蒽環(huán)類抗生素所致心臟毒性的臨床分析與大鼠模型干預(yù)的實驗研究.pdf

1、蒽環(huán)類抗生素(anthracycline，ANTH)是目前廣泛應(yīng)用于臨床治療造血系統(tǒng)腫瘤和實體瘤最為有效的一類抗腫瘤藥物，但是其存在劑量累積性的心臟毒性，尤其是遲發(fā)性藥物性心肌病，最終可導(dǎo)致心力衰竭。隨著很多腫瘤預(yù)后的大大改善，生存率的提高，患者的遠期生存質(zhì)量越來越受到關(guān)注。對ANTH所致心臟毒性的研究也日漸深入。目前臨床上采用心電圖和超聲心動圖監(jiān)測患者有無心臟異常的發(fā)生，并制定個體化的化療方案，以減輕ANTH所致的心臟毒性。此外，心臟

2、保護劑的開發(fā)也是研究熱點之一?；贏NTH心臟毒性發(fā)生機制的氧化應(yīng)激和自由基損傷學(xué)說，目前的研究主要集中在自由基清除劑和鐵離子螯合劑方面。右丙亞胺(dexrazoxane，DZR)是其中研究最為深入而成熟的代表藥物，已被美國FDA批準(zhǔn)用于ANTH累積劑量超過300mg/m2的晚期乳腺癌患者。但DZR會加重患者的骨髓抑制，有可能影響ANTH的抗腫瘤效果，因此臨床應(yīng)用仍存顧慮。促血小板生成素(thrombopoietin，TPO)是一種造血

3、生長因子，可以促進造血干細胞增殖分化和血小板生成；近來有研究表明TPO還具有促血管生成和抗凋亡作用。而ANTH的心臟毒性與心肌細胞的凋亡有關(guān)。因此，我們設(shè)想TPO是否可以通過抗凋亡作用發(fā)揮心臟保護效應(yīng)。本課題將對曾經(jīng)接受過ANTH化療的患兒進行回顧性研究，分析這些患兒有無心功能異常；并探討建立ANTH慢性心肌損害即阿霉素心肌病動物模型的最佳方法，進一步研究TPO是否可以預(yù)防阿霉素心肌病的發(fā)生以及可能的作用機制。
　　 第一部分蒽

4、環(huán)類抗生素所致心臟毒性的臨床觀察
　　 研究目的
　　 了解曾經(jīng)接受過ANTH化療的患兒是否存在心功能異常，探討其危險因素。
　　 材料和方法
　　 回顧性分析110例白血病和淋巴瘤化療停藥患兒的超聲心動圖隨訪結(jié)果，分析的指標(biāo)包括左室舒張末期內(nèi)徑(LVIDd)、左室收縮末期內(nèi)徑(LVIDs)、左室射血分數(shù)(EF)、左室短軸縮短分數(shù)(FS)、心輸出量(CO)、二尖瓣瓣口血流E峰/A峰流速比值(MEV/MAV

5、)、三尖瓣瓣口血流E峰/A峰流速比值(TEV/TAV)、等容舒張時間(IRT)、左室射血時間(LVET)、心率(HR)、R-R間期、室間隔厚度(IVS)、左室后壁收縮末期厚度(LVPWs)和左室后壁舒張末期厚度(LVPWd)。采用STATA7統(tǒng)計軟件，對比相應(yīng)年齡的正常兒童參考值，分析這些接受ANTH治療的患兒以上指標(biāo)是否存在異常，并分析心功能指標(biāo)與初治年齡、性別、柔紅霉素(DNR)累積劑量和隨訪時間等因素的關(guān)系，篩查心功能下降的高危因

6、素。
　　 結(jié)果
　　 與相應(yīng)年齡的正常兒童比較，接受過ANTH化療的患兒超聲心動圖檢查存在多個參數(shù)的異常，包括：LVIDd減小，LVIDs增大，LVPWd和IVPWs變薄，心率增快，F(xiàn)S、EF、CO值下降，MEV/MAV比值下降(p<0.05)。32％的患兒出現(xiàn)EF值低于60％。多元線性回歸分析表明，DNR累積劑量越高，LVIDd和LVIDs越大，而FS和EF值越低。以210mg/m2的DNR累積劑量為分界點，超過該劑

