编译：小鹿同学，编辑：十九、江舜尧。
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癌症疗法在不同肿瘤的治疗方面取得了重大进展。然而，其临床应用因心脏毒性等副作用而受到限制。除了常规化的化学疗法外，即使是最新开发的分子靶向疗法和免疫疗法也表现出相似的心脏毒性，其范围从无明显临床症候的心室功能障碍到严重的心肌症，以及最终的充血性心力衰竭。心脏毒性形成的具体机制仍有待阐明。举例来说，氧化应激和DNA损伤被认为是不同疗法中介导心脏毒性的关键因素。MicroRNA（miRNA）在细胞增殖、细胞坏死、细胞凋亡和细胞分化等过程中起着关键调节剂的作用。它们的异常调节与不良的心脏重塑和毒性相关。这篇综述概述了由不同的肿瘤治疗方法引起的心脏毒性，以及与该作用相关的潜在miRNAs，这些miRNAs可能成为心脏毒性的治疗靶标。
论文ID
原名：MicroRNAs in Cancer Treatment-Induced Cardiotoxicity
译名：MicroRNA在癌症治疗诱导的心脏毒性中的作用
期刊：Cancers
IF：6.162
发表时间：2020年3月17日
通讯作者：Alessandra Magenta
通讯作者单位：意大利IDI-IRCCS临床免疫学实验室
DOI号：10.3390/cancers12030704
主要内容
1.前言
miRNA是由21~23个核苷酸组成的短链非编码RNA分子，其调节目标信使RNA的稳定性和/或翻译效率。miRNA已被证明可以调节大多数生物过程，包括分化、增殖、发育、迁移和凋亡。近期研究发现miRNA不仅是细胞内分子，而且在细胞外的体液（如血清、血浆、唾液、尿液和牛奶）中也可以被检测到，因此它们也可以作为生物标志物。此外，由于它们被HDL-胆固醇包裹或与RNA-结合蛋白连接在一起，从而被保护在小膜状囊泡（如外泌体、类外泌体囊泡、凋亡小体和微粒）中免受RNase的降解。鉴于miRNA在血液中的强大稳定性，miRNA在不同的研究中已被当作是极好的生物标志物，并可作为心血管疾病（CVDs）的生物标志物。而且，miRNA的失调通常与肿瘤的进展有关，许多抗癌治疗会影响miRNA的表达。在这篇综述中，作者旨在讨论受癌症疗法调控的相关miRNAs，这些miRNAs已被证明与CVD有关。在以下各段中，作者概述了已知会引起心脏毒性的最重要的抗癌治疗方法。
2.抗癌治疗与心脏毒性
上个世纪抗癌治疗取得了显著进展，从而改善了癌症患者的生活质量和生存率。然而，癌症治疗的这些进展通常伴随着与治疗方法相关的并发症，包括整个机体的继发性副作用。
现代医学中最常用的癌症疗法包括传统的手术疗法、放射疗法和常规的化学疗法；此外，近几十年来引入了两种新的治疗方式，即分子靶向疗法和免疫疗法，如图1所示。传统的化学治疗药物由非特异性细胞毒性的方法（如烷化剂和抗代谢物）组成，可迅速消除细胞复制，不仅消除肿瘤细胞的复制，还包括正常组织细胞的复制，其副作用范围很广，因此极大地限制了它们在癌症治疗中的应用。与传统的系统性化学疗法相反，分子靶向癌症疗法使用新型药物，旨在抑制对癌症增殖或分化等至关重要的细胞内信号传导途径（如单克隆抗体和低分子量蛋白激酶抑制剂），因此其被认为具有癌症特异性，且对正常细胞的的不良影响更少。最后，免疫疗法通过使用免疫检查点抑制剂（ICI）、嵌合抗原受体（CAR）T细胞治疗或设计特异性靶向癌细胞的患者自身T细胞，以利用免疫系统增强抗肿瘤的免疫力，从而在某些癌症治疗中取得可喜的结果。
图1.不同类型抗癌疗法引起的心脏毒性机制。癌症疾病的治疗可能会对心脏和脉管系统产生不利影响，导致心肌细胞死亡和内皮细胞的功能障碍，并因此导致不同的心血管并发症。蒽环类药物（A）、ErbB2抑制剂（B）、VEGF抑制剂（C）、抗BCR-Abl药物（D）、放射疗法和免疫疗法（特别是检查点抑制剂）（E）以及其它常用的特异性较低的抗肿瘤药（抗代谢药、蛋白酶体抑制剂和紫杉烷类药物）（F）与常见的心脏毒性相关的靶细胞和途径在图中进行了示意性说明。缩略词：ANTs：蒽环类药物；TopIIβ：拓扑异构酶IIβ；ROS：活性氧；RNS：活性氮；LV：左心室；RV：右心室；HF：心力衰竭；ErbB2/ErbB4：人表皮生长因子受体2/4；VEGF：血管内皮生长因子；R：受体；TKs：酪氨酸激酶；TKIs：酪氨酸激酶抑制剂；ER：内质网；PAD：外周动脉疾病；PD-1：程序性细胞死亡蛋白1；PD-L1：程序性细胞死亡蛋白配体1。
癌症疾病的治疗可能会对心脏和血管系统造成不利影响。化学疗法引起的心脏毒性表现为广泛的心脏功能障碍，其中心力衰竭（HF）是最严重的后果。根据不同的病理变化和临床特征，心脏毒性可能是急性的和短暂的，其在治疗期间或治疗后不久出现，或者是慢性症状，可以分为I型（早期发作）和II型（晚期发作）。
I型心脏毒性与剂量相关，主要与不可逆的心肌超微结构改变（如液泡形成、收缩元件紊乱、坏死）有关，导致左心室功能紊乱（LVD）或心力衰竭，这通常由蒽环类药物和传统化疗药剂引起的。令人惊讶的是，与心脏毒性相关的不良反应不仅可能与常规化学疗法和放射疗法有关，而且还可能与新型靶向化疗药物和基于免疫的治疗方式相关，因为在心脏负荷（如高血压或肥大症）的条件下，它们阻断的途径是心肌功能的主要调节者。
