Nrg-1與放療所致心臟損傷的關(guān)系

，，

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療四病房，黑龍江 哈爾濱 150086)

腫瘤治療三種主要方法中，放射治療占重要地位。隨著放療技術(shù)的不斷發(fā)展，放療靶區(qū)越來越精確,但放射治療仍不可避免地造成正常組織和器官的損傷。隨著治療技術(shù)的發(fā)展，腫瘤病人生存時間延長，放療所致心臟損傷問題逐漸突出。以往認(rèn)為，心臟是射線耐受器官，但從上世紀(jì)開始，研究證實(shí)放療對心血管系統(tǒng)存在影響。放療所致心臟毒性被認(rèn)為是早期乳癌病死率的首要相關(guān)因素[1]。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也證實(shí)，X線單次或多次照射后，均可引起心臟放射損傷，心肌酶、心臟功能發(fā)生改變。有研究顯示，術(shù)后放療乳癌病人與單純手術(shù)乳癌病人相比，出現(xiàn)心肌缺血性疾病危險顯著上升[2]。于春山等[3]也指出，左乳癌術(shù)后放療所致心臟損傷，在一定程度上抵消了放療所帶來的生存獲益。近期，神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白-1(Nrg-1)在心臟保護(hù)方面的研究越來越成熟，但并未和放療所致心肌損傷相聯(lián)系。本文就Nrg-1在心臟損傷中的作用及其與放療所致心臟損傷關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 Nrg-1對心肌細(xì)胞的作用

Nrg-1是心臟表皮生長因子受體(EGFR)路徑中最主要的一個配體[4]。它在心臟中表達(dá)，并影響心臟細(xì)胞活性，近年來成為研究熱點(diǎn)。

1.1 Nrg-1生物學(xué)特性

Nrg最早發(fā)現(xiàn)于神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，又被稱之為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞生長因子。它屬于表皮生長因子(EGF)家族中的一員，包括Nrg-1、Nrg-2、Nrg-3、Nrg-4。研究表明，Nrg-1在心臟的發(fā)育過程中起重要作用。Nrg-1蛋白主要包括α、β兩種亞基，其中β亞基活性為α亞基的10～100倍[5]。Nrg-1與下游的ErbBs受體結(jié)合，從而激發(fā)下游級聯(lián)反應(yīng)，在這個通路中，ErbB1不起作用，Nrg-1主要與ErbB3、ErbB4以同源或異源二聚體的方式結(jié)合，與ErbB2則以異源二聚體的形式結(jié)合[6]。Nrg-1與細(xì)胞表面的ErbBs受體結(jié)合,刺激下游酪氨酸激酶，從而啟動信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)，通過細(xì)胞內(nèi)生化變化，如增加細(xì)胞內(nèi)鈣水平、糖酵解、蛋白質(zhì)合成以及改變某些基因的轉(zhuǎn)錄，最終導(dǎo)致DNA合成和細(xì)胞增殖，進(jìn)而調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的生長、增殖和分化[7]。

1.2 Nrg-1在心臟中的表達(dá)

在成人心臟，Nrg-1基因表達(dá)于緊鄰心肌細(xì)胞的心臟內(nèi)皮細(xì)胞，包括心內(nèi)膜及心肌微血管[8]，而在心肌細(xì)胞、冠狀動脈、主動脈中無表達(dá)。因此，內(nèi)皮細(xì)胞通過旁分泌Nrg-1作用于緊鄰的心肌細(xì)胞，經(jīng)EGFR途徑對心肌細(xì)胞的分化、存活、損傷修復(fù)發(fā)揮重要作用。

2 放療所致心臟損傷

放療所致心臟損傷由多方面因素造成，如低氧、心包改變、微血管損傷、自身損傷等。

2.1 放療所致心肌細(xì)胞損傷

放射性心肌損害多累及右心房、右心室和左心室前壁，且常發(fā)生于與心包疾病、射野相對應(yīng)的部位，顯微鏡下可見心肌細(xì)胞透明樣變性，出現(xiàn)纖維化。心肌細(xì)胞放療自身損傷，最易受累及的細(xì)胞結(jié)構(gòu)為線粒體，有研究顯示，線粒體內(nèi)的復(fù)合物構(gòu)成蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)家族中對射線最為敏感[9]。實(shí)驗(yàn)研究顯示，放療后線粒體內(nèi)復(fù)合體Ⅰ～Ⅲ含量均減少；正常組織中的呼吸鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)換活性氧的重要途徑，此途徑被破壞后，電離輻射及組織正常產(chǎn)生的活性氧堆積，使心肌組織損害加重[10]。