7、量者與小于等于該劑量的患者比較，LVIDd、LVIDs、FS和EF的差異具有顯著性(p<0.05)，且前者出現(xiàn)EF<60％的風(fēng)險是后者的5.66倍(OR=5.66，959～CI=1.5～31.2)。
　　 結(jié)論
　　 接受過ANTH治療的患兒存在亞臨床的心功能異常。DNR累積劑量是發(fā)生心功能異常的獨立危險因素，累積劑量超過210mg/m2的患兒出現(xiàn)左室擴大和心功能減退的風(fēng)險增大。這些患兒需要長期隨訪，以便早期發(fā)現(xiàn)隱匿的阿

8、霉素心肌病，盡早進行干預(yù)。
　　 第二部分阿霉素心肌病大鼠模型的建立及其超聲評價
　　 研究目的
　　 探討建立阿霉素(doxorubicin，DOX)心肌病大鼠模型的最佳給藥方案及超聲評價大鼠心功能的可靠性，為阿霉素心肌損傷的發(fā)病機制和保護藥物的研究提供理想的動物模型和檢測方法。
　　 材料和方法
　　 采用雄性S-D大鼠通過不同的DOX給藥方案建立三組不同的模型：急性靜脈給藥模型(n=10)，

9、DOX20mg/kg一次性尾靜脈注射；慢性靜脈給藥模型(n=10)，DOX2.5mg/kg尾靜脈注射，每周一次，連續(xù)六周；慢性腹腔給藥模型(n=10)，DOX2.5mg/kg腹腔注射，每周一次，連續(xù)六周。三組模型分別設(shè)立相應(yīng)對照組，即CON1組(n=10)，CON2組(n=6)和CON3組(n=8)。對照組給予相應(yīng)實驗組等量的生理鹽水尾靜脈注射或腹腔注射。對三組大鼠給藥前和急性模型給藥后第五天，慢性模型給藥第六周和第十一周處死大鼠前，進

10、行超聲心動圖檢查，評價心功能變化；大鼠處死后心臟行病理切片觀察心肌組織學(xué)變化，并在光鏡下進行半定量病理評分。
　　 結(jié)果
　　 與對照組比較，三組模型中給藥的大鼠均出現(xiàn)體重增長抑制。心臟超聲檢查顯示，慢性靜脈給藥的大鼠第十一周心功能指標(biāo)FS、EF值下降最為明顯(分別為31.7±3.5％和65.6±5.1％)，且LVIDs大于對照組(分別為0.463±0.04.7cm和0.412±0.020 cm)。急性靜脈給藥的大鼠第五

11、天FS、EF值較給藥前和相應(yīng)的對照組也有顯著下降(分別為39.3±2.6％和76.1±2.7％)，但高于慢性靜脈給藥的大鼠(p<0.05)。慢性腹腔給藥的大鼠較早出現(xiàn)大量血性腹水，甚至死亡，但FS、EF值無顯著降低(分別為45.7±6.3％和81.8±6.3％)。心肌組織病理學(xué)檢查及光鏡下的半定量評分結(jié)果證實，慢性靜脈給藥的大鼠心肌病變最嚴(yán)重，光鏡下表現(xiàn)為肌原纖維排列紊亂、缺失，胞漿空泡化；急性靜脈給藥的大鼠心肌病變程度較輕，而慢性腹腔

12、給藥的大鼠光鏡下心肌組織未見顯著病變。心臟超聲所測得的FS、EF值與光鏡下病理評分呈顯著負相關(guān)(r值分別為-0.64和-0.57)。
　　 結(jié)論
　　 阿霉素小劑量間斷靜脈給藥共六周，累計15mg/kg的慢性給藥方案能模擬了臨床化療用藥過程，并造成大鼠阿霉素心肌病改變，是阿霉素心肌病理想的動物模型。超聲心動圖能準(zhǔn)確測量大鼠心臟腔徑，所得心功能指標(biāo)與病理改變有良好的相關(guān)性。
　　 第三部分促血小板生成素對阿霉素心肌

