miRNA在腫瘤治療相關(guān)心臟毒性中的研究進(jìn)展

陳情 綜述 劉艷 審校

miRNAs (microRNAs)是一種大小為21～23 個(gè)堿基的單鏈小分子RNA，與多數(shù)生物過(guò)程密切相關(guān)[1]。miRNAs 與各種心血管疾病發(fā)生有關(guān)，如高血壓心臟病、擴(kuò)張性心肌病等[2]。miRNAs 與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)，不同抗腫瘤治療也影響miRNAs 的表達(dá)。腫瘤治療的發(fā)展伴隨著相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生，其對(duì)患者心臟和血管產(chǎn)生不利影響。心臟毒性表現(xiàn)為不同程度的心臟功能障礙，其中心力衰竭（heart failure, HF）是最嚴(yán)重的后果，心臟毒性威脅患者生命安全并損害治療獲益，亟需臨床醫(yī)生早期發(fā)現(xiàn)和進(jìn)行預(yù)防，了解所選治療方案和心血管危險(xiǎn)因素之間的多因素相互作用，以?xún)?yōu)化治療選擇，減少心臟毒性。本文將對(duì)可能參與不同抗腫瘤治療相關(guān)心臟毒性的miRNAs，及其在監(jiān)測(cè)和治療心臟毒性中的作用進(jìn)行綜述。

1 miRNAs 在腫瘤治療所致心臟毒性中的作用和機(jī)制

腫瘤治療中導(dǎo)致的心臟毒性，根據(jù)不同病理改變和臨床特征分為Ⅰ型（早發(fā)性）和Ⅱ型（遲發(fā)性）。Ⅰ型與劑量相關(guān)，心肌超微結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆變化（如空泡形成、收縮元件紊亂、壞死），導(dǎo)致左室功能障礙或HF，常由化療藥物引起。Ⅱ型是非劑量相關(guān)，常無(wú)明顯心臟超微結(jié)構(gòu)異常，心臟功能改變可逆[3]，常由靶向藥物引起。研究發(fā)現(xiàn)，某些miRNAs 與抗腫瘤治療所致心臟毒性發(fā)生有關(guān)[4]。以下總結(jié)不同miRNAs 參與心臟毒性發(fā)生的作用和機(jī)制。

1.1 miRNAs 參與化療藥物所致心臟毒性發(fā)生的機(jī)制

蒽環(huán)類(lèi)藥物（anthracyclines，ANTs）是廣泛使用的細(xì)胞毒藥物，因心臟毒性在臨床治療上受限。ANTs可誘發(fā)多種心血管毒性，如高血壓、心律失常、左心室功能障礙等，嚴(yán)重可致HF。ANTs 引起心臟毒性的機(jī)制尚無(wú)定論，主要集中于miRNA 與心臟毒性發(fā)生的關(guān)系上。

1.1.1 miRNA-200 家族 miRNA-200 家族包括mi RNA-200a、 miRNA-200b、 miRNA-200c、 miRNA-141 和miRNA-429。研究表明，miRNA-200c 表達(dá)由心臟間充質(zhì)祖細(xì)胞（CPCs）內(nèi)的阿霉素（DOX）誘導(dǎo)[5]。miRNA-200c 通過(guò)下調(diào)ZEB1 蛋白誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cell，EC）凋亡和衰老，下調(diào)SIRT1、內(nèi)皮一氧化氮合成酶（eNOS）和FOXO1 表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)一氧化氮（NO）減少和氧化應(yīng)激增加。研究顯示，DOX處理的小鼠心肌母細(xì)胞系H9c2 中miRNA-200a 表達(dá)降低[6]。miRNA-200a 可靶向Keap1，導(dǎo)致Nrf2 激活，從而減少急性注射DOX 的小鼠發(fā)生氧化應(yīng)激和心肌細(xì)胞凋亡，且不影響基質(zhì)金屬蛋白酶和炎癥因子。心臟特異性miRNA-208 在Myh6 內(nèi)含子區(qū)域編碼，并調(diào)節(jié)重鏈肌球蛋白同構(gòu)開(kāi)關(guān)，在病理狀態(tài)下參與心臟重構(gòu)。miRNA-208a 在DOX 誘導(dǎo)的小鼠急性心臟毒性模型中上調(diào)。抑制miRNA-208a 可解除其對(duì)靶基因GATA4 的抑制，促進(jìn)抗凋亡基因Bcl-2 表達(dá)，逆轉(zhuǎn)左室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）下降和心肌細(xì)胞凋亡發(fā)生[7]。

