普纳替尼(ponatinib)诱导的心脏毒性

　　酪氨酸激酶抑制剂 (TKI) 彻底改变了慢性粒细胞性白血病 (CML) 的治疗方法。然而，这些药物的心脏毒性仍然是一个严重的问题。这些不良心脏影响的潜在机制在很大程度上是未知的。对 TKI 相关心功能不全的潜在机制的描述可以指导潜在的预防策略、救援方法和未来的药物设计。本研究旨在确定批准的 CML TKI 普纳替尼（ponatinib）的心脏毒性潜力，确定相关的信号传导机制并确定潜在的替代品。

　　方法和结果

　　在这项研究中，我们采用了在nppb启动子 (nppb:F-Luciferase)控制下表达荧光素酶的斑马鱼转基因 BNP 报告基因系来评估所有批准的普纳替尼的心脏毒性。我们的体内筛选确定普纳替尼是批准的 CML TKI 中最具心脏毒性的药物。然后使用斑马鱼和分离的新生大鼠心肌细胞的组合，我们通过证明普纳替尼抑制心脏促存活信号通路 AKT 和细胞外信号调节激酶 (ERK) 并诱导心肌细胞凋亡来描述普纳替尼诱导的心脏毒性的信号传导机制。作为概念验证，我们通过施用 Neuregulin-1β (NRG-1β) 来增强 AKT 和 ERK 信号传导，这可以防止普纳替尼诱导的心肌细胞凋亡。我们还证明了普纳替尼诱导的心脏毒性不是通过抑制成纤维细胞生长因子信号传导介导的，成纤维细胞生长因子信号传导是普纳替尼的一个众所周知的目标。最后，我们对 CML 批准的 TKI 的心脏毒性潜力进行了比较分析，

　　结论

　　在这里，我们结合使用体内和体外方法系统地筛选普纳替尼的心脏毒性，确定普纳替尼心脏毒性的新分子机制，并确定心脏毒性较小的替代品。

　　我们对所有批准的 CML TKI 进行的靶向体内和体外筛选确定普纳替尼（ponatinib）是最具心脏毒性的药物。普纳替尼引起心肌细胞凋亡继发的心脏功能的剂量依赖性降低。从机制上讲，我们证明了普纳替尼通过减弱必需的心肌细胞促存活信号通路 ERK 和 AKT 发挥其心脏毒性作用。此外，药理学增强这些促存活途径可防止心肌细胞凋亡。重要的是，我们利用该筛选系统来鉴定 T315I 选择性 TKI，其心脏毒性远低于普纳替尼。

　　我们的研究结果与之前基于细胞模型的报告一致，表明普纳替尼（ponatinib）具有严重的心脏毒性潜力。夏尔马等在 21 个小分子 TKI 中，采用 hiPSC-CM 模型进行高通量心脏毒性筛选；普纳替尼以 4.3 μM的中位致死剂量 (LD50)诱导最多的细胞死亡。另一份报告与hiPSC-CMs 也证明了普纳替尼诱导的细胞毒性。重要的是，由于基于细胞的模型的众所周知的局限性，这些研究无法提供任何心脏外或器官特异性效应。事实上，我们的研究结果表明普纳替尼具有心脏特异性不良反应，因为我们没有在斑马鱼胚胎中观察到任何心脏外异常。此外，与之前的报道一致，所有使用的药物都会导致一定程度的心肌细胞死亡，但普纳替尼是迄今为止毒性最大的。

　　在普纳替尼（ponatinib）的早期临床前研究中，报告的心脏毒性发生率非常低。然而，在 2 期临床试验中，6% 的接受普纳替尼治疗的患者发生了致命或严重的心力衰竭或左心室功能障碍，9% 的患者经历了不同级别的心力衰竭或左心室功能障碍。常报告的心力衰竭事件是充血性心力衰竭和射血分数降低。典型的临床前毒理学研究未能发现重大问题，这一事实凸显了当前方法的不足。在此，我们成功地利用斑马鱼筛选了所有已批准的 CML TKI 的心脏毒性潜力，并相信可以采用非常相似的方法来筛选多种其他环境。重要的是，先前的研究表明斑马鱼心动过缓与人类 QT 延长之间存在高度相关性。话虽如此，重要的是要注意，虽然胚胎斑马鱼模型有几个优点，但为了将研究结果外推到人类，无疑需要在哺乳动物体内模型中进一步验证。

　　由于普纳替尼是唯一获批的对 CML T315I 突变有效的 TKI，因此描述普纳替尼诱导的心脏毒性的分子机制至关重要。对分离的心肌细胞和斑马鱼的机制研究表明，普纳替尼治疗会损害 AKT 和 ERK 信号通路，这对心肌细胞的存活至关重要。众所周知，AKT 作为心肌细胞存活信号的汇聚节点，一些证据表明 AKT 信号对心肌细胞存活的必要性。此外，具有心肌细胞特异性过表达 AKT 的转基因小鼠改善了心脏功能。鉴于这些报道并考虑到普纳替尼介导的 AKT 抑制程度（12 小时内约 70%），观察到的心脏毒性并不完全令人惊讶。普纳替尼还减弱了 ERK 信号传导，尽管程度较轻。ERK 对心肌细胞存活和心脏稳态也是必不可少的。心脏特异性缺失 ERK1/2 的小鼠表现出自发性心功能不全和心腔扩张，导致严重的心力衰竭和死亡。相反，具有心脏特异性激活 ERK1/2 信号（通过 MEK1 表达）的转基因小鼠表现出与增强的心脏功能和对细胞凋亡的部分抗性相关的生理性肥大反应。根据我们的发现和之前的报告，我们假设药理学增强 AKT 和 ERK 信号传导可以防止普纳替尼诱导的心脏毒性。作为概念验证，我们使用 Neuregulin-1β 协同增强 AKT 和 ERK 信号传导。事实上，Neuregulin-1β 治疗恢复了 AKT 和 ERK 的磷酸化以及普纳替尼治疗后的心肌细胞活力。理论上，如果普纳替尼诱导的 AKT 和 ERK 抑制对药物疗效没有贡献，那么可以在药理学上补充这些级联反应以保护心脏免受药物的不良影响。另一方面，由于它们众所周知的促生存特性，补充这些途径完全有可能阻碍药物疗效甚至加重恶性肿瘤。然而，有理由得出结论，心脏特异性增强 AKT 和 ERK 信号传导的策略将潜在地保护心脏免受普纳替尼诱导的心脏毒性，而不会干扰该化合物的抗癌作用。

　　总之，我们已经证明与其他 FDA 批准的 CML TKI 相比，普纳替尼（ponatinib）在体内和体外的心脏毒性显着增加。重要的是，我们将 AKT 和 ERK 通路确定为普纳替尼的关键靶点，并证明这些通路的抑制可能至少部分介导与该药物相关的心脏毒性。微信扫描下方二维码了解更多：