾脏IV型胶原蛋白、肾皮质中骨桥蛋白(OPN)、环氧酶-2(COX-2)、转录因子(NF-κB-p65)的蛋白表达，抑制血清和肾脏中炎症因子IL-1β，预防糖尿病肾病引起的肾小球纤维化[5]。
糖尿病引发的心血管病变在心血管病发病中占有很高的比率，并且能够明显加速心血管疾病的发病进程，而芒果苷可以延缓糖尿病所致的氧化应激下的心血管病变。芒果苷15、30、60 mg·kg-1 连续灌胃12周后发现[6]，高剂量组可降低STZ所致糖尿病模型大鼠的血糖，减少心肌细胞凋亡，下调心肌细胞肌醇酶(IRE1)、凋亡信号调节激酶(ASKl)、JNK的蛋白表达。提示其发挥的药理作用机制可能与下调内质网应激中IRE1介导的JNK信号通路表达有关。离体给于芒果苷0.1、1、10 μmol·L-1可以通过抑制高血糖所致TXNIP/NLRP3炎症体活性发挥改善血管内皮功能紊乱的作用[7]。
体外细胞实验表明[8]，芒果苷可以同时提高正常大鼠的成肌细胞(L6)和胰岛素抵抗的L6细胞葡萄糖利用率和胰岛素敏感性，而这种作用与上调AMPK的磷酸化水平相关。
2 调节脂代谢作用随着人们生活水平的提高，高血脂症、肥胖症、脂肪肝等脂代谢异常疾病发病率持续增高。近年来芒果苷对脂代谢异常的调节研究愈发深入。
Na等[9]首次将芒果苷应用于调节血脂的临床治疗研究。该团队分别口服给予高血脂症的超重病人芒果苷150 mg和安慰剂，连续服药12周后发现芒果苷可以明显降低血清甘油三酯(TG)、游离脂肪酸(FFAs)、胰岛素抵抗指数(IRI)；升高高密度脂蛋白(HDL)、左旋肉碱、β-羟丁酸和乙酰乙酸水平，增加脂肪蛋白酶(LPL)活性，而对总胆固醇、低密度脂蛋白、血糖、胰岛素含量无影响。在啮齿动物体内的药理作用研究显示，将芒果苷以0%、2.5%、5.0%( g·g-1)的比例与高脂饲料混合，喂养16周，发现高剂量组(约每天400 mg·kg-1)可以明显增加C57BL6/J小鼠葡萄糖氧化而不改变脂肪酸氧化，明显减低模型小鼠体重、体内脂肪堆积，促进能量消耗和碳水化合物的利用，提高胰岛素敏感性[10]。对高脂饲料所致的高脂血症仓鼠连续18周给予芒果苷50、150 mg·kg-1，能够明显改善模型仓鼠血液和肝脏中脂代谢指标，上调肝脏和肌肉中过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR-α)、脂肪酸转移酶(CD36)、肉毒碱棕榈酰转移酶-1(CPT-1)mRNA水平，下调固醇调节元件结合蛋白-1c(REBP-1c)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、二酰基甘油酰基转移酶(DGAT-2)、微粒体甘油三酯转运蛋白(MTP)的mRNA水平，说明芒果苷参与调节脂肪氧合成的有关基因的表达[11, 12]。
对芒果苷的调脂活性进行蛋白质组学分析研究，给予C57BL/6J小鼠芒果苷与高脂饲料混合制成饲料颗粒连续18周，发现在检测的865个蛋白中有87个蛋白含量发生明显变化。其中包括增加线粒体内酮戊二酸脱氢酶E1(Dhtkd1)、细胞色素C氧化酶亚基(Cox6b1)、延胡索酸水合酶(Fh1)、短链特异酰基辅酶脱氢酶(Acads)、烯酰辅酶A水合酶(ECHS1)、肉毒碱棕榈酰转移酶2 (Cpt2)活性表达还可以增加钙结合线粒体载体蛋白、胆汁酰基辅酶A合成酶、谷胱甘肽S转移酶P1(Gstp1)。同时，芒果苷还可以增加部分细胞色素P450的亚基蛋白表达，包括P4502F2、P4501A、P4502C50、P4501A2，减少脂肪酸硬脂酰辅酶A去饱和酶(Scd1)、乙酰辅酶a羧化酶1(Acac1)等脂肪合成相关蛋白的表达。通过Western blot进一步验证发现，在200 μmol·L-1芒果苷作用下，原代肝细胞中Dhtkd1、Cox6b1、Scd1、Acads 4个蛋白的表达水平与蛋白质组学结果一致。说明芒果苷可能通过改善线粒体合成和脂肪合成中有关蛋白的表达谱，发挥治疗肥胖相关的代谢紊乱的作用[13]。
通过体外细胞实验，探究芒果苷的调脂作用机制，发现芒果苷(10 μmol·L-1)能够通过抑制ERK和IKK的磷酸化来阻断AGE介导的SREBP-DNA的结合，增加PPARγ的活性，减少脂质相关基因表达，抑制脂肪的合成[14]，还可以增加给予油酸的HepG2细胞AMPK磷酸化水平，降低酰基辅酶A(acyl-CoA)[11]，加速成肌细胞(C2C12)碳水化合物消耗[10]。
3 抗肿瘤作用目前对抗肿瘤药物的研发呈多样性，免疫治疗等各种新颖的治疗策略正在蓬勃发展，但是目前的临床治疗药物仍旧以化疗药物为主。芒果苷作为中药单体，在肿瘤治疗中发挥直接或辅助治疗作用。
细胞生物学实验结果显示，芒果苷可以时间和剂量依赖(0~250 μmol·L-1)地抑制人骨髓性白血病细胞(HL60)的增长，增加G2/M期[15]。明显改变蛋白激酶和细胞周期相关因子wee1、Chk1、cdc25c mRNA和cdc25c、cyclin B1、Akt蛋白表达以及ATR、Chk1、Wee1、Akt、ERK1/2蛋白的磷酸化水平，提示其是通过ATR-Chk1通路使肿瘤细胞停滞在G2/M期发挥抗白血病作用。通过抑制NF-kappaB介导的金属蛋白酶-9(MMP-9)蛋白的表达，芒果苷还能够起到抗人前列腺癌细胞(LNCaP)侵袭作用[16]。对于体外抗人鼻咽癌细胞(CNE2)增殖研究[17]发现，12.5~200 μmol·L-1芒果苷下调抑制凋亡基因Bcl-2，上调促凋亡基因Bax。对乳腺癌细胞(MDA-MB-231、BT-5490、MCF-7、T47D细胞株)作用机制研究发现，芒果苷(75、150、300 μmol·L-1)可以剂量依赖性地抑制细胞的迁移和侵袭，逆转上皮间质转化(EMT)，明显抑制β-连环蛋白通路活性[18]。
