血管緊張素Ⅱ與氧化應(yīng)激在阿霉素心臟毒性中的作用

涂文程，于 勤

（1. 大連大學(xué) 研究生院，遼寧 大連 116622；2. 大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院，遼寧 大連 116001）

血管緊張素Ⅱ與氧化應(yīng)激在阿霉素心臟毒性中的作用

涂文程1，于 勤2,*

（1. 大連大學(xué) 研究生院，遼寧 大連 116622；2. 大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院，遼寧 大連 116001）

蒽環(huán)類藥物代表阿霉素廣泛用于多種惡性腫瘤的輔助或基礎(chǔ)治療，其療效顯著，但其導(dǎo)致的嚴(yán)重的心臟毒性也一直是困擾人們的重要難題。此外，目前尚無針對阿霉素心臟損傷的臨床指南或推薦用藥。近年來，許多研究表明血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑能夠有效削弱阿霉素的心臟毒性作用。本文就血管緊張素Ⅱ與氧化應(yīng)激在阿霉素導(dǎo)致的心臟毒性中的作用展開綜述。

血管緊張素Ⅱ；氧化應(yīng)激；阿霉素；心臟毒性

0 引言

蒽環(huán)類藥物代表阿霉素(又名多柔比星)廣泛應(yīng)用于血液系統(tǒng)腫瘤（如（非）霍奇金淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤等）和多種實體瘤（包括乳腺癌、卵巢癌和胃癌、骨肉瘤等）的治療中[1]。然而阿霉素的累積劑量是心臟毒性的高危可預(yù)測因素[2]，因此臨床應(yīng)用多有限制。2006年Oeffinger等通過一項回顧調(diào)查發(fā)現(xiàn)兒童期使用阿霉素的患者至30歲時心血管疾病風(fēng)險比正常人群高 5～15倍[3]。在臨床上，阿霉素導(dǎo)致的心臟損傷是人們所關(guān)注的重點。阿霉素心臟損傷根據(jù)發(fā)生的時間可分為早發(fā)型和遲發(fā)型兩種。早發(fā)型常發(fā)生在使用蒽環(huán)類藥物的化療晚期或化療結(jié)束后 1年時間內(nèi)，主要特征性改變是心肌肥厚、左室收縮功能減退，最終可演變?yōu)閿U(kuò)張型心肌病甚至充血性心力衰竭[4,5]；阿霉素導(dǎo)致的遲發(fā)型心肌損傷可發(fā)生在阿霉素治療結(jié)束的6～10年后。阿霉素導(dǎo)致的心衰，一旦發(fā)生，預(yù)后較差，死亡率高[6]。目前關(guān)于阿霉素導(dǎo)致心肌毒性的具體機(jī)制并不是十分清楚，但是有不同機(jī)制被提出：如氧化應(yīng)激學(xué)說、細(xì)胞內(nèi)鈣超載學(xué)說、肌原纖維變性說、細(xì)胞因子的釋放學(xué)說以及心肌細(xì)胞凋亡學(xué)說等[7]。盡管關(guān)于阿霉素心臟毒性的機(jī)制近 40年眾說風(fēng)云，目前比較公認(rèn)的觀點是鐵催化誘導(dǎo)的心臟氧化應(yīng)激損傷機(jī)制[8]。最新研究表明：腎素-血管緊張素系統(tǒng)（Renin-Angiotensin-System, RAS）及其效應(yīng)分子血管緊張素（Angiotensin, Ang）Ⅱ，可以通過全身反應(yīng)和局部作用影響心臟功能，在心室重構(gòu)和心臟功能障礙中發(fā)揮重要作用[9]。更有直接證據(jù)顯示阿霉素在AngⅡ的AngⅡ受體1（AngⅡtype 1，AT1）受體基因敲除的小鼠中心肌損傷作用減輕，提示AngⅡ是阿霉素誘導(dǎo)心肌損傷的關(guān)鍵[10]。本文就阿霉素心臟毒性中氧化應(yīng)激和AngⅡ的作用展開探討。

