论文发表 | 曲妥珠单抗加重辐射诱发的小鼠心脏毒性

文献信息

近日，上海交通大学医学院瑞金医院放射肿瘤科、临床研究中心李敏教授团队的研究成果“Trastuzumab aggravates radiation induced cardiotoxicity in mice”（曲妥珠单抗加重辐射诱发的小鼠心脏毒性 ）在学术期刊American Journal of Cancer Research（影响因子6.1）发表。平生公司的Super Nova^® PET/CT 产品在论文中提供了重要的小鼠心脏PET/CT图像和定量分析。

该研究的通讯作者为放射肿瘤科李敏教授，第一作者为易培强。

文献背景：

放射治疗是综合性抗癌治疗不可或缺的一部分。超过50%的肿瘤患者在治疗过程中需要放疗。尽管胸部照射显著提高了胸部肿瘤患者（包括乳腺癌、肺癌、食管癌、霍奇金淋巴瘤）的无病生存时间，但这些患者的长期总体生存率受到相关辐射诱发的心血管毒性的影响。心血管不良事件是霍奇金淋巴瘤和乳腺癌患者放疗后长期非肿瘤死亡的最常见原因。因此，在接受胸部放射治疗的过程中，必须仔细考虑心血管毒性。

一些人表皮生长因子受体2过度表达的乳腺癌患者需要胸部放疗和曲妥珠单抗（TRZ）靶向治疗。与联合治疗相关的心脏毒性可能会限制抗肿瘤治疗的临床益处。考虑到心脏毒性，目前对胸部放疗是否以及如何与TRZ同时进行尚无共识。本研究旨在通过辐射和TRZ建立体外和体内心脏损伤模型，分析在心脏中是否存在协同效应，并探讨其分子变化。首先，建立了H9C2心肌细胞体外辐射模型。通过细胞流式细胞术、CCK-8试验、Western blot、γ-H2AX荧光焦点形成和细胞活性氧（ROS）含量测定，观察TRZ和辐射对心肌细胞损伤的影响。其次，采用X射线心脏照射结合TRZ建立小鼠心脏损伤模型。6个月后，通过小动物超声和¹⁸F-FDG微型PET/CT分析心功能。组织切片观察心脏组织形态学变化。研究者发现，在体外，同时使用TRZ会加重辐射对心肌细胞的损伤作用。TRZ的影响可能是通过抑制Akt磷酸化、促进细胞内ROS的过度积累和促进细胞内DNA损伤而实现的。在动物实验中，分别用超声心动图和¹⁸F-FDG MicroPET/CT观察小鼠心脏舒张功能障碍和心肌缺血；同时观察心肌纤维化和心肌细胞凋亡。因此，研究者们的体外和体内实验表明，TRZ联合照射比单纯照射或TRZ照射引起的心脏毒性更大。这些结果表明，在临床实践中，TRZ和放射治疗的同时管理应谨慎，并应更多地关注心脏安全性。

实验方法：

动物实验

所有动物实验和程序均经上海交通大学医学院动物护理和使用委员会批准。如前所述，在雄性C57/BL6小鼠（20-25克，4-6周龄）上建立动物模型。将20只小鼠随机分为四个研究组：对照组、IR组、TRZ组和IR+TRZ组。用20Gy/1Fx、6MV X射线照射动物心脏，照射范围为1×1cm2，剂量率为300cGy/min，源皮距离（SSD）为100cm。在两周内（6次）给小鼠腹腔注射TRZ，总剂量为10 mg/kg。IR+TRZ组第二天接受TRZ腹腔注射心脏照射。6个月后进行动物超声心动图和心脏PET/CT检查，并收集相应的心脏组织。

小鼠MicroPET/CT

小动物PET/CT系统（Super Nova^®PET/CT，平生医疗科技有限公司）用于测量小鼠心肌细胞对¹⁸F-FDG的摄取。在扫描采集期间，小鼠的麻醉维持在1.3%的异氟醚浓度。利用OSEM算法重建PET图像，并参考CT图像校正衰减。使用avatar 1.5软件（平生医疗科技有限公司），心脏被选为感兴趣区。心脏的标准摄取值（SUV）是通过计算ROI中的平均放射性和小鼠体重获得的。

实验结果：

晚期放射性心脏病（RIHD）以进行性心肌缺血、缺氧和心肌纤维化为特征。在正常情况下，三分之一的心肌能量来自葡萄糖，另一部分来自脂肪酸。在缺氧条件下，心肌细胞对脂肪酸的利用受到限制，然后糖酵解途径增强，从而提高葡萄糖的摄取。基于此，心肌葡萄糖摄取的分析可以反映心肌损伤的状态。用¹⁸F-氟脱氧葡萄糖微正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（¹⁸F-FDG-micro-PET/CT）检测小鼠心肌损伤水平，并用标准摄取值（SUV）反映心肌细胞的损伤状态。FDG的摄取率表明，辐射可显著增加心脏的SUV（对照组与IR，0.5417与1.235，P<0.05）（图7A），TRZ治疗后心脏的SUV进一步增加（IR与IR+TRZ，1.235与1.829，P<0.05）（图7B）。

结论：

同时服用TRZ会加重辐射诱导的心肌细胞损伤。TRZ治疗可能通过抑制Akt磷酸化、促进细胞内ROS的过度积累和细胞内DNA损伤促进心肌的辐射损伤。小动物超声心动图和18FDG microPET/CT的结合可以早期诊断心脏损伤。研究者们认为他们的研究也存在一些局限性，这是一项基础性研究，其内在机制有待进一步探索。他们的结果确实表明，当临床实践表明同时使用TRZ和放疗时，应格外小心。需要更多的临床数据和更好的策略来优化放疗和TRZ的治疗。

使用设备：

 Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外观图）