蒽环类药物相关心脏毒性早期评价指标研究进展

孔亚茹，王丽红

（承德医学院附属医院，河北 承德）

0 引言

蒽环类药物（Anthracycline）是临床用于治疗血液系统及各种实体恶性肿瘤的细胞毒性化学治疗剂，而其化疗期间导致的心脏毒性也是临床上公认的。近年来，很多证据均表明蒽环类药物化疗后心脏事件的风险远远高于肿瘤复发。并且蒽环类药物相关心脏毒性（Anthracycline-induced cardiotoxicity，ACT）被认为是从亚临床心肌损伤开始，到早期无临床症状的左室射血分数（LVEF）的下降，从而发展成症状性心力衰竭的过程[1]。另外，使用蒽环类药物并没有绝对的安全阈值，首次使用便可能损伤心肌。因此，在蒽环类药物化疗过程中通过有效、特异的评估方法早期发现ACT发生的的高危患者，仍是防止ACT产生严重不良后果的关键。

1 生物标志物

1.1 心肌肌钙蛋白（cTn）

cTn是涉及心肌收缩的三种调节蛋白的复合体[2]。据报道，血清cTn水平可以检测不可逆的心肌细胞坏死，因此cTn对急性心肌梗死及心绞痛的具有诊断及评估预后的价值。2012年ESMO心血管毒性临床实践指南建议在基线、癌症治疗期间和之后进行cTn检测（证据水平III，B级）[3]。多项研究[4-5]对cTn在化疗相关心脏毒性中的诊断及预测作用进行了评估。Curigliano等[6]对204名接受高剂量化疗药物的患者进行的一项研究中，结果表明32%的患者在LVEF下降前观察到cTnI升高。而一项探讨cTnT和NT-proBNP作为乳腺癌化疗早期心脏毒性预测因子的研究中表明在心脏毒性事件发生时cTnT和NT-proBNP升高却非常罕见[7]。因此，cTn对评估早期ACT的价值仍存在争议。

1.2 脑钠肽（BNP）

BNP主要由心室负荷和室壁张力的改变刺激心肌细胞产生，合成后可进一步切割成无活动的N端脑钠肽前体(NT-proBNP)，两者对心衰的诊断与预后具有很大价值[5]。相对BNP而言，NT-proBNP清除较慢、半衰期长且稳定，受到的影响因素较少，在体内的水平随着心肌受损程度而增高，是一种监测心脏功能较灵敏的指标[4]。Terse等[8]用大鼠制造了2-脱氧-D-葡萄糖诱导产生的心脏毒性的模型进行实验，在研究的第7、14和45天时NT-proBNP的血浆浓度以剂量依赖性方式显着增加，与随后的尸检病理结果相一致。这表明了NT-proBNP对心脏毒性监测的优越性。然而，在临床化疗过程的采血时间及BNP的诊断界值均无统一定论，仍需深入研究。

1.3 髓过氧化物酶（MPO）

MPO是由多形核白细胞、单核细胞和某些组织的巨噬细胞分泌的一种酶，具有促动脉粥样硬化和促氧化作用，可进一步引起脂质过氧化、清除一氧化氮（NO）及抑制一氧化氮合酶（eNOS）[9]。近年来有研究也表明，MPO是应用蒽环类药物人群发生心脏功能障碍的潜在标志物[10-11]。Ky等[12]在应用蒽环类药物化疗的乳腺癌患者中研究了包括MPO和cTnI在内的8种生物标志物，分别检测了基线水平及化疗过程中每3个月的生物标志物水平（共15个月），结果表明心脏毒性风险增加与cTnI（P=0.02）和MPO（P=0.048）间期变化相关。更重要的是MPO和cTnI的组合监测可以改善预测ACT的灵敏度和特异度。

