《Journal of Biochemical and Molecular Toxicology》：Nanocurcumin Attenuates Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity by Activating the Wnt/β-Catenin/GSK-3β Signaling Axis in Wistar Rats
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阿霉素（DOX）诱导的心脏毒性仍是主要的治疗限制因素，其发生于氧化应激、线粒体损伤与生存信号通路紊乱的交汇处。Wnt/β-catenin–GSK-3β通路是心肌细胞生存的重要调控因子。为评估纳米姜黄素（N-Cur）在此条件下的心脏保护潜力，将二十四只Wista
阿霉素（DOX）诱导的心脏毒性仍是主要的治疗限制因素，其发生于氧化应激、线粒体损伤与生存信号通路紊乱的交汇处。Wnt/β-catenin–GSK-3β通路是心肌细胞生存的重要调控因子。为评估纳米姜黄素（N-Cur）在此条件下的心脏保护潜力，将二十四只Wistar大鼠分为四组，N-Cur（80 mg/kg，口服）给药2周，DOX于第7天单次给药。N-Cur治疗显著标准化了DOX诱导的cTnI和CK-MB升高，恢复了心脏抗氧化物质（GSH、SOD），降低了MDA水平（p ≤ 0.01），显著恢复了Nrf2，并减少了促炎介质（TNF-α、IL-6、NF-κB-p65）（p < 0.001），从而增强了其作为强效抗炎和抗氧化剂的双重作用。N-Cur治疗后，DOX引起的组织病理学改变和炎症浸润显著减轻。此外，DOX抑制Wnt/β-catenin信号并增加GSK-3β表达，而N-Cur在免疫组织化学研究中逆转了这些变化。总之，这些发现表明N-Cur提供了显著的心肌细胞保护，并有效调节Wnt/β-catenin–GSK-3β轴。
阿霉素（DOX）是一种蒽环类化疗药物，最初从链霉菌Streptomyces peucetius中分离获得，广泛用于多种恶性肿瘤的治疗，但其剂量限制性心脏毒性显著制约了其治疗应用，该毒性是导致癌症幸存者发病和死亡的重要长期不良反应。其致病级联反应主要由氧化应激和炎症信号驱动，多种调节性细胞死亡通路参与DOX诱导的细胞毒性。多项研究表明，Wnts/β-catenin通路及其上游调节因子糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）的失调在DOX诱导心脏毒性的分子机制中起重要作用。Wnt/β-catenin信号通路是细胞生存和心脏重构的基本调控通路。生理条件下Wnt信号几乎处于失活状态，β-catenin被GSK-3β持续磷酸化，进而被泛素化并经蛋白酶体降解；病理条件下Wnt信号被激活参与组织修复过程，对GSK-3β的抑制作用阻止β-catenin磷酸化，促进其稳定、胞质蓄积及随后的核转位。此外，Nrf-2（核因子E2相关因子2）信号通路被激活，该通路在肝细胞中与Wnt信号相关联，Wnt-3a可干扰GSK-3β对Nrf-2的磷酸化和泛素化。研究表明DOX抑制Wnt/β-catenin信号导致心肌细胞损伤，降低β-catenin水平并削弱通路激活，损害线粒体完整性并促进凋亡信号；DOX还上调Dickkopf-1（DKK1）——Wnt通路的强效抑制剂，抑制β-catenin信号并加重心肌损伤，而恢复β-catenin活性可减轻DOX诱导的心脏毒性，证实其保护作用。DOX诱导的氧化应激进一步降低Wnt/β-catenin信号，形成ROS蓄积与心肌细胞死亡的恶性循环。众多抗氧化剂被研究其对DOX心脏毒性的影响。本研究探讨N-Cur通过调节Wnt/β-catenin和Nrf-2信号通路的潜在保护作用。姜黄素被认为通过多种平衡机制发挥心脏保护作用，包括强效抗氧化活性和减少ROS生成从而维持氧化还原平衡；此外姜黄素调节促炎通路，减少细胞因子产生并减轻炎症信号，还抑制凋亡信号从而增强心肌细胞生存。然而其治疗潜力受限于低全身生物利用度，N-Cur制剂可显著克服这一限制，增强细胞摄取并显著提高药理效率。