在这方面，II型心脏毒性通常是由新型的生物靶向抗体引起的，其机理和临床表现在很大程度上与I型不同。具体而言，在II型心脏毒性中可以鉴定出两种类型机制：“中靶”毒性，与药物的特定作用机制相关；“ 脱靶”毒性，其通过药物间接或直接地抑制了其它信号通路，从而引起心脏毒性的症状。一般来说，II型心脏毒性与剂量无关，没有明显的超微结构异常，其特点是心脏功能的改变可逆且恢复的可能性高。
心脏并发症表示癌症幸存者尚未解决可能危及生命的病况，因此损害了现代癌症治疗的某些有利优势，所以这对临床医生和患者构成了一个挑战。迫切需要进行心脏毒性的早发现和预防，及早了解所选化疗方案、传统心血管危险因素和个体易感性之间的多因素相互作用，从而优化治疗方案并降低心脏毒性。为了应对持续的临床挑战，近期个性化医学和心血管肿瘤学的新跨学科领域，侧重于与恶性肿瘤治疗相关的心血管并发症的诊断、预防和控制，其有利于开发新的更安全的治疗策略。
2.1.蒽环类药物（ANTs）
蒽环类药物（ANTs）（阿霉素（DOXO）、表柔比星和道诺红菌素）在血液系统肿瘤和实体瘤（包括乳腺癌、淋巴瘤、白血病和肉瘤）的治疗控制中是非常有效的化学治疗剂，其也用于一些皮肤肿瘤，例如细胞淋巴瘤和皮肤性鳞状上皮细胞癌。然而，自1960年代以来这些药物就被认为具有心脏毒性，特别是在长期癌症的幸存者中。
心脏毒性作用是由抗肿瘤机制引起的，因此对于癌症治疗引起的心脏毒性的有效疗法应是仅干预心脏毒性机制，而不破坏抗肿瘤途径。ANT介导的心血管毒性包括血管痉挛和血栓性缺血、高血压、心律不齐、心肌炎和左心室（LV）功能障碍，从而导致HF。
最近一项大型前瞻性的研究报道，与ANT相关的心脏毒性代表了一种显著的临床负担，并限制了这些药物的使用性。有趣的是，ANT诱导的心脏损伤也影响右心室和自身祖细胞的存活。
尽管最近的研究对ANT-诱导心脏毒性的相关分子机制提出了新的见解，但尚未完全阐明。对于这些心脏毒性的影响，研究人员普遍接受的解释是氧化应激。具体来说，ANT的代谢会产生高水平的活性氧（ROS）和活性氮（RNS），它们不能被抗氧化酶清除并引起DNA的损伤和膜脂质的过氧化，从而导致心肌细胞的死亡并被纤维组织替代。
心肌细胞中富含线粒体，它是ANT-诱导心脏损害的主要亚细胞靶标，这是因为这些细胞器中存在心磷脂和铁离子。心磷脂（一种参与凋亡途径的线粒体膜磷脂）与ANTs相互作用，导致它们在线粒体中积累，从而刺激ROS/RNS的产生。尤其是，ANTs与游离的铁离子螯合后大部分积累在心脏的线粒体中，形成与氧反应的复合物，并触发ROS的生成和脂质的过氧化。因此，ROS和RNS可能导致线粒体的功能受损，能量失衡，最终导致心肌细胞的死亡。
然而，一些研究表明在临诊前期模型和临床试验中抗氧化剂或铁离子-螯合剂的使用会丧失治疗效果。
ANT心脏毒性的另一种机制是它们与拓扑异构酶IIβ（TopIIβ）的相互作用，该酶在心肌细胞中有活性，并且对于细胞分裂来说并不是必须的，而TopIIα在癌细胞中高度表达，它是ANTs发挥抗肿瘤作用的一个靶标。ANTs与TopIIβ结合通过激活p53途径引起连续的DNA双链断裂和细胞凋亡。TopIIβ在心肌细胞中的特异性缺失可保护小鼠免受ANT诱导的损伤。
2.2. ErbB2抑制剂
HerbB2家族刺激肿瘤的生长和存活。HerbB2抑制剂主要用于治疗人类乳腺癌，因为该因子在这类肿瘤中进行强烈的过表达。曲妥珠单抗是针对HerbB2的人源化单克隆抗体，也是第一个在临床上使用的抗体。然而，研究发现使用该抗体治疗的患者出现心脏毒性的风险增加，其表现为左心室收缩功能障碍和临床的心力衰竭。此外，曲妥珠单抗和ANTs的共同施用表现出累加的不良心脏效应。
这些抑制剂的心脏毒性与它们破坏心肌细胞中ErbB2途径（发挥保护作用）的能力有关，这种能力是生长因子神经调节蛋白-1（NRG-1）在响应压力时激活的。由于该途径也与ANT介导的心脏毒性密切相关，因此，在ANT和抗-ErbB2单克隆抗体联合存在的情况下， ErbB2抑制剂的抑制作用可能解释了心脏毒性增强的原因。
2.3. VEGF抑制剂和多靶点激酶抑制剂
VEGF信号传导途径的抑制剂可以靶向VEGF或其受体的细胞外或细胞内结构域。目前临床上使用了四大类VEGF抑制剂（VEGFi），包括针对VEGF或其受体的单克隆抗体、可溶性诱饵受体和抑制酪氨酸激酶（TKIs）的小分子。贝伐单抗（一种针对VEGF所有亚型的人源化单克隆抗体）是FDA在2004年批准的首个用于治疗转移性结肠直肠癌的血管生成抑制剂。在接下来的几年中，其用途已扩展到晚期鳞状非小细胞肺癌（NSCLC）、肾细胞癌（RCC）、卵巢癌、多形性胶质母细胞瘤、晚期宫颈癌和皮肤肿瘤（基底细胞癌）等的治疗。贝伐单抗的使用会在1%~3％的患者中诱发心脏功能障碍。该药物可引起严重的高血压，这种高血压在治疗中止后仍会持续存在，并且与心脏缺血和动脉血栓栓塞事件发生风险增加2.1倍相关。贝伐单抗的疗法还能诱发动脉血栓栓塞事件（ATE），尤其是在老年患者中，同时也发生在接受其它化学药物治疗的患者以及先前经历过血栓事件的患者。