1 氧化應(yīng)激與阿霉素心肌毒性

―氧化應(yīng)激”指的是在正常的細(xì)胞或組織中氧化還原失平衡的狀態(tài)[11]。在生理狀態(tài)下，機(jī)體都是處于氧化與抗氧化的動態(tài)平衡中。參與氧化體系構(gòu)成的重要物質(zhì)是氧自由基（Reactive Oxygen Species, ROS），ROS包括過氧化氫(H202)、羥自由基(·OH)、超氧陰離子(02-)等。ROS可以通過線粒體電子傳遞鏈產(chǎn)生，或產(chǎn)生于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白折疊反應(yīng)過程以及酶的代謝過程中或一氧化氮合酶(Nitric Oxide Species, NOS)解偶聯(lián)。與此同時，機(jī)體還存在一套內(nèi)源性抗氧化防御體統(tǒng)，主要包括超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase, SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase, GPX）和過氧化氫酶以及其他非酶類清除劑。病理條件或外界刺激時，由于ROS的產(chǎn)生增加或抗氧化功能減退，氧化平衡可能會受到破壞，導(dǎo)致氧化應(yīng)激的發(fā)生、發(fā)展。過量的活性氧會引起蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、DNA直接損傷，或通過細(xì)胞蛋白修飾導(dǎo)致各種可逆或不可逆的病理生理改變。阿霉素屬于蒽環(huán)類藥物，含有蒽醌基團(tuán)，其蒽醌基團(tuán)在多種還原酶及還原酶脫氫酶的作用下通過線粒體呼吸鏈與鐵離子螯合，經(jīng)Haber-weiss或Fenton反應(yīng)體系，產(chǎn)生大量自由基，產(chǎn)生的自由基在細(xì)胞質(zhì)、線粒體或肌漿網(wǎng)中引起氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致心肌細(xì)胞膜損傷和心肌線粒體DNA的損傷等[12]。并且這種氧化應(yīng)激損害是持續(xù)的。有研究觀察到在停止阿霉素治療的患者中氧化應(yīng)激水平依然增加[13]，因此阿霉素誘導(dǎo)的心肌氧化應(yīng)激損傷可發(fā)生在使用阿霉素患者的任何階段[14]。

心肌線粒體損傷是阿霉素介導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)鍵。早在1997年Ferrans等就觀察到阿霉素模型鼠中存在明顯的線粒體腫脹損傷[15]。線粒體是產(chǎn)生ROS的主要器官，許多線粒體酶如NADH脫氫酶，細(xì)胞色素P450還原酶和黃嘌呤氧化酶參與ROS的產(chǎn)生。線粒體是阿霉素誘導(dǎo)心肌損傷的敏感部位，主要原因可能是：線粒體DNA是裸露的，周圍無組蛋白包饒保護(hù)；并且線粒體代謝轉(zhuǎn)換率高[16]。研究表明即使蒽環(huán)類藥物治療結(jié)束后，線粒體DNA和呼吸鏈?zhǔn)軗p依然會持續(xù)存在，這可導(dǎo)致發(fā)生遲發(fā)性心肌病[17]。

ROS水平增加導(dǎo)致氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化和醛的累積，這些與心肌細(xì)胞凋亡顯著相關(guān)[18-20]。ROS不僅能導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡，Angelis等認(rèn)為阿霉素心肌損傷的特征之一心肌組織纖維化產(chǎn)生也與ROS的過度產(chǎn)生有關(guān)[21]。

2 AngⅡ與阿霉素心肌毒性

RAS是調(diào)節(jié)各種心血管疾病的一個關(guān)鍵的因素，由許多酶和受體組成：包括腎素、AngⅡ、AngⅡ受體Ⅰ型（AT1 receptor，AT1R）、AT2R、Mas受體。AT1R和AT2R是AngⅡ的兩類受體。AT1R主要介導(dǎo)AngⅡ的縮血管效應(yīng)，包括促進(jìn)抗利尿激素的分泌，促進(jìn)心肌收縮，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)增生；而AT2R介導(dǎo)的作用與之相反，包括抑制細(xì)胞的生長及分化，抑制神經(jīng)元的再生，并可能有舒張血管的作用[22]。人們曾經(jīng)認(rèn)為RAS是一個比較簡單的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)RAS要復(fù)雜得多，可通過內(nèi)分泌、自分泌和旁分泌三種途徑，作用于全身及相應(yīng)靶器官，包括心臟[9]。AngⅡ在腎、心臟中發(fā)揮重要作用，影響水鈉儲溜、血管收縮，對醛固酮分泌，炎癥、血栓形成、線粒體功能、細(xì)胞生長和死亡都有影響。G Akolkar等通過建立一個阿霉素處理的慢性心臟損傷模型發(fā)現(xiàn)，預(yù)防性給予 RAS拮抗劑其心臟毒性作用顯著減弱[23]。Toko發(fā)現(xiàn)阿霉素可以誘導(dǎo)心肌纖維丟失、細(xì)胞凋亡，并顯著降低心臟收縮功能，但是阿霉素導(dǎo)致的這種反應(yīng)在 AT1 R敲除的小鼠中并沒有出現(xiàn)[24]。Kakishita等人給小鼠注射AngⅡ后，發(fā)現(xiàn)小鼠心腔擴(kuò)大，并且氧自由基產(chǎn)生明顯增加[25]。

