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JACC最新綜述:癌癥和心血管病共享的機(jī)制性生物標(biāo)志物
發(fā)布時(shí)間:2020-06-17 19:00:00來(lái)源:

近日《Journal of the American College of Cardiology》雜志上刊登了一篇名為“Mechanistic Biomarkers Informative of Both Cancer and Cardiovascular Disease”的綜述,討論了幾種心血管病(CVD)和癌癥所共享的病理生理過(guò)程,如炎癥、細(xì)胞死亡抵抗、細(xì)胞增殖、神經(jīng)激素應(yīng)激、血管生成和基因組不穩(wěn)定性,以了解這兩種疾病狀態(tài)的共同機(jī)制。其中,還特別強(qiáng)調(diào)了與每種過(guò)程相關(guān)的重要的循環(huán)和基因組生物標(biāo)志物,及其與癌癥和心血管病的風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)后的關(guān)系。


亮點(diǎn)

1. 心血管病和癌癥在其發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中共享一些相同的病理生理機(jī)制。

2. 一些循環(huán)和基因組生物標(biāo)志物可反映這種基本的生物學(xué)重疊及共享機(jī)制。

3. 在這些生物標(biāo)志物能應(yīng)用于臨床實(shí)踐前,應(yīng)進(jìn)一步明確其在增強(qiáng)心血管病和癌癥的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、篩查和治療監(jiān)測(cè)方面的臨床作用。



心血管病(CVD)和癌癥的全球發(fā)病率位列前茅,也是全球死亡率的首要原因。早在二十年前,Hanahan和Weinberg通過(guò)概述人類腫瘤發(fā)生的復(fù)雜性及核心生物學(xué)原理,而描述了“癌癥的標(biāo)志”。這些基本過(guò)程包括腫瘤性疾病所共有的幾種獲得性能力,包括持續(xù)增殖,細(xì)胞死亡抵抗和血管生成,以及癌癥所共有的2種促癌因素,包括基因組不穩(wěn)定性和炎癥(圖1)。重要的是,這幾種經(jīng)典的“癌癥的標(biāo)志”與心血管病間存在生物學(xué)特征重疊。最近的研究集中于心血管病和癌癥之間潛在的機(jī)制聯(lián)系,以及循環(huán)生物標(biāo)志物如何告知這兩種疾病的診斷、預(yù)后和治療。

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圖1:心血管病與癌癥之間共享的病理生理機(jī)制

cTnT=心肌肌鈣蛋白T;GDF=生長(zhǎng)分化因子;hsCRP=高敏C反應(yīng)蛋白;IL=白細(xì)胞介素;NT-proBNP=N末端B型腦鈉肽前體;PlGF=胎盤(pán)生長(zhǎng)因子;sFlt-1=可溶性fms樣酪氨酸激酶1;ST2=腫瘤抑制素2。


炎癥

高敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)和腫瘤抑制素2(ST2)


炎癥通常被認(rèn)為是生物老化和功能喪失的特征。血管炎癥是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生和發(fā)展的主要因素。盡管病因仍有爭(zhēng)議,但促炎因子(包括hsCRP和IL-6)的循環(huán)水平升高,是與CVD無(wú)關(guān)的傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素(表1)。此外,hsCRP也被用于預(yù)測(cè)CVD風(fēng)險(xiǎn),且經(jīng)常被用于富集患者群體以進(jìn)行降低心血管風(fēng)險(xiǎn)的干預(yù)。然而,癌癥和炎癥之間的關(guān)系是復(fù)雜的。誘導(dǎo)IL-6的表達(dá)與組織損傷或應(yīng)激相關(guān),IL-6在腫瘤微環(huán)境中的失調(diào)可通過(guò)實(shí)現(xiàn)多種促癌因素,包括組織侵襲和轉(zhuǎn)移、血管生成、DNA損傷修復(fù)和抗凋亡作用,來(lái)促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。腫瘤微環(huán)境中的炎癥因子可能促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)并有利于抵抗癌癥治療。


腫瘤抑制素2(ST2)是IL-1超家族的一員,可作為主要的促炎性細(xì)胞因子IL-33的受體。ST2的跨膜異構(gòu)體(ST2L)在心肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和包括巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞在內(nèi)的多種免疫細(xì)胞中表達(dá)。IL-33與ST2L的結(jié)合啟動(dòng)了一系列下游炎癥過(guò)程。相反,可溶性ST2(sST2)可作為誘騙受體隔離游離的IL-33,從而促進(jìn)抗炎作用。IL-33/ST2炎癥信號(hào)在心肌應(yīng)激反應(yīng)中上調(diào),并通過(guò)減少細(xì)胞凋亡、心肌肥厚和纖維化促進(jìn)心肌保護(hù)作用,而sST2似乎可阻止這些有利作用。因此,sST2在心衰患者中的負(fù)向預(yù)后價(jià)值一直備受關(guān)注。IL-33/ST2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)也可通過(guò)募集影響腫瘤表型的免疫細(xì)胞,成為腫瘤微環(huán)境的一個(gè)有效調(diào)節(jié)因子,該途徑已被證明參與了多種惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。盡管在某些惡性腫瘤中有相反作用的報(bào)道,但sST2水平的升高與更為嚴(yán)重的疾病和不良的預(yù)后相關(guān)。