作为抗血管生成剂的小分子TKIs中，舒尼替尼和索拉非尼是最早被FDA批准的药物。舒尼替尼用于治疗晚期肾细胞癌、胃肠道间质瘤（GIST）和胰腺神经内分泌肿瘤，并且其在不同的研究中与5%~47%的高血压发生率相关，同时其也与动脉和静脉血栓的形成相关。索拉非尼被批准用于治疗不可切除的肝细胞癌和晚期肾细胞癌。它的使用会增加患高血压的风险。两项基于各种类型恶性肿瘤的前瞻性临床试验的元分析显示，其相对风险（RR）为3.07，95％CI为2.05~4.60，p <0.01，总发病率为19.1％。索拉非尼也会引起ATE的风险增加（1.7％），并且在40.5％接受该药物治疗的患者中观察到QT/QTc的间隔时间延长，这会导致心室性心律失常的风险增加。最近批准的TKIs、瑞格非尼、帕唑帕尼片和阿昔替尼也会诱导类似的心脏毒性作用。
与这些TKIs相关的心脏毒性的病理生理机制与非特异性靶标的抑制相关。尽管确实开发出选择性抑制VEGF受体的TKs，但它们对在结构上并不相干的酪氨酸激酶受体显示出了活性。例如，血小板衍生的生长因子受体（PDGFR）的抑制会损害周皮细胞的生长和存活，并影响细胞存活以及心脏对后负荷压力的适应性。
2.4. 抗BCR-abl药剂
靶向TKs的策略彻底改变了受慢性粒细胞性白血病（CML）影响患者的治疗方式和结局，CML是一种以染色体易位为特征的骨髓增生性疾病，导致BCR-ABL1融合基因的形成并激活了ABL酪氨酸激酶。2001年，伊马替尼是首个获准用于CML治疗的TKi；但是某些患者对这种药物产生了抗药性，因此开发了第二代（达沙替尼、尼罗替尼、博舒替尼）和第三代（普纳替尼）TKi。这些药物针对BCR-ABL1和其它激酶的功效和活性不同，这说明了它们具有不同的心脏毒性作用。尽管最开始在临床上使用这五种药物时对心脏确实是安全的，但随后的观察结果中报告了一些不良副作用。
一些研究表明伊马替尼具有极好的心血管安全记录，但是2006年Kerkela等人的研究报道了10名患者的病例以及在体外进行的鼠类研究，表明该药物可能引起严重的心脏功能障碍和HF。伊马替尼引起不良反应的可能机制与内质网和线粒体稳态的改变相关，并对心肌细胞线粒体基质中的细胞凋亡反应和蛋白质输入产生影响。有趣的是，一些研究表明伊马替尼的心脏保护作用包括减弱内皮屏障的功能障碍以及降低血糖水平，从而预防动脉粥样硬化病变的发展。通过靶向PDGFR途径，伊马替尼改善了晚期肺动脉高压（PAH）患者的血流动力学，并减轻了大鼠的心肌重构。
尼罗替尼是一种口服的生物活性药物，用于对之前疗法有抵抗力的CML患者。尽管在最初的临床研究中未观察到与该药物相关的血管不良反应，但近5年的一些临床研究表明外周动脉疾病（PAD）的风险会增加。这种不良作用与尼罗替尼的新陈代谢效应以及其对血管内皮、血小板和凝血过程的影响相关。
达沙替尼被列为一种Abl/Src双重抑制剂，但它对广泛的受体激酶具有活性。该药物的心脏毒性作用与伊马替尼的相似，并额外增加了胸膜积液的副作用，部分研究者被认为是抑制PDGFR途径的结果。PAH仅在少数患者（2.4%~5％）中观察到，并且在大多数情况下能够完全或部分恢复。目前研究者们对这种不良效应背后的机制仍知之甚少，但已表明它可能与Src激酶的抑制相关。
博舒替尼是第二代Src和ABL TKI双重抑制药物，其对PDGFR或c-KIT的活性极低。在长期的博舒替尼治疗中，心血管（CV）事件很少发生，并且在大多数情况下患者无需中断治疗。
普纳替尼是唯一可以使用的第三代BCR-ABL TKi，其特点是能够抑制多种TK受体。它的使用会增加动脉血栓形成事件（心脏、脑和外周血）的风险，但是与这些心脏毒性作用相关的机制仍不清楚。
2.5免疫疗法和放射疗法
癌症免疫疗法是一种新兴的治疗方法，尤其是检查点抑制剂已在不同的实体瘤、血液癌症以及皮肤肿瘤（如皮肤恶性黑色素瘤、梅克尔细胞癌、基底细胞癌、鳞状细胞癌和卡波西肉瘤）的治疗中表现出可喜的结果。但是，这种抑制剂在临床上的使用与一系列不良事件相关，这些不良事件被称为免疫相关不良事件（IRAEs）。尽管靶向程序性细胞死亡1（PD-1）或程序性死亡配体1（PD-L1）蛋白的单克隆抗体表现出非常低的毒性，但据报道在使用纳武单抗或派姆单抗（抗PD-1抑制剂）后出现了一些心肌炎病例。不管怎样，值得注意的是，PD-1在心脏稳态和应激响应中具有重要作用；因此，应谨慎使用这些抑制剂。
放射疗法（RT）是一种重点使用电离放射的临床疗法，其目的是消灭不同形式的瘤增生和皮肤癌，如基底细胞癌和鳞状细胞癌。目前使用的两种主要电磁辐射是X射线和伽玛（γ）射线。这些射线在高剂量的情况会杀死癌细胞或通过破坏其DNA来减慢其生长。尽管近年来放射治疗技术得到了改善，但在大多数情况下，心脏接受高剂量的辐射仍会引发放射诱导的心脏病（RIHD），其对患者造成有害影响。放射疗法可在心脏患者的ECs中发挥心脏毒性作用，而不是在心肌细胞中发挥作用，因为后者的细胞处于有丝分裂后的状态。具体来说，放射线会增强氧化应激反应，导致ROS上调和炎症出现，进而减少血液灌流并引起心肌缺血。
