PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑對右心室功能的影響

余 琳，許愛青，胡海龍，王海濤，劉 彤，李廣平，富華穎*

1. 天津醫科大學第二醫院心臟科，天津市心血管病離子與分子機能重點實驗室，天津心臟病學研究所，天津 300211 2. 天津醫科大學第二醫院泌尿外科，天津 300211 3. 天津醫科大學第二醫院腫瘤科，天津 300211

隨著免疫治療的發展，腫瘤患者的預后獲得明顯改善。自2006年第1個PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitor, ICI; 納武單抗)被用于癌癥治療開始，多種PD-1/PD-L1抑制劑逐漸被應用于非小細胞肺癌、宮頸癌、乳腺癌、腎癌、尿路上皮癌、食管癌、胃癌、子宮內膜癌、結直腸癌、頭頸癌和霍奇金淋巴瘤等腫瘤的治療[1-4]。然而，伴隨ICIs應用或聯合應用出現的心臟損害不容忽視。

PD-1/PD-L1抑制劑的心臟毒性可表現為心肌炎、心力衰竭、心臟傳導阻滯、心肌纖維化和急性冠狀動脈(冠脈)綜合征等[5-6]。因此，心臟功能的早期檢測十分重要。但由于解剖結構復雜[7]，目前右心室的檢查手段效果不佳，且針對右心室功能變化及預后的研究較少。因此，本研究應用超聲心動圖及二維斑點追蹤技術對PD-1/PD-L1抑制劑所致右心室功能的改變進行探索。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2018年6月至2020年11月天津醫科大學第二醫院泌尿外科和腫瘤科收住的從未使用過ICIs且進一步需要ICIs治療的腫瘤患者46例。記錄患者基線特征和臨床病史，在基線(治療前)，給藥后21 d(T1)、42 d(T2)、63 d(T3)、84 d(T4)、105 d(T5)、126 d(T6)進行經胸超聲心動圖檢查。本研究已在中國臨床試驗注冊中心注冊(ChiCTR18000162216)。本研究通過天津醫科大學第二醫院倫理委員會批準(KY2018K090);所有患者均知情并簽署知情同意書。

納入標準：年齡18～90歲；惡性腫瘤經我院組織病理檢查證實，首次診斷為惡性腫瘤；預期存活時間6個月以上；無免疫治療史；血常規、肝腎功能均在正常范圍；有良好的依從性；自愿參與研究。排除標準：心力衰竭、心肌梗死、持續性心房顫動、心肌炎、嚴重瓣膜病等嚴重心臟病患者；孕婦和哺乳期婦女；超聲心動圖圖像質量較差，無法獲得清晰圖像者。

1.2 經胸超聲心動圖檢查 患者左側臥位，應用Philips IE33超聲心動圖儀，配備X5-1(2.5～3.5 MHz)探頭檢查。在以下標準視圖中記錄圖像：胸骨旁左心室長軸切面、胸骨旁短軸切面、心尖四腔切面、心尖三腔切面、心尖兩腔切面。每個切面記錄5個心動周期，圖像以DICOM格式數字化存儲，在QLab 10.8工作站離線分析。由超聲心動圖醫師在不知情情況下測量基線及6次隨訪的超聲檢查數據，統計時納入隨訪期內的最大變化值作為治療后數據。

1.2.1 二維超聲心動圖常規參數 在胸骨旁長軸切面測量右心室前壁厚度(diastolic thickness of the right ventricular anterior wall，RVaw)、右心室舒張末期內徑(right ventricular end-diastolic diameter，RVEDD)、左心房內徑(left atrial diameter，LAD)、左心室收縮末期內徑(left ventricular end-systolic diameter，LVESD)、左心室舒張末期內徑(left ventricular end-diastolic diameter，LVEDD)。在心尖四腔切面，測量右心室基底徑(basal right ventricular diameter，RVD-B)、右心室中段徑(middle right ventricular diameter，RVD-M)、右心室長徑(long diameter of right ventricular，RVD-L)。通過左心室舒張末期面積(left ventricular end-diastolic area，LVEDA)及收縮末期面積(left ventricular end-systolic area，LVESA)計算左心室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)，LVEF=(LVEDA-LVESA)/LVEDA×100%。通過右心室面積的最大值和最小值計算右心室面積變化(RV FAC)，RV FAC=(RVAmax-RVAmin)/RVAmax×100%。同時測量三尖瓣環平面收縮期位移(tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE；圖1A)。根據肺動脈頻譜加速時間(acceleration time，AT)計算肺動脈平均壓(mean pulmonary artery pressure，mPAP)，mPAP=79-0.45×AT。

1.2.2 二維斑點追蹤成像參數 使用QLab 10.8工作站離線分析圖像，選擇心尖四腔切面CMQ模式(圖1B)。自動追蹤心內膜邊界，識別感興趣區域。右心室分為7個心肌節段，以收縮期末平均縱向應變計算右心室整體縱向應變(global longitudinal strain of right ventricular，RV GLS)及右心室游離壁縱向應變(free wall longitudinal strain of right ventricular，RV FWLS)。在胸骨旁短軸切面視圖上測量右心室流出道縱向應變(longitudinal strain of right ventricular outflow tract，RVOT LS)。測量應變時注意完整覆蓋各節段。

