王碗綜述 王麗紅審校

蒽環(huán)類藥物是一種可對抗多種癌癥的經(jīng)典化療藥，如兒童癌癥、白血病、乳腺癌等，但嚴重的心臟毒副作用限制其臨床應用，其中阿霉素帶來的心臟毒性作用尤其嚴重，阿霉素性心臟毒性(doxorubicin induced cardiotoxicity，DIC)按照時間分類為：急性、亞急性、慢性，并且心臟損傷事件與劑量累積相關：累計劑量達400 mg/m2時為3%～5%，累計700 mg/m2時高達18%～48%[1]。能否成功預防蒽環(huán)類化療藥的心臟毒副作用，是目前需要解決的問題，應用蒽環(huán)類藥物抗腫瘤作用的同時加用一種改善心肌功能的輔助藥物是一種解決方案，在多篇文獻中可以發(fā)現(xiàn)，他汀類作為經(jīng)典降脂藥物，除降脂作用外，還具有多方面的非降脂作用，如抗氧化、抗炎、抗纖維化等作用，可通過多種機制干擾蒽環(huán)類的心臟毒性作用，因此，現(xiàn)總結他汀對DIC的保護作用機制,為DIC的預防及治療提供新思路。

1 蒽環(huán)類藥物致心臟毒性的臨床表現(xiàn)及作用機制

1.1 蒽環(huán)類藥物致心臟毒性的臨床表現(xiàn)及監(jiān)測 臨床分類根據(jù)是否具有臨床癥狀分為無癥狀性阿霉素心肌病及有癥狀性阿霉素心肌病，臨床表現(xiàn)為心肌病相應癥狀、心力衰竭體征的變化、心律失常及心肌結構異常，包括呼吸急促、胸痛、心悸、腿部液體滯留、胃脹和頭暈等；心肌電活動紊亂及惡型心律失常是阿霉素心臟毒性的表現(xiàn)之一，可表現(xiàn)為竇性心動過速、竇性心動過緩 、ST-T改變、QRS 低電壓，室性早搏、心房顫動、室上性心動過速，QRS時限、QT間期、RR間期明顯延長，束支傳導阻滯， QT間期延長、QRS低電壓是早期表現(xiàn)，最常見竇性心律紊亂[2]，而且阿霉素(Dox)也已被證明增加了心律失常的易感性；歐洲心臟病學會(ESC)是將癌癥治療相關心功能障礙(CTRCD)定義為重復測量LVEF下降>10%，LVEF值<53%[3]。常規(guī)超聲心動圖雖是最常用的無創(chuàng)監(jiān)測工具，但只有當心肌嚴重受損或心臟整體受損時，才會出現(xiàn)LVEF的異?；蛐螒B(tài)變化，因此，左心室射血分數(shù)(LVEF)不是監(jiān)測亞臨床心臟毒性的敏感指標；而二維斑點追蹤技術(2D-STI)在早期亞臨床左心室收縮功能障礙方面更具適用性。在一項臨床觀察研究中，納入50例惡性淋巴瘤患者，蒽環(huán)類藥物治療3周期后，患者的心臟整體縱向應變(GLS)、整體徑向應變(GRS)、整體周向應變(GCS)、左心室扭轉(LVtw)、GLS×LVtw均顯著低于治療前，房室內徑治療前后無明顯差異，并且2D-STI的診斷準確率高達98%，與病理檢查結果無顯著差異[4]。美國超聲心動圖學會認為，GLS是早期發(fā)現(xiàn)亞臨床左心功能不全的最佳參數(shù)。