芒果苷与其他抗肿瘤药物联合应用，可以成为防治抗肿瘤药物多药耐药的另一条可行途径。与阿霉素单独用药比较，50 μmol·L-1芒果苷与阿霉素联合用药可以明显提高抑制人乳腺癌细胞(MCF-7)增殖的作用，机制研究显示芒果苷能够通过抑制P-糖蛋白的表达发挥增加化疗药物的治疗作用[19]。
近期研究发现，芒果苷在发挥辅助抗肿瘤作用的同时，还可以特异地保护正常细胞生长。50 μmol·L-1芒果苷可以在不影响顺铂对肿瘤细胞的细胞毒作用的同时，减轻顺铂对人脐静脉血单核细胞(MNCs)的毒副作用[20]。对这种保护机制的进一步研究发现[21]，其可以上调人脐带血单核细胞内醌氧化还原酶(NQO1)的表达，促进转录因子Nrf2转移至细胞核内，提高Nrf2与NQO1-ARE的结合活性，进而降低依托泊苷对MNCs细胞DNA的损伤。
对上述抗肿瘤活性机制总结，提示芒果苷可能通过ATR-Chk1和NF-kappaB通路抑制肿瘤细胞的生长，促进细胞凋亡。与其他抗肿瘤药物联用，通过Nrf2-NQO1-ARE通路还可以有效减轻化疗药物对正常细胞的毒副作用。
在体研究发现，灌胃给予瑞士白化肺癌小鼠芒果苷100 mg·kg-1，可以增加肺癌小鼠体重，使肺重量、致癌物质水平和肝脏标记酶的水平恢复至正常状态，增强苯并(a)芘诱导的肺癌病变的溶酶体酶活性[22]。芒果苷100 mg·kg-1，可以降低实体瘤体积、重量，降低金属蛋白酶-7、金属蛋白酶-9、波形蛋白和β-连环蛋白的表达，提高钙黏蛋白的表达[23]。
4 心血管保护作用近年来，芒果苷对心血管系统的保护作用有了较为深入的研究。对心脏的保护机制是主要通过抗氧化、抗炎、抑制凋亡改善心脏的生理学指标；而对血管的保护多以改善内皮细胞功能，增加细胞活力为主。
在保护心肌的在体实验研究发现，单次静脉注射给予大鼠5、10、20 mg·kg-1芒果苷，可剂量依赖性的改善心肌缺血/再灌注后心脏血流动力学参数、心肌线粒体肿胀和肌纤维紊乱[24]。而连续4周口服芒果苷20 mg·kg-1后，其能恢复心脏射血功能，降低心梗后TNF-α、caspase-3和Bcl-2的表达，减少胶原沉积进而抑制纤维化发展，说明芒果苷可以用于治疗心梗后左心室重构、提高心肌功能。连续5周灌胃给予大鼠50、100mg·kg-1后注射阿霉素造成心脏损伤研究发现，芒果苷能够减少动物死亡率和心电图异常，降低乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸磷酸激酶(CK)、MDA含量，病理观察结果也显示炎症细胞、纤维化区域和坏死点明显减少[25]。与手术治疗相结合也可以发挥芒果苷的在体心肌保护功能，在大鼠心脏主动脉手术卸负荷并联合术后灌胃给予芒果苷20 mg·kg-1连续4周后，可明显改善单一超负荷大鼠心室肥厚，较单一手术组改善效果更加明显[26]。
在保护血管内皮的研究发现，给予脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)20 μmol·L-1芒果苷后，可以改善百草谷诱导的内皮细胞的渗透性，调节120-ctn蛋白的表达[27]。10、20 μmol·L-1芒果苷可以提升H2O2损伤的HUVEC的细胞活力[28]，提示芒果苷具有良好的内皮保护作用。
5 抗高尿酸血症作用高尿酸血症是嘌呤代谢障碍引起的代谢性疾病，内源性的嘌呤代谢紊乱导致尿酸生成过多，当机体长期处于血尿酸浓度过高和(或)在酸性环境下，尿酸可析出结晶，沉积在骨关节、肾脏和皮下等组织，造成组织病理学改变，导致痛风性关节炎、痛风肾和痛风石等。研究显示芒果苷具有一定的排除尿酸和抑制嘌呤代谢酶的作用。
灌胃给予高尿酸血症小鼠和大鼠芒果苷(1.5~24.0 mg·kg-1)，发现可以浓度和时间依赖地减少血清中尿酸水平，增加尿酸排泄分数(FEUA)。进一步机制研究表明，芒果苷可以明显抑制高尿酸血症大鼠尿酸盐转运体(URAT1)、有机阴离子转运体(OAT10)和葡萄糖转运体(GLUT9)的mRNA和蛋白表达。说明芒果苷通过减少肾脏尿酸转运体从而抑制尿酸重吸收，进而促进尿酸排泄[29]。灌胃给予芒果苷(1.5~24 mg·kg-1)可明显降低氧嗪酸钾所致慢性高尿酸血症模型大鼠血浆尿酸水平，但不影响正常组的尿酸水平。同时，还可以降低高尿酸血症大鼠肝脏黄嘌呤脱氢酶水平而对黄嘌呤氧化酶无作用。其效价与治疗高尿酸血症药物苯溴马隆基本一致，但要弱于别嘌呤，且对肝肾功能均无明显不良影响[30, 31]。
机制研究显示，芒果苷除明显下调尿酸相关转运体(URAT1、OAT10、GLUT9)水平外，还可以上调肾脏有机阳离子和肉毒碱转运体(mOCT1、mOCT2、mOCTN1、mOCTN2)表达水平、提高尿液调尿蛋白(mUMOD)水平并降低血清和肾脏mUMOD水平[32]。
6 结语与展望芒果苷具有极其广泛的药理作用，但是因为其溶解性差，生物利用度低等原因限制进一步的研究和开发。目前已有研究团队通过去除极性基团、改变晶型、变换剂型等途径增加其溶解性和生物利用度。同时，作者在对文献汇总、归纳和分析认为，芒果苷在整体和离体药理实验研究中多以预防给药为主，不利于与进一步的临床研究相吻合，同时对芒果苷药代动力学、临床应用的研究还有待进一步加强。