1.4 精氨酸-NO 代谢产物

精氨酸在NOS的催化作用下产生的NO，是心血管稳态的关键调节因子。蒽环类药物能与血管内皮细胞中表达最多的eNOS的还原结构域直接结合，生成半醌自由基团，半醌自由基团在O2存在下生成超氧阴离子及过氧化氢，[13]不仅增加了活性氧还形成，还使得NO生物利用度降低。NO生物利用度降低可导致DNA损伤、脂质过氧化、心肌细胞凋亡、内皮细胞功能障碍和心肌收缩力降低。另外，当精氨酸向NO的转化受损时，会合成替代代谢产物不对称二甲基精氨酸（ADMA）等物质，进一步抑制NOS[14-15]。有研究表明ADMA水平升高是冠心病、心肌梗死和心力衰竭患者心血管死亡率的预测因子[15]。精氨酸-NO代谢途径涉及多种心血管疾病状态，Finkelman等[14]在应用阿霉素治疗乳腺癌患者的研究中显示，在应用蒽环类药物2个月时ADMA水平变化与ACT相关，风险比为2.70。因此，在蒽环类药物化疗过程中，精氨酸-NO代谢产物的早期变化可能具有识别ACT的潜能。

1.5 其他

高敏C反应蛋白（hsCRP）、白细胞介素-6、糖原磷酸化酶BB（GPBB）及NRG-1等指标已被评估其在预测心脏毒性方面的效用[4,11,16]，但仍存在包括生物标志物最佳测定时间、阈值等在内的许多问题。因此，需进一步验证这些生物标志物与化疗相关心脏毒性之间的相关性，并证明这些心脏毒性标志物的早期预测价值。

2 物理检查方法

2.1 心电图（ECG）

ECG是临床上发现心脏疾患的一种较为经济常的规检测手段。ACT的常见ECG改变包括有ST-T改变、窦速、QT间期延长、室早和短暂性心房收缩[17]，该类表现一般出现较早。但是，ECG改变往往受多种因素的影响，且常为一过性表现，特异性较差。

2.2 心脏彩超

心脏彩超通常用于监测心脏结构域功能。当心功能受损时可表现为LVEF下降、心室收缩与舒张功能障碍等，在临床实践中被广泛使用[17]。目前大多数研究中化疗相关心脏毒性诊断的关键步骤为与基线相比LVEF的降低。然而由于心室壁的强大储备功能及心脏的代偿能力，在化疗期间无法检测LVEF得小变化（<10%），对早期亚临床心功能受损的检测敏感性不高[4,18]。

二维斑点追踪技术（2D-STE）是近年来用于评价亚临床心肌功能异常的一项新兴超声技术。2D-STE能够通过从纵向、圆周和径向计算左心室每一节段的应变，更早的检测微小的心肌功能变化[18]。有研究表明，2D-STE测定的心脏整体纵向应变（GLS）是评价左室应变的常规指标，可以在LVEF下降之前检测到心肌损伤[3,19]。Arciniegas等[20]在应用蒽环类联合曲妥珠单抗治疗的66名乳腺癌病例的研究中显示，GLS测量结果的早期变化对化疗后心脏毒性发生有预测作用(灵敏度100%，特异度73%，P＜0.001)。因此，相比普通心脏彩超，2D-STE可能对早期诊断ACT更有价值。

2.3 心脏磁共振成像（CMR）

CMR可以评估心室容量和功能变化，非侵入性识别心肌组织特征，发现早期心肌水肿、炎症以、纤维化，因此在鉴定癌症患者的早期和晚期心脏毒性中起重要作用[20]。一项应用动物造模的研究[1]中显示，心肌T1图像特别是细胞外心肌体积（ECV）与心肌纤维化程度强烈相关（r=0.979，P＜0.001），表明CMR作为检测亚临床心脏毒性的可行性。但因其较高的成本及患者自身因素，如安装心脏起搏器、患有幽闭恐惧症等限制了其广泛使用[2,18]。

3 心肌活检

心肌活检是诊断ACT的金标准，可以在显微镜下直观的观察心肌线粒体的损伤、细胞质空泡化、肌原纤维的损失等[2]，但该检查方法对技术操作的要求极高并且属于一项有创检查，因此临床不易普及应用。

