Nrg-1與放療所致心臟損傷的關系

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(哈爾濱醫科大學附屬腫瘤醫院放療四病房，黑龍江 哈爾濱 150086)

腫瘤治療三種主要方法中，放射治療占重要地位。隨著放療技術的不斷發展，放療靶區越來越精確,但放射治療仍不可避免地造成正常組織和器官的損傷。隨著治療技術的發展，腫瘤病人生存時間延長，放療所致心臟損傷問題逐漸突出。以往認為，心臟是射線耐受器官，但從上世紀開始，研究證實放療對心血管系統存在影響。放療所致心臟毒性被認為是早期乳癌病死率的首要相關因素[1]。大量實驗數據也證實，X線單次或多次照射后，均可引起心臟放射損傷，心肌酶、心臟功能發生改變。有研究顯示，術后放療乳癌病人與單純手術乳癌病人相比，出現心肌缺血性疾病危險顯著上升[2]。于春山等[3]也指出，左乳癌術后放療所致心臟損傷，在一定程度上抵消了放療所帶來的生存獲益。近期，神經調節蛋白-1(Nrg-1)在心臟保護方面的研究越來越成熟，但并未和放療所致心肌損傷相聯系。本文就Nrg-1在心臟損傷中的作用及其與放療所致心臟損傷關系進行綜述。

1 Nrg-1對心肌細胞的作用

Nrg-1是心臟表皮生長因子受體(EGFR)路徑中最主要的一個配體[4]。它在心臟中表達，并影響心臟細胞活性，近年來成為研究熱點。

1.1 Nrg-1生物學特性

Nrg最早發現于神經科學領域，又被稱之為神經膠質細胞生長因子。它屬于表皮生長因子(EGF)家族中的一員，包括Nrg-1、Nrg-2、Nrg-3、Nrg-4。研究表明，Nrg-1在心臟的發育過程中起重要作用。Nrg-1蛋白主要包括α、β兩種亞基，其中β亞基活性為α亞基的10～100倍[5]。Nrg-1與下游的ErbBs受體結合，從而激發下游級聯反應，在這個通路中，ErbB1不起作用，Nrg-1主要與ErbB3、ErbB4以同源或異源二聚體的方式結合，與ErbB2則以異源二聚體的形式結合[6]。Nrg-1與細胞表面的ErbBs受體結合,刺激下游酪氨酸激酶，從而啟動信號轉導級聯反應，通過細胞內生化變化，如增加細胞內鈣水平、糖酵解、蛋白質合成以及改變某些基因的轉錄，最終導致DNA合成和細胞增殖，進而調節心肌細胞的生長、增殖和分化[7]。

1.2 Nrg-1在心臟中的表達

在成人心臟，Nrg-1基因表達于緊鄰心肌細胞的心臟內皮細胞，包括心內膜及心肌微血管[8]，而在心肌細胞、冠狀動脈、主動脈中無表達。因此，內皮細胞通過旁分泌Nrg-1作用于緊鄰的心肌細胞，經EGFR途徑對心肌細胞的分化、存活、損傷修復發揮重要作用。

2 放療所致心臟損傷

放療所致心臟損傷由多方面因素造成，如低氧、心包改變、微血管損傷、自身損傷等。

2.1 放療所致心肌細胞損傷

放射性心肌損害多累及右心房、右心室和左心室前壁，且常發生于與心包疾病、射野相對應的部位，顯微鏡下可見心肌細胞透明樣變性，出現纖維化。心肌細胞放療自身損傷，最易受累及的細胞結構為線粒體，有研究顯示，線粒體內的復合物構成蛋白質在蛋白質家族中對射線最為敏感[9]。實驗研究顯示，放療后線粒體內復合體Ⅰ～Ⅲ含量均減少；正常組織中的呼吸鏈是轉換活性氧的重要途徑，此途徑被破壞后，電離輻射及組織正常產生的活性氧堆積，使心肌組織損害加重[10]。

2.2 放療所致心臟血管損傷

放療所致心臟血管損傷在電子顯微鏡下主要表現為心肌毛細血管內皮細胞損傷、管腔狹窄、粥樣硬化形成，從而導致心肌細胞壞死[11]。動物實驗證實，在照射10 Gy后，就會出現毛細血管密度下降。內皮細胞水腫，嚴重可致破裂，導致血管通透性增加，多種蛋白質滲出，形成纖維蛋白沉積；同時，內皮細胞損傷可導致纖維蛋白溶解酶原激活物的缺乏，纖維蛋白不能被溶解吸收，從而導致間質中纖維蛋白原沉積，形成纖維化。這兩個主要因素影響心肌細胞供血及舒張功能，從而加重心肌細胞損傷[12]。

