CDDO-Me 通过激活 NRF2/GPX4 通路来抑制氧化应激和铁死亡,从而减轻多柔比星/拉帕替尼引起的心脏毒性

时间:2026年4月1日
来源:Free Radical Biology and Medicine

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CDDO-Me通过激活NRF2/GPX4通路抑制铁死亡,减轻doxorubicin/lapatinib诱导的心脏毒性,改善心功能并减少心肌纤维化,同时不影响化疗疗效。

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陈晓娇|陈波|胡庆华|索丽菲|尹满佳兰|黄光旭|黄增义|尹阳光|周卫英
中国重庆医科大学药学院药理学系

摘要

多柔比星(DOX)和拉帕替尼(LAP)的联合使用增强了乳腺癌的抗癌效果。然而,先前的研究表明,这种组合通过铁死亡(ferroptosis)加剧了心脏毒性,其特征是线粒体功能障碍、脂质过氧化和谷胱甘肽耗竭。目前的心脏毒性治疗方法不够充分,需要寻找替代方案。本研究探讨了合成三萜类NRF2激活剂巴多索龙甲基(CDDO-Me)是否可以通过调节NRF2/GPX4通路来缓解DOX/LAP引起的心脏损伤。我们的数据显示,CDDO-Me显著减少了小鼠中的DOX/LAP诱导的心脏毒性,改善了心脏功能,减少了心肌纤维化,并减轻了心肌肥大。机制上,CDDO-Me直接结合并稳定了GPX4,抑制了其通过泛素-蛋白酶体(UPS)途径的泛素化和降解。这恢复了谷胱甘肽的平衡,抑制了脂质过氧化,并减轻了线粒体功能障碍和铁过载。此外,CDDO-Me没有降低DOX/LAP在乳腺癌细胞中的抗癌效果。CDDO-Me通过稳定GPX4和抑制铁死亡来保护心脏免受DOX/LAP的心脏毒性,提供了一种有前景的治疗策略,可以在不干扰化疗的情况下保护心脏功能。

引言

靶向治疗和早期干预的进步显著提高了癌症生存率[1]。多柔比星(DOX)是一种从Streptomyces peucetius中提取的蒽环类抗生素,仍然是多种实体瘤和血液系统癌症的基石治疗手段[2]。然而,其临床应用受到剂量依赖性心脏毒性的限制,这可能导致不可逆的心肌扩张、心律失常和充血性心力衰竭(CHF)[3]。这些并发症严重降低了患者的生存率和长期肿瘤治疗效果。拉帕替尼(LAP)能够抑制HER2和EGFR酪氨酸激酶,常与DOX联合使用以提高抗癌效果[4]。这对患者的生存机会和整体健康状况有显著影响。对于HER2阳性的晚期乳腺癌患者,联合使用DOX/LAP已被证明可以延长其无进展生存期。然而,由于心脏毒性的存在,其在临床应用中的使用受到限制[5]、[6]、[7]、[8]。这种组合会加剧心肌细胞损伤,可能导致从轻微异常到严重威胁生命的状况,如CHF[9]。因此,阐明DOX/LAP组合引起心脏毒性的分子机制、制定针对性的预防策略以及识别早期诊断生物标志物对于减轻这种剂量限制毒性具有重要的临床潜力。此外,LAP还会通过抑制PI3K/AKT通路促进DOX处理的心肌细胞中的线粒体功能障碍和氧化应激[9]。还观察到LAP会诱导线粒体功能障碍,从而增加暴露于DOX的心肌细胞中的氧化应激水平,这种影响通过抑制PI3K/AKT信号通路来调节[4]。地塞佐辛(DXZ)是唯一获得FDA批准用于预防DOX引起的心肌病的保护剂,但其临床使用受到骨髓抑制、可能干扰化疗效果和长期癌症风险的限制[10]、[11]。因此,迫切需要新的策略来预防DOX引起的心脏毒性。
铁死亡是一种依赖于铁的细胞死亡机制,由致命的脂质过氧化触发,越来越多地被认为是心脏毒性发生和发展的重要病理生理机制。初步研究表明,DOX会引发心脏铁过载和脂质过氧化,从而启动铁死亡性心肌细胞死亡和随后的心肌损伤[12]、[13]。铁死亡抑制剂在临床前模型中显示出有希望的心脏保护作用,突显了它们的治疗潜力。转录因子p53、NUPR1和NRF2是铁死亡的关键调节因子[14]、[15]。GPX4是一种依赖谷胱甘肽的过氧化物酶,可以解毒脂质过氧化物,并作为铁死亡的关键上游调节因子[13]。因此,采用新的治疗策略,例如结合DOX抑制铁死亡来治疗乳腺癌,是一个有前景的研究和临床应用领域。
NRF2/GPX4通路通过增强脂质过氧化的清除在铁死亡抗性中起核心作用[16]、[17]、[18]。巴多索龙甲基(CDDO-Me)是一种NRF2激活剂三萜类化合物,在肾损伤和糖尿病模型中表现出细胞保护作用[19]、[20]、[21]。在临床上,它可以减缓慢性肾脏疾病的进展,包括与胰岛素抵抗、阿尔波特综合征和罕见肾病相关的疾病[22]、[23]、[24]。该药物保护心脏免受损伤的潜力尚不明确,尤其是在与DOX/LAP联合使用时。此外,CDDO-Me对抗DOX/LAP的心脏毒性作用以及防止铁死亡的能力尚未完全了解。鉴于GPX4在铁平衡和氧化应激缓解中的双重作用,针对性地调节其活性是一种有前景的治疗策略。重要的是,GPX4的泛素化已被证明会诱导铁死亡并促进肿瘤细胞死亡,但在心肌细胞中的情况尚不清楚。这提出了一个重要假设:本研究假设CDDO-Me可以通过抑制GPX4的泛素化来抑制铁死亡,从而减轻心脏毒性。
综合这些发现,我们提出CDDO-Me通过NRF2/GPX4介导的铁死亡抑制来减轻DOX/LAP引起的心肌损伤。因此,当前的研究旨在通过体外和体内实验确定CDDO-Me在DOX/LAP加重的心脏毒性中的潜在作用。研究探讨了CDDO-Me的抑制能力与GPX4泛素化之间的潜在联系。这些发现表明,CDDO-Me是一种有前景的治疗药物,可以用于治疗化疗引起的心脏毒性,而不影响DOX/LAP的抗癌效果。

