低剂量辐射（LDR）对蒽环类抗肿瘤药物所致心肌损伤的保护作用及机制的研究

Doxorubicin as a representative of anthracycline antineoplastic drugs is one of the most effective chemotherapy drugs and also the core component for a variety of chemotherapy regimens. It has been widely used to treat solid tumors and hematological malignancies. However,severe cardiac toxicity greatly limited its clinical application; therefore, how to reduce and control its cardiac toxicity is an urgent issue that clincians want to solve. Our previous studies have shown that low dose radiation (LDR) can induce hormetic and adaptive responses in normal human cells but not in tumor cells in vitro and in vivo. Our hypothesis is that the induction by LDR of apaptive response in normal tissue without loss of large-dose radiation tumor therapy efficacy may be applied into anthracycline tumor therapy. Therefore, this project will study the protective effect by LDR on doxorubicin-induced cardiac damage without influence of its tumor therapeutic effect with animal models, and also explore the mechanism by which LDR protect the heart from doxorubicin and does not affect the tumor therapeutic effect of doxorubicin.

以阿霉素为代表的蒽环类抗肿瘤药物是目前广泛应用于实体瘤及血液系统恶性肿瘤的多种化疗方案中最有效的核心化疗药物之一。但受其严重的心脏毒性影响，极大地限制了其临床使用范围和应用效果。如何有效降低与防治蒽环类抗肿瘤药物所致心脏毒性是目前临床医生急需解决的重要课题之一。本课题组前期研究表明LDR对机体正常细胞具有兴奋效应和适应性反应，而对肿瘤细胞并不产生这种兴奋效应和适应性反应。同时通过体内及体外试验证实：LDR不但不会降低随后放化疗对肿瘤细胞的疗效，反而由于其对正常组织有益的兴奋效应和适应性反应，提高了正常组织对放化疗的耐受和损伤修复能力。基于上述结果，我们试图将LDR应用于阿霉素抗肿瘤治疗中，作为心肌保护的一个辅助治疗手段。本课题拟通过动物模型研究LDR对阿霉素所致心肌损伤的保护作用和对阿霉素抗肿瘤疗效的影响，探讨其作用机制。

多柔比星（DOX）属蒽环类抗肿瘤药物，因其抗肿瘤作用强、抗瘤谱广，已成为临床上多种恶性肿瘤的核心化疗药物。但因其严重的心脏毒性限制了该药的临床应用。如何在抗肿瘤的同时预防或降低DOX的心脏毒性是目前国内外临床医生的研究热点。有研究认为低剂量辐射(low dose radiation，LDR)引起的机体正常组织兴奋效应和适应性反应对机体后续的放化疗损伤可能具有一定的保护作用。本课题组为探讨LDR对多柔比星所致的心肌损伤的保护作用及可能机制开展了一系列实验，现将结果归纳如下：. 通过观察检测小鼠的心电图、血清心肌酶活性、心肌组织病理形态学变化、免疫组化等指标，探讨LDR对多柔比星所致心肌损伤的保护作用。本研究发现LDR可诱导心肌细胞的预适应，对抗后续多柔比星引起的心肌细胞损伤。其机制可能是LDR预处理可对抗多柔比星诱导的氧化应激损伤，抑制线粒体依赖的细胞凋亡信号传导，减少多柔比星诱导的心肌细胞凋亡。. 针对线粒体途径的机制本课题组开展了进一步实验。应用PCR array、Western Blot、全基因组表达谱芯片等技术，观察LDR对DOX所致心肌线粒体形态学的改变，分析线粒体相关基因转录、蛋白表达、复合体（Complex）活性及ATP含量。研究发现LDR可通过诱导细胞的预适应对抗后续DOX引起的心肌细胞线粒体损伤。推测其可能机制为LDR预处理可影响线粒体相关基因的转录及相关蛋白的表达，提高线粒体复合体活性，增加线粒体ATP含量，改善线粒体功能。. 在此基础上，建立荷瘤鼠乳腺癌模型，从宏观及分子水平探讨LDR预处理对DOX抗肿瘤作用的影响，同时进一步探讨LDR对DOX所致心脏毒性的保护作用。通过HE染色、免疫组化、Western Blot、TUNEL等检测手段，分析肿瘤细胞及心肌细胞凋亡情况、肿瘤细胞凋亡相关基因的蛋白表达。结果发现LDR可能参与mTOR信号通路的调节，保护心肌组织；联合DOX可使肿瘤转移及侵袭相关基因的蛋白表达减低，提示LDR预处理联合DOX可能协同抑制肿瘤转移、侵袭。. 综上，LDR有望成为DOX抗肿瘤治疗过程中心肌保护的一个辅助治疗手段。