1.2 蒽環(huán)類藥物致心臟毒性的作用機制

1.2.1 阿霉素對Ca2+的影響：興奮—收縮耦聯(lián)是電活動轉化為收縮力的生理過程，關鍵是胞質中Ca2+濃度的變化，主要依賴鈣誘導鈣釋放過程。肌漿網(wǎng)(SR)是細胞內負責存儲鈣離子的細胞器，心肌細胞興奮時，80%～90%的Ca2+來源于SR中的鈣離子通過RyR2通道釋放，以產生胞質鈣瞬變。當心肌舒張時，肌質網(wǎng)上的鈣泵(SERCA2a)逆濃度差將70%的Ca2+主動泵回肌質網(wǎng)；另外30%由肌膜鈉/鈣交換器(NCx)轉運出細胞外，這一過程不僅確保了足夠的心室充盈，而且還防止了鈣離子超載，心肌SR鈣釋放依賴于以RyR2為中心與互作蛋白CASQ2、JCTN、TRDN構成的四聚體結構[5]。當應用阿霉素后，Dox通過降低RyR2、SERCA2a、NCx、PLB表達，激活CaMKⅡ，使鈣瞬變的幅度顯著降低，SR對Ca2+的攝取受抑制，細胞內鈣離子清除速率顯著受阻，SR鈣離子自發(fā)泄漏的頻率增加，共同導致鈣離子超載，導致胞質Ca2+調節(jié)失調；其次，Dox還可能通過與其醌基團發(fā)生氧化還原反應，通過硫醇修飾來改變離子通道功能，影響Ca2+水平。Dox誘導的RyR2鈣泄漏與ROS生成和細胞凋亡增加有關，阿霉素進入心肌細胞導致大量ROS的產生，線粒體通透性轉換孔開放，線粒體緩沖系統(tǒng)受損，進一步導致胞漿鈣超載，Dox還可以顯著降低CASQ2的表達并直接與蛋白質結合，削弱它們在SR內緩沖鈣離子的能力，并促進RyR2介導的鈣泄漏。因此，對 ROS 靶向清除或 CaMKⅡ抑制，可以減少舒張期經(jīng)SR的鈣漏，穩(wěn)定鈣動力學，減少心臟不良事件的發(fā)生[2]。

1.2.2 阿霉素對線粒體功能障礙的影響：阿霉素分子結構同時具備疏水、親水雙結構域，因此線粒體是最易受累靶器官，具有親磷脂特性，可與富含磷脂的線粒體膜結合進入線粒體，Dox在線粒體中的濃度是血漿中的100倍。因此線粒體是主要受損亞細胞器，阿霉素可擾亂線粒體內呼吸鏈的正常傳遞及線粒體內肌酸激酶的結構和功能，所誘導的生物能量學的紊亂是DIC的標志之一。阿霉素可通過多種不同機制影響線粒體正常功能的發(fā)揮，進入線粒體內的阿霉素抑制復合物Ⅰ的活性及細胞色素C氧化酶5A(COX5A)的表達，介導MPTP開放;其次，阿霉素還對sirtuin家族具有抑制作用，例如，抑制SIRT3介導的脂肪酸氧化和丙酮酸代謝來影響氧化磷酸化，抑制SIRT1加重了Dox誘導的細胞毒性，并破壞了線粒體的生物發(fā)生和功能，導致線粒體功能障礙和細胞死亡;最后，Dox與細胞色素C競爭性結合心磷脂，并且這種結合是不可逆的，導致游離細胞色素C增多，并從線粒體中釋放出來，從而啟動細胞凋亡。大多數(shù)線粒體蛋白從細胞核合成后進入線粒體內的過程需要心磷脂、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰絲氨酸(PS)等磷脂的參與，阿霉素不但可以與線粒體膜磷脂結合，還可以抑制PS脫羧酶，改變線粒體膜PS/PE比值，從而改變線粒體膜成分，共同影響線粒體的蛋白轉運裝置，多層次介導線粒體功能障礙[6]。

1.2.3 阿霉素對氧自由基的影響：大部分認為氧自由基的過度產生是Dox心臟毒性的經(jīng)典通路，具體表現(xiàn)為當阿霉素與eNOS還原酶結合時，超氧自由基和一氧化氮水平就會失衡，轉基因eNOS小鼠表現(xiàn)出由Dox誘導的心臟ROS產生增加，Dox還可增加心肌組織中iNOS的轉錄和蛋白表達，O2-可與NO結合形成高細胞毒性的過氧亞硝酸鹽(ONOO-),并誘導硝基酪氨酸(NT)的形成和線粒體超氧化物的增加。與eNOS相比，nNOS在心臟毒性中的作用較小。阿霉素可阻斷AMPK通路，降低了心臟中ACC(acetyl-CoA carxylase)酶的活性，Dox誘導的AMPK信號抑制通過基因毒性應激和氧化應激等途徑激活Akt和MAPK，從而導致DNA損傷。此外，抑制AMPK會導致心肌組織能量應激的增加和心肌肥大[7]。除此之外，Dox的心臟毒性還涉及其他機制，如鐵調節(jié)蛋白紊亂、自噬、一氧化氮的釋放及涉及細胞凋亡的基因和蛋白表達改變等[8]。