| [1] | Sellamuthu P S, Arulselvan P, Fakurazi S, et al. Beneficial effects of mangiferin isolated from Salacia chinensis on biochemical and hematological parameters in rats with streptozotocin-induced diabetes[J]. Pak J Pharm Sci, 2014,27(1):161-7. |
| [2] | Saleh S, El-Maraghy N, Reda E,Barakat W. Modulation of diabetes and dyslipidemia in diabetic insulin-resistant rats by mangiferin:role of adiponectin and TNF-alpha[J]. An Acad Bras Cienc, 2014,86(4):1935-48. |
| [3] | Pal P B, Sinha K, Sil P C. Mangiferin attenuates diabetic nephropathy by inhibiting oxidative stress mediated signaling cascade,TNFalpha related and mitochondrial dependent apoptotic pathways in streptozotocin-induced diabetic rats[J]. PloS One,2014,9(9):e107220. |
| [4] | Liu Y W, Zhu X, Zhang L, et al. Up-regulation of glyoxalase 1 by mangiferin prevents diabetic nephropathy progression in streptozotocin-induced diabetic rats[J]. Eur J Pharmacol, 2013, 721(1-3):355-64. |
| [5] | Zhu X, Cheng Y Q, Du L, et al. Mangiferin attenuates renal fibrosis through down-regulation of osteopontin in diabetic rats[J]. Phytother Res,2015, 29(2):295-302. |
| [6] | 陈英男, 王国贤, 胡国梅. 芒果苷对糖尿病大鼠心肌细胞凋亡影响[J]. 中国公共卫生, 2015,31(4):453-5.Chen Y N, Wang G X, Hu G M. Effect of mangiferin on myocardial apoptosis in diabetic rats[J]. Chin J Public Health, 2015,31(4):453-5. |
| [7] | Song J, Li J, Hou F, Wang X, et al. Mangiferin inhibits endoplasmic reticulum stress-associated thioredoxin-interacting protein/NLRP3 inflammasome activation with regulation of AMPK in endothelial cells[J]. Metabolism, 2015, 64(3):428-37. |
| [8] | Wang F, Yan J, Niu Y,et al. Mangiferin and its aglycone,norathyriol,improve glucose metabolism by activation of AMP-activated protein kinase[J]. Pharm Biol, 2014, 52(1):68-73. |
| [9] | Na L, Zhang Q, Jiang S, et al. Mangiferin supplementation improves serum lipid profiles in overweight patients with hyperlipidemia:a double-blind randomized controlled trial[J]. Sci Rep-UK, 2015, 5:10344. |
| [10] | Apontes P, Liu Z, Su K, et al. Mangiferin stimulates carbohydrate oxidation and protects against metabolic disorders induced by high-fat diets[J]. Diabetes, 2014, 63(11):3626-36. |
| [11] | Niu Y, Li S, Na L, et al. Mangiferin decreases plasma free fatty acids through promoting its catabolism in liver by activation of AMPK[J]. PloS one,2012, 7(1):e30782. |