2.2 放療所致心臟血管損傷

放療所致心臟血管損傷在電子顯微鏡下主要表現(xiàn)為心肌毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷、管腔狹窄、粥樣硬化形成，從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞壞死[11]。動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在照射10 Gy后，就會出現(xiàn)毛細(xì)血管密度下降。內(nèi)皮細(xì)胞水腫，嚴(yán)重可致破裂，導(dǎo)致血管通透性增加，多種蛋白質(zhì)滲出，形成纖維蛋白沉積；同時，內(nèi)皮細(xì)胞損傷可導(dǎo)致纖維蛋白溶解酶原激活物的缺乏，纖維蛋白不能被溶解吸收，從而導(dǎo)致間質(zhì)中纖維蛋白原沉積，形成纖維化。這兩個主要因素影響心肌細(xì)胞供血及舒張功能，從而加重心肌細(xì)胞損傷[12]。

2.3 放療所致心內(nèi)膜損傷

心內(nèi)膜除了具有跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能、屏障功能和感受器功能外, 還具有獨(dú)特的釋放活性物質(zhì)的功能。心內(nèi)膜至少可以釋放兩種具有截然相反作用的活性因子: 心肌收縮縮短因子和心肌收縮延長因子(或稱心內(nèi)皮素), 繼而對心臟功能 發(fā)揮獨(dú)特的調(diào)節(jié)作用[13]。心內(nèi)膜還可分泌一些因子，對心肌細(xì)胞功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。故放療所致心內(nèi)膜損傷也會影響心肌功能。但目前關(guān)于此方面的研究大部分為臨床研究，或者研究集中于心包、心血管損傷導(dǎo)致的心臟功能損傷，缺乏實(shí)驗(yàn)研究來證實(shí)。

3 Nrg-1與放療所致心臟損傷的關(guān)系

研究表明，Nrg-1結(jié)合EGFR后，能夠通過多個途徑影響細(xì)胞增殖分化功能。①Ras-Raf-MAPKs通路：Nrg-1能夠在SH2區(qū)域引導(dǎo)生長因子受體凝結(jié)蛋白2(GRB2)，通過SH2結(jié)合GRB2，激活該通路?；罨腞as促使細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)磷酸化，磷酸化后的ERK作用于其下游底物，能夠促進(jìn)DNA的合成，還可以調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，刺激細(xì)胞增殖。②磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3K)-Akt通路：EGFR激活PI-3K，增加PI的濃度，并形成三磷酸肌醇，三磷酸肌醇結(jié)合并活化PH蛋白(Akt、P70、蛋白激酶C等)，活化的Akt在細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核中均能刺激細(xì)胞增殖。③PLCγ-二酰甘油(DAG)-三磷酸肌醇(IP3)-PKC通路：PLCγ通過其SH2結(jié)構(gòu)區(qū)與磷酸化的EGFR酪氨酸激酶結(jié)合而被激活。一旦被激活，PLCγ水解4，5-二磷酸磷脂酰環(huán)己六醇為DAG和IP3。IP3介導(dǎo)Ca2+從細(xì)胞內(nèi)釋放，從而影響Ca2+依賴酶。DAG是PKC的活化物。PKC的活化促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、分化、凋亡，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程。④JAK/STAT通路：JAK使核轉(zhuǎn)錄因子STAT磷酸化，活化的STAT蛋白進(jìn)入細(xì)胞核直接調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。另外，JAK能通過Ras基因激活其他促有絲分裂的通路，對于細(xì)胞的存活、增殖、轉(zhuǎn)化具有極其重要的意義[14]。

LOMAX等[15]的研究顯示，放療所致的DNA雙鏈損傷可通過DNA-PKcs修復(fù)。而Nrg-1可通過結(jié)合ErbB受體，從而激活下游通路，直接參與DNA修復(fù)。并且，Nrg-1可通過旁分泌的方式，參與其他細(xì)胞分化、修復(fù)、蛋白生成等作用，從而影響心肌細(xì)胞功能。但到目前為止，這種關(guān)系仍為理論上的猜想，缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，而且Nrg-1增加后，是否能夠增加放療所致DNA損傷修復(fù)，能在多大程度上保護(hù)心肌細(xì)胞，并沒有實(shí)踐支持。但是很多抗EGFR藥物對放療的增敏作用為研究提供了思路。有研究顯示，ErbB2、ErbB4敲除的小鼠在心臟形成過程中出現(xiàn)了心力衰竭。EGFR抑制劑可抑制腫瘤生長，因而在臨床廣泛應(yīng)用，但在長時間使用EGFR抑制劑時，可能加重放療所致心臟病，引起左心室功能下降[16-17]。這證實(shí)了EGFR通路在心臟功能中的重要作用，而Nrg-1可通過EGFR途徑保護(hù)心肌細(xì)胞功能。