Ang-(1-7)是來源于 AngⅠ或 AngⅡ的內(nèi)源性七肽類激素，被認(rèn)為是RAS中重要的肽片段。Rahimi等通過給予阿霉素大鼠 Ang-(1-7)干預(yù)發(fā)現(xiàn)，阿霉素導(dǎo)致的心肌纖維化顯著減輕，左室收縮功能障礙減輕[26]。

凋亡信號調(diào)節(jié)蛋白1（Apoptosis signal-regulating kinase1, ASK-1），屬于是絲裂原活化蛋白激酶。酪氨酸激酶、蛋白激酶C(PKC)、絲裂原活化蛋白激酶類（包括 MAPK：ERK1/2、p38、JNK）、PI3K/Akt、NF-kB等是誘導(dǎo)心肌肥大的主要信號通路,它們能聯(lián)合激活細(xì)胞肥厚相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄過程[27]。Izumiya等研究發(fā)現(xiàn)給小鼠注射AngⅡ后，ASK-1被激活，導(dǎo)致心肌凋亡；同時發(fā)現(xiàn)激活的ASK-1反過來能刺激p38、JNK、MAPK、NF-kB，導(dǎo)致心肌肥大和心室重塑[28]。上述研究提示 AngⅡ在阿霉素心臟毒性損傷中發(fā)揮重要作用，可能能介導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大、凋亡、纖維化等導(dǎo)致心肌損傷。

3 氧化應(yīng)激、AngⅡ與阿霉素心肌毒性

RAS通路在阿霉素導(dǎo)致的心臟毒性中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)給予大鼠連續(xù)7天替米沙坦干預(yù)后，可以顯著抑制阿霉素所帶來的血清丙二醛（Malondialdehyde，MDA）增高，以及ROS清除劑谷胱甘肽（glutathione, GSH）下降[29]。MDA是脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的中間產(chǎn)物，能間接地反映細(xì)胞受氧自由基攻擊的程度。該研究表明替米沙坦減輕脂質(zhì)過氧化、GSH耗損，減輕氧化應(yīng)激。替米沙坦屬于血管緊張素受體拮抗劑(angiotensin receptor blockers, ARBs)類藥物，主要通過抑制AngⅡ發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。因此可以猜測AngⅡ水平下調(diào)可以減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)。

ROS或氧化應(yīng)激水平升高可激發(fā) AngII信號的眾多的下游信號[9]，這些下游信號包括MAP激酶、轉(zhuǎn)錄因子、蛋白酪氨酸磷酸酶和酪氨酸激酶等。這些氧化還原敏感途徑的激活可調(diào)節(jié)血管細(xì)胞生長、炎癥、肌肉收縮和衰老。因此ROS在AngⅡ激活介導(dǎo)的上述各種通路發(fā)揮重要作用。在心血管系統(tǒng)，NAD(P)H氧化酶（NADPH oxidases，NOX）是誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生的主要因素[30]。