4 蒽环类药物相关心脏毒性的遗传易感性--基因多态性

在蒽环类药物化疗过程中，有些患者接受了极低剂量的蒽环类药物就发生了心脏毒性并发症[2,4,21]，而有些患者却可以耐受高剂量的蒽环类药物[21-23]。患者对蒽环类药物产生的这种个体差异可能与遗传变异有关。近年来，通过对蒽环类药物基因组学的研究使得个体间基因差异作为ACT的预测因子越来越成为可能。理论上，参与蒽环类药物吸收、分布、代谢及排泄等过程的相关基因的多态性均可影响ACT的发生与发展。目前，通过候选基因研究已经发现了几种遗传多态性与ACT之间的关联[24]。例如 RARG、CBR3、SLC28A3 、NCF4、RAC2、ABC、UGT1A6、CYBA等，其中45%的单核苷酸多态性（SNP）位于编码转运蛋白的基因中，这表明穿过细胞膜的蒽环类药物转运是通过几种转运蛋白完成的。另外，有27%位于氧化应激相关基因中，19%位于蒽环类药物代谢酶中，9%位于参与DNA修复和复制的基因中[24]。但是，目前大多数研究都是在接受阿霉素或柔红霉素的儿童中进行的，因此这些遗传标记在成年人及其他蒽环类药物中的可推广性仍需进一步研究。

Visscher等[25]在156名应用蒽环类药物治疗的儿童中，对220个关键药物生物转化基因中的2977个单核苷酸多态性（SNP）进行了研究。该项研究表明，膜转运蛋白SLC28A3基因中的同义编码变体rs7853758(L461L)与ACT高度相关（P=0.0071）。同一研究小组随后在加拿大的188名儿童中也验证了该结果（P=0.0072）。但是遗憾的是该项研究并未证实ABCC2 rs8187694、CYBA rs4673、RAC2 rs13058338、NCF4 rs1883112及CBR3 rs1056892与ACT之间的关联。这表明，对于成人与儿童患者，这些关联可能存在差异。一项全基因组关联研究[26]在RARG中发现了与儿童ACT的相关的非同义编码变体（rs2229774，S427L）。该变体改变了RARG功能，使其不能像野生型RARG一样有效地抑制导致ACT遗传决定因子Top2b表达，从而增加了心脏毒性的发生。Aminkeng等[23]在减少ACT发生的基因检测建议中也推荐对儿童期癌症患者的SLC28A3（rs7853758，L461L）及RARG（rs2229774，S427L）变体进行药物基因组学检测，同时也强调了UGT1A6*4（rs17863783，V209V）与儿童患者ACT发生的强烈相关性。UGT1A6是葡糖醛酸化途径的酶，可将蒽环类药物转化成具有水溶性、可排泄的代谢物。葡萄糖醛酸氧化是发生在肝脏中的一种II期解毒途径，其中葡萄糖醛酸与毒素结合，有效地解毒了大多数常用药物[23]。葡萄糖醛酸氧化可能导致有毒的蒽环类代谢物在体内积累，增加心脏毒性[27]。

另外一项研究[22]证实了CBR3的rs1056892与ACT的相关性。羰基还原酶（CBR）是一种单体胞质酶，催化阿霉素还原为毒性醇代谢物。这些代谢物在心肌细胞中形成储存库，并通过抑制Ca2+和Na+/K+泵的活性而损害心肌收缩力。CBR3的功能多态性调控着蒽环醇代谢产物的合成，其中CBR3 V244（G等位基因）催化阿霉素的合成速度是CBR3 M244（A等位基因）的2.6倍[28]，可产生更多的醇代谢物。在应用蒽环类药物的儿童癌症中发现rs1056892纯合野生型G等位基因与ACT风险增加相关[23,28]。而之前报道过与ACT相关的RAC2、NCF4和SLC28A3在该项研究中并未得到证实[22,29]。

5 小结

医疗技术目前日新月异，早期发现并及时治疗已经使癌症转变成一种可以“治愈”的慢性疾病。从长远来看，化疗相关心脏损伤的死亡风险超过了许多肿瘤本身的死亡风险。化疗期间的心功能监测是早期发现ACT的重要步骤，由于缺乏在化疗过程早期识别心脏毒性风险的检查方法，心脏事件正在逐渐成为严重影响癌症患者生存期及远期生存质量的重要因素。因此，仍需积极的寻找早期、敏感及特异的ACT监测方法，为及时的诊断及个体化治疗提供依据，从而改善癌症患者的临床结局。