2 他汀類藥物在蒽環(huán)類致心臟毒性中的保護作用機制

2.1 他汀類藥物發(fā)揮抗炎作用 高遷移率族蛋白B1(HMGB1)是在多種炎性疾病中起到核心作用的強大炎性介質，由激活的單核細胞、巨噬細胞主動分泌或由壞死或受損的細胞被動釋放，經(jīng)體液循環(huán)系統(tǒng)運送到特定的效應細胞周圍，發(fā)揮趨化因子作用并結合多種參與組織損傷的病原相關模式分子(PAMPs)和損傷相關模式分子(DAMP)，并與胞膜受體結合將信號傳遞到胞內，通過晚期糖基化終末產物受體(RAGE)介導進入溶酶體，由于HMGB1導致溶酶體滲漏，因此HMGB1運輸?shù)呐潴w不會被降解并能夠與促炎胞漿受體結合，導致炎性細胞因子、趨化因子和相應受體的表達，炎性小體激活，促炎介質釋放，從而導致炎性反應。與許多疾病如心血管疾病、類風濕關節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡密切相關[9]。Zhang等[10]研究提示，HMGB1和RAGE的表達與阿霉素性心臟損傷密切相關，并證實瑞舒伐他汀可減輕阿霉素給藥大鼠心臟中HMGB1與RAGE結合介導的促炎作用，保護心臟。

HMGB1的促炎作用不一定僅依賴于RAGE，HMGB1的其他受體如Toll樣受體(TLRs)也參與多種心血管疾病的發(fā)生[11]，如缺血再灌注、動脈粥樣硬化。TLRs是先天免疫系統(tǒng)的一部分，心肌細胞表達TLR4及TLR2，動物模型研究證明，TLR2和TLR4在阿霉素誘導的心肌病的發(fā)生中起關鍵作用，其缺乏可改善Dox誘導的大鼠左心室功能障礙，減弱其促炎反應及相關病理機制[12-13]。他汀類藥物作為TLR2和TLR4 的抑制劑，可有效抑制TLR4活性及其下游炎性反應途徑，有確鑿的證據(jù)表明，他汀類藥物在化療藥物及相關心血管疾病發(fā)生、發(fā)展中具有明確保護作用[14-16]。

2.2 他汀類藥物對抗心肌纖維化 HMGB1介導的信號通路與炎性反應有關外，HMGB1也是纖維化的重要啟動者，Zhang等[17]研究在前列腺癌的轉移中，HMGB1/RAGE信號通路驅動基質金屬蛋白酶(MMP)如MMP1、MMP3、MMP10的過表達；據(jù)報道，在肺肌成纖維細胞中，HMGB1可以誘導MMP-9的表達[18]。RAGE基因敲除小鼠表現(xiàn)出基質金屬蛋白酶表達水平下降，有直接證據(jù)表明阿霉素應用可以引起HMGB1、RAGE、MMP2及MMP9的表達上升[10-11,19-20]。Dox可能通過激活HMGB1/RAGE介導的MMPs信號通路參與了阿霉素性心臟毒性纖維化發(fā)生。Zhang等[10]證明他汀類藥物可降低心肌組織HMGB1/ RAGE的表達，抑制心肌重構。

研究表明，RhoA/ROCK信號通路也參與了心肌疾病的發(fā)生、發(fā)展，包括心肌纖維化、心室重構等。RhoA屬于小G蛋白超家族成員，ROCK屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族成員，是Rho A重要的下游效應器，扮演著“分子開關”的功能，有研究發(fā)現(xiàn)，Rho/ROCK信號通路在多種組織纖維化中是重要的參與者。他汀類藥物可間接抑制Rho家族鳥苷三磷酸酶(GTPase)信號轉導。減弱鳥苷酸交換因子(GEFs)在特定位置對Rho蛋白的激活。阿托伐他汀能通過抑制Rho/ROCK通路抑制心肌纖維化[21]。另外，動物實驗觀察到阿霉素能明顯增強結締組織生長因子(CTGF)的mRNA表達，口服洛伐他汀48 h后CTGF的mRNA水平降低，減弱阿霉素引起的急性促纖維化反應，這與他汀類藥物對Rac1的抑制作用有關[22]。

此外，他汀類藥物還可以激活蛋白激酶B(Akt)通路，Gao等[23]結果表明，在阿霉素所致心功能不全大鼠中給予阿托伐他汀后Hsp70表達上調，激活Akt信號通路，JNK的激活受到抑制，減輕心肌纖維化，從而發(fā)揮體內心臟保護作用。他汀類藥物不僅可以對抗化療所致的心臟纖維化，還可以對抗放療引起的胰腺腫瘤纖維化[24]。

