生物標(biāo)志物在監(jiān)測(cè)化療相關(guān)心臟損傷中的研究進(jìn)展

高然、花秀猛、宋江平、王金輝、明超綜述，趙光強(qiáng)審校

根據(jù)流行病學(xué)研究，預(yù)計(jì)從2007 年到2030 年，全球癌癥負(fù)擔(dān)將增加一倍[1]。近30 年來(lái)，癌癥死亡率大幅下降[2-4]。隨著患者生存時(shí)間延長(zhǎng)，化療導(dǎo)致的器官損害尤其心臟毒性損傷儼然成為影響癌癥患者遠(yuǎn)期預(yù)后的重要因素之一[5]?？拱┲委煂?dǎo)致的心臟損傷具有特異性且程度不同，包括血管痙攣、高血壓、心肌缺血及心律失常（例如QTc 間期延長(zhǎng)）[5]。用于監(jiān)測(cè)心臟毒性的方法較多，包括血液檢查、超聲心動(dòng)圖、心臟磁共振成像以及心內(nèi)膜心肌活檢[5-6]?，F(xiàn)行血液檢查多以心肌損傷共同指標(biāo)判斷心臟毒性，特異度不高；超聲心動(dòng)圖評(píng)估具有滯后性；磁共振成像價(jià)格高昂且應(yīng)用范圍局限；心內(nèi)膜心肌活檢存在假陰性可能，且風(fēng)險(xiǎn)較大。為了尋找可早期、特異識(shí)別化療心臟毒性的可靠診斷方法，人們開(kāi)始致力于研究以血液檢查為基礎(chǔ)的生物標(biāo)志物。

1 化療導(dǎo)致的心臟毒性

20 世紀(jì)70 年代，蒽環(huán)類化療藥相關(guān)的有癥狀心力衰竭首次被描述[7]。此后，人們發(fā)現(xiàn)包括DNA合成抑制劑及烷化劑、抗微管劑和蛋白酶抑制劑等都具有心臟毒性[8]。引起心臟毒性的最常見(jiàn)的化療藥物是蒽環(huán)類藥物，其導(dǎo)致的心臟毒性常表現(xiàn)為左心室功能不全和心律失常[9]，一些其他化療藥物還可導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈痙攣、缺血性心肌病、心律失常等[10]。2016 年歐洲心臟病學(xué)會(huì)發(fā)布的癌癥治療心血管毒性立場(chǎng)文件，將抗癌相關(guān)心臟損傷定義為化療前后左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）下降超過(guò)10%至低于正常值[10]?；煂?dǎo)致心臟毒性的機(jī)制眾說(shuō)紛紜，如氧化應(yīng)激、拓?fù)洚悩?gòu)酶2β 的抑制、細(xì)胞自噬、心肌質(zhì)量丟失[5,11]。目前較為公認(rèn)的是氧化應(yīng)激和拓?fù)洚悩?gòu)酶2β 的抑制引起DNA 損傷及雙鏈斷裂，最終導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡[11]。

2 化療導(dǎo)致心臟毒性的生物學(xué)標(biāo)志物

近年來(lái)人們開(kāi)始以血液檢查為基礎(chǔ)，探索癌癥治療相關(guān)心臟毒性的生物學(xué)標(biāo)志物。我們結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道，將常見(jiàn)的化療相關(guān)心臟損傷的生物標(biāo)志物總結(jié)如表1。

表1 常見(jiàn)化療相關(guān)心臟損傷的候選生物標(biāo)志物

2.1 肌鈣蛋白

肌鈣蛋白是心肌細(xì)胞的調(diào)節(jié)蛋白，心肌損傷時(shí)釋放入血，是檢測(cè)任何原因?qū)е滦呐K壞死的金標(biāo)準(zhǔn)[5,12-14]。研究表明，肌鈣蛋白檢測(cè)心臟毒性時(shí)效性遠(yuǎn)勝以超聲心動(dòng)圖檢測(cè)LVEF 下降的情況[15-16]。在接受高劑量蒽環(huán)類藥物治療的患者中，心肌肌鈣蛋白（cTn）I 一過(guò)性升高可預(yù)測(cè)LVEF 的下降及其程度[15]。肌鈣蛋白持續(xù)升高1 個(gè)月的患者較一過(guò)性升高者更易發(fā)生心臟不良事件，而未升高者3 年隨訪發(fā)生心臟不良事件的概率僅為1%[16]。高敏肌鈣蛋白與普通肌鈣蛋白相比，可以更早發(fā)現(xiàn)心臟損傷，研究發(fā)現(xiàn)心臟毒性發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)與蒽環(huán)類藥物化療后高敏肌鈣蛋白I（hs-TnI）絕對(duì)值改變相關(guān)[17]。然而，肌鈣蛋白對(duì)心臟毒性診斷特異性不高，尤其當(dāng)患者有潛在或已知心臟疾病的情況下無(wú)法特異性識(shí)別心臟毒性，其在非蒽環(huán)類藥物化療中的作用亦未證實(shí)。

