放疗联合重组人血管内皮抑制素所致的心脏毒性及潜在机制的研究

Radiation-induced heart disease(RIHD)has become one of the important non-cancerous lung cancer fatal cause of the patients after thoracic radiotherapy , but the underlying pathophysiological mechanism is not clear. Our previous work found that damage to a total dose of 40Gy irradiation caused a slight heart injury ; recombinant human endostatin (Endostar) treatment of lung cancer has been clearly stated in the specification, while cardiotoxicity of Endostar deserves attention; On the mechanisms of RIHD, the radiation not only injure the vascular endothelial cells resulting in ischemic heart disease, but also directly damage cardiac cells, leading to apoptosis or necrosis, eventually manifestation of fibrosis, This process involves in the mitochondrial pathway of apoptosis and TGF-β1 / Smad / CTGF protein signaling pathway; The Cardiotoxicity mechanism of Endostar is very similar to the mechanisms above, so Endostar will increase the damage caused by cardiac irradiation of 40Gy, and make great risk to the patients. So we will go through animal model and cell model of the irradiated heart and Endostar intervention, using RT-PCR, Western blotting, Cell transfection, to explain the mechanism of the cardiotoxicity of radiotherapy combined with Endostar systematically and to provide reference for reducing the incidence of RIHD in clinic.

放射性心脏损伤（radiation-induced heart disease，RIHD）已成为肺癌等胸部患者放疗后重要的非癌性死亡原因之一，但潜在的病理生理机制并不清楚。本课题组前期工作发现总剂量为40Gy照射心脏造成的损伤轻微；重组人血管内皮抑素（恩度）治疗肺癌在规范中已明确指出，同时恩度的心脏毒性值得关注；目前关于RIHD的机制，既可损伤血管内皮细胞导致缺血性心脏病，又可直接损伤心肌细胞，导致凋亡或坏死，最终表现为纤维化，涉及线粒体途径的细胞凋亡及TGF-β1/Smad/CTGF蛋白信号通路；恩度的心脏毒性机制与上述极其相似，所以考虑恩度将加重心脏照射40Gy时造成的损伤，给患者带来极大隐患。综上，我们将通过照射心脏+恩度干预动物模型、细胞模型两部分，采用RT-PCR、免疫印迹法、细胞转染等技术，系统阐述放疗联合恩度导致的心脏毒性及潜在机制，为临床中减少RIHD的发生提供参考。

恩度在临床使用中发现可以导致部分患者心脏损伤。胸部肿瘤的放射治疗不可避免的照射部分心脏组织可能导致放射性损伤。心肌组织纤维化的调控可能与TGF-β1、Smad2、3、CTGF信号通路有关。microRNA-21（miR-21）是最早发现的参与心肌纤维化调节的miRNA，多项研究发现miR-21参与心肌纤维化过程中细胞外基质的调节及信号通路调节促进心肌纤维化发展。目前靶向药物治疗与放疗在临床广泛结合使用会不会增加心脏的损伤是一个非常值得研究的课题。本课题通过大鼠动物模型研究恩度与辐射25Gy（5Gy×5天）对心脏的影响，体外实验通过大鼠心肌细胞及心肌成纤维细胞进行研究。实验动物随机分为25Gy照射组（5Gy/次×5天），恩度6mg/kg组，恩度12mg/kg组，25Gy照射+恩度6mg/kg组，25Gy照射+恩度12mg/kg组和空白对照组，每组15只。照射及给药后1、2周血清肌钙蛋白 I增高，2周时CK-MB增高，2周及1个月血清TGF-β1增高。对大鼠在体心脏实验发现恩度及放射处理后1个月光镜下可见少许炎症细胞浸润，3个月炎性细胞浸润明显并出现纤维化改变、6个月后纤维化改变加重。恩度单独应用对大鼠损伤轻微（光镜下无改变，电镜下见部分线粒体肿胀、嵴缺失），恩度和辐射处理后一定程度上增加了大鼠心肌细胞的损伤，射线所致心肌纤维化的过程至少可持续至放疗后6个月。恩度可加重射线损伤后心肌纤维化的过程，而对血管结构正常的心肌组织没有毒性作用。体外实验确定恩度对大鼠心肌细胞的IC50值为529μg/ml，体外心肌细胞实验RT-PCR及Western Blot结果显示恩度、照射处理后大鼠心肌细胞TGF-β1、Smad2、Smad3、CTGF基因及蛋白表达均上调。恩度与照射可直接引起心肌细胞的凋亡，TGF-β1、Smad2、Smad3、CTGF信号通路可能是恩度联合辐射致心肌纤维化损伤的共同信号通路，该通路可能成为治疗放射性心肌纤维化的靶点。心肌成纤维细胞纤维化与miR21有关，促进该基因表达可使心肌成纤维细胞纤维化增加，抑制该基因表达纤维化减轻。这对于靶向药物与放射治疗这种越来越紧密结合的治疗模式的心脏损伤提供了一定的参考价值。