《NeuroToxicology》：Clinically Relevant Dose of Doxorubicin Induces Persistent Alterations in the Hippocampal Formation of CD-1 Mice
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•多柔比星在治疗后数月仍会持续对海马体造成神经毒性损伤。•BDNF水平下降以及小胶质细胞密度降低，表明海马体的可塑性和神经发生能力受损。•p53和procaspase-3的长期异常变化，说明细胞凋亡功能持续失调。•与前额叶皮层相比，海马体更容易受到多柔比星引发的损伤。引言癌症治疗
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多柔比星在治疗后数月仍会持续对海马体造成神经毒性损伤。
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BDNF水平下降以及小胶质细胞密度降低，表明海马体的可塑性和神经发生能力受损。
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p53和procaspase-3的长期异常变化，说明细胞凋亡功能持续失调。
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与前额叶皮层相比，海马体更容易受到多柔比星引发的损伤。
引言
癌症治疗和早期诊断技术的进步显著提升了患者的生存率（Miller等人，2022年）。化疗依然是最主要且有效的治疗手段，可单独使用或与其他疗法联合应用。然而，它也会带来多种短期和长期的不良反应，严重影响患者的生活质量（Debela等人，2021年；Avagimyan等人，2022年、2024年）。认知功能障碍是最常出现的长期并发症之一，在接受化疗的患者中其发病率在28%到75%之间（Wieneke和Dienst，1995年；Schagen等人，2002年）。这种现象被称为“化疗脑”，表现为记忆、注意力、处理速度以及执行功能等方面的缺陷（Eide和Feng，2020年）。前额叶皮层和海马体结构尤其容易受到这些功能损害的影响（Dias-Carvalho等人，2024a年）。
多柔比星是最常用的化疗药物之一，也是最主要的蒽环类药物。它被用于治疗多种恶性肿瘤，包括乳腺癌、卵巢癌、膀胱癌、急性淋巴细胞白血病和髓系白血病、霍奇金淋巴瘤以及小细胞肺癌等（Sritharan和Sivalingam，2021年；Avagimyan等人，2023年）。它的抗癌作用主要通过嵌入DNA以及抑制拓扑异构酶II来实现（Johnson-Arbor和Dubey，2023年；Seiter，2005年）。此外，多柔比星在氧化还原酶的作用下可转化为半醌，并参与氧化还原循环，从而导致活性氧过量生成（Zhu等人，2016年）。在临床应用中，多柔比星通常以40到75毫克/平方米的剂量，每3到4周静脉注射一次，具体剂量取决于肿瘤类型（Johnson-Arbor和Dubey，2023年）。由于该药物具有较高的心脏毒性风险，因此建议其终生累计剂量不超过400到550毫克/平方米（van der Zanden等人，2021年）。
多柔比星进入大脑的主要障碍是存在于血脑屏障中的P-糖蛋白外排泵（Ohnishi等人，1995年）。因此，通过全身给药的多柔比星很难渗透进大脑。不过有研究显示，事先给予治疗剂量的吗啡——这种药物常用于缓解癌症患者的疼痛——可以提高多柔比星在大脑中的浓度（Sardi等人，2013年）。另外，由于多柔比星主要作用于正在分裂的细胞，海马体齿状回中的神经干细胞可能对其更为敏感。研究表明，即便血脑屏障完好无损，齿状回的神经干细胞依然能够直接接触血液中的物质，并能产生神经发生反应（Licht等人，2020年）。在同一项研究中，研究人员还发现，全身给药的多柔比星会被这些细胞迅速吸收，进而降低它们的增殖速度（Licht等人，2020年）。由于海马体神经发生受阻和神经元丢失与认知功能障碍密切相关，这些发现为多柔比星引发的神经毒性提供了潜在的机制解释（Christie等人，2012年）。
除了直接进入大脑之外，间接机制也可能加剧多柔比星引发的神经毒性。在身体其他部位，多柔比星会引发氧化应激，同时升高循环中的促炎因子，这些因子能够轻易穿过血脑屏障并诱发神经炎症（Ongnok等人，2021年）。这些炎症介质会激活胶质细胞，进一步加剧神经炎症反应，最终导致神经元和胶质细胞受损（Barbosa-Azevedo等人，2024年）。持续的神经炎症会扰乱大脑的正常功能，进而推动神经退行性病变的发展，最终导致认知功能障碍（Dias-Carvalho等人，2024b年）。