2.2 利鈉肽（NP）

NP 升高與高鈉血癥、循環(huán)中容量或壓力負(fù)荷過(guò)高相關(guān)，可用于成人及兒童癌癥患者化療引起的左心室功能障礙的監(jiān)測(cè)[18]。NP 主要包括心房利鈉肽（ANP）、B 型利鈉肽（BNP）、C 型利鈉肽（CNP）和尿舒張肽。其中，BNP 和N 末端B 型利鈉肽原（NT-proBNP）常被用于心臟毒性的檢測(cè)[8，19]。一些時(shí)效性研究表明，BNP 水平可在化療開(kāi)始即出現(xiàn)升高，并在3～7 d 達(dá)峰值，2 周內(nèi)回到基線水平[8]。NT-proBNP 可在化療開(kāi)始24 h 內(nèi)即出現(xiàn)升高，但這一時(shí)間窗存在爭(zhēng)議，Broeyer 等[20]在33 例接受阿霉素化療的癌癥患者中發(fā)現(xiàn)，NT-proBNP 在每次化療開(kāi)始24 h 內(nèi)升高，并于下次化療開(kāi)始前回到基線水平。Ekstein 等[21]在23 例應(yīng)用蒽環(huán)類藥物化療的兒童患者中發(fā)現(xiàn)，NT-proBNP 僅在首次應(yīng)用阿霉素化療時(shí)顯著升高，后續(xù)化療不會(huì)再次升高。然而，NP作為心臟毒性生物標(biāo)志物也具有一定的局限性，在臨床前心力衰竭或已存在臨床心力衰竭的患者的抗癌治療過(guò)程中，NP 無(wú)法有效分辨化療導(dǎo)致心臟損傷和原有心臟疾病加重。

2.3 C 反應(yīng)蛋白（CRP）

近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，CRP 是反映心血管疾病強(qiáng)有力的預(yù)示因子與危險(xiǎn)因子[22]。研究發(fā)現(xiàn)，CRP 可用于監(jiān)測(cè)心臟毒性，Ky 等[17]通過(guò)對(duì)78 例乳腺癌患者進(jìn)行隨訪，發(fā)現(xiàn)包括CRP 在內(nèi)的幾種生物學(xué)標(biāo)志物均在化療后第二次隨訪時(shí)升高（P＜0.05）。高敏C 反應(yīng)蛋白（hs-CRP）靈敏度更高，hs-CRP 水平升高也與LVEF 下降以及心臟舒張功能障礙有關(guān)[8]，但其在心臟毒性預(yù)測(cè)方面的作用仍存在爭(zhēng)議[18]。盡管CRP 可作為生物標(biāo)志物之一預(yù)測(cè)心臟毒性，但其更常用于評(píng)估急性炎癥，診斷心臟毒性的特異性較差。

2.4 髓過(guò)氧化物酶（MPO）

MPO 由中性粒細(xì)胞產(chǎn)生，可以導(dǎo)致氧自由基的產(chǎn)生和脂質(zhì)過(guò)氧化，進(jìn)而促進(jìn)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化[18]。研究者通過(guò)監(jiān)測(cè)化療患者化療前后MPO、cTnI、CRP、NT-proBNP、生長(zhǎng)分化因子15、胎盤生長(zhǎng)因子、可溶性FMS 樣酪氨酸激酶受體-1、半乳凝集素-3 水平，發(fā)現(xiàn)MPO 升高與化療后心臟毒性風(fēng)險(xiǎn)存在相關(guān)性，但其應(yīng)用于臨床仍需進(jìn)一步驗(yàn)證[8, 17]。

2.5 心型脂肪酸結(jié)合蛋白（H-FABP）

H-FABP 是一種在心肌細(xì)胞質(zhì)中含量豐富的小分子可溶性蛋白質(zhì)，可將脂肪酸從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體，參與脂肪酸代謝，為心肌收縮提供能量。有研究納入了40 例接受6 周期化療的非霍奇金淋巴瘤患者，發(fā)現(xiàn)第一周期化療后24 h 即可出現(xiàn)H-FABP升高，研究者認(rèn)為H-FABP 可用于預(yù)測(cè)阿霉素誘發(fā)的心臟毒性[23]。H-FABP 監(jiān)測(cè)心臟毒性的臨床應(yīng)用價(jià)值仍需要更多研究的證實(shí)。

2.6 糖原磷酸化酶同工酶（GPBB）

糖原磷酸化酶是糖原代謝的關(guān)鍵酶，可為心肌收縮提供能量，分為三種亞型，其中GPBB 在心肌細(xì)胞中占主導(dǎo)地位[24]。Horacek 等[25]對(duì)接受蒽環(huán)類藥物化療的24 例白血病患者進(jìn)行血液監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在首次化療后GPBB 升高（超過(guò)7.3 μg/L）陽(yáng)性率達(dá)29.2%，末次化療結(jié)束時(shí)陽(yáng)性率20.8%，化療結(jié)束后6 個(gè)月則為33%，研究者還將GPBB 與H-FABP、cTnT 等進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，GPBB 對(duì)于心臟毒性檢測(cè)的敏感度更優(yōu)。