2.6其它抗肿瘤药物
其它会引起心脏毒性的癌症治疗方法主要是紫杉烷类药物、抗代谢物和蛋白酶体抑制剂等。紫杉烷类药物-介导的心脏毒性可能通过作用亚细胞器从而与心肌损害相关，或者释放大量组织胺从而导致传导障碍和心律不齐。抗代谢物主要引起血管内皮损伤，而蛋白酶体抑制剂主要通过改变蛋白质合成-降解的平衡来对心肌细胞和EC产生有害影响。紫杉烷类药物、抗代谢物和蛋白酶体抑制剂等作为抗ErbB2抑制剂，可以通过诱导形成有毒的ANT代谢产物从而与ANTs联合起来加重心脏毒性。
3.心脏毒性的监测
在发生不可逆损伤之前，评估抗癌治疗引起的心脏毒性至关重要。超声心动图、平衡法核素心室显像和多普勒组织成像技术是定义幸存者在癌症治疗期间和治疗之后亚临床心脏毒性的常用技术。心脏的磁共振成像可以更准确地评估心肌功能。该技术具有可再现性和可靠性，但耗时、昂贵且可用性有限。
心内膜心肌活检是评估抗癌药物-诱导的心脏毒性严重程度最灵敏的工具。使用电子显微镜可以检测肌原纤维的损失和细胞质的空泡化。然而，由于LV的补偿能力，活检评分（由具有典型变化的细胞百分比表示）与通过超声心动图检测的LV射血分数（LVEF）之间的相关性很差。此外，由于该技术具有侵入性，因此并不是早期监测中的常规选择。
近期血清生物标志物（即肌钙蛋白I（cTn I）、B型脑钠肽（BNP）和N端脑钠肽前体（NT-proBNP））已被证实可预测抗癌治疗期间的心脏毒性。具体来说，心脏坏死时血液循环中释放的cTn I可在LVEF出现明显变化之前检测到，预示着早期化疗相关的心脏毒性，但其缺乏特异性。相比之下，BNP和NT-proBNP被认为是检验抗肿瘤药引起HF的快速且准确的指标，因为它们很稳定且可以累积到高浓度。当前，心脏生物标志物的评估并不在抗癌药物治疗患者的常规检查中。然而，值得注意的是，近期加拿大心血管学会的指南建议使用这些标记物来检测接受抗癌治疗的患者，以预测左心室功能障碍的早期发展。
几种miRNAs的评估接下来进行讨论，其用于早期检测与化疗相关的心肌病。
4. MicroRNAs在抗癌治疗引起的心脏毒性中的作用
表1中总结的miRNAs是受癌症疗法调节的最相关miRNA，其已被证明与心脏疾病相关。
表1.受抗癌疗法调节的miRNA
缩写词：DOX：阿霉素；IR：电离辐射；RT：放射疗法；AC：蒽环霉素化疗法；Pts：患者；AML：急性骨髓性白血病；NSCLC：非小细胞肺癌。
4.1 miR-200家族
MiR-200家族（miR-200s）包括五个成员（miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141和miR-429）。这个miRNA家族与肿瘤细胞的上皮细胞-间充质转化（EMT）密切相关。因此，抗癌疗法可调节miR-200s的表达。
具体来说，已有研究表明miR-200c的表达水平是由阿霉素（DOX）在心肌间充质祖细胞（CmPC）中诱导的。氧化应激和DNA损伤响应被认为是DOXO-介导的心脏毒性的主要机制。miR-200c是一种氧化应激诱导的miRNA，与血管内皮功能异常有关，因为它在ECs中通过下调ZEB1蛋白来诱导细胞凋亡和衰老，同时其引起NO降低并增强氧化应激响应，还下调了三种可以调节EC稳态的蛋白（沉默调节蛋白1抗体（SIRT1）、内皮型一氧化氮合酶（eNOS）和叉头框蛋白O1（FOXO1））。在具有心脏毒性的小鼠模型中，基质细胞源因子1（SDF1）的施用可部分逆转DOXO-引起的小鼠心脏中miR-200c和p53蛋白的上调。此外，SDF1可明显阻止DOXO引起的ZEB1 mRNA和蛋白质的失活。P21 mRNA受p53的诱导并被ZEB1抑制，同时该mRNA也受DOXO处理的诱导并被SDF1的施用而被抑制。有趣的是，SDF1在DOX处理的小鼠中具有心脏保护作用，可部分逆转不良的心肌重构，并减少心脏舒张期的左室舒张末期容积、LVEF和左室前壁厚度，恢复左心室末期收缩压并降低±dP/dt。
另一方面，已有研究表明在DOX处理的小鼠和暴露于DOX的大鼠心肌细胞系H9c2中，miR-200a的水平降低了。作者表明，miR-200a在急性DOX注射的小鼠中减轻了氧化应激响应和心脏细胞的凋亡，同时没有影响基质金属蛋白酶和炎症因子，这是因为miR-200a靶向Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1（Keap1），从而激活NF-E2相关因子2（Nrf2）。尽管这些研究似乎相矛盾，但很显然的是miR-200家族成员的调节与癌症治疗所致的心血管稳态密切相关。
4.2 miR-34家族
MiRNA-34家族由三个高度同源的microRNAs组成，即miRNA-34a、miRNA-34b和miRNA-34c。该家族受不同抗癌疗法的调节，如蒽环类药物。具体来说，miR-34a在DOX处理的大鼠心肌细胞和血浆中以及DOX处理的大鼠心肌细胞的H9c2细胞系中的表达被上调。