| [12] | Guo F, Huang C, Liao X, et al. Beneficial effects of mangiferin on hyperlipidemia in high-fat-fed hamsters[J]. Mol Nutr food Res, 2011, 55(12):1809-18. |
| [13] | Lim J, Liu Z, Apontes P, et al. Dual mode action of mangiferin in mouse liver under high fat diet[J]. PloS One, 2014, 9(3):e90137. |
| [14] | Mahali S K, Verma N, Manna S K. Advanced glycation end products induce lipogenesis:regulation by natural xanthone through inhibition of ERK and NF-kappaB[J]. J Cell Physiol,2014,299(12):1972-80. |
| [15] | Peng Z G,Yao Y B, Yang J, et al. Mangiferin induces cell cycle arrest at G2/M phase through ATR-Chk1 pathway in HL-60 leukemia cells[J]. Genet Mol Res, 2015, 14(2):4989-5002. |
| [16] | Dilshara M G, Kang C H,Choi Y H, Kim G Y. Mangiferin inhibits tumor necrosis factor-alpha-induced matrix metalloproteinase-9 expression and cellular invasion by suppressing nuclear factor-kappaB activity[J]. BMB Rep, 2015,48(10):559-64. |
| [17] | Pan L L, Wang A Y, Huang Y Q, et al. Mangiferin induces apoptosis by regulating Bcl-2 and Bax expression in the CNE2 nasopharyngeal carcinoma cell line[J]. Asian Pac J Cancer P, 2014,15(17):7065-8. |
| [18] | Li H, Huang J, Yang B, et al. Mangiferin exerts antitumor activity in breast cancer cells by regulating matrix metalloproteinases,epithelial to mesenchymal transition, and beta-catenin signaling pathway[J]. Toxicol Appl Pharm, 2013,272(1):180-90. |
| [19] | Louisa M, Soediro T M, Suyatna F D. In vitro modulation of P-glycoprotein,MRP-1 and BCRP expression by mangiferin in doxorubicin-treated MCF-7 cells[J]. Asian Pac J Cancer Prev, 2014,15(4):1639-42. |
| [20] | Zhao J, Zhang B, Li S, et al. Mangiferin increases Nrf2 protein stability by inhibiting its ubiquitination and degradation in human HL60 myeloid leukemia cells[J]. Int J Mol Med,2014,33(5):1348-54. |
| [21] | Zhang B, Zhao J, Li S, et al. Mangiferin activates the Nrf2-ARE pathway and reduces etoposide-induced DNA damage in human umbilical cord mononuclear blood cells[J]. Pharm Biol, 2015,53(4):503-11. |
| [22] | Rajendran P, Rengarajan T, Nishigaki I, et al. Potent chemopreventive effect of mangiferin on lung carcinogenesis in experimental Swiss albino mice[J]. J Cancer Res Ther, 2014,10(4):1033-9. |
