British Journal of Pharmacology 激活MET受体减轻阿霉素所致心脏毒性 - zhengxj1/Papers GitHub Wiki

背景

临床用于广谱抗癌治疗的阿霉素，严重副作用以心脏毒性最为突出。由Met基因编码的肝细胞生长因子(HGF)可保护心肌细胞免受损伤，但其低分布影响了生物有效性。HGF的受体MET酪氨酸激酶在抗缺氧损伤的心脏保护中起关键作用，在心肌细胞中沉默Met基因会增加ROS累积，HGF还促进心肌干细胞的迁移和增殖，表明HGF可能在应激或损伤情况下发挥心脏保护功能，但由于HGF会与细胞外基质中的肝素和皮肤素硫酸盐结合，导致生物利用度很低。作者利用激动型单克隆抗体(mAb)激活HGF受体观察能否保护阿霉素引起的心脏毒性。

1.MET受体激活减轻阿霉素诱导的体内恶病质。

体内实验发现在给予阿霉素后，在存活率没有明显变化的情况下，在第7天开始小鼠体重下降，35天后总体重下降20%(图1a，b)；通过采集T2w磁共振图像显示在阿霉素治疗开始后的第28天肌肉体积明显受损(图1c)；这与阿霉素治疗患者的临床表现相一致。基于HGF-MET轴的细胞保护作用，利用MET抗体(mAb)模拟HGF刺激的效果，在小鼠每次注射阿霉素前24小时接受单抗(5 mg/kg)治疗，Doxo+mAb组的初始体质量下降10%，明显低于单用阿霉素的恶病质效应(图1a)；单抗治疗阻止了背部肌肉体积的下降(图1c)。但mAb不能阻止阿霉素介导的实质器官损伤。这些结果表明，MET轴的激活减轻了阿霉素介导骨骼肌的恶病质。

2.激活MET受体对阿霉素心脏毒性的体内保护作用。

在临床上，蒽环类药物的累积往往会影响左心室的功能。为评估心脏功能，在阿霉素治疗开始后的第28天进行磁共振分析。与对照组相比，阿霉素治疗增加了收缩末期容积(ESV)，降低了心搏量(SV)和心输出量(CO)，说明收缩力受损，而经激动剂抗体治疗后均恢复正常。阿霉素治疗后射血分数(EF)降低，mAb也起到明显保护作用。 在间质纤维化方面，阿霉素上调α-SMA，而被单克隆抗体治疗降低(图3a, b)。且阿霉素处理的小鼠心脏中细胞外基质蛋白(结缔组织生长因子、I型胶原α2链、金属肽酶抑制因子1和金属肽酶9)、骨骼肌α-肌动蛋白和心钠素的表达水平上调，mAb治疗后抑制上述基因的升高(图3c)。而Doxo组和Doxo+mAb组小鼠MET受体和HGF mRNA水平均无明显变化。在急性模型中，动物只接受一次腹腔注射。注射阿霉素(15 mg/kg)，Doxo+mAb组在给药前2 4h注射单抗(5 mg/kg)。阿霉素治疗48小时后，检测心肌组织MET下游信号转导通路的磷酸化水平。阿霉素和单抗处理不影响ERK1/2的磷酸化, 在阿霉素治疗后，PI3K/Akt通路中的主要参与者p-Akt的轻微激活 (图3D)。与安慰剂相比，在阿霉素治疗后STAT3磷酸化显著增加，而在Doxo+mAb组保持不变(图3D)，提示心肌细胞可能是MET介导的抗体保护的靶细胞。

3. MET受体激活保护阿霉素诱导的心肌细胞DNA损伤。

为了评价MET激活对心肌细胞的直接作用，阿霉素引起的DNA损伤响应(DDR)促进组蛋白H2AX在S139(γH2AX)位点磷酸化。Western blots中γH2AX和PARP1蛋白水平的增加(图4a)。HGF激活MET可显著减弱DDR反应(图4a)。与上述观察结果一致的是，流式细胞仪测量显示，单独用阿霉素增加的γH2AX蛋白水平可被肝细胞生长因子降低(图4b)，γH2AX病灶的定量成像显示MET激活减少了阿霉素诱导的心肌细胞DNA损伤(图4c)。特异性MET抑制剂JNJ-38877605(JNJ)会抑制MET对应激的保护作用(图4a-c)，而使用激动剂mAb(100 NM)激活MET受体则可保护心肌细胞(图4d，e)。

4. 激活MET受体可减轻阿霉素诱导的心肌成肌细胞凋亡。

持续阿霉素诱导的DNA损伤会刺激凋亡途径触发细胞死亡，涉及caspase级联反应的激活。阿霉素促进cleaved-caspase3的显著增加，而HGF显著降低cleaved-caspase3水平(图5)

5. STAT3在MET介导的体外心肌保护中发挥关键作用。

STAT3是MET下游信号重要转导分子，在MET介导心脏保护中起对抗阿霉素毒性的作用。在对照组和阿霉素处理的细胞中都发现STAT3磷酸化(图6a)。HGF进一步增加STAT3磷酸化水平，特异性JNJ抑制剂减少STAT3的磷酸化(图6a)。由于mAb与受体的亲和力低于天然配体，因此mAb对STAT3的磷酸化修饰低于HGF处理组。STATTIC是一种防止STAT3二聚化和核内转移的小分子，发现直接抑制STAT3可阻止MET诱导的PARP1和γH2Ax的降低(图6b-d)，STAT3抑制剂完全阻断了MET诱导的心肌保护(图6e，f)，说明STAT3在MET介导的体外心肌保护中发挥关键作用。阿霉素在临床引起的副作用，严重影响患者的生活质量，辅助使用激动剂mAb，激活MET受体可有效防止抗肿瘤药物的毒性。