有趣的是，右雷佐生（DEX）是一种已知的预防蒽环类药物-诱导心肌症的治疗方法，其能够逆转DOX处理大鼠中miR-34a的升高。在弥漫性大B细胞淋巴瘤患者使用表阿霉素治疗9周和16周后，其血浆中miR-34a的含量有所增加。在H9c2细胞系中，miR-34a可诱导Bax并抑制B细胞淋巴瘤/白血病-2（Bcl-2）的表达，从而激活胱天蛋白酶-3和线粒体的电位。此外，miR-34a靶向SIRT1，已知其可以使p66ShcA基因的启动子去乙酰化。因此，miR-34a-依赖性SIRT1的失活促进了p66shc蛋白的增加，该蛋白是一种氧化还原酶，与线粒体中ROS的产生和氧化信号的翻译有关。通过这种机制，即miR-34a靶向Sirt1/p66shc途径，有助于DOX-诱导的心脏毒性。
有研究显示miR-34b/c在DOX处理的鼠成年心肌细胞系HL-1中被上调了。作者证明了痒同源物E3泛素蛋白连接酶（ITCH）是miR-34b/c的一个直接靶标，且miR-34b/c降低了HL-1细胞系的活力，从而促进NF-kB的表达并通过ITCH的下调来增加促炎性细胞因子（如TNF-a和IL-6）。为了保持这种状态，miR-34的安塔够妙保护了心肌症小鼠模型中的心肌细胞。所有的这些研究均表明，整个miR-34家族在蒽环类药物引起的心脏毒性中起着主要作用。
miR-34a在暴露于辐射的人源心肌细胞中也被上调。miR-34a在放射生物学中非常受关注，因为它在放射反应中起着不同的作用。因此，它是肿瘤放射抗性和组织放射毒性的一个潜在治疗靶标。而且，它的表达受p53癌蛋白的控制，其中p53癌蛋白受到电离辐射的诱导。
此外，如先前所述miR-34a调节ROS和炎症的产生；与之保持一致的是，转移抑制因子（MIF）的心脏保护性细胞因子可降低暴露于电离辐射的人源心肌细胞中miR-34a的水平，并通过上调miR-34a的蛋白靶标—SIRT1来减轻与辐射相关的衰老。
miR-34a作为一种免疫治疗剂也起着重要作用，因为它靶向PD-L1，而PD-L1是免疫治疗中单克隆抗体的靶标。PD-L1的抑制可引起小鼠出现自身免疫性心肌炎，而PD-1的缺失会引起扩张型心肌病、收缩受损和心力衰竭。因此，miR-34a的调节可作为一种免疫疗法。 实际上，miR-34a的脂质体制剂（MIRX34）目前正处于I期临床试验中。
在体内，MIRX34增加了肿瘤浸润性CD8+T细胞的数量，并减少了枯竭的CD8+PD1+T细胞和巨噬细胞的数量，这表明miR-34可能对免疫逃逸具有直接影响，从而可以在治疗中加以应用。与放疗疗法相结合时，MIRX34对CD8+T细胞的作用得到了改善，且它还可以诱导适应性免疫反应。
miR-34a与放射疗法相结合从而调节抗肿瘤免疫反应并控制肿瘤生长的功效已经得到了证实。五项与免疫相关的严重不良事件证实了miR-34a具有强控制免疫反应的能力，但这些不良事件也决定了I期临床试验的提前终止（2016年9月）。关于毒性和免疫相关不良作用的进一步深入研究需要在晚期实体瘤患者中进行。此外，如上所述，鉴于miR-34a在心脏毒性中的有害作用，因此应仔细评估miR-34a的体内递送。
4.3 miR-29家族
MiR-29家族由不同的miRNAs组成，即miR-29a、miR-29b和miR-29c，它们共享一个常见的种子序列且只有2~3个碱基的区别。研究结果表明，该家族受到不同抗癌疗法的调节。
MiR-29b是miR-29家族的成员，在DOX处理的大鼠心肌细胞中其表达明显下调。心肌细胞中miR-29b表达的恢复可明显改善心脏功能。大鼠心肌细胞中miR-29b的过表达减轻了DOX-引起的心肌细胞凋亡，因为miR-29b直接靶向抗凋亡蛋白Bax。另一项研究显示蒽环类药物治疗（AC）的儿童或年轻人血浆中miR-29b出现升高。AC后血浆内miR-29b的表达升高，并可以观察到蒽环类药物剂量和心脏损伤标志物之间的剂量响应关系。
MiR-29家族成员是心脏纤维化的抑制剂，在心肌细胞损伤后的心脏重塑中起着主要作用。实际上已有研究报道了心肌损伤后miR-29a的上调，且miR-29a上调的程度与急性心肌梗死后晚期重塑的程度相关；此外，研究者在患有心肌肥大的患者血浆中发现了更高水平的miR-29a，其与心脏纤维化呈负相关。
MiR-29b靶向参与细胞外基质（ECM）的不同基因，如纤维结合蛋白、胶原蛋白和基质金属蛋白酶。由于早期和晚期的ECM重构在AC-诱导的心脏毒性反应中起主要作用，因此miR-29的上调可能反映了对AC-诱导的心脏损伤的早期重构。在接受了微血管游离组织移植重建术的患者中，miR-29b在受辐射的动脉与未受辐射的动脉中均被下调了。此外，在特定的纵隔腔和颈部区域（包括心脏和大血管）接受单次辐射剂量的ApoE-/-小鼠中，miR-29b在受辐射的动脉中被下调。miR-29b靶向正五聚体蛋白-3和二肽基肽酶-4，它们调节炎症性的基质蛋白结合；因此，miR-29b的减少可能会增加血管的炎症反应。在另一项研究，研究者发现非小细胞肺癌（NSCLC）患者在进行彻底的胸腔放疗后，其血浆中循环的miR-29a水平降低。MiR-29a水平的降低与所使用RT的剂量有关。