AngⅡ與AT1R結(jié)合進(jìn)而活化NOX，促進(jìn)心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的 ROS產(chǎn)生[31]。AngⅡ誘發(fā)的心肌細(xì)胞的收縮缺陷可以被NOX抑制劑Apocynin所抑制[32]；在胚胎大鼠心肌細(xì)胞中 Apocyni也能減弱細(xì)胞AngⅡ誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[33]。這些結(jié)果表明，AngⅡ誘導(dǎo)的心肌功能障礙可能是通過刺激NOX產(chǎn)生活性氧而發(fā)生的。與此同時，Xue等學(xué)者研究表明ROS也可以作為AngⅡ的上游信號分子，反過來刺激AngⅡ生成[34]。這說明在阿霉素誘導(dǎo)的心肌損傷中，氧化應(yīng)激作用和AngⅡ可能互為因果，形成一種惡性循環(huán)，導(dǎo)致心臟損傷逐級放大。但是NOX家族包括7個亞型：NOX1、NOX2、NOX3、NOX4、NOX5、Dual oxidase(Duox) 1和Duox2，目前對于AngⅡ主要作用于哪種NOX亞型發(fā)揮心肌損傷作用并不清楚。

4 總結(jié)及展望

阿霉素廣泛應(yīng)用于血液系統(tǒng)腫瘤和多種實體瘤的治療中[1]。然而其劑量相關(guān)的心臟毒性作用使得其臨床應(yīng)用多有限制。研究表明阿霉素累積劑量 400 mg/m2，心衰的發(fā)生率為 5%，當(dāng)累積劑量達(dá) 550 mg/m2，罹患心衰的比例高達(dá)25%[23]。目前尚無相關(guān)臨床指南或建議針對阿霉素心衰給予指導(dǎo)用藥建議,主要是一些經(jīng)驗性聯(lián)合用藥，如右丙亞胺、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑(angiotensin-converting enzyme inhibitor, ACEI)、ARB、β-受體阻斷劑、雷諾嗪、他汀類等[35]。右丙亞胺雖作為唯一被美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration, FDA)推薦作為拮抗阿霉素心臟毒性的保護(hù)劑。然而其可能導(dǎo)致繼發(fā)性腫瘤[16]以及可能抑制阿霉素抗腫瘤活性一直讓人心存疑問，并且右丙亞胺的使用具有臨床限制即只推薦用于阿霉素累積劑量300 mg/m2或者表阿霉素540 mg/m2乳腺癌患者。沒有相關(guān)臨床數(shù)據(jù)表明應(yīng)用于成人中的心臟保護(hù)劑在兒童期阿霉素使用者中同樣有效[36]。了解阿霉素心肌損傷機(jī)制對于正確預(yù)防阿霉素和研制新藥損傷具有十分重要的意義。

ARBs目前在阿霉素心臟毒性方面的應(yīng)用被人們所重視。但是Ang、氧化應(yīng)激在阿霉素心臟損傷方面的機(jī)制仍處于初步研究階段。雖然有大量的證據(jù)表明AngⅡ在 NOX/ROS發(fā)揮作用[37]，并且可以了解在阿霉素誘導(dǎo)的心肌損傷中，氧化應(yīng)激作用和AngⅡ可能互為因果，形成一種惡性循環(huán)，導(dǎo)致心臟損傷逐級放大。但是關(guān)于AngⅡ如何通過ROS發(fā)揮細(xì)胞特殊效應(yīng)以及Ang II如何調(diào)節(jié)NOX亞型仍缺乏足夠信息。今后需要更進(jìn)一步地設(shè)計實驗，闡明其中的關(guān)鍵機(jī)制。

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The Role of Angiotensin II and Oxidative Stress in Doxorubicin Cardiactoxicity

TU Wen-cheng1, YU Qin2,*
(1. Graduate School of Dalian University, Dalian 116622, China; 2. The Affiliated Zhongshan Hospital of Dalian University, Dalian 116001, China)

Doxorubicin which is a represent drug of anthracyclines is widely used for various malignant tumors as a basic and an adjvant therapy. However, the administration of Doxorubicin is commonly accompanied with severe cardiotoxicity. At present, there is no clinical guideline or recommendation for Doxorubicin cardiactoxicity. Recent studies have shown that angiotensin antagonist can effectively reduce the cardiotoxicity induced by Doxorubicin.This article reviewed the role of angiotensin II and oxidative stress in Doxorubicin-induced cardiotoxicity.

angiotensin II; oxidative stress; doxorubicin; cardiactoxicity

R114

A

1008-2395(2017)03-0054-05

2017-03-20

遼寧省自然科學(xué)基金項目（201602033）。

涂文程（1990-），女，碩士研究生，研究方向：心肌病與心衰。

于勤（1966-），女，主任醫(yī)師，教授，研究方向：心肌病與心衰。