姜黄素已被证明可抑制GSK-3β活性，防止β-catenin蛋白酶体降解并使其稳定，从而促进生存信号，增强细胞在氧化和炎症应激下的抵抗力。既往研究表明N-Cur比天然姜黄素提供显著更强的心脏保护作用，包括改善心脏组织病理学、恢复心脏生物标志物、减少氧化和凋亡损伤。N-Cur性能增强源于优化的理化性质、更高的细胞内摄取和改善的细胞内药物动力学，这些协同提升了其生物学效力，使其能更有效调节关键调控通路，包括氧化应激（Nrf2）、凋亡（caspase和Bcl-2家族信号）、炎症（NF-κB）以及PI3K/Akt和潜在的Wnt/β-catenin等主要促生存级联。尽管既往研究结果一致，但N-Cur在DOX诱导心脏毒性中特异性调节Wnt/β-catenin通路的直接实验证据仍然匮乏，这一科学空白凸显了深入研究N-Cur处理后心脏组织中该信号通路的必要性。本研究中N-Cur通过提高细胞内浓度和延长释放动力学增强姜黄素效应，因此N-Cur能有效恢复GSK-3β和β-catenin至正常水平，使信号转向心脏保护。
研究背景方面，DOX诱导的心脏毒性是临床肿瘤学面临的重大挑战，其分子病理涉及过度氧化应激、严重线粒体损伤和异常细胞生存信号网络的共同作用。Wnt/β-catenin–GSK-3β信号通路日益被认为是DOX心脏毒性中心肌细胞命运的重要决定因素。DOX处理过程中大量产生的ROS导致线粒体功能障碍并激活GSK-3β，进而引起β-catenin磷酸化和降解；当经典Wnt/β-catenin信号被抑制时，参与心肌细胞生存、增殖和组织修复的基因转录减少，从而增加凋亡并导致心肌损伤。此外氧化应激可增加DKK1等Wnt拮抗剂表达并促进非经典Wnt信号激活，进一步加重心脏损伤；反之恢复氧化还原稳态有助于维持β-catenin信号，凸显氧化应激与Wnt信号在调控心脏细胞生存中的密切联系。当前存在的问题是，尽管姜黄素具有多重心脏保护机制，但其低全身生物利用度限制了治疗潜力，且N-Cur在DOX心脏毒性中特异性调控Wnt/β-catenin通路的直接实验证据 scarce。因此本研究旨在探究N-Cur通过调节Wnt/β-catenin和Nrf-2信号通路对DOX诱导心脏毒性的保护作用及其机制。
研究人员将二十四只十周龄雄性Wistar大鼠（180–200 g）随机分为四组（每组n=6）：对照组（口服生理盐水14天）、N-Cur组（80 mg/kg口服14天）、DOX组（口服生理盐水14天并于第7天单次腹腔注射DOX 15 mg/kg）、DOX+N-Cur组（N-Cur 80 mg/kg口服14天并于第7天单次腹腔注射DOX 15 mg/kg）。实验终点麻醉下采血分离血清并处死动物，取心脏组织，部分固定于10%中性缓冲福尔马林用于组织学分析，其余组织于Tris–HCl缓冲液中匀浆、离心，上清储存于?80°C用于生化检测。研究得出N-Cur可显著减轻DOX诱导的心肌损伤、氧化应激和炎症，并通过恢复Wnt/β-catenin信号、抑制GSK-3β表达发挥心脏保护作用，具有重要意义。
关键技术方法方面（不超过250字）：研究采用十周龄雄性Wistar大鼠（King Saud University伦理批准，编号KSU-SE-24-68），随机分为四组（n=6）。N-Cur（Lipolife，UK，标准化含95%姜黄素的脂质体制剂）以80 mg/kg口服14天，DOX于第7天以15 mg/kg单次腹腔注射。检测指标包括：ELISA法测定血清cTnI、CK-MB及心脏TNF-α、IL-1β、NF-κB-p65、Nrf2水平；生化试剂盒测定MDA、GSH、SOD；H&E染色及免疫组织化学（IHC）检测β-catenin和GSK-3β蛋白表达（Image J软件定量）；qRT-PCR（2???CT法，β-actin为内参）检测β-catenin（CTNNB1）、GSK3、Axin2 mRNA表达；单因素方差分析（ANOVA）联合Tukey事后检验（GraphPad Prism-9.0）。