因此，放疗后miR-29的下调可能预示着对血管炎症的负面影响。
4.4 miR-30家族
MiR-30家族由五个成员组成（miR-30a、miR-30b、miR-30c、miR-30d和miR-30e）。有研究发现该miRNA家族在心肌细胞和大鼠心脏中受DOX的影响而下调。已证明miR-30的减少具有心脏保护作用；实际上，miR-30的表达减弱了心肌细胞对β-肾上腺素能受体（βAR）刺激的收缩反应。此外，miR-30的表达在DOX处理后增加了心肌细胞的生存力。同时，GATA6（已知在心脏发育中起关键作用的转录因子）抑制miR-30的转录。GATA6是由DOX触发的miR-30下调引起的。
在接受贝伐单抗化疗的NSCLC患者中，研究者在化疗前、化疗期间和化疗后的患者血清中均检测到miR-30c。MiR-30c的表达与化疗周期的持续时间相关，并在化疗结束后的1个月降低。此外，相关分析显示血清miR-30c的水平与化疗前和化疗期间的心脏毒性呈正相关。
4.5 miR-21
MiR-21已被证明受以下几种抗癌疗法的调节，并且似乎在心脏毒性中发挥正负两种作用。
已经有研究证明，miR-21在长期DOX处理的小鼠心肌细胞中被上调，而在急性DOX处理的小鼠中并未被调节。在体外暴露于不同浓度DOX的H9C2细胞系中也观察到了miR-21的增加。MiR-21在局部缺血引起的心肌细胞死亡中具有抗凋亡功能，该作用是通过直接抑制促凋亡靶点（如程序性细胞死亡4和激活蛋白-1）来介导的，从而诱导不同的心脏保护介质（包括eNOS、热休克蛋白70和热休克转录因子-1）。此外，miR-21的抗凋亡作用还可以通过抑制B细胞易位基因2（BTG2）来实现，其中该基因参与了癌细胞中的细胞增殖、DNA损伤修复、分化和凋亡。
另一方面，miR-21与纤维化和重构相关，因为它靶向磷酸酶和张力蛋白同源物（PTEN）的表达。PTEN的抑制导致基质金属蛋白酶-2（MMP2）增加，有助于心脏重塑。与这些发现一致的是，在衰竭的心脏纤维原细胞中miR-21的水平也有选择的增加，并通过Sprouty同系物1的抑制上调ERK-MAP激酶的活性。因此，miR-21调节纤维原细胞的存活和生长因子的分泌，控制间质性纤维化；它在小鼠的心脏纤维原细胞中高表达，而miR-21的沉默能够逆转小鼠心脏的纤维化和肥大。
MiR-21在辐射诱导的毒性中也起着关键作用。在这种情况下，它也被证明在电离辐射下的人源纤维原细胞和暴露于胸部照射的大鼠心肌细胞中诱导。研究结果表明，miR-21的上调可调节细胞外基质蛋白和PKC的信号传导，其可能会影响间隙连接蛋白43（Cx43）介导的电偶联。此外，放疗后在外周血单个核细胞（PBMCs）中检测到高水平的miR-21并伴有急性泌尿生殖器的放射毒性。miR-21的调节可以作为免疫治疗剂发挥重要作用，因为它与PD-L1的表达密切相关。
实际上，肿瘤细胞可以促进巨噬细胞中miR-21的表达，并抑制STAT1、JAK 2并激活NF-B，从而阻止抗肿瘤M1的两极分化。与此同时，miR-21的遗传缺陷会驱动抗肿瘤M1的极化并赋予机体一种抗肿瘤免疫力。此外，PD-L1的表达受IFN-γ-介导的STAT1激活的调节，而且在培养的骨髓衍生巨噬细胞和肿瘤内的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）中，miR-21的缺失和随后的STAT1激活会上调PD-L1的表达。PD-1抗体和miR-21缺陷型巨噬细胞协同发挥抗肿瘤治疗的作用，其活性优于任何一种药物。总之，miR-21的缺失通过TAMs的M1极化增强了抗肿瘤发展的宿主免疫系统。
MiR-21的增加似乎在心脏组织中起有害作用，因此miR-21的抑制策略也可以缓解大多数因不同抗癌策略引起的心脏毒性影响。
4.6 MyomiRs
MiRNAs的一个子集在存活、增殖和肌肉分化中起着重要作用；它被称为MyomiR，即肌肉特异性miRNA。MyomiR包括miR-1和miR-133a/b、miR-499和miR-208a/b。由于MyomiRs在心脏稳态中起着基本作用，因此研究者已在许多诱发心脏毒性的癌症治疗方法中进行了相关研究。
4.6.1 miR-1
MiR-1是骨骼肌特异性miRNA，在心肌细胞的分化中起关键作用，并具有抗增殖作用。在大鼠心脏以及患有心肌梗塞的大鼠模型中，miR-1在响应局部缺血/再灌流（I/R）损伤时出现上调。此外，在心肌梗塞（MI）患者的心脏中miR-1也出现上调。
在患有急性心肌梗塞（AMI）的大鼠和人类血清中，miR-1的水平上调。MiR-1的水平与大鼠MI的大小呈显著正相关，同时与人类血清中肌酸激酶-心肌带（CK-MB）的水平呈正相关。研究者在DOX处理的大鼠中以及使用DOX治疗的乳腺癌患者中发现循环的miR-1出现上调。MiR-1的水平与LVEF的变化相关，它的水平有利于区分心脏毒性影响的患者与未受影响的受试者，且区分效果好于cTn I的水平。在受辐照的大鼠中，研究者发现miR-1在心脏中被下调。由于miR-1靶向细胞间的Cx43通道，因此它在电耦联和指导心脏细胞间通讯以确保心脏功能方面起着关键作用。在单次电离辐射的大鼠中，研究者发现miR-1降低，并伴随着Cx43的增加，从而引起心肌细胞间通讯增强，并产生有益的心脏响应。
