分子靶向药物酪氨酸激酶抑制剂的心脏毒性研究进展

盖仁华 赵玉勤 平 丽 吴洪海 何俏军

1.浙江大学药物安全评价研究中心，浙江杭州 310058；2.浙江海洋学院，浙江舟山 316000

肿瘤靶向治疗是在分子生物学基础上，以肿瘤细胞相关的特异性分子作为作用靶点，利用靶向分子的特异性抑制剂进行抗肿瘤治疗的手段。酪氨酸激酶抑制剂靶向治疗的特点在于能够选择性地作用于靶向肿瘤细胞，但对正常组织损伤较低，从而达到理想的治疗目标。随着酪氨酸激酶抑制剂在临床使用逐渐增加，但是其心血管毒性表现较明显，而且毒性机制多与药物的作用靶点密切相关，因此酪氨酸激酶抑制剂的心血管毒性作用机制也值得深入研究。

1 酪氨酸激酶抑制剂的心脏毒性

近年来，越来越多的文献报道，酪氨酸激酶抑制剂与心血管毒性密切相关，有些患者会导致出现无症状的左室功能不全，而另外某些患者则有症状的充血性心力衰竭（congestive heart failure，CHF）[1]。 除个别药物外，靶向药物的心脏毒性的发生率还不是很明确，临床研究中一般不包含心脏事件的研究终点。部分患者仅出现无症状的左室功能不全或轻到中度的CHF[2]，心脏毒性的发现主要依靠病史和体格检查，通常是不准确的。对于肿瘤患者来说诊断CHF也可能有些困难，除左室功能不全外，一些其他原因也可导致呼吸困难、乏力和水肿，这些症状对于CHF的诊断却是关键性依据。虽然有报道在临床试验中心衰的发生率，但这些研究通常将有合并症，特别是心血管疾病的患者排除在统计之外，因此发生率可能会较低[3]。

首先发现存在心脏毒性的酪氨酸激酶抑制剂是Imatinib，Imatinib在治疗中可导致心力衰竭[4]，目前正在使用的Sunitinib，dasatinib，Sorafenib和bevacizumab均报道有心脏毒性。心脏毒性不是酪氨酸激酶抑制剂药物的普遍效应，每个药物的心脏毒性需要具体确定。

2 ABL激酶抑制剂的心脏毒性

Imatinib、nilotinib和 dasatinib是小分子激酶抑制剂，作用于ABL激酶，临床上主要用于治疗胃肠道间质瘤（GIST）和慢性髓性细胞白血病（CML）。Nilotinib和Imatinib结合于ABL激酶区域中无活性结构，但对BCR-ABL的抑制能力nilotinib是Imatinib的20倍。除了ABL、nilotinib是Imatinib均可抑制ARG和KIT。

2.1 ABL激酶抑制剂的心脏毒性

在Imatinib的疗程中，部分患者会出现CHF，提示Imatinib可能与心脏毒性相关。通过电子显微镜，对患者心脏活体样本进行检测，发现细胞线粒体存在非特异性改变，偶见胞质中空泡含有细胞膜碎片，部分细胞膜碎片体积巨大。

研究结果显示，Imatinib会导致培养的心肌细胞出现明显的线粒体功能异常，常见有细胞色素C释放，膜电位下降，及明显的能量代谢障碍。形态学上出现细胞膜完整性缺失，细胞质空泡化，以及少量的Caspase3激活。Imatinib处理的小鼠心肌细胞的线粒体也存在异常，表现为高水平的钙诱导的线粒体通透性转运孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）开放。心肌细胞的收缩需要大量的ATP，如果能量代谢出现障碍，体内储存的ATP仅能够维持数秒，这将导致心肌细胞对能量的产生非常敏感[5]。相反，由于成纤维细胞不具备收缩功能，Imatinib则不能诱导其死亡。如能量储存不充分，细胞通常发生坏死性死亡[6]。

为探索Imatinib的心脏毒性是否是抑制了其酪氨酸激酶靶点中的某一个，或是一个非特异性过程，研究人员发现心肌细胞表达Imatinib耐药突变ABL T315I，能够部分降低其心脏毒性。ABL可以根据细胞类型，激活水平和刺激强度来调节细胞的存亡。例如，ABL可增加氧化应激反应，诱导成纤维细胞的死亡，但对成骨细胞却是有保护性的[7]。此外，敲除ARG或ABL对所有细胞氧化应激损伤均有保护作用，但同时敲除ARG和ABL则会诱导细胞死亡[8]。氧化应激反应可作用于心肌细胞，但心肌细胞也可利用ABL来抵抗自身氧化应激损伤。目前，为了深入地理解Imatinib毒性反应的机制，需先明确ABL诱导生存信号的调节靶点。

Dasatinib是一种以ABL为靶点的新型酪氨酸激酶抑制剂药物，在使用6个月的患者当中，4%会出现CHF和左室功能不全[9]；心功能不全在口服ABL激酶抑制剂的患者中的发生率较低，但与小鼠中心肌细胞超微结构的改变，收缩功能下降，以及心肌细胞消失状况有显著的不同。可能由于心肌细胞的ABL信号存在着种属差异及人类患者的异质性，直接导致心肌对Imatinib不同反应。