13、病大鼠心肌損害的保護作用的研究
　　 研究目的
　　 探討促血小板生成素(TPO)對于大鼠阿霉素心肌病是否具有心肌保護作用及其可能的機制。
　　 材料和方法
　　 雄性S-D大鼠60只，隨機分成阿霉素組(DOX組)18只，TPO干預(yù)組(DT組)18只，作為陽性對照的右丙亞胺(DZR)干預(yù)組(DD組)14只以及正常對照組(CON組)10只。除正常對照組外，其余三組大鼠均予以DOX2.5mg/kg尾靜脈注射，

14、每周一次，連續(xù)六周。對照組大鼠根據(jù)體重予以等量的生理鹽水尾靜脈注射。DT組大鼠予以TPO10μg/kg腹腔注射，每周三次，分別在DOX給藥前一次，給藥后兩次，一共六周。DD組大鼠DZR的干預(yù)方法是每次DOX給藥前三十分鐘予以DZR50mg/kg腹腔注射，每周一次，一共六周。記錄大鼠體重增長情況，給藥前和第十一周采血進行血細胞計數(shù)。給藥前、給藥第六周以及第十一周處死大鼠前進行超聲心動圖檢查，評估心功能變化。大鼠處死后心臟進行病理切片，光鏡

15、下觀察心肌組織學(xué)變化。部分心肌標(biāo)本在電鏡下觀察超微結(jié)構(gòu)變化。采用Western Blot法檢測大鼠心肌組織中Akt和ERK的磷酸化水平。
　　 結(jié)果
　　 OX給藥的三組大鼠體重增長減退，血細胞計數(shù)下降。第十一周DOX組大鼠仍然存在骨髓抑制，而TPO干預(yù)的大鼠各系造血恢復(fù)良好。DOX組大鼠出現(xiàn)了左室擴張(LVIDd/BW和LVIDs增大)和心功能(FS和EF)的顯著下降(p<0.05)；光鏡下見阿霉素心肌病的典型改變；電

16、鏡下顯示心肌細胞線粒體腫脹，空泡變性等。而經(jīng)過TPO或DZR干預(yù)的大鼠FS和EF值顯著高于DOX組，與對照組比較無顯著差異(p>0.05)。光鏡下的病理評分結(jié)果顯示，DD組大鼠心肌病變較DT組輕，DT組較DOX組輕，差別具有統(tǒng)計學(xué)意義(p<0.05)。DOX組大鼠心肌組織中Akt和ERK的磷酸化水平被顯著抑制，DZR可以上調(diào)Akt和ERK的磷酸化水平，而TPO僅顯著上調(diào)了Akt的磷酸化水平(p<0.05)。
　　 結(jié)論
　

17、　 Akt和ERK磷酸化水平的抑制可能與DOX所致的慢性心肌損害過程有關(guān)。TPO可以減輕阿霉素所致的大鼠心肌病變，改善心功能；其機制可能與上調(diào)Akt磷酸化水平及相關(guān)的抗凋亡信號通路有關(guān)。而DZR可以上調(diào)Akt和ERK的磷酸化水平，也可能是其心肌保護作用機制之一。
　　 總結(jié)
　　 1.接受過ANTH治療的患兒與正常兒童比較，存在亞臨床心功能損害。DNR累積劑量是發(fā)生心功能異常的獨立危險因素，累積劑量超過210mg/m2

18、的患兒發(fā)生左室擴張和EF值下降的風(fēng)險增大，需要長期隨訪。
　　 2.利用S-D大鼠經(jīng)尾靜脈小劑量間斷注射阿霉素的慢性給藥方案，可以模擬臨床化療的用藥過程，并造成阿霉素心肌病的大鼠模型。超聲心動圖評估大鼠的心功能，與心肌的病理改變有顯著的相關(guān)性。
　　 3.Akt和ERK磷酸化水平的抑制可能與DOX所致的慢性心肌損害有關(guān)。TPO可以減輕阿霉素所致的大鼠心肌病變，改善心功能；其作用機制可能與Akt磷酸化水平的上調(diào)及相關(guān)的抗凋