1.3 心臟不良事件定義 心臟不良事件定義為LVEF降低超過10%且低于53%，或降低超過5%伴心衰癥狀，或肌鈣蛋白I水平超過正常上限，或出現心血管死亡、心源性休克及心臟驟停。

2結 果

2.1 基線情況 46例患者中，男性33例，女性13例，年齡24～85歲，平均(62.06±11.91)歲。既往高血壓病史15例，既往糖尿病史10例，既往心血管疾病史3例(分別為陳舊性心肌梗死、陣發性心房顫動、既往有室性心動過速病史且攜帶ICD)，吸煙史18例。46例患者中最常見的PDI/PD-L1抑制劑使用指征為泌尿系統惡性腫瘤及肺癌，占89%。

2.2 治療前后常規超聲心動圖參數比較 結果(表1)顯示：與治療前相比，治療后RVD-B、RVD-M、RVEDD、mPAP、LVEDD及LVESD較基線水平明顯增大(P<0.05)，RVaw、RV FAC、LVEF較基線水平減小(P<0.05)，但治療前后均在正常范圍內；治療后LAD及RVD-L無明顯變化。與治療前相比，治療后TAPSE較基線水平明顯縮短[(15.15±3.42) mmvs(18.56±5.69) mm，P=0.000 1]；治療后TAPSE的變化多發生于T1～2期，占84%。

2.3 治療前后右心室縱向應變參數的比較 結果(表1，圖2)顯示：與治療前相比，治療后RV GLS [(-15.76±3.27)%vs(-18.43±4.75)%，P=0.003 0]、RV FWLS [(-21.48±5.66)%vs(-25.72±6.71)%，P=0.002 0]和RVOT LS [(-11.83±3.74)%vs(-15.18±5.60)%，P=0.000 1]較基線水平明顯減小，減小多發生于T1～2期，分別占62%、60%及70%。治療后RV GLS及RVOT LS治療后低于正常值，而RV FWLS治療前后均在正常范圍內。

2.4 預后生存分析 46例患者的隨訪時間均達到6個月，隨訪期間死亡4例；出現心臟不良事件5例，包括LVEF下降超過10%且低于53% 3例、肌鈣水平Ⅰ升高超過正常上限1例、出現心力衰竭2例；出現間質性肺炎4例。

生存分析結果(圖3A～3C)顯示：RV GLS、RV FWLS減小及TAPSE縮短患者的死亡率更高，但差異無統計學意義。未出現聯合終點事件(死亡聯合心臟毒性事件)患者的累計生存函數分析結果(圖3D～3F)顯示：早期(T4前)RV GLS、RV FWLS減小及TAPSE縮短患者出現聯合終點事件的概率更低，晚期(T4后)RV GLS、RV FWLS減小及TAPSE縮短患者出現聯合終點事件的概率更高，但差異無統計學意義，說明RV GLS、RV FWLS減小及TAPSE縮短可能影響患者的遠期預后。

圖1 三尖瓣環平面收縮期位移(A)及右心室整體縱向應變(B)測量示意圖

表1 腫瘤患者ICIs治療前后的超聲心動圖參數比較

圖2 ICIs治療后TAPSE、RV GLS、RV FWLS及RVOT LS的變化

圖3 腫瘤患者的預后生存Kaplan-Meier曲線

3 討 論

3.1 PD-1/PD-L1抑制劑相關心肌損傷 PD-1/PD-L1抑制劑可控制腫瘤微環境、腫瘤特異性免疫反應和腫瘤微環境中的能量代謝[6]，通過阻斷免疫逃避信號誘導機體產生抗腫瘤反應[3]，但其所致心臟毒性的相關機制尚未闡明。目前推測PD-1/PD-L1途徑具有心臟保護作用，而PD-1/PD-L1抑制劑破壞心臟的免疫耐受，可能涉及細胞毒性T細胞的過度激活和細胞毒性T細胞對心血管組織的浸潤[8-9]。多篇文獻[1,6,10-12]指出，PD-1/PD-L1缺乏或基因敲除的小鼠有心肌損傷傾向，甚至出現致命性心肌炎或嚴重的自身免疫性擴張型心肌病，提示PD-1/PD-L1對心肌具有保護作用。故使用PD-1/PD-L1抑制劑進行抗腫瘤治療時，應重視其潛在的心肌損傷作用。

3.2 右心室功能評估 右心室功能評估已被證明對心力衰竭、肺動脈高壓、肺動脈栓塞、右心室心肌梗死和成人先天性心臟病等多種疾病具有重要的治療參考和預后預測意義[13-15]。但由于右心室的幾何形狀復雜和心肌壁薄，且右心室功能呈容量依賴性，定量評估具有挑戰性[13,16]。超聲心動圖相關技術的不斷進步為右心室功能的評估提供了便利。