2.3 放療所致心內膜損傷

心內膜除了具有跨膜轉運功能、屏障功能和感受器功能外, 還具有獨特的釋放活性物質的功能。心內膜至少可以釋放兩種具有截然相反作用的活性因子: 心肌收縮縮短因子和心肌收縮延長因子(或稱心內皮素), 繼而對心臟功能 發揮獨特的調節作用[13]。心內膜還可分泌一些因子，對心肌細胞功能進行調節。故放療所致心內膜損傷也會影響心肌功能。但目前關于此方面的研究大部分為臨床研究，或者研究集中于心包、心血管損傷導致的心臟功能損傷，缺乏實驗研究來證實。

3 Nrg-1與放療所致心臟損傷的關系

研究表明，Nrg-1結合EGFR后，能夠通過多個途徑影響細胞增殖分化功能。①Ras-Raf-MAPKs通路：Nrg-1能夠在SH2區域引導生長因子受體凝結蛋白2(GRB2)，通過SH2結合GRB2，激活該通路。活化的Ras促使細胞外信號調節蛋白激酶(ERK)磷酸化，磷酸化后的ERK作用于其下游底物，能夠促進DNA的合成，還可以調節細胞周期，刺激細胞增殖。②磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3K)-Akt通路：EGFR激活PI-3K，增加PI的濃度，并形成三磷酸肌醇，三磷酸肌醇結合并活化PH蛋白(Akt、P70、蛋白激酶C等)，活化的Akt在細胞質與細胞核中均能刺激細胞增殖。③PLCγ-二酰甘油(DAG)-三磷酸肌醇(IP3)-PKC通路：PLCγ通過其SH2結構區與磷酸化的EGFR酪氨酸激酶結合而被激活。一旦被激活，PLCγ水解4，5-二磷酸磷脂酰環己六醇為DAG和IP3。IP3介導Ca2+從細胞內釋放，從而影響Ca2+依賴酶。DAG是PKC的活化物。PKC的活化促進細胞轉錄、分化、凋亡，調節細胞周期進程。④JAK/STAT通路：JAK使核轉錄因子STAT磷酸化，活化的STAT蛋白進入細胞核直接調節基因的表達。另外，JAK能通過Ras基因激活其他促有絲分裂的通路，對于細胞的存活、增殖、轉化具有極其重要的意義[14]。

LOMAX等[15]的研究顯示，放療所致的DNA雙鏈損傷可通過DNA-PKcs修復。而Nrg-1可通過結合ErbB受體，從而激活下游通路，直接參與DNA修復。并且，Nrg-1可通過旁分泌的方式，參與其他細胞分化、修復、蛋白生成等作用，從而影響心肌細胞功能。但到目前為止，這種關系仍為理論上的猜想，缺乏實驗數據證實，而且Nrg-1增加后，是否能夠增加放療所致DNA損傷修復，能在多大程度上保護心肌細胞，并沒有實踐支持。但是很多抗EGFR藥物對放療的增敏作用為研究提供了思路。有研究顯示，ErbB2、ErbB4敲除的小鼠在心臟形成過程中出現了心力衰竭。EGFR抑制劑可抑制腫瘤生長，因而在臨床廣泛應用，但在長時間使用EGFR抑制劑時，可能加重放療所致心臟病，引起左心室功能下降[16-17]。這證實了EGFR通路在心臟功能中的重要作用，而Nrg-1可通過EGFR途徑保護心肌細胞功能。

當然，繼續研究Nrg-1在放療所致心臟損傷中的保護作用，還需要大量實驗證實，并且需要研究其中更為復雜詳細的分子生物作用及細胞中信號通路的上下游情況。作者的初步細胞免疫熒光實驗已證實，Nrg-1確實在放療所致心臟損傷中起到保護作用，但心臟作為一個有機整體，各部分功能均可能影響其功能，而進一步研究存在重要臨床意義，也為心肌保護提供一個新的可能性。

4 小結

放療所致心臟損傷是不可避免的，它影響了病人的腫瘤外生存期，應深入研究其機制，明確心肌損傷主要因素及其與心臟其他部分之間的聯系，并且在預防方面、放療技術及射野方面做更加深入的研究。而保護放療所致心臟損傷藥物研究，仍需大量臨床試驗，找出更適合的藥物治療，并深入了解藥物作用機制。總之，現在研究仍不能滿足放療所致心臟損傷防護的臨床需求，仍需更多研究來支持治療，改善增益比，延長病人生存期。隨著Nrg-1藥物及EGFR通路的不斷研究進展，相信此方面的研究有很好的前景。

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