Sotorasib通过抑制NEU1泛素化降解导致AKT信号通路障碍引发心脏损伤的机制研究及D-泛酸钙的干预作用

本研究针对KRAS G12C抑制剂Sotorasib临床应用中出现的心脏毒性问题，揭示了NEU1蛋白异常积累通过抑制AKT信号通路诱发线粒体功能障碍的核心机制。研究人员通过体内外实验证实，D-泛酸钙（D-PAC）可通过促进NEU1泛素化降解有效缓解心脏损伤，为肿瘤治疗中的心脏保护提供了新策略。该成果发表于《Cell Death Discovery》，具有重要临床转化价值。

　　

在肿瘤靶向治疗领域，KRAS G12C抑制剂Sotorasib作为首个获批用于非小细胞肺癌（NSCLC）治疗的突破性药物，却因临床观察到的致命性心脏毒性限制了其广泛应用。这种"抗癌利器"与"心脏杀手"的双重身份，引发了科学家们对药物安全性机制的深入思考。尤其令人困惑的是，传统化疗药物常见的心脏损伤机制似乎并不能解释这种新型靶向药的特异性毒性，这为肿瘤心脏病学领域提出了全新挑战。

浙江大学的研究团队通过系统性研究，首次揭示了Sotorasib心脏毒性的分子开关——NEU1蛋白的异常积累。研究发现，Sotorasib通过抑制NEU1的泛素化降解途径，导致该蛋白在心肌细胞内异常堆积，进而阻断AKT信号通路，引发线粒体膜电位（MMP）下降、ATP生成减少和活性氧（ROS）暴发等系列线粒体功能障碍事件，最终导致心肌细胞凋亡。更引人注目的是，研究团队从FDA已批准药物库中筛选出D-泛酸钙（D-PAC），证实其可通过促进NEU1降解有效逆转心脏损伤，且不影响Sotorasib的抗肿瘤效果。这项发表于《Cell Death Discovery》的研究，为肿瘤治疗中的心脏保护提供了精准干预靶点。

研究采用多组学联用技术策略：通过蛋白质组学筛选Sotorasib处理后的差异表达蛋白；建立300/600 mg/kg剂量的小鼠心脏毒性模型，结合超声心动图评估心功能参数；采用CCC-HEH-2人源心肌细胞系和H9c2大鼠心肌细胞系，通过流式细胞术检测细胞凋亡率、线粒体膜电位和ROS水平；运用免疫共沉淀分析NEU1泛素化修饰；采用细胞热转移实验（CETSA）验证药物-靶点直接相互作用。临床样本分析显示，Sotorasib治疗组患者血清CK-MB水平显著升高。

"Sotorasib causes cardiac injury in mice"，300/600 mg/kg剂量组小鼠出现射血分数（EF）和短轴缩短率（FS）显著下降，血清CK-MB水平呈剂量依赖性升高，心肌肥大标志物Myh6表达下调而Nppa/Nppb上调。组织学分析揭示明显的心肌纤维化和胶原沉积，小麦胚芽凝集素（WGA）染色显示心肌细胞尺寸增大30%。

"Sotorasib induces apoptosis and mitochondrial dysfunction in cardiomyocytes"部分证实，Sotorasib以剂量依赖方式降低CCC-HEH-2和H9c2细胞活力，增加cleaved-PARP和cleaved-CASP3表达。JC-1染色显示线粒体膜电位下降40%，ATP产量减少65%，ROS水平升高2.8倍。透射电镜观察到线粒体自噬小体显著增多。

"Sotorasib-mediated upregulation of NEU1 contributes to mitochondria-dependent cardiac injury"部分通过siRNA筛选锁定NEU1为关键介质。NEU1过表达使心肌细胞凋亡率增加3.5倍，而NEU1敲除可逆转Sotorasib诱导的线粒体功能障碍。免疫组化显示Sotorasib处理组小鼠心肌NEU1表达升高2.2倍。

"NEU1 promotes sotorasib-induced cardiomyocyte injury by inhibiting the AKT signaling pathway"部分阐明分子机制：Sotorasib处理使p-AKT Ser⁴⁷³水平下降70%，而NEU1敲除可部分恢复AKT活性。值得注意的是，AMPK-SIRT3和SIRT1/PGC-1α通路未见显著改变。

"Inhibition of ubiquitin-mediated degradation leads to the aberrant accumulation of NEU1 protein"部分揭示，Sotorasib通过抑制NEU1泛素化使其半衰期延长2.3倍，但qRT-PCR显示NEU1 mRNA水平无变化，CETSA证实Sotorasib不直接结合NEU1蛋白。

"D-PAC decreases NEU1 protein expression levels to rescue the cardiac injury induced by sotorasib"部分展示，从153种FDA批准药物中筛选出的D-PAC可使NEU1蛋白水平降低58%，恢复p-AKT Ser⁴⁷³表达。CHX追踪实验显示D-PAC使NEU1半衰期缩短至对照水平。

"Calcium pantothenate (Ca-PA) alleviates sotorasib-induced cardiac injury in mice"部分验证，60 mg/kg Ca-PA使小鼠EF值从42%恢复至58%，心肌纤维化面积减少62%，且对A549肺癌细胞的克隆形成无干扰。

这项研究创新性地绘制了"Sotorasib-NEU1-AKT-线粒体"的心脏毒性轴，突破了传统认知中KRAS抑制剂毒性机制的框架。特别值得关注的是，NEU1作为溶酶体唾液酸酶，其核转位激活胚胎基因的表达模式，与压力超负荷心肌肥厚存在分子共性，这为理解药物性与病理性心肌重构的交叉通路提供了新视角。D-PAC的"老药新用"策略具有立即转化的临床优势，其双通道作用模式（促进NEU1降解而不IRT1/PGC-1α）展现出精准调控的特点。研究也存在若干局限：NEU1上游调控网络尚未完全解析；D-PAC的最佳给药方案需进一步优化；临床样本量有待扩大以验证生物标志物的预测价值。这些发现为开发肿瘤治疗中的器官保护性联合方案奠定了理论基础，也为其他靶向药物的毒性机制研究提供了范式参考。