研究结果方面：3.1 N-Cur减轻DOX诱导的心肌损伤——通过检测血清心脏损伤标志物发现，DOX显著升高cTnI和CK-MB水平，N-Cur治疗显著降低这些升高（p < 0.001）；H&E染色显示DOX组出现严重心肌纤维变性（胞质和核凋亡），DOX+N-Cur组心肌变性明显减少。3.2 N-Cur减轻DOX诱导的大鼠心脏氧化应激——通过生化检测发现，DOX显著升高心脏脂质过氧化产物MDA并耗竭内源性抗氧化物质GSH和SOD，N-Cur有效逆转这些改变（p < 0.001）。3.3 N-Cur通过激活Nrf2减轻DOX诱导的心脏炎症和氧化应激——通过ELISA发现，DOX显著升高心脏TNF-α、IL-1β水平和NF-κB p65表达（p < 0.001）并抑制Nrf2表达，N-Cur显著抑制NF-κB p65、恢复Nrf2表达并降低TNF-α和IL-1β水平（p < 0.001）。3.4 N-Cur调节DOX处理心脏中Wnt/β-catenin/GSK-3表达——通过IHC发现，DOX严重抑制β-catenin免疫阳性并诱导GSK-3β强阳性，N-Cur共给药恢复β-catenin水平并显著减少GSK-3β免疫染色；RT-PCR显示DOX下调β-catenin（CTNNB1）mRNA、上调GSK-3β mRNA并抑制Axin2 mRNA，N-Cur共处理显著逆转这些转录改变。
讨论部分总结：DOX诱导的心脏毒性仍是临床肿瘤学的重大挑战，其多层面分子病理涉及氧化应激、线粒体损伤和异常细胞生存信号网络。Wnt/β-catenin–GSK-3β通路是DOX心脏毒性中心肌细胞结局的重要决定因素，DOX产生的大量ROS导致线粒体功能障碍并激活GSK-3β，引起β-catenin磷酸化和降解，经典Wnt/β-catenin信号受抑后生存、增殖和组织修复相关基因转录减少，凋亡增加。本研究强调该轴在DOX心脏损伤中的破坏并为N-Cur的心脏保护潜力提供机制基础。N-Cur恢复了Wnt/β-catenin信号；DOX诱导GSK-3β激活，而N-Cur抑制GSK-3β活性、防止β-catenin降解、促进其胞质蓄积并恢复Wnt/β-catenin信号。值得注意的是β-catenin免疫反应性主要见于心肌细胞胞质，各实验组均未检测到核染色，尽管核蓄积是经典Wnt通路激活的特征，但转位高度动态且短暂，单时间点常规IHC难以检测；成熟心脏组织中大部分β-catenin通过与N-cadherin结构相互作用隔离于闰盘和细胞连接处；病理条件下经典转录程序可通过与PI3K/Akt等辅助生存通路交叉对话维持。N-Cur治疗后β-catenin表达增加伴GSK-3β表达降低表明经典Wnt/β-catenin信号轴被激活，Axin2下游靶基因RT-PCR评估证实了这一点。N-Cur通过抗氧化和抗炎特性对Wnt/GSK-3β轴发挥间接调控作用，Nrf2与NF-κB之间的相互交叉对话构成DOX心脏毒性分子病理的基本调控轴。本研究中N-Cur激活内源性抗氧化防御尤其是Nrf2轴，有效降低MDA水平同时恢复GSH和SOD活性，共同降低细胞氧化应激负荷从而促进Wnt信号再激活；同时N-Cur抑制NF-κB介导的炎症级联并降低TNF-α和IL-1β水平，减轻了原本 destabilize β-catenin活性的抑制性交叉对话。综上，N-Cur通过同时调节氧化应激和炎症信号减轻DOX心脏毒性，这种Wnt/GSK-3β的协调调节表明N-Cur并非通过单一分子靶点发挥作用，而是恢复了一个更广泛的相互关联的信号网络。此外Wnt/GSK-3β调节涉及维持线粒体完整性，N-Cur抑制GSK-3β稳定线粒体膜、减少线粒体ROS产生并增强ATP产生。cTnI是公认的高灵敏度和特异性心肌损伤生物标志物，本研究中DOX处理大鼠cTnI和CK-MB显著升高，伴大量心肌细胞损伤的组织病理学证据，包括广泛心肌变性和明显炎症细胞浸润；N-Cur给药显著改善这些结构改变并使心脏酶水平趋于正常。研究结论：Wnt/β-catenin–GSK-3β轴在DOX诱导的心脏毒性中发挥核心作用，参与氧化应激、炎症和线粒体功能障碍通路；N-Cur可恢复该轴的稳态并减轻心脏损伤。局限性方面：研究仅采用单次急性DOX剂量，未复现累积临床方案；仅使用单一N-Cur剂量，未进行剂量-反应研究；未来研究将包括β-catenin核转位、TCF/LEF转录活性、选择性Wnt/β-catenin激动剂或拮抗剂、GSK-3β抑制剂及基因沉默或过表达技术，并将评估慢性DOX暴露、进行功能心脏评估（如超声心动图）以及评估更大队列和多种给药方案。