2.2 ABL激酶抑制剂的心脏毒性机制

Imatinib所致的心脏毒性主要原因是线粒体功能的异常，也可能是由内质网（endoplasmic reticulum，ER）应激反应诱导的。心肌细胞经过Imatinib处理后，具有较高的PERK底物（eukaryotic translation initiation factor 2α，EIF2α）磷酸化水平，从而引起保护性反应，停止翻译的一般蛋白，但可上调分子伴侣。Salubrinal能够抑制EIF2α的去磷酸化，以减轻Imatinib诱导的线粒体功能不全，提示未折叠蛋白反应可能参与了Imatinib的心脏毒性。除此之外，长时间的ER应激也可通过激活IRE1信号通路，造成JNK的聚集[10]，且JNK的选择性抑制剂可抑制Imatinib诱导的细胞死亡。Imatinib也会诱导PKCδ表达水平明显增加，具有诱导心肌细胞凋亡的作用[11]。非选择的PKC小分子抑制剂和PKCδ的肽类抑制剂均能够降低Imatinib诱导的心肌细胞凋亡。但由于PKCδ表达明显较高，所以其可能在Imatinib诱导的轻度心脏毒性中发挥一定作用。

3 多激酶抑制剂：Sorafenib和Sunitinib

多种肿瘤的成长、转移主要依赖于新生血管的形成，肿瘤细胞的生存和增殖也需要激酶的作用，PDGFR和VEGFR在肿瘤新生血管的形成过程中具有重要的作用。理论上，一种能够抑制血管形成和单个或多个激酶的活性的药物，可能产生较广的抗肿瘤活性，因而开发了Sorafenib和Sunitinib。

3.1 Sunitinib

Sunitinib是具有抗肿瘤活性的口服TKI药物，能抑制PDGFRα/β、VEGFR1-3、FLT3、KIT、CSF1R 和 RET 等受体酪氨酸激酶，也是第一个多靶点受体激酶抑制剂[12]。从肿瘤治疗角度讲，与单一靶点的靶向药物相比，多激酶抑制剂具有更大的心脏毒性风险。

Sunitinib的处方信息提示，11%的患者出现LVEF功能下降，低于正常值下限50%[12]。根据Sunitinib导致左室功能异常的试验结果[2]，Sunitinib对晚期GIST治疗8周的试验中，LVEF未见明显改变。另一个晚期肾癌的6个月临床治疗试验中，Sunitinib治疗后出现LVEF功能下降的患者约占11%，但未见明显的后遗症[2]。

Sunitinib的靶点中只有PDGF受体在心肌细胞中表达，PDGF的过表达会调节心肌细胞活性，但PDGF及其受体没有该作用。Sunitinib的靶外作用会引发显著的心脏毒性。通过心脏激酶相互作用谱的筛查，发现了包括RSK家族在内的几个靶点。通过抑制前凋亡因子BAD磷酸化来释放生存信号及AMPK信号，据相关研究证明其在心脏中可转导生存信号[13]。分析显示，临床浓度下，Sunitinib能够对AMPK和RSK的活性产生抑制作用。

3.2 Sorafenib

Sorafenib是第2个多激酶抑制剂，能够引发急性冠脉综合征，包括心肌梗死。除了可以抑制几个生长因子受体外，也可抑制RAF1和BRAF。Raf家族激酶是MAPK激酶的激酶，在ERK调节的凋亡通路中发挥重要作用[14]。RAF1可抑制前凋亡激酶ASK1和MST2，两者在氧化应激诱导的损伤中具有非常关键作用[15]。然而，该两种作用均不需要RAF1激酶活性，且两者均由抑制性的蛋白相互作用调节。例如，MST2与RAF1结合，可以防止激酶的异二聚化及激活，且使MST2失活的磷酸化酶聚集[16]。

VEGF-VEGFR信号通路的特异性抑制是值得关注的，特别是接受Sunitinib或Sorafenib治疗但高血压又未得到改善的患者。对转入伪装VEGF受体的腺病毒载体的研究发现，心脏受到压力应激时，抑制VEGF-VEGFR信号通路，明显的收缩功能下降，且与毛细血管密度显著下降、心力衰竭和纤维化相关[17]。该结果显示，正常血管反应是心肌细胞维持正常的反应所必需的，正常的血管反应未出现，心脏会快速地从代偿性肥大转变为心力衰竭。

4 结语

近年来，已经批准多种酪氨酸激酶抑制剂药物应用于临床，且治疗效果较理想。但是，临床上，关于酪氨酸激酶抑制剂心脏毒性的资料较少，仅根据小鼠和细胞中TKI的研究转化为临床应用还比较困难。小鼠模型遗传上是纯合的，但临床患者遗传变异性更大，导致毒性变异程度更大。其次，因酪氨酸激酶抑制剂不仅抑制其治疗靶点，其许多靶外的通路也会受到明显影响，因此应尽力关注酪氨酸激酶抑制剂的心脏毒性。最后，因为心肌能量依赖巨大，能量缺乏和线粒体功能异常也是导致心脏毒性的常见问题。以上问题都有待于深入研究。

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