細(xì)胞增殖

半乳糖凝集素3(Galectin-3)


半乳糖凝集素是一類對(duì)半乳糖苷有高度親和力的碳水化合物結(jié)合蛋白,廣泛表達(dá)于人體組織,包括上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞、感覺(jué)神經(jīng)元和免疫細(xì)胞(表1)。半乳糖凝集素在許多生物學(xué)功能中發(fā)揮著動(dòng)態(tài)的作用,包括增殖、分化、血管生成、細(xì)胞粘附和免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。尤其是半乳糖凝集素3,作為一種有絲分裂原,能夠通過(guò)與旁分泌的相互作用來(lái)刺激細(xì)胞增殖。因此,它被認(rèn)為在心血管組織重塑的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用,相當(dāng)于一種反映心臟纖維化和炎癥的生物標(biāo)志物,且其在心衰患者中的預(yù)后作用已被廣泛研究。與CVD相似,半乳糖凝集素3在癌癥患者中也有預(yù)后價(jià)值。它也可能通過(guò)促進(jìn)免疫抑制腫瘤微環(huán)境,及通過(guò)與T細(xì)胞受體結(jié)合減弱T細(xì)胞活化來(lái)促進(jìn)癌細(xì)胞存活。


細(xì)胞死亡抵抗

生長(zhǎng)分化因子-15(GDF-15)和心肌肌鈣蛋白T(cTnT)


細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)是一種普遍的防御機(jī)制,其發(fā)生是為了應(yīng)對(duì)與生物衰老和疾病相關(guān)的破壞性環(huán)境壓力,并引起細(xì)胞凋亡(表1)。GDF-15是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β細(xì)胞因子超家族的一員,是反映細(xì)胞應(yīng)激基本反應(yīng)的生物標(biāo)志物。多項(xiàng)研究表明GDF-15具有潛在的心血管和腫瘤預(yù)后價(jià)值,但缺乏生物標(biāo)志物的組織或疾病特異性限制了其作為有效的篩選或診斷工具的能力。相反,GDF-15可能最終在改善患者危險(xiǎn)分層方面發(fā)揮最重要的作用,以便對(duì)干預(yù)措施進(jìn)行更全面的評(píng)估,這些干預(yù)措施可能有效地降低心血管病和癌癥的發(fā)病率和死亡率。


心肌肌鈣蛋白作為心臟損傷和細(xì)胞死亡的敏感和特異性的標(biāo)志物,在評(píng)估心臟損傷和功能障礙方面的診斷和預(yù)后價(jià)值已得到充分肯定。作為心臟損傷和功能障礙的直接生物標(biāo)志物,cTnT≥0.025ng/ml是輕鏈(AL)淀粉樣變性的主要預(yù)后標(biāo)記物,故相當(dāng)于原發(fā)性心臟病和腫瘤疾病兩者中損傷和預(yù)后的現(xiàn)有生物標(biāo)志物。


神經(jīng)激素應(yīng)激

血管活性肽和利尿激素


心血管(CV)神經(jīng)激素,如N末端B型腦鈉肽前體(NT-proBNP),通常被用作急性或慢性心衰患者的預(yù)后生物標(biāo)志物(表1)。然而,癌癥患者中也觀察到了功能性CV神經(jīng)激素水平的升高。這些神經(jīng)激素的升高也與促炎癥標(biāo)記物(包括IL-6和C反應(yīng)蛋白(CRP))的升高相關(guān)。


神經(jīng)降壓素(NTS)是另一種具有廣泛生理學(xué)作用的神經(jīng)激素,包括心率調(diào)節(jié)、心肌和血管功能。NTS與去甲腎上腺素一起并存于心臟交感神經(jīng)中,在空間上與冠狀動(dòng)脈血管系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。NTS及其細(xì)胞內(nèi)受體分揀蛋白的失調(diào)與冠狀動(dòng)脈疾?。–AD)的發(fā)生和不良的心肌重構(gòu)相關(guān)。NTS及其受體在包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、結(jié)直腸癌和胰腺癌在內(nèi)的許多癌癥中上調(diào)。尤其是NTS,似乎與激素反應(yīng)性癌癥(如前列腺癌、乳腺癌)有著特殊的關(guān)聯(lián)。這些發(fā)現(xiàn)揭示了腫瘤患者中CV神經(jīng)激素生物標(biāo)志物升高的潛在功能性意義。


血管生成

可溶性fms樣酪氨酸激酶-1(sFlt-1)與胎盤(pán)生長(zhǎng)因子(PlGF)


血管的變化對(duì)心血管病和癌癥都有意義,因?yàn)樾难芟到y(tǒng)和生長(zhǎng)中的腫瘤都尋求調(diào)節(jié)和維持血流。PlGF是血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)家族的一員,在血管生成中起關(guān)鍵作用。sFlt-1是Flt-1(也稱為VEGF受體1)的剪接變體,可在血液中循環(huán),能夠隔離和抑制PlGF的活性。這些血管生成的生物標(biāo)志物與心血管病和癌癥的臨床結(jié)局相關(guān)。