在我们团队之前开展的一项研究中，CD-1品系小鼠每周接受两次多柔比星给药，共持续三周，累计剂量分别为9毫克/千克或18毫克/千克，最后一次给药一周后对这些小鼠实施安乐死。对脑组织的分析显示，这些小鼠的抗氧化防御功能出现紊乱，海马体体积增大，星形胶质细胞增生，同时细胞凋亡相关标志物也发生了显著变化（Dias-Carvalho等人，2024a年）。不过，这些变化是否会长期持续尚不清楚。因此，本研究旨在检测成年雄性CD-1小鼠在累计接受9毫克/千克多柔比星治疗五个月后，其大脑中出现的长期分子层面的变化。我们推测，如同癌症幸存者所经历的那样，多柔比星的神经毒性效应即便在停药很长时间后依然会存在。这种实验设计颇具创新性，据我们所知，这是为数不多的针对动物模型中化疗引发的长期神经毒性进行研究的课题之一，有助于深入理解化疗药物对大脑作用的机制。
章节要点
材料
盐酸多柔比星（纯度≥98%）、生理盐水（0.9% NaCl）以及PAP染色笔由美国密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich公司提供。4',6-二氨基-2-苯基吲哚则由英国拉夫堡的Fisher Scientific公司提供。Triton X-100、多聚甲醛、浸渍油以及FluorSave?由德国达姆施塔特的Merck公司提供，而磷酸盐缓冲液则由德国柏林的Biochrom公司提供。异氟烷则由Abbott Animal Health公司提供。
5个月后多柔比星并未改变海马体体积
对海马体体积的检测结果显示，与同龄对照组相比，累计摄入9毫克/千克多柔比星五个月后，海马体的各个子区域均未出现显著变化（见图1）。
多柔比星减少了Iba1阳性微胶质细胞的总数
在最后一次给药五个月后，累计摄入9毫克/千克多柔比星会导致海马体门区、CA3区以及CA1区的Iba1阳性微胶质细胞总数显著减少（见图2A、2C、2D），而对照组则没有出现此类显著变化。
讨论
化疗引发的认知功能障碍会严重影响患者的日常生活质量。多柔比星仍是应用最广泛的化疗药物，可单独使用或与其他疗法联合应用，已有研究表明它在短期内会引发“化疗脑”现象。不过，无论是动物实验还是临床研究，关于这类效应的长期影响的研究都十分有限，因此这些效应是否真的会持续存在仍存在疑问。据我们所知，这项研究是首个探讨这一问题的研究。
结论
尽管已有大量研究探讨了多柔比星引发神经毒性的即时效应及其潜在机制，但关于多柔比星治疗的长期后果，以及其效应是否会在时间推移后依然存在，目前尚未有相关研究。有一项研究将评估时间延长至癌症治疗后的三个月，该研究让小鼠累计摄入8毫克/千克的多柔比星，并与其他抗癌药物联合使用（Rendeiro等人，2016年）。不过，本研究的评估时间比那项研究更为长久。
贡献
ADC和VMC负责实验的设计与构思；ADC负责实际实验操作及数据分析；ARM负责体内实验；SIS负责进行立体测量和形态学分析；ADC和VMC共同撰写论文；ARM、EF、FC、SIS和VMC都对论文内容和数据进行了严格审阅。SIS、EF和VMC担任研究导师。所有作者均已阅读并同意最终发表的论文版本。
资金支持
本研究得到了葡萄牙科学和技术基金会（FCT – Funda??o para a Ciência e Tecnologia, I.P.）的支持，相关项目编号为UID/04378/2025（DOI：10.54499/UID/04378/2025）、UID/PRR/04378/2025（DOI：10.54499/UID/PRR/04378/2025），这些项目通过UCIBIO项目获得资助；同时还得到了i4HB项目LA/P/0140/2020（DOI：10.54499/LA/P/0140/2020）的支持。此外，本研究还获得了“CD-CORE：癌症诊断、治疗与生活方式——克服化疗耐药性及长期不良影响的策略”项目的支持，该项目由欧洲区域发展基金共同资助。
CRediT作者贡献说明
Ana Dias-Carvalho：论文初稿撰写。Ana Reis-Mendes：论文审阅与编辑。Costa Vera：论文审阅与编辑、研究指导、概念设计。Eduarda Fernandes：论文审阅与编辑。Félix Carvalho：论文审阅与编辑。Sá Susana：论文审阅与编辑。
关于写作过程中生成式AI及AI辅助技术的使用声明
作者们声明存在以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Ana Dias-Carvalho表示自己获得了葡萄牙科学和技术基金会的财政支持。其他作者则声明自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
Ana Dias-Carvalho|Ana Reis-Mendes|Félix Carvalho|Eduarda Fernandes|Susana Isabel Sá|Vera Marisa Costa