3.2.1 TAPSE TAPSE是美國超聲心動圖協會(American Society of Echocardiography，ASE)及歐洲心臟病學會(European Society of Cardiology，ESC)等指出的用以評價右心室收縮功能的常用參考指標[17-18]。其反映三尖瓣環外側部分朝向心尖部的收縮運動程度，是評價右心室收縮功能的有效指標，具有識別癌癥患者右心室收縮功能微小變化的能力[19]，且與放射性同位素等測量的右心室整體收縮功能指標具有較好的相關性。ASE指南指出TAPSE<16 mm提示右心室收縮功能不全[18]，而最新的英國超聲心動圖學會(British Society of Echocardiography，BSE)指南及多篇文獻將右心室收縮功能不全的TAPSE放寬為小于17 mm[20-21]。本研究顯示，治療后TAPSE較基線水平明顯縮短，縮短多發生于T1～2期；生存分析提示TAPSE縮短的患者死亡率可能更高，而聯合終點事件累計生存函數分析提示TAPSE縮短可能影響患者的遠期預后。DINI等[22]一項關于右心室功能的研究指出，與TAPSE持續異常的患者相比，表現出TAPSE縮短可逆性患者的存活率與右心室功能保留患者相似，印證了TAPSE對于右心室功能評估的重要性。

3.2.2 RV FAC RV FAC是ASE指南中提出的另一項右心室收縮功能評估指標，表示右心室舒張末期和收縮末期面積比值的變化[17]。ASE指南及多篇文獻指出RV FAC<35%提示右心室收縮功能不全[18,20]。有研究[18]表明，RV FAC是肺栓塞及心肌梗死后患者并發心衰、猝死、卒中等不良事件及死亡率的獨立預測因子；對于使用ICIs抗腫瘤治療的患者，其對心臟相關不良事件具有一定預測價值。本研究結果顯示，腫瘤患者接受免疫治療后，RV FAC較基線值有所減小，但仍在正常范圍內，考慮與隨訪時間較短相關，且右心室解剖復雜、形態不一，不排除不同角度切面測量的右心室面積變化較大可能。

3.2.3 縱向應變 文獻[23-24]提示，RV GLS、RV FWLS及RVOT LS的截斷值分別為-17.3%、-19.5%及-14.0%。在病理情況下，右心室重塑時，在出現壓力超負荷后擴張，進而限制了左心室充盈，損害了左心室Frank-Starling機制，導致其每搏輸出量減少[25]，造成嚴重的心臟功能損害，故早期識別右心室損害有助于改善腫瘤患者的整體心功能。ESC認為GLS可用于識別亞臨床左心室心臟毒性，比傳統的超聲心動圖參數更敏感。有文獻[20]指出，RV GLS損害幾乎與左心室GLS損害同時發生，并且被Keramida等[26]一項關于曲妥珠單抗治療乳腺癌效果的研究證實。腫瘤患者的RV GLS是唯一具有一致和同質性的收縮功能評估指標[19]，故RV GLS對于腫瘤患者早期右心室功能評估及預后評估十分重要。本研究結果顯示，ICIs治療后RV GLS和RVOT LS較基線水平下調明顯，并且小于正常值，減小多發生于T1～2期；同時生存分析預測提示，RV GLS減小患者的死亡率更高，說明RV GLS是反映右心室功能早期改變的良好指標。

右心室功能取決于前后負荷、收縮力、心包約束及與左心室的相互作用等多種因素，這些因素受多種機制和病理生理條件的影響，當其中一個因素變化時，右心室的功能將進行代償[25]。右心室對后負荷的變化十分敏感，即使在前負荷正常的情況下，肺動脈壓的異常輕微變化也會損害右心室和整體心臟功能[27]。RV FWLS是評估肺高壓患者右心室功能的首選方法[28]。本研究結果顯示，ICIs治療早期RV FWLS已減小，雖然治療前后均在正常范圍內，但預測的患者死亡率較未減小者有升高趨勢，且聯合終點事件累計生存函數分析提示RV FWLS減小可能對患者的遠期預后產生影響。

本研究結果顯示，與治療前相比，治療后RV GLS、RVOT LS減小，TAPSE縮短，且不在正常范圍內，以右心室應變變化更為顯著。右心室與左心室共用室間隔，室間隔受左心功能影響較大，因此RV FWLS較RV GLS更能反映右心室收縮功能變化。但本研究中治療后RV GLS的變化，可能提示ICIs免疫治療對心肌產生了彌漫性損傷，而不僅局限于對右心室產生損傷。

綜上所述，腫瘤患者采用PD-1/PD-L1抑制劑治療后右心室功能下降，多出現于治療后21～42 d；應用TAPSE及二維斑點追蹤技術可較早發現亞臨床右心室心肌毒性。本研究存在一定局限性：隨訪時間較短、患者數量相對較少。因此，這些發現需要多中心、大樣本量研究來加以驗證。