2.3 他汀類藥物對化療藥物所致的線粒體功能障礙的改善作用 多種化療藥均會產生線粒體功能障礙，由于心肌細胞線粒體內膜富含心磷脂，因此具有親磷脂特性的阿霉素在線粒體內更易蓄積。阿霉素進入線粒體后，其醌基部分被還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NADH)脫氫酶還原為半醌自由基，緊接著半醌自由基將電子轉移給O2,生成超氧陰離子O2-，后者被超氧化物歧化酶(SOD)轉化為H2O2及過量ROS，半醌被氧化為醌，此“氧化還原循環(huán)”持續(xù)進行，導致ROS爆發(fā)；其次蒽環(huán)藥物還可以抑制過氧化物酶活性，降低氧化還原系統(tǒng)的緩沖作用，共同導致過度氧化應激，隨后線粒體的鈣穩(wěn)態(tài)被上述氧化應激所破壞，線粒體鈣超載會增加線粒體轉換孔通透性，最終導致線粒體膜電位消失，膜通透性增強，線粒體腫脹，細胞色素C等釋放，引起線粒體穩(wěn)態(tài)及完整性的破壞，能量耗竭，導致阿霉素更易產生心肌線粒體損傷事件。最后阿霉素還可致線粒體DNA(mtDNA)損傷，由于mtDNA與細胞核DNA相比缺乏修復途徑，損傷不易恢復，此損傷累積，導致遲發(fā)性蒽環(huán)藥物相關心臟損傷[25]。

Abdullah等[26]研究證明，阿霉素處理可誘導線粒體過度融合，增加線粒體長度和細胞器縱橫比。由于線粒體融合蛋白Mfn1/Mfn2缺失或線粒體塑形蛋白家族的OPA1缺失引起的線粒體動力學改變，所有呼吸鏈復合體的活性降低，最終影響細胞功能的正常作用，從而影響心臟功能。蒽環(huán)藥物還可以阻礙線粒體內電子傳遞鏈(ETC)的進行，最終引起細胞凋亡。多項研究證明，他汀類藥物對阿霉素所致心臟損傷具有保護作用，其中，Andres等[27]證明，辛伐他汀作用于HL-1心肌細胞24 h后，細胞內Akt/mTOR信號轉導減弱，ULK1活化增強，自噬和線粒體自噬上調，從而發(fā)揮保護心肌免受氧化應激損傷。在Chotenimitkhun等[28]研究中，治療期間服用辛伐他汀(n=9)或阿托伐他汀(n=5)的乳腺癌、白血病或淋巴瘤患者6個月的LVEF沒有變化，而沒有服用他汀類藥物的患者(n=37)下降了7%。一項Meta分析顯示[29]，7項研究共納入3 042例患者(他汀類藥物組1 382例患者同時接受他汀類藥物和化療，對照組1 660例患者單獨化療)，與他汀類藥物組相比，對照組患者LVEF下降更為顯著；與對照組相比，他汀類藥物組的化療誘發(fā)心肌病的發(fā)生率顯著降低。在2012年一項對接受蒽環(huán)類藥物化療的女性乳腺癌患者的臨床回顧性分析中，他汀類藥物的使用與發(fā)生心力衰竭的風險較低相關[30]；劉斌亮[31]也證實他汀類藥物可以改善乳腺癌患者的腫瘤特異性死亡及全因死亡。

2.4 他汀對內皮細胞的保護作用 眾所周知，在心血管系統(tǒng)中，心肌由心肌細胞和非心肌細胞組成，心肌細胞約占細胞總數(shù)的30%，非心肌細胞約占細胞總數(shù)的70%。阿霉素產生心臟毒性除了心肌的易敏感性之外，其他類型的細胞，如心臟前體細胞、心臟成纖維細胞和內皮細胞已被確定為潛在的額外靶點，在蒽環(huán)類藥物誘導的心肌病的發(fā)病機制中發(fā)揮著更復雜的作用[32]。其中，心肌微血管內皮細胞是成人心肌中最豐富的細胞類型，與鄰近的心肌細胞和成纖維細胞直接接觸，通過主動分泌許多蛋白，表達緊密、黏附和縫隙連接蛋白對心血管正常功能的維持發(fā)揮著不可替代的作用，阿霉素可破壞內皮結構異常。

