奥希替尼诱导的心脏毒性由组蛋白去乙酰化酶（HDAC）依赖的表观遗传抑制驱动并可被伏立诺他（vorinostat）挽救

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Osimertinib-induced cardiotoxicity is driven by HDAC-dependent epigenetic repression and rescued by vorinostat

　　

奥希替尼（osimertinib）是第三代表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor, TKI），可改善携带T790M突变的非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）患者预后；然而，新兴临床证据提示其具有心脏毒性风险。在该研究中，研究人员首次利用小鼠横主动脉缩窄术（transverse aortic constriction, TAC）建立了奥希替尼诱导心脏毒性的体内前临床模型。奥希替尼治疗导致心功能障碍、肥厚重构受损，以及心力衰竭和纤维化标志物升高。无偏倚转录组分析显示，心肌应激反应表现为p53相关细胞死亡通路活化、线粒体功能障碍，以及组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase, HAT）复合体负向富集，提示存在表观遗传抑制。机制上，奥希替尼处理的心脏中多种组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）亚型表达升高，组蛋白乙酰化水平降低，并通过Bax/caspase介导通路增强心肌细胞凋亡。炎症反应轻微且短暂，支持I型细胞自主性心脏毒性机制。与此一致，体外和体内分析均显示促生存细胞外信号调节激酶/蛋白激酶B（ERK/AKT）信号受抑、线粒体功能障碍，以及内源性凋亡通路活化。鉴于HDAC活化在其中的核心作用，研究人员检验了药理学HDAC抑制能否减轻奥希替尼诱导的心脏毒性。使用美国FDA批准的HDAC抑制剂伏立诺他（vorinostat，SAHA）治疗可恢复组蛋白乙酰化、减弱p53活化、减少心肌细胞死亡，并挽救奥希替尼处理小鼠的心脏功能。转化研究进一步表明，在人NSCLC来源的PC9细胞中，SAHA可在增强奥希替尼抗肿瘤效力的同时减轻心脏毒性。综上所述，这些发现明确了HDAC依赖性表观遗传抑制是奥希替尼诱导心脏毒性的关键机制，并提示HDAC抑制是同时改善心脏安全性与癌症治疗疗效的可行治疗策略。

心血管毒性是化疗、放疗及靶向治疗等多种抗肿瘤治疗的常见不良反应。酪氨酸激酶抑制剂（TKI）通过阻断调控细胞生长、分化和存活的信号通路显著改善了多种恶性肿瘤的预后，但包括心肌病和心力衰竭在内的TKI相关心脏毒性日益受到关注。奥希替尼（osimertinib）作为第三代表皮生长因子受体（EGFR）-TKI，对携带EGFR T790M耐药突变的非小细胞肺癌（NSCLC）患者疗效突出，但临床试验报道约2.6%患者发生心肌病、3.9%患者出现射血分数（EF）显著下降，且已有心血管疾病者风险更高。此前尚缺乏可模拟该心脏毒性的体内前临床模型，这限制了机制解析和保护策略的探索。

研究人员首次采用8周龄C57BL/6J小鼠行主动脉弓缩窄术（TAC）建立压力超负荷模型，术后1周起给予奥希替尼25 mg/kg/day灌胃4周，该剂量近似于临床批准80 mg/day的人体等效剂量。研究结合超声心动图、组织学、RNA测序、Western blot、qPCR、末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记（TUNEL）和流式细胞术等体内外方法，并进一步用FDA批准的泛HDAC抑制剂伏立诺他（vorinostat，SAHA，25 mg/kg每周2次）评估干预效果。同时，在新生大鼠心室心肌细胞（NRVMs）、人诱导多能干细胞来源心肌细胞（hiPSC-CMs）以及人EGFR突变NSCLC来源的PC9细胞中进行了机制和疗效验证。

奥希替尼治疗导致心脏功能与重构异常。超声心动图显示，TAC联合奥希替尼组的心肌射血分数（EF）和短轴缩短率（FS）显著下降、左室收缩末期内径（LVIDs）增大，心脏损伤标志物ANP、BNP及胶原基因COL1A1/COL3A1显著上调，Masson三色染色显示4周时纤维化明显增加。奥希替尼不影响假手术组，提示既有心脏负荷是致病关键。此外，奥希替尼并未诱导典型的TAC代偿性肥厚，心肌细胞横截面积和心重/胫骨长度（HW/TL）比值均低于对照组，说明心脏适应性生长受阻。

转录组分析的主成分分析清晰区分治疗组与对照组；差异基因主要富集于细胞死亡、线粒体应激和p53信号通路，而染色体组织和HAT复合体相关基因集呈负向富集。Western blot在NRVMs中证实HDAC3、HDAC5、HDAC6、HDAC7表达升高，H3K9-Ac、H2AK5-Ac、H4K8-Ac等活化性组蛋白乙酰化水平降低，提示染色质转录抑制。TUNEL染色显示治疗2周即出现心肌细胞凋亡增多，伴随促凋亡蛋白Bax及cleaved caspase-3/8水平升高，符合Bax/caspase介导的经典凋亡途径。

炎症标志物和免疫细胞活化在奥希替尼治疗后仅轻微且短暂，提示其毒性主要为I型细胞自主性。体外NRVMs和hiPSC-CMs均显示奥希替尼直接降低细胞活力、增加Annexin V阳性凋亡细胞，说明具有直接心脏毒性。机制上，奥希替尼抑制ERK/AKT促生存信号，降低p38磷酸化，却升高STAT3磷酸化；并促进叉头框O1转录因子（forkhead box O1, FOXO1）S²⁵⁶去磷酸化和核转位，同时增强肿瘤抑制因子p53的S¹⁵磷酸化。线粒体功能分析显示NRVMs和hiPSC-CMs中线粒体质量、膜电位（TMRE）、活性氧（ROS）生成及一氧化氮水平均显著下降，提示线粒体稳态破坏并触发内源性凋亡。

针对HDAC依赖性表观遗传抑制，研究人员给予SAHA联合治疗。SAHA不仅恢复H3K9乙酰化、抑制FOXO1 S²⁵⁶去磷酸化和p53 S¹⁵活化，还显著降低心肌细胞凋亡和纤维化，恢复EF、FS及代偿性肥厚。使用人EGFR突变NSCLC来源的PC9细胞进一步发现，SAHA与奥希替尼联用可协同降低细胞活力，提示不仅不削弱抗肿瘤作用，反而可能增强疗效。延长8周的实验亦证实SAHA持续保护心功能，且临床化学指标显示SAHA还改善了奥希替尼引起的部分肝代谢异常。

该研究首次建立了可重现临床表现的奥希替尼心脏毒性小鼠模型，揭示其心脏毒性的核心机制为促生存信号受抑、线粒体稳态失衡及HDAC介导的表观遗传抑制所导致的心肌细胞凋亡，而非持续性炎症。更重要的是，研究证实HDAC抑制剂伏立诺他可在保护心脏的同时增强奥希替尼对EGFR突变NSCLC的抗肿瘤效应，为平衡心脏安全性与癌症疗效提供了可行的联合治疗新策略，支持将心血管风险评估纳入奥希替尼治疗计划的临床思路。