當(dāng)然，繼續(xù)研究Nrg-1在放療所致心臟損傷中的保護(hù)作用，還需要大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，并且需要研究其中更為復(fù)雜詳細(xì)的分子生物作用及細(xì)胞中信號通路的上下游情況。作者的初步細(xì)胞免疫熒光實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，Nrg-1確實(shí)在放療所致心臟損傷中起到保護(hù)作用，但心臟作為一個有機(jī)整體，各部分功能均可能影響其功能，而進(jìn)一步研究存在重要臨床意義，也為心肌保護(hù)提供一個新的可能性。

4 小結(jié)

放療所致心臟損傷是不可避免的，它影響了病人的腫瘤外生存期，應(yīng)深入研究其機(jī)制，明確心肌損傷主要因素及其與心臟其他部分之間的聯(lián)系，并且在預(yù)防方面、放療技術(shù)及射野方面做更加深入的研究。而保護(hù)放療所致心臟損傷藥物研究，仍需大量臨床試驗(yàn)，找出更適合的藥物治療，并深入了解藥物作用機(jī)制?？傊?，現(xiàn)在研究仍不能滿足放療所致心臟損傷防護(hù)的臨床需求，仍需更多研究來支持治療，改善增益比，延長病人生存期。隨著Nrg-1藥物及EGFR通路的不斷研究進(jìn)展，相信此方面的研究有很好的前景。

[參考文獻(xiàn)]

[1]RUTQVIST L E, ROSE C, CAVALLIN-STAHL E. A systematic overview of radiation therapy effects in breast cancer[J]. Acta Oncol (Madr), 2003,42(5/6):532-545.

[2]RUTQVIST L E, LAX I, FORNANDER T, et al. Cardiovascular mortality in a randomized trial of adjuvant radiation therapy versus surgery alone in primary breast cancer[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1992,22(5):887-896.

[3]于春山,張松方. 保乳術(shù)后放射治療的劑量學(xué)研究[J]. 齊魯醫(yī)學(xué)雜志, 2010,25(5)：380-382.

[4]SANCHEZ-SORIA P, CAMENISCH T D. ErbB signaling in cardiac development and disease[J]. Semin Cell Dev Biol, 2010,21(9):929-935.

[5]FALLS D L. Neuregulins: functions, forms, and signaling strategies[J]. Exp Cell Res, 2003,284(1):14-30.

[6]RUSSELL K S, STERN D F, POLVERINI P J, et al. Neuregulin activation of ErbB receptors in vascular endothelium leads to angiogenesis[J]. Am J Physiol, 1999,277(6 Pt 2):H2205-H2211.

[7]HUBBARD R D, BAMAUNG N Y, FIDANZE S D, et al. Development of multitargeted inhibitors of both the insulin-like growth factor receptor (IGF-ⅠR) and members of the epidermal growth factor family of receptor tyrosine kinases[J]. Bioorg Med Chem Lett, 2009,19(6):718-1721.

[8]劉超,宋耀明,何作云. Neuregulin-1/ErbBs信號系統(tǒng)與慢性心力衰竭的研究進(jìn)展[J]. 中國微循環(huán), 2009,13(2)：138-140.

[9]AZIMZADEH O, SCHERTHAN H, SARIOGLU H, et al. Rapid proteomic remodeling of cardiac tissue caused by total body ionizing radiation[J]. Proteomics, 2011,11(16):3299-3311.

[10]HOSOKI A, YONEKURA S I, ZHAO Q L, et al. Mitochondria-targeted superoxide dismutase (SOD2) regulates radiation resistance and radiation stress response in HeLa cells[J]. J Radiat Res, 2012,53(1):58-71.

[11]ADAMS M J, LIPSHULTZ S E, SCHWARTZ C, et al. Radiation-associated cardiovascular disease: manifestations and management[J]. Semin Radiat Oncol, 2003,13(3):346-356.

[12]張琴,楊蘇萍,張雅莉. 放射性心臟損傷的發(fā)病機(jī)理及其無創(chuàng)性檢查的研究進(jìn)展[J]. 中國臨床新醫(yī)學(xué), 2011,4(3)：281-285.

[13]VANDUSEN N J, FIRULLI A B. Twist factor regulation of non-cardiomyocyte cell lineages in the developing heart[J]. Differentiation, 2012,84(1):79-88.

[14]黃鸝,王俊杰. 表皮生長因子受體抑制劑與放療聯(lián)合應(yīng)用的研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué), 2012,20(2)：404-406.

[15]LOMAX M E, FOLKES L K, O’NEILL P. Biological consequences of radiation-induced DNA damage: relevance to radiotherapy[J]. Clin Oncol (R Coll Radiol), 2013,25(10):578-585.

[16]DIENSTMANN R, MARKMAN B, TABERNEROA J. Application of monoclonal antibodies as cancer therapy in solid tumors[J]. Curr Clin Pharmacol, 2012,7:137-145.

[17]SEIDMAN A, HUDIS C, PIERRI M K, et al. Cardiac dysfunction in the trastuzumab clinical trials experience[J]. J Clin Oncol, 2002,20(5):1215-1221.