| [23] | Li H, Huang J, Yang B, et al. Mangiferin exerts antitumor activity in breast cancer cells by regulating matrix metalloproteinases, epithelial to mesenchymal transition, and beta-catenin signaling pathway[J]. Toxicol Appl Pharm,2013,272(1):180-90. |
| [24] | Zheng D, Hou J, Xiao Y, et al. Cardioprotective effect of mangiferin on left ventricular remodeling in rats[J]. Pharmacology, 2012, 90(1-2):78-87. |
| [25] | Arozal W, Suyatna F D, Juniantito V, et al. The effects of mangiferin (Mangiferaindica L) in doxorubicin-induced cardiotoxicity in rats[J]. Drug Res(Stuttg),2015, 65(11):574-80. |
| [26] | 邹书帆, 焦蔡领, 蹇朝,等. 芒果苷联合卸负荷改善压力超负荷大鼠心室肥厚[J]. 第三军医大学学报,2015,37(6):527-531. Zhou S F,Jiao C L,Jian Z,et al.Reversal effect of mangiferin combined with pressure unloading on left ventricular hypertrophy in rats[J].J Third Military Med Univer,2015,37(6):527-31. |
| [27] | 何庆, 艾娇, 黄煜. 百草枯所致血管内皮损伤与p120连环蛋白的关系及芒果苷的保护作用[J]. 中华危重病急救医学,2014,26(6):369-73. He Q, Ai J, Huang Y. Relation between endothelial and p120-catenin in paraquat intoxication and the protective effect of mangiferin[J]. Chin Crit Care Med, 2014,26(6):369-73. |
| [28] | Luo F, Lyu Q, Zhao Y, et al. Quantification and purification of mangiferin from chinese mango (Mangifera indica L.) cultivars and its protective effect on human umbilical vein endothelial cells under H(2)O(2)-induced Stress[J]. Int J Mol Sci, 2012,13(9):11260-74. |
| [29] | Yang H, Gao L, Niu Y, et al. Mangiferin inhibits renal urate reabsorption by modulating urate transporters in experimental hyperuricemia[J]. Biol Pharm Bull, 2015,38(10):1591-8. |
| [30] | Niu Y, Lu W, Gao L, et al. Reducing effect of mangiferin on serum uric acid levels in mice[J]. Pharm Biol, 2012,50(9):1177-82. |
| [31] | 牛艳芬, 高丽辉, 刘旭, 等. 芒果苷对氧嗪酸钾所致慢性高尿酸血症大鼠尿酸及肝肾功能的影响[J]. 中国药理学通报, 2012,28(11):1578-81. Niu Y F, Gao L H, Liu X, et al. Effects of mangiferin on uric acid levels and the function of the liver/renal in oxonate-induced hyperuricemic rats[J]. Chin Pharmacol Bull, 2012,28(11):1578-81. |
| [32] | 胡庆华, 张宪,王钰,等. 芒果苷促进高尿酸血症小鼠尿酸排泄和肾功能改善以及调节相关肾脏转运体的作用[J]. 药学学报,2010,45(10):1239-46. Hu Q H, Zhang X, Wang Y, Kong L D, Mangiferin promotes uric acid excretion and kidney function improvement and modulates related renal transporters in hyperuricemic mice[J]. Acta Pharm Sin, 2010,45(10):1239-46. |