总之，流通的miR-1调节似乎反映了蒽环类药物的毒性。另一方面，辐射引起miR-1在心脏中的下调似乎起到了有益作用。
4.6.2 miR-133
MiR-133包括两个miRNAs，即miR-133a和miR-133b，它们具有相同的种子序列，且是在人心脏中高度表达的肌肉特异性miRNAs。
研究已证明miR-133a/b与心脏肥大有关；实际上，miR-133的降低会正向调节心脏肥大，增加其靶标（包括钙调神经磷酸酶、NFATc4（心脏肥大的调节剂）、Rac、Cdc42（心肌肥大性丝裂原激活蛋白（MAP）激酶途径的调节剂））的表达。此外miR-133a/b具有抗凋亡作用，因其抑制caspase-9的表达。研究显示miR-133a和miR-133b在DOX处理的大鼠血浆中增加，从而引起心脏毒性；尽管研究者并未发现与心脏毒性发作相关的明显表达变化。
4.6.3 miR-208a/b
MiR-208a/b嵌入肌球蛋白基因的内含子内：miR-208a在α-MHC（也称为Myh6）内而miR-208b在β-MHC（Myh7）内。在成年小鼠的心脏中α-MHC/miR-208a占主导地位，而miR-208b专一存在于健康人的心脏中。MiR-208在小鼠的发育过程和病理生理状况下参与了肌球蛋白重链（MHC）同工型转换的调控。在DOX处理的小鼠中，miR-208a在心脏中增加并诱导心肌细胞的凋亡；此外，miR-208a的治疗性沉默增加了其蛋白质靶标GATA4，已知GATA4是一种调节抗凋亡基因Bcl-2表达的转录因子；因此，miR-208a的下调能够阻碍DOX处理的动物中心肌细胞的凋亡。
此外，miR-208a的安塔够妙治疗还改善了心脏成像评估的心脏功能。在DOX引起的心脏毒性大鼠模型中，miR-208a的流通水平增加了，表明miR-208a具有作为大鼠心脏毒性血浆生物标志物的功能。尽管如此，在阿霉素-诱导心脏毒性的乳腺癌患者中并未发现可检测到的miR-208a循环水平。在另一项研究中，DOX处理大鼠期间（累加剂量）miR-208a在心脏中的表达水平降低了，与其编码基因Myh6的表达相似，而miR-208b的表达水平却升高了。在DOX处理的小鼠心脏中也发现miR-208b被上调了，同时关于循环miR-208b的研究描述了它的调节作用。
4.6.4 miR-499
MiR-499是嵌入β-MHC（Myh7）基因内的另一种myomiR，其受化学疗法的调节。
实际上，它在蒽环类药物治疗的儿童和年轻人血浆中上调，其表达与AC的剂量显著相关。与没有急性心肌细胞损伤的患者相比，AC后急性心肌细胞损伤的患者中miR-499的表达更高。另一方面，在DOX处理的小鼠心脏中miR-499显著下调，而血清中miR-499的表达则显著增加。
研究显示miR-499靶向p21，而p21的下调显著降低了暴露于DOX的心肌细胞中的线粒体分裂和细胞死亡。因此，对小鼠施用DOX后，miR-499的减少会引起小鼠心脏中线粒体的异常分裂和细胞凋亡。
4.7 miR-221/222
MiR-221/222是高度同源的miRNAs，它们共享在人类、小鼠和大鼠X染色体上串联编码的相同种子序列，并且其在脊椎动物中高度保守。它们在癌症发展中起着关键作用，既可以作为oncomiR（在癌症发生发展中发挥作用的miRNA），也可以作为肿瘤抑制因子。
另外，这两种miRNAs在血管平滑肌细胞（VSMC）和ECs中高表达，并且在血管细胞生理学中已得到了广泛研究。具体来说，miR-221/222在VSMCs中具有促转移、促增殖和抗凋亡的作用，而在ECs中具有抗增殖、抗转移和促凋亡的作用。心力衰竭患者中心肌细胞内miR-221/222的表达降低与心脏纤维化的严重程度相关。研究显示miR-221的过表达可在体外诱导心脏肥大并促进HF。实际上，肥厚型心肌病患者中miR-221/222出现明显上调。值得注意的是，与健康对照者相比，HF患者血清中流通的miR-221水平要更低。在DOX引起的心脏毒性小鼠模型中，研究者发现miR-221/222在心脏中表达上调；此外，在接受放射疗法的乳腺癌患者血液中，miR-221 / 222也被放射疗法诱导并上调，同时miR-221/222的水平也受心血管疾病的影响。因此，抗癌治疗对miR-221/222的调节似乎与心脏毒性的诱导作用密切相关。
4.8 miR-320a
MiR-320家族由五个成员组成，即miR-320a、miR-320b、miR-320c、miR-320d和miR-320e。MiR-320这个术语最常用，但研究最多的成员还是miR-320a。