材料

以下化合物从TargetMol购买:DOX(T1020,CAS# 25316-40-9)、LAP(T0078,CAS# 231277-92-2)、DXZ(T22305,CAS# 24584-09-6)、CDDO-Me(T6165,CAS# 218600-53-4)、Ferrostatin-1(Fer-1,T6500,CAS# 347174-05-4)、RSL3(T3646,CAS# 1219810-16-8)、环己亚胺(CHX,T1225,CAS# 66-81-9)、MG132(T2154,CAS# 133407-82-6)和氯喹(CQ,CAS# 54-05-7)。还购买了针对GPX4(CAS# 67763-1-lg)、FTH-1(CAS# 11682-1-AP)和SLC7A11(CAS# 26864-1-AP)的一抗

CDDO-Me在体内缓解DOX/LAP引起的心脏损伤

如图1A所示,展示了CDDO-Me的化学结构。为了评估CDDO-Me在体内的心脏保护作用,我们建立了DOX/LAP引起的心脏毒性小鼠模型。小鼠接受了CDDO-Me(1或4 mg/kg)或DXZ(图1B)的治疗。CDDO-Me显著提高了DOX/LAP组的生存率,其效果与DXZ治疗相当(图1C)。超声心动图评估显示,与仅接受LAP的小鼠相比,DOX/LAP组的心脏功能障碍更为严重。

讨论

CDDO-Me是一种合成的奥莱烷三萜类化合物,主要通过激活NRF2信号通路发挥多方面的治疗作用,这为其已建立的抗氧化和抗炎特性奠定了基础。这些特性使其在神经保护、抗癌和心脏保护方面具有广泛的临床前疗效。在这里,我们阐明了CDDO-Me对抗DOX/LAP联合引起的心肌损伤的心脏保护机制,展示了其能力

结论

CDDO-Me通过稳定GPX4并抑制NRF2通路介导的铁死亡来保护心脏免受DOX/LAP引起的心脏毒性。其良好的安全性和不对化疗效果产生干扰的特点支持其作为癌症治疗中心脏保护辅助剂的进一步发展。

作者声明

所有作者均已审阅并批准了提交的最终版本的手稿,并保证本文是作者的原创作品,尚未发表且未经过其他出版机构的审阅。致谢。

伦理批准和参与同意

所有动物实验均按照政府发布的实验室动物护理和使用建议进行,并得到了重庆医科大学的批准。

CRediT作者贡献声明

胡庆华:撰写——初稿、可视化、验证、调查、正式分析、数据管理。陈晓娇:撰写——初稿、可视化、验证、软件使用、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念构思、撰写——审阅与编辑。陈波:软件使用、资金获取、正式分析、数据管理、调查、方法学、验证、撰写——审阅与编辑。黄光旭:可视化、软件使用。尹满佳兰:

数据可用性

支持本研究结果的数据可在文章及其支持文件/数据中找到。如有合理请求,也可向通讯作者获取。

资助

本工作得到了国家自然科学基金(编号:82373901、82203358)、重庆自然科学基金创新与发展联合基金(2022NSCQ-LZX0068)、重庆市自然科学基金(编号:CSTB2025NSCQ-GPX1168)、中国博士后科学基金(编号:2025MD774168)以及重庆医药高等专科学校第一附属医院横向科研项目的资助。

利益冲突声明

作者声明与本论文的发表不存在利益冲突。

致谢

作者感谢李光辉在分子对接方面的帮助,感谢苏悦、阮乐平和赵凯天在收集动物样本方面的协助。
图形支持由BioRender提供。

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