VEGF家族促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞存活,并與腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。雖然sFlt-1本身似乎與腫瘤預(yù)后無(wú)直接關(guān)系,但sFlt-1和PlGF的失衡與某些癌癥的預(yù)后相關(guān)。此外,臨床前研究表明,PlGF抑制導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的減少,PlGF參與促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。這些發(fā)現(xiàn)支持了腫瘤發(fā)生和正常心血管功能對(duì)VEGF生物學(xué)的共同依賴性。


基因組不穩(wěn)定性

克隆性造血


克隆性造血(CH)是源自單個(gè)造血干細(xì)胞前體的血細(xì)胞群的擴(kuò)展,是血液系統(tǒng)惡性腫瘤的定義性特征,也是人類正常衰老過(guò)程中的常見(jiàn)現(xiàn)象(表1)。值得注意的是,除了代表潛在的惡性前體病變外,不確定潛能的克隆性造血(CHIP)還與CV風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),包括心肌梗死、卒中和CV相關(guān)死亡率。此外,盡管克隆大小增加與惡性轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)升高相關(guān),但尚不清楚外周血中循環(huán)突變克隆的負(fù)擔(dān)是否與CV風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。未來(lái)的研究需要了解CVD風(fēng)險(xiǎn)降低策略在攜帶這種新型CV生物標(biāo)志物的患者中的作用,以及這可能會(huì)如何影響癌癥患者的篩查和治療策略。


臨床和治療意義


生物標(biāo)志物可用于心血管病和腫瘤醫(yī)學(xué),以告知診斷和預(yù)后,并選擇患者進(jìn)行降低風(fēng)險(xiǎn)的干預(yù)或疾病治療。盡管本綜述中討論的許多生物標(biāo)志物顯示出與癌癥和心血管病的臨床結(jié)局有著令人信服的預(yù)后相關(guān)性,但未來(lái)的研究仍需闡明其機(jī)制作用及其在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、篩選和治療監(jiān)測(cè)方面的潛在臨床應(yīng)用。隨著心臟病學(xué)和腫瘤學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展,生物標(biāo)志物有望用于指導(dǎo)跨領(lǐng)域的治療策略,新藥開(kāi)發(fā)將能夠服務(wù)于多種適應(yīng)癥,并改善心血管病和腫瘤的預(yù)后。

表1:與癌癥和心血管結(jié)局相關(guān)的生物標(biāo)志物

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AL=輕鏈;CAD=冠狀動(dòng)脈疾??;CHD=冠心??;CHIP=不確定潛能的克隆性造血;CT-proET1=C末端前內(nèi)皮素-1;cTnT=心肌肌鈣蛋白T;CV=心血管;CVA=腦血管意外;HF=心衰;hsCRP=高敏C反應(yīng)蛋白;IL=白細(xì)胞介素;LVAD=左心室輔助裝置;MI=心肌梗死;MR-proADM=中區(qū)腎上腺髓質(zhì)素前體;MR-proANP=中段心房利鈉肽原;NT-proBNP= N末端B型腦鈉肽前體;NTSR1=神經(jīng)降壓素受體1;OHT=原位心臟移植;VEGF=血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子。



結(jié)論



心血管病和癌癥通常被視為不同的疾病過(guò)程,但最近的研究揭示了這些領(lǐng)域之間的顯著重疊。特別是包括炎癥、細(xì)胞增殖、細(xì)胞死亡抵抗、血管生成和基因組不穩(wěn)定性在內(nèi)的許多“癌癥的標(biāo)志”,也代表了與心血管病共享的病理生理過(guò)程。研究心血管病與癌癥之間的機(jī)制性生物標(biāo)志物,為更好地理解這些共享的基本生物學(xué)過(guò)程,促進(jìn)這些疾病的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、篩選、治療監(jiān)測(cè)和新藥發(fā)現(xiàn)提供了重要的機(jī)會(huì)。目前,在評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)心血管生活方式干預(yù)和用藥作為預(yù)防或治療癌癥的潛在策略方面,已取得了進(jìn)展。隨著心臟腫瘤學(xué)領(lǐng)域的擴(kuò)展,納入了對(duì)心血管病和癌癥所共享的流行病學(xué)和機(jī)制的關(guān)注,對(duì)共同生物標(biāo)志物的研究無(wú)疑將在提高我們對(duì)心血管病的基本認(rèn)識(shí)和成功轉(zhuǎn)化為臨床方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。這篇綜述強(qiáng)調(diào)了我們迫切需要能夠闡明診斷、預(yù)后和預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物的作用,及可以有效治療癌癥并減輕心臟毒性風(fēng)險(xiǎn)的新療法的研究。


參考文獻(xiàn):Vivek N, Elizabeth W T, Biniyam D, et al. Mechanistic Biomarkers Informative of Both Cancer and Cardiovascular Disease: JACC State-of-the-Art Review. J Am Coll Cardiol, 2020, 75(21): 2726-2737.