研究显示miR-320可以调节生理学过程，如心脏病患者的存活和糖尿病患者中葡萄糖诱导的基因表达。DOX处理后，miR-320a在心肌细胞和ECs中增加，并且其参与DOX-诱导的心脏毒性，因为它直接靶向VEGF-A。因此，miR-302a的上调和VEGF-A的减少会改变心脏血管的动态平衡。此外，miR-320a的抑制会减弱DOX-引起的细胞生长停滞和凋亡，而其过表达则使这些影响恶化。而且，miR-320a的过表达会损害NO的释放、血管生成和EC细胞的迁移。体内miR-320a的抑制可减轻DOX引起的心脏异常。相比之下，miR-320a的过表达增强了体外的细胞凋亡，并引起小鼠中心脏血管异常和心脏功能障碍。此外，miR-320a可以靶向参与血管生成调节的其它分子，如胰岛素样生长因子（IGF）、IGF受体（IGFR）和神经纤毛蛋白-1 I（NRP1）。研究已证明IGF1-IGFR途径对DOX-诱导的心脏毒性具有保护作用，而NRP1是VEGF-A的共受体。与五名对照供体相比，研究者在五名接受DOX治疗的急性髓性白血病（AML）受试者中发现了miR-320a的流通水平下调。
所有这些研究表明，miR-320a在DOX-诱导的心脏毒性中起重要作用，但仍有必要进行进一步的研究以阐明可能的治疗选择。
5.心脏毒性的治疗
还有其它几种方法可以防止抗癌药物引起的心脏损害。与ErbB2抑制剂不同，ANTs的总累积剂量是心脏功能异常最重要的危险因素之一。因此，延长持续静滴时间而不是单次大剂量给药可以预防和/或减少必须接受高剂量ANTs治疗的患者出现心脏毒性。ANTs脂质体胶囊的使用也可以减少这些药物在心脏中的积累，因为它们的存在仅限于血管内腔。所以，脂质体ANTs不会在心脏中积聚，而会选择性地进入以血管内皮细胞不连续和破裂为特征的肿瘤组织内。
抵消化疗相关心脏毒性的其他方法包括不同药物的干预以及营养补充和运动训练。就ANT治疗而言，由于ANT心脏毒性的主要机制以氧化应激为代表，因此抗氧化剂的使用似乎是最有希望的心脏保护策略。其中，DEX于1980年代初期在比格犬中首次研究，它在ANT治疗的情况下对癌症患者起着显著的心脏保护作用，同时不会影响其抗肿瘤功效。DEX作为一种铁离子螯合剂，也会干扰线粒体内铁离子-介导的ROS产生。不过，它的心脏保护作用不仅取决于其抗氧化性能，因为已经证明DEX还可以防止ANT与TopIIβ相互作用，从而使DNA双链断裂的同时不会降低ANT的抗癌效果。目前，DEX是美国食品药品监督管理局批准用于ANT心脏毒性疾病的唯一心脏保护药物。具有抗氧化性能的B,β-阻滞剂，如卡维地洛和奈必洛尔，也已显示出作为心血管保护剂的良好前景。然而，来自大型随机临床试验的数据证明这些药物在当代ANT治疗的情况下预防心脏毒性的有益作用仍然有限。
血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）的使用也可观察到心脏保护作用，这主要是基于这些药物减轻氧化应激的能力，也能减少间质性纤维化的同时避免细胞内钙超载。然而，最近的临床试验表明，ACEI和β-阻滞剂的联合疗法似乎比ACEI单一疗法更有益。他汀类药物、5型磷酸二酯酶抑制剂和雷诺嗪等代表了经测试可抵消ANT心脏毒性的其它有前途的药物。ACEI在预防ErbB2心脏毒性方面是否发挥有益作用仍有待阐明。不过，最近一项随机试验的数据表明，在接受曲妥珠单抗治疗的乳腺癌患者中，ACEI或β-阻滞剂均可减轻曲妥珠单抗引起的心脏毒性。
据推测，重组蛋白NRG-1通过ErbB4/ErbB2的信号传导具有心脏保护特性，因此向癌症患者施用该重组蛋白可以改善心腔的尺寸和LV功能。临床研究在慢性HF患者中证实了这一假说。然而，尽管近期研究报道了一种二价神经调节蛋白，它能够预防DOX的心脏毒性同时又不干扰阿霉素-介导的抗肿瘤效果，但研究者仍对肿瘤细胞的增殖十分关注。
6.结论和未来展望
如前所述，不同的药理策略可用于减轻心脏毒性。在这些抗癌疗法相关心脏毒性的治疗策略中，miRNA的调节具有良好的前景。实际上，miRNAs既可以用作心脏毒性的生物标志物，又可以用于靶向治疗，因为它们可以调节整个信号通路。不幸的是，许多抗癌疗法调节的miRNAs也参与了心脏毒性作用。因此，理解miRNAs的引发机制同时改善心脏或肿瘤区域的特异性递送，可能有助于减少副作用。
有趣的是，研究显示在DOX/曲妥珠单抗处理引起心脏毒性的小鼠模型中，心脏间充质祖细胞外泌体的全身性注射治疗能够减少ROS、炎症和LV的功能障碍。与人真皮成纤维细胞外泌体相比，囊泡中富含miR-146a，而这种miRNA具有心脏保护作用。
因此，miRNA疗法可能是预防和治疗癌症疗法心脏毒性作用的一个有用工具。
评论
本综述概述了蒽环类药物、ErbB2抑制剂、VEGF抑制剂、抗BCR-Abl药物、放射疗法和免疫疗法、以及特异性较低的抗肿瘤药物等不同类型抗癌疗法引起的心脏毒性机制，以及miR-200家族、miR-34家族等8个miRNA家族在抗癌治疗诱导心脏毒性中的作用，明确了miRNAs既能作为心脏毒性的生物标志物又能用于靶向治疗的双重作用，因此，作者提出miRNA疗法可能是预防和治疗癌症疗法诱导心脏毒性的一个有效策略。本文有助于相关研究者快速了解miRNAs在抗癌疗法诱导心脏毒性中的研究进展，更提出了一些仍需解决的问题，为相关研究指明了方向。
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