1.1.2 miRNA-30 家族 miRNA-30家族包括mi RNA-30a、miRNA-30b、miRNA-30c、miRNA-30d 和miRNA-30e。miRNA-30c 表達(dá)下調(diào)可減弱心肌細(xì)胞對(duì)β-腎上腺素受體（βAR）刺激的收縮反應(yīng)，增加DOX 治療后心肌細(xì)胞存活率。miRNA-30e 在DOX誘導(dǎo)的大鼠心肌細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)，通過(guò)靶向腎上腺素能途徑降低Caspase-3 活性、Bax/Bcl-2 比率和活性氧（ROS）生成[8]。

1.1.3 miRNA-210 miRNA-210 可調(diào)節(jié)EC 對(duì)缺氧的反應(yīng)，具較強(qiáng)的抗缺氧能力。體外實(shí)驗(yàn)表明，miRNA-210 過(guò)度表達(dá)可減輕缺氧所致?lián)p傷，在缺氧條件下心肌干細(xì)胞中的miRNA-210 上調(diào)可抑制細(xì)胞凋亡并促進(jìn)細(xì)胞遷移[9]。

1.1.4 miRNA-34 家族 miRNA-34a 在DOX 處 理的大鼠心肌和血漿中上調(diào)，使用可預(yù)防ANTs 誘導(dǎo)心臟毒性的藥物右雷佐生抑制大鼠miRNA-34a 的上調(diào)。H9c2 細(xì)胞中的miRNA-34a 可誘導(dǎo)凋亡調(diào)節(jié)因子Bax 表達(dá)，抑制Bcl-2 表達(dá)，激活Caspase-3 和改變線(xiàn)粒體電位。miRNA-34a 還可通過(guò)靶向SIRT1，增加與線(xiàn)粒體ROS 生成和氧化信號(hào)的翻譯有關(guān)的氧化還原酶p66shc 的表達(dá)，促進(jìn)DOX 誘導(dǎo)心臟毒性發(fā)生[10]。

1.1.5 miRNA-21 miRNA-21 在心臟毒性發(fā)生中發(fā)揮正性和負(fù)性雙重作用。在DOX 誘導(dǎo)的小鼠慢性心臟毒性模型的心肌組織中miRNA-21 上調(diào)，而在急性心臟毒性模型中無(wú)顯著變化。在H9c2 細(xì)胞中miRNA-21 表達(dá)隨DOX 濃度增加而上調(diào)。miRNA-21 可通過(guò)抑制促凋亡靶點(diǎn)（如PDCD4 和AP-1）而誘導(dǎo)產(chǎn)生不同心臟保護(hù)介質(zhì)（包括eNOS、Hsp70 和HSF1）[11]。

1.2 miRNAs 參與靶向治療所致心臟毒性發(fā)生機(jī)制

1.2.1 Erb2 抑制劑 曲妥珠單抗（trastuzumab，TRZ）是最早在臨床使用的靶向Erb2 的人源單克隆抗體。該藥物使用可增加心臟毒性風(fēng)險(xiǎn)，表現(xiàn)為左室收縮功能障礙和HF[12]，其發(fā)生與心肌細(xì)胞Nrg-1 激活的保護(hù)性Erb2 信號(hào)通路有關(guān)。該通路亦參與ANTs 誘導(dǎo)的心臟毒性，因此導(dǎo)致ANTs 聯(lián)合抗ErbB2 單克隆抗體使用時(shí)心臟毒性疊加的發(fā)生。Milano 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，人CPCs 外泌體可減輕DOX 或TRZ 誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激，利用這些囊泡給藥可防止DOX 或TRZ的心臟毒性，miRNA-146a-5p 可介導(dǎo)外泌體發(fā)揮該類(lèi)作用。

