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为探究多柔比星（DOX）对老年心脏的长期影响，研究人员以老年小鼠为模型，发现 DOX 会破坏线粒体重塑和蛋白泛素化，这一成果为临床监测提供依据。
多柔比星（Doxorubicin，DOX）是一种广泛应用于癌症治疗的药物，它在对抗多种实体肿瘤和血液系统恶性肿瘤，如白血病、淋巴瘤等方面，发挥着重要作用。然而，它就像一把 “双刃剑”，在杀死癌细胞的同时，也会对心脏造成严重的伤害，引发心脏毒性。这种心脏毒性不仅降低了癌症患者的生活质量，还可能成为他们死亡的 “幕后黑手”。
目前，大部分关于 DOX 心脏毒性的研究都集中在急性或亚急性模型上，可临床上，慢性心脏毒性才是影响癌症幸存者的主要问题，而且它与剂量密切相关。此外，癌症主要侵袭老年人群，可这一群体在临床研究中却常常被忽视，针对老年患者的癌症治疗方案也因担心心脏毒性而不够积极，导致治疗效果不佳。同时，我们对 DOX 诱导心脏毒性的具体机制，尤其是在老年心脏中的作用机制，了解得还远远不够。因此，深入探究 DOX 对老年心脏的长期影响，迫在眉睫。
为了揭开这层神秘的面纱，来自多个研究机构的研究人员，包括 Sofia Reis Brand?o、Elisa Lazzari、Rui Vitorino 等，开展了一项极具意义的研究。他们以大约 19 个月大的老年 CD - 1 雄性小鼠为研究对象，这些小鼠相当于人类的 75 岁左右。研究人员给小鼠注射了临床相关剂量的 DOX（9mg/kg），并设置了对照组。在最后一次注射 2 个月后，对小鼠进行解剖分析，相关研究成果发表在《Archives of Toxicology》上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过动物实验构建模型，将小鼠分为对照组和 DOX 处理组，模拟人类抗癌治疗过程给药。其次，采用蛋白质免疫印迹（Western blot）分析技术，检测心脏组织中多种蛋白的表达水平，如 E3 泛素蛋白连接酶（Atrogin - 1、MuRF1、Parkin 等）、自噬相关蛋白（ATG5、Beclin1 等）以及线粒体相关蛋白（PGC - 1α、Tfam 等）。然后，利用串联泛素结合实体（TUBEs）进行多聚泛素化蛋白的 pull - down 实验，结合液相色谱 - 串联质谱（GeLC - MS/MS）分析，鉴定和定量多聚泛素化蛋白。此外，还通过酶活性检测（如柠檬酸合酶（CS）活性检测）评估线粒体密度，运用组织学分析（苏木精 - 伊红染色）观察心脏结构变化。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 心脏结构变化：DOX 处理 2 个月后，虽然对小鼠体重和心脏质量影响不明显，但部分小鼠出现体重下降。组织学分析发现，DOX 组小鼠心脏出现细胞质空泡化、坏死区域、炎症细胞浸润、血管充血、间质水肿以及间质纤维化等结构变化，这表明心脏出现了不良重塑。不过，与心脏再生相关的分子标记物在两组间无显著差异，说明此时 DOX 对心脏再生影响不大。
- 心脏蛋白泛素化和蛋白水解受影响：在 DOX 处理的小鼠心脏中，E3 泛素蛋白连接酶 Atrogin - 1 含量显著下降，而总体泛素化蛋白水平升高，蛋白羰基化水平却没有变化，这意味着泛素化蛋白的积累并非由氧化修饰蛋白增多引起。同时，心脏蛋白水解活性增强，通过分析推测可能是 calpain - 3、cathepsin F、cathepsin D 和 cathepsin B 等蛋白酶发挥了作用。这些结果表明，DOX 处理导致心脏重塑增加，与心脏损伤情况相符。
- 心脏线粒体蛋白更易发生泛素化：研究人员通过 TUBEs 和 GeLC - MS/MS 技术分析多聚泛素化蛋白，发现与对照组相比，DOX 组线粒体蛋白的多聚泛素化水平更高，如参与氧化磷酸化（OXPHOS）的多个蛋白。同时，一些参与三羧酸循环（TCA cycle）和脂肪酸氧化（FAO）的线粒体蛋白多聚泛素化水平降低。此外，通过蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）分析，发现 E3 泛素蛋白连接酶与多聚泛素化蛋白之间存在多种相互作用，且许多靶蛋白与心脏肌肉收缩和细胞骨架组织相关。在对线粒体动力学和自噬（mitophagy）相关指标检测时发现，DOX 组 CS 活性升高，意味着线粒体密度增加；但 PGC - 1α 含量显著降低，提示线粒体生物发生减少；同时，Mfn1、BNIP3、LC3B 和 Beclin1 等蛋白含量有下降趋势，表明线粒体融合减少、清除减少，自噬可能减弱。
综合研究结论和讨论部分，此次研究意义重大。研究人员首次评估了 DOX 对泛素 - 蛋白酶体途径（UPP）的长期影响，并鉴定出老年心脏中更易积累的多聚泛素化心脏蛋白。研究表明，DOX 不仅会影响心脏结构，还会改变心脏蛋白的泛素化状态。在老年心脏中，DOX 处理后蛋白酶活性增加，多聚泛素化蛋白积累，这些蛋白主要与心脏肌节组织和线粒体能量代谢途径相关。DOX 还会影响线粒体动力学，导致功能失调的线粒体积累，这可能是由于线粒体生物发生减少和自噬减弱造成的。这些发现极大地增进了我们对 DOX 诱导心脏毒性的理解，强调了 DOX 的长期影响，为临床对接受 DOX 治疗患者进行更长期的监测提供了有力依据，有望推动心血管肿瘤学领域的进一步发展，帮助医生更好地制定治疗方案，平衡抗癌效果与心脏毒性之间的关系，提高癌症患者的生存率和生活质量。