2.7 基于組學(xué)技術(shù)的新型生物標(biāo)志物

2.7.1 基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)的心臟毒性生物學(xué)標(biāo)志物

基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)在心臟毒性方面的研究近年取得了一些新的進(jìn)展。Stuhlmiller 等[26]通過(guò)三種蛋白激酶抑制劑建立了小鼠心臟毒性的動(dòng)物模型，進(jìn)行RNA 測(cè)序轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析及質(zhì)譜分析后發(fā)現(xiàn)，埃羅替尼之所以不引起心臟毒性是因其上調(diào)了心肌保護(hù)性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄3 通路活化因子。

非編碼RNA 在基因表達(dá)調(diào)控及維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)上起著不可或缺的作用。近年來(lái)也有學(xué)者認(rèn)為，微小RNA（miR）可用于預(yù)測(cè)化療相關(guān)心臟毒性。有研究顯示，接受蒽環(huán)類藥物治療的大鼠心肌組織及血漿中miR-34a-5p 水平發(fā)生改變， miR-34a-5p 靶向調(diào)控Sirt1 促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡，激活miR-34a-5p/Sirt1/p66shc 通路會(huì)促進(jìn)阿霉素誘導(dǎo)的心臟毒性[27]。Yin 等[28]發(fā)現(xiàn)，miR-320a 可以通過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（VEGF）信號(hào)通路介導(dǎo)化療相關(guān)心臟毒性。miR-532-3p 通過(guò)激活細(xì)胞凋亡受體干擾線粒體分裂從而介導(dǎo)蒽環(huán)類藥物相關(guān)心臟毒性[29]。此外，近年來(lái)通過(guò)長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）預(yù)測(cè)心臟損傷成為一個(gè)新的熱點(diǎn)，許多l(xiāng)ncRNA 在心臟中可作為miR 分子海綿并調(diào)控缺血-再灌注損傷，有些lncRNA 也可以作為表觀遺傳調(diào)控因子[30]。研究發(fā)現(xiàn)，化療可能導(dǎo)致lncRNA 的豐度及分布發(fā)生改變，將lncRNA 作為心臟毒性生物標(biāo)志物的研究目前仍處于探索階段。

2.7.2 基于蛋白質(zhì)組學(xué)的心臟毒性生物標(biāo)志物

隨著液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）的迅速發(fā)展，基于蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行的心臟毒性生物標(biāo)志物的研究也進(jìn)入了人們的視線。Beer 等[31]收集3 例阿霉素、曲妥珠單抗化療后出現(xiàn)心臟損傷的患者及4 例匹配患者的血液進(jìn)行LC-MS 分析，發(fā)現(xiàn)接受阿霉素及曲妥珠單抗化療的患者化療前免疫球蛋白E 水平與化療心臟損傷發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)。

2.7.3 基于代謝組學(xué)的心臟毒性生物標(biāo)志物

代謝組學(xué)可通過(guò)定性、定量研究化療過(guò)程中代謝物的變化，篩選和鑒別新型心臟毒性生物標(biāo)志物。Finkelman 等[32]納入170 例蒽環(huán)類化療的乳腺癌患者，以超聲心動(dòng)圖評(píng)估LVEF，其中32 例出現(xiàn)心臟毒性表現(xiàn)，研究者監(jiān)測(cè)血液精氨酸-一氧化氮循環(huán)中代謝物的變化發(fā)現(xiàn)，化療后2 個(gè)月不對(duì)稱二甲基精氨酸及單甲基精氨酸的風(fēng)險(xiǎn)比分別為3.33（95%CI：1.12～9.96）和2.70（95%CI：1.35～5.41）。Li等[33]建立化療心臟毒性大鼠模型，根據(jù)質(zhì)譜分析得到9 個(gè)潛在差異代謝物，結(jié)合肝毒性和腎毒性的代謝組學(xué)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)L-肉堿、19-羥脫氧皮質(zhì)甾酮、溶血磷脂酰膽堿（14:0）、溶血磷脂酰膽堿（20:2）的特異度最強(qiáng)。

3 總結(jié)

尋找化療相關(guān)心臟損傷的早期診斷和篩選方法是改善患者生存率的有效途徑之一。在過(guò)去十幾年里，隨著新的研究方法不斷出現(xiàn)，人們?cè)诨熛嚓P(guān)心臟損傷的生物標(biāo)志物方面的研究取得了不錯(cuò)的成果。生物標(biāo)志物作為一種極有前景的早期、實(shí)時(shí)診斷工具，將逐步規(guī)范地應(yīng)用于臨床。這一目標(biāo)的達(dá)成有賴于未來(lái)更多更大的前瞻性、多中心的研究結(jié)果支持。