2016年，Wilkinson等[33]通過多種體內體外實驗方法證明了阿霉素可以降低心肌細胞緊密連接蛋白(zo-1)的表達，降低了心臟微血管內皮細胞屏障功能，導致通透性增加，認為這可能是導致阿霉素性心臟毒性的原因。2017年該團隊首次證實他汀類藥物作為HMGCo-A還原酶抑制劑，其預處理可以激活ERK5，實驗數(shù)據(jù)表明，ZO-1與ERK5表達增加及在質膜上的結合增加，增加內皮緊密連接的形成和降低細胞通透性，保護內皮細胞正常功能的發(fā)揮，克服阿霉素導致的心臟不良事件[32]。

他汀類藥物預處理除了對內皮緊密連接影響外，他汀類藥物對內皮縫隙連接也有影響，湯潔[34]證明小劑量的瑞舒伐他汀可抑制阿霉素導致的大鼠左心室肌縫隙連接蛋白(Cx43)異常過表達與分布，改善心肌重構，對阿霉素所致心肌損傷具有保護作用。

2.5 溶質轉運蛋白超家族在他汀類保護蒽環(huán)類藥物相關心肌損傷中扮演的角色 他汀類藥物可以影響蒽環(huán)化療藥物代謝，從而發(fā)揮相關心血管保護作用?；熕幬锇l(fā)揮作用需要溶質轉運蛋白的參與，溶質轉運蛋白可分為3種：初級主動轉運蛋白、次級主動轉運蛋白、協(xié)助轉運蛋白，其中包括ABC超家族成員。近年來，ABC轉運蛋白家族作為典型初級主動轉運蛋白在蒽環(huán)藥物性心臟損傷機制方面熱門。溶質轉運蛋白是一種膜結合蛋白，發(fā)揮著物質運輸、能量傳遞等重要生理活動，可促進內、外源化合物的進入和消除[35]。ABC作為外排轉運蛋白發(fā)揮作用，大量的研究表明，某些ABC轉運蛋白過表達，特別是ABCB1(P-gp、MDR1)、ABCG2(BCRP、MXR)和ABCC1(MRP1)，使腫瘤細胞對蒽環(huán)類藥物耐藥[36-37]；研究表明，辛伐他汀的預處理可特異性使ABCB1轉運體表達下調，表達下調程度與他汀類藥物濃度呈正相關，辛伐他汀與ABCB1底物阿霉素共同應用，增加了蒽環(huán)類藥物核積累，增加腫瘤細胞DNA損傷和凋亡，發(fā)揮抗腫瘤作用，增強藥物敏感性，抑制癌轉移、血管生成[38]。 阿霉素劑量累積與心臟損傷呈正相關，他汀類藥物的上述特性使阿霉素劑量減少的同時發(fā)揮一定的抗腫瘤作用成為可能[39]。

他汀類藥物除了以上與化療藥物協(xié)同使用抗耐藥機制外，其本身也具有抑制癌細胞增殖及在多種細胞系中誘導癌細胞凋亡的抗腫瘤作用，在乳腺癌、口腔癌、肝癌、卵巢癌中發(fā)揮抗癌作用[40-41]；另外研究發(fā)現(xiàn)，辛伐他汀可通過誘導谷胱甘肽介導的ABCG4抑制水平，增加前列腺癌細胞對阿霉素敏感性的同時抑制腫瘤生長，這種抗癌作用有些是通過抑制DNA甲基轉移酶及使細胞生長停滯實現(xiàn)的[41]。

3 小結與展望

盡管越來越多的證據(jù)表明他汀類藥物在心血管保護方面具有重要作用，但是具體機制仍不清楚，臨床前瞻性研究缺乏，仍不能在臨床正式使用，其中SLC超家族作為另一大類溶質轉運蛋白，主要參與小分子物質轉運入細胞內[42]。研究表明，SLC10A2可以介導腸腔膽汁酸的重吸收，通過改善降脂作用協(xié)同他汀類藥物對心血管有保護作用[41]；且其基因多態(tài)性可能解釋蒽環(huán)類藥物個體易感性的不同，他汀類藥物是否可通過過表達SLC來增強他汀類藥物的心血管有益作用也是需要思考的問題。另外，AMPK作為心力衰竭的治療靶點，在心臟中，AMPK通過參與磷酸果糖激酶2、代謝轉運體CD36及信號分子mTOR共同在代謝、蛋白質合成、自噬中發(fā)揮作用。他汀類藥物是AMPK激活劑，在激活AMPK信號通路介導的復雜功能值得進一步探索[43-44]。