Nur77保护阿霉素心脏毒性的机制研究

Doxorubicin (Dox), an anthracycline (ADM) chemotherapeutic, is one of the most effective agents used frequently in the treatment of many hematologic and solid tumor malignancies. Despite its clinical efficacy, the drug is often limited due to its severe cumulative cardiotoxicity, which severally affects the long term survival and the quality of life of cancer patients. Therefore,understanding the underlying mechanisms and developing novel therapies are of great scientific and therapeutic interests. Orphan nuclear receptor Nur77 is critically implicated in the protection of cardiac hypertrophy and heart injury. Recently, we found that Nur77 levels are significantly reduced in the heart during Dox-induced cardiotoxicity, and over-expression of Nur77 protects cardiac cells from Dox-induced injury. In this application, we will further 1) Establish the role of Nur77 in Dox-induced cardiomyopathy by using Nur77 cardiac specific transgenic mice and knockout mice; 2) Elucidate the role of Nur77 downstream gene Realxin-3 in Nur77-mediated cardioprotection against Dox-induced cardiomyopathy; 3) Establish the capacity of pharmacological Nur77 activators to block Dox cardiomyopathy without compromising anti-cancer activity of the drug. It’s hoped that the successful completion of the proposed studies will ultimately provide a novel therapeutic approach to protect the heart against Dox-induced cardiomyopathy.

阿霉素是一种蒽环类的广谱化疗药，广泛应用于血液系统及实体恶性肿瘤的治疗。但阿霉素引起的致命心脏毒性反应，严重影响了阿霉素的实际疗效和患者的生存质量。目前对阿霉素引起的心肌毒性尚无有效的保护治疗方法，因此深入研究阿霉素作用机制、发现新的治疗靶点具有重要的科学和治疗意义。研究表明，孤儿受体Nur77具有重要的抗心肌肥厚及保护心肌细胞损伤等作用。我们的前期研究表明，阿霉素引起的心肌细胞Nur77表达下降在阿霉素诱导的心脏毒性中起关键作用，但其作用机制有待明确。为此，我们将通过对Nur77心脏特异的转基因及基因剔除小鼠的研究，进一步确立Nur77在阿霉素诱导心脏毒性的作用；通过对心肌细胞中Nur77下游调控基因松弛素-3(Relaxin-3) 的研究，探讨Nur77抗阿霉素心脏毒性的作用机制；通过临床前期转化医学研究，探讨Nur77激动剂对阿霉素心脏毒性的保护作用及对阿霉素体内外抗肿瘤作用的影响。

阿霉素是一种蒽环类周期非特异性化疗药物，通过抑制RNA 和DNA的合成，对多种肿瘤均有治疗作用。然而，阿霉素会引起一系列致命性心脏毒性反应如心肌病和心脏衰竭，目前除了降低药物剂量和改变给药途径外，没有一种较好的方法能减轻或消除阿霉素引起的心脏毒性，因此，找出一些新的预防阿霉素心脏毒性的靶点具有重要的科学和临床意义。我们以基因芯片及定量PCR等分析了阿霉素对心肌细胞毒性通路中重要基因表达水平的影响后发现，阿霉素对心肌细胞中孤儿受体77（Nur77）的表达具有显著的抑制作用。在Nur77心脏转基因老鼠，我们发现Nur77在心脏中高表达可明显在阿霉素诱导心肌细胞凋亡、纤维化及心肌细胞BNP和ANP的表达。RNA测序发现Nur77高表达可明显抑制心肌细胞中炎性分子的表达，同时对p53通路有明显的抑制作用，提示nur77可通过抑制炎症反应及p53诱导的细胞死亡对阿霉素诱导心脏毒性起保护作用。内皮细胞炎症在阿霉素心脏毒性的发生发展中起重要作用，我们发现Nur77具有明显地抗炎作用。内皮细胞高表达Nur77可明显抑制内皮细胞caspase-1的表达和裂解以及LPS诱导的白介素-1的裂解及分泌，对体内炎症反应起明显的抑制作用。进一步的研究表明，在Nur77基因敲除老鼠中， LPS诱导的炎症反应明显加强，Caspase-1抑制剂可抑制LPS诱导的Nur77基因敲除老鼠的炎症反应，这些研究表明，Nur77在抑制caspase-1介导的细胞炎性小体活化及炎症反应过程中起重要作用。在研究Nur77抗细胞凋亡方面，我们发现Nur77下游基因Mst1激酶在调节阿霉素诱导心脏毒性方面起重要作用，我们对Mst1的抑制剂XY377进行了初步的药理学研究，发现XY377可明显抑制内皮粘附分子VCAM-1和ICAM-1的表达，免疫细胞THP-1细胞对活化内皮细胞的粘连，提示Mst1是抗炎抗凋亡的重要有效靶点。综上所述，本研究发现孤儿受体Nur77及其下游的Mst1激酶在阿霉素诱导心脏毒性中起重要作用，是防止阿霉素心脏毒性的新靶点，同时我们发现了调节此通路的Mst1激酶抑制剂XY377的抗炎作用，可为心血管疾病及心衰的治疗提供了新的靶点。