Phytomedicine丨揭秘槲皮素如何助力心肌梗死后心脏修复与改善

心肌梗死引起的死亡和残疾是一个需要全球解决的健康问题，其带来的心脏修复不良和纤维化严重影响患者的恢复。近日，中山大学孙逸仙纪念医院的郑俊猛研究团队在《Phytomedicine》上发表了《Quercitrin improves cardiac remodeling following myocardial infarction by regulating macrophage polarization and metabolic reprogramming》的论文。本文研究了槲皮苷（Quercitrin）对心肌梗死（MI）小鼠心脏功能、纤维化、巨噬细胞极化及代谢的影响及其机制，旨在为心肌梗死治疗提供新的治疗策略。

心肌梗死（MI）是冠状动脉疾病引发冠状动脉血流中断，导致心肌严重持久缺血坏死的病症，是人类死亡的主要诱因之一。随着生活方式和人口结构的变化，其发病率和死亡率不断攀升，给社会带来沉重负担。心肌梗死后，心肌细胞再生能力有限，受损心脏以纤维瘢痕组织替代坏死心肌，若修复不佳，会引发心脏重构和心力衰竭。免疫炎症反应在心脏重构和修复中起着关键作用。在心肌梗死早期，巨噬细胞分化为促炎的 M1 型，负责清除细胞碎片，为后续细胞活动创造条件；约 4 - 7 天后，巨噬细胞逐渐转变为 M2（修复）型，分泌生长因子促进血管再生和心脏愈合。然而，过度炎症反应可能导致不良后果，而 M2 型巨噬细胞极化有助于减少纤维化、促进心脏功能修复。槲皮苷是一种天然黄酮类糖苷化合物，具有抗氧化、免疫调节、神经保护、血脂调节等多种药理活性，还在抗过敏、抗病毒、抗肿瘤等方面发挥作用。尽管其抗炎作用可能对心肌梗死后心脏修复有益，但在心血管疾病中的具体效果尚未明确。

因此，本研究构建小鼠心肌梗死模型，给予槲皮苷治疗，观察其对心肌梗死的疗效，并探究其影响巨噬细胞功能的具体机制，旨在为心肌梗死后心脏修复提供新的治疗思路和证据。

鉴于槲皮苷的抗炎等多种生物活性以及巨噬细胞极化在心肌梗死修复中的重要性，本研究提出以下问题：槲皮苷是否能够通过调节巨噬细胞极化来影响心肌梗死后心脏功能的变化？具体而言，槲皮苷对心肌梗死小鼠的心脏功能、纤维化程度、巨噬细胞极化状态以及巨噬细胞代谢途径会产生怎样的影响？其作用机制是什么？通过对这些问题的探究，期望为心肌梗死及其他心血管疾病的治疗提供新的治疗策略和理论依据。

选用 8 周龄雄性野生型 C57BL/6 小鼠，随机分为 4 组：假手术组、心肌梗死对照组（生理盐水灌胃）、心肌梗死 - 槲皮苷治疗组（80mg/kg 灌胃）、心肌梗死 - 卡托普利治疗阳性对照组（20mg/kg 灌胃）。通过结扎左冠状动脉前降支构建 MI 模型，假手术组仅进行开胸操作不结扎动脉。

采用超声心动图技术，测量小鼠心脏的射血分数（EF）、缩短分数（FS）、收缩末期内径（ESD）、舒张末期内径（EDD）、收缩末期容积（ESV）、舒张末期容积（EDV）以及心率等指标，计算左心室与体重比值（LV/BW），以评估不同处理组小鼠在 MI 后 7 天的左心室功能变化，确定槲皮苷对心脏功能的影响。

取心脏组织进行 Masson 染色，观察心肌纤维化程度，通过图像分析软件计算纤维化面积占总心肌面积的百分比，量化评估心脏纤维化情况。同时，运用 Western blotting 技术检测纤维化标志物如纤连蛋白、胶原蛋白 1 和 α - 平滑肌肌动蛋白（α - SMA）等的表达水平，从蛋白水平进一步验证槲皮苷对心脏纤维化的作用。

利用流式细胞术和细胞分选技术，首先定义 CD45 阳性细胞为免疫细胞，通过 CD11b 和 F4/80 标记分离巨噬细胞，再分析 CD206 阳性 M2 巨噬细胞在总巨噬细胞中的比例，以确定槲皮苷对 MI 后巨噬细胞极化状态的影响。此外，采用实时定量 PCR 技术检测 M1 型巨噬细胞标志物（如 IL - 6、TNFα、Nos2、iNOS）和 M2 型巨噬细胞标志物（如 Arg1、Mrc1、Ym1、Fizz - 1）的 mRNA 表达水平，从基因表达层面佐证巨噬细胞极化的变化。

对分选的巨噬细胞进行代谢组学分析，先进行样本提取，采用特定比例的甲醇水混合液提取代谢物，然后运用超高效液相色谱 - 高分辨离子迁移飞行时间质谱（UPLC - IMS - QToF MS）进行色谱 - 质谱分析，获取代谢物数据。通过主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS - DA）等多元统计分析方法，筛选出差异代谢物，分析其在代谢通路中的变化，重点关注与巨噬细胞极化相关的代谢通路，如精氨酸和脯氨酸代谢、柠檬酸循环（TCA 循环）等，探讨槲皮苷调节巨噬细胞代谢重编程与巨噬细胞极化之间的关系，揭示其潜在机制。

图源：https://doi.org/10.1016/j.phymed.2024.155467

综合心脏功能评估、心脏纤维化检测、巨噬细胞极化分析以及巨噬细胞代谢组学研究的结果，全面分析槲皮苷对 MI 小鼠的影响，从整体、组织、细胞和分子等多个层面阐述槲皮苷改善心脏功能、减轻纤维化的作用机制，即通过调节巨噬细胞极化和代谢重编程发挥治疗作用，为槲皮苷在 MI 及其他心血管疾病中的应用提供理论依据。

尽管通过代谢组学分析发现了槲皮苷处理后巨噬细胞代谢途径的显著变化，如糖酵解、氧化磷酸化和精氨酸代谢途径等，但当前数据尚不足以确凿证明巨噬细胞极化与这些代谢途径变化之间存在直接因果关系。巨噬细胞代谢是一个复杂的过程，涉及多种生化反应和酶的协同作用，需要进一步的研究来明确究竟是哪些代谢途径直接导致了巨噬细胞的重编程和极化。

研究主要基于体外实验和动物模型，虽然动物模型在一定程度上能够模拟人类疾病过程，但与人体生理环境仍存在差异。未来需要开展临床研究，以获取更直接的证据来支持槲皮苷在心肌梗死治疗中的有效性和安全性。

虽然研究了巨噬细胞极化和代谢重编程在槲皮苷改善心肌梗死后心脏重构中的作用，但可能存在其他未被探究的机制或细胞类型参与其中。例如，槲皮苷对心脏其他细胞（如心肌细胞、成纤维细胞等）的直接或间接影响尚未完全明确，这些细胞之间的相互作用在心脏修复过程中的复杂网络关系有待进一步深入研究。

本研究仅使用了一种剂量的槲皮苷（80mg/kg）进行机制研究，虽然在该剂量下观察到了一定的治疗效果，但不同剂量的槲皮苷可能对心肌梗死的治疗效果和机制产生不同影响。未来需要进一步研究槲皮苷的剂量 - 效应关系，以确定最佳治疗剂量范围。