多柔比星（DOX）是一种蒽环类化疗药物，广泛用于治疗多种恶性肿瘤。越来越多的证据表明，DOX的临床应用受到心脏毒性的限制，而DOX诱导的心脏毒性（DIC）是一个涉及多种心肌细胞死亡方式的复杂过程[1]。然而，其剂量依赖性的心脏毒性最终可能导致部分患者出现心力衰竭[2]。这种心脏毒性常导致不可逆的心肌病，进而引发左心室功能障碍和充血性心力衰竭[3]、[4]。当累积的DOX剂量超过每平方米体表面积550毫克时，心肌病和随后的心力衰竭的发生率较高[5]。在实验模型中，DOX暴露会引发可测量的心脏功能障碍，伴有循环中的心肌损伤标志物（如CK-MB和LDH）升高，以及氧化应激、炎症反应和内质网应激的增加，最终促进心肌细胞凋亡[6]。通常，DOX诱导的心脏毒性模型通过结合血清生物标志物（CK-MB、LDH和肌钙蛋白）和炎症相关细胞因子（如TNF-α、IL-1β和IL-6）来评估心脏损伤，强调氧化应激和炎症是DIC的关键因素[7]。多项研究表明，DOX通过多种分子机制诱导心脏毒性，包括自噬、坏死性凋亡、铁死亡、焦亡、钙代谢紊乱、心脏毒性细胞因子的释放和凋亡[8]、[9]、[10]。其中，炎症相关细胞因子信号通路已被机制学证实；例如，有研究报道白细胞介素-9（IL-9）会加重小鼠中的DOX诱导的心脏损伤和功能障碍，支持炎症介质在DIC中的致病作用[11]。最近的证据进一步支持铁死亡在DIC中的作用；例如，研究表明DOX在体内和体外均能促进心肌细胞的铁死亡，并与β-连环蛋白/GPX4轴的抑制有关，将氧化脂质过氧化途径与DOX相关的心肌损伤联系起来[12]。尽管多柔比星诱导的心脏毒性（DIC）的精确发病机制尚不清楚，但它与心肌细胞凋亡和自噬密切相关[13]、[14]。我们的最新发现表明，抑制心肌细胞凋亡和自噬可以显著减轻DOX诱导的心脏功能障碍。然而，其下游信号通路仍不明确。因此，迫切需要进一步研究DOX诱导的自噬和心肌细胞凋亡的病理生理机制，以发现新的治疗靶点。一个重要的未解决的问题是，DOX在分子水平上如何协调将细胞应激与凋亡和自噬调节联系起来的信号，以及哪些上游调节因子和下游效应器控制从适应性应激反应到不可逆细胞死亡的转变。虽然多种激酶通路参与了DIC，但内源性负调节因子在DOX应激下对这些信号级联的精细调节作用尚未得到充分探索，这限制了对机制的理解和靶向疗法的开发。
p38 MAPK的过度激活与许多心血管疾病（CVDs）有关，包括心肌梗死、心肌肥厚、心力衰竭和缺血性心脏病。许多针对CVDs的治疗干预措施都旨在抑制p38 MAPK[15]。p38 MAPK由细胞氧化应激激活，并与心脏病理生理和凋亡性细胞死亡相关[8]。p38 MAPK的过度激活会磷酸化MK2，促进caspase-3的激活，从而导致凋亡和细胞死亡[15]。这些发现表明心肌细胞p38 MAPK在DIC的发病机制中起着重要作用。然而，在DOX应激背景下抑制或终止p38 MAPK/MK2信号的精确调控节点尚未完全明确，这些调控机制的失调是否同时导致凋亡和自噬的激活仍是一个关键未解问题。
双特异性磷酸酶（DUSPs）是一类通过特异性去磷酸化苏氨酸、丝氨酸或酪氨酸残基来作为MAPK主要负调节因子的酶。DUSP家族成员在调节细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等多种生理过程中起关键作用。DUSP家族成员因其在心血管疾病中的作用而受到关注。DUSP6和DUSP8调节ERK1/2信号通路，影响心肌细胞生长、心室重塑和应激下的心力衰竭易感性[16]、[17]。此外，DUSP12、DUSP14和DUSP26通过调节JNK和TAK1-p38/JNK信号通路来减轻病理性心肌肥厚和心脏功能障碍[18]、[19]、[20]。
其中，双特异性磷酸酶4（DUSP4）作为核DUSP亚家族的成员，在通过抑制ERK1/2、JNK和p38通路来调节细胞行为方面起着关键作用[21]、[22]。先前的研究表明，DUSP4的低表达或下调与侵袭性肿瘤表型、转移和不良预后相关[23]。DUSP4通常被认为是肺癌和乳腺癌中肿瘤抑制基因的产物[24]、[25]。此外，DUSP4的沉默会影响癌细胞对化疗药物的敏感性[26]、[27]。此外，DUSP4通过与MAPK和p53信号通路的相互作用，在调节细胞增殖、分化、凋亡和细胞周期进展中起关键作用[28]。尽管在这些进展中取得了许多发现，但关于DUSP4在化疗应激下心肌细胞中的表达、调控和功能意义的机制学见解主要来自肿瘤学领域，关于其在心肌细胞中的表达、调控和功能意义的了解仍存在重大空白。具体来说，尚不清楚DUSP4是否作为DOX触发的MAPK信号（特别是p38 MAPK/MK2通路）的内源性调节因子，从而影响DIC中的凋亡和自噬平衡。
为了解决这一空白，本研究探讨了DUSP4在DOX治疗下心肌细胞凋亡和自噬中的作用。我们发现DOX诱导的心肌损伤与DUSP4的表达显著相关。DUSP4的下调通过激活p38 MAPK/MK2信号通路在HL-1细胞中诱导自噬，导致细胞活力和凋亡减少。这些发现在小鼠体内得到了进一步验证，表明DUSP4可能成为DIC的新治疗靶点。