1.2.2 VEGF 抑制劑和多靶點(diǎn)激酶抑制劑 VEGF 抑制劑貝伐單抗（bevacizumab）可引起1%～3%患者出現(xiàn)心功能不全，還可誘發(fā)嚴(yán)重高血壓，且治療停止后仍持續(xù)存在，并與心臟缺血和動(dòng)脈血栓栓塞事件（arterial thromboembolic event，ATE）的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)[14]。作為抗血管生成藥物的小分子酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKIs）的舒尼替尼（sunitinib）和索拉非尼（sorafenib）也會(huì)增加高血壓發(fā)病率和ATE發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，已批準(zhǔn)的TKIs 如雷戈拉非尼（regorafenib）、帕佐巴尼（pazobanib）和阿昔替尼（axitinib）也有類(lèi)似心臟毒性。與TKIs 相關(guān)的心臟毒性機(jī)制可能與非特異性靶點(diǎn)的抑制有關(guān)。

1.3 miRNAs 參與免疫治療所致心臟毒性發(fā)生機(jī)制

免疫治療是新興腫瘤治療方式，其中免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療效果顯著。靶向PD-1 或PD-L1 的抗體藥物顯示出非常低的心臟毒性，但納武單抗（nivolumab）、派姆單抗（pembrolizumab）仍有出現(xiàn)心肌炎的報(bào)道，其發(fā)生與PD-1 在心臟穩(wěn)態(tài)和應(yīng)激反應(yīng)中的重要作用有關(guān)[15]。

miRNA-34a 可靶向抑制PD-L1，致使小鼠出現(xiàn)自身免疫性心肌炎和PD-1 缺失，發(fā)生擴(kuò)張型心肌病、收縮功能受損和HF[16]。miRNA-21 與PD-L1 表達(dá)密切相關(guān)，miRNA-21 過(guò)表達(dá)可抑制STAT1、JAK2 和NFκB 活化，阻止M1 型巨噬細(xì)胞極化而抑制其發(fā)揮抗腫瘤免疫功能，miRNA-21 缺失致STAT1 激活而使PDL1 表達(dá)上調(diào)[17]。

1.4 miRNAs 參與放療所致心臟毒性發(fā)生機(jī)制

放療是應(yīng)用電離輻射局部治療腫瘤，利用高劑量X 射線(xiàn)和γ 射線(xiàn)等照射破壞DNA 殺死腫瘤細(xì)胞或減緩其生長(zhǎng)。但心臟接受高劑量輻射會(huì)導(dǎo)致輻射性心臟病，對(duì)患者造成危害。研究發(fā)現(xiàn)，行放療的患者心肌細(xì)胞中miRNA-34a 上調(diào)，其表達(dá)受電離輻射誘導(dǎo)的p53 調(diào)控，在輻射反應(yīng)中起重要作用[18]。接受單劑量照射的小鼠中，受照射動(dòng)脈的miRNA-29b 表達(dá)下調(diào)。上調(diào)miRNA-29b 可抑制炎癥相關(guān)PTX-3 和DDP4表達(dá)，抑制miRNA-29b 表達(dá)可增加血管炎癥反應(yīng)[19]。miRNA-21 可由人成纖維細(xì)胞和大鼠心肌細(xì)胞受電離輻射誘導(dǎo)產(chǎn)生，其表達(dá)可調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)蛋白和PKC 信號(hào)通路，影響Cx43 介導(dǎo)的電耦合，參與放療相關(guān)心臟損傷[20]。miRNA-1 在心肌細(xì)胞電偶聯(lián)和直接的心肌細(xì)胞間信息傳遞起關(guān)鍵作用，可靶向縫隙連接蛋白Cx43。大鼠胸部暴露于單次電離輻射，其心肌組織miRNA-1 表達(dá)減少，Cx43 表達(dá)上調(diào)，增強(qiáng)了心肌細(xì)胞間信息傳遞，發(fā)揮保護(hù)心臟作用[11]。

2 循環(huán)miRNAs 水平改變對(duì)腫瘤治療相關(guān)性心臟毒性的監(jiān)測(cè)作用

近年，血漿中循環(huán)miRNAs 作為藥物誘導(dǎo)心臟毒性的生物標(biāo)志物得到深入研究。miRNA-1 是心肌中表達(dá)最高的miRNAs，對(duì)經(jīng)DOX 治療的乳腺癌患者的循環(huán)miRNAs 分析發(fā)現(xiàn)，miRNA-1 可作為早期檢測(cè)DOX 誘導(dǎo)的心臟毒性的潛在指標(biāo)[11]。在心肌損傷患者血漿中miRNA-208a 和miRNA-208b 水平升高比肌鈣蛋白升高易被更早檢測(cè)到[21]。給予ANTs 或非心臟毒性藥物化療1 個(gè)周期后，行24 個(gè)候選miRNAs測(cè)序發(fā)現(xiàn)，miRNA-29b 和miRNA-499 在ANTs 治療后表達(dá)上調(diào)，而在非心臟毒性藥物治療組中無(wú)顯著變化[22]。

有關(guān)貝伐單抗相關(guān)心臟毒性的研究發(fā)現(xiàn)，5 個(gè)miRNAs 表達(dá)水平在心臟毒性組中顯著增加，其中miRNA-1 254 和miRNA-579 具較高特異性，在臨床診斷上miRNA-1 254 與心臟毒性最相關(guān)[23]。使用舒尼替尼可誘導(dǎo)劑量依賴(lài)性負(fù)性肌力作用，細(xì)胞內(nèi)鈣離子減少和活性氧生成增加，但其循環(huán)miRNAs 水平并未發(fā)生顯著改變。

放療輻射可誘導(dǎo)大鼠循環(huán)miRNA-1 下調(diào)，放療后外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）中高表達(dá)miRNA-21 與急性泌尿生殖道放射毒性有關(guān)[20]。Meta 分析顯示，輻射誘導(dǎo)下血清中7 個(gè)miRNAs（miRNA-150、miRNA-29a、miRNA-29b、miRNA-30c、miRNA-200b、miRNA-320a 和miRNA-30a 表達(dá)發(fā)生顯著變化，與總劑量或部分劑量的輻射顯著相關(guān)，其中miRNA-29a 水平降低[24]。

3 miRNAs 預(yù)防或逆轉(zhuǎn)腫瘤治療導(dǎo)致的相關(guān)心臟毒性

在各種心血管疾?。òㄋ幬镄訦F）的治療干預(yù)中，miRNAs 備受關(guān)注。miRNAs 干預(yù)腫瘤治療相關(guān)心臟毒性的可能方式為：1）靶向減少或阻斷過(guò)表達(dá)miRNAs；2）靶向增加由于藥物作用下調(diào)的miRNAs。miRNAs 抑制劑（拮抗劑）和miRNAs 模擬物在研究單一miRNAs 的作用和功能中尤為常用。

DOX 可上調(diào)miRNA-208a 并促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡，而沉默miRNA-208a 可抑制DOX 誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡并改善心臟功能[7]。研究證實(shí)，經(jīng)DOX 治療后小鼠心臟組織中的miRNA-320a 表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡并加重心臟損傷，而敲除miRNA-320a 可減輕DOX引起的心臟損傷[25]。小鼠心肌細(xì)胞中miRNA-21 過(guò)表達(dá)抑制DOX 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，而敲除miRNA-21可促進(jìn)DOX 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡和保護(hù)心肌細(xì)胞中發(fā)揮重要作用[19]。抑制miRNA-34a 可通過(guò)改變SIRT1、乙?；痯53、Bcl-2 和Bax 的表達(dá)而減輕心肌損傷，而miRNA-34a 表達(dá)增加可加重心臟損傷[10]。

本文中所述與腫瘤治療所致心臟毒性有關(guān)的miRNAs 總結(jié)見(jiàn)表1。

表1 與腫瘤治療所致心臟毒性有關(guān)的miRNAs

表1 與腫瘤治療所致心臟毒性有關(guān)的miRNAs （續(xù)表1）

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，miRNAs 調(diào)控作為腫瘤治療所致心臟毒性的有效治療策略具有良好的應(yīng)用前景。給予某些miRNAs 模擬物或拮抗劑，改變其在心臟或腫瘤中的特殊傳遞作用，有可能減輕治療引起的心臟毒性。此外，miRNAs 還可作為腫瘤治療相關(guān)心臟毒性的生物標(biāo)志物，僅在心臟毒性發(fā)生時(shí)，通過(guò)對(duì)血漿中特異表達(dá)的miRNAs 含量檢測(cè)，早期發(fā)現(xiàn)心臟毒性患者。miRNAs 有望成為監(jiān)測(cè)和治療腫瘤治療相關(guān)心臟毒性的潛在靶點(diǎn)，但其作用機(jī)制和在臨床上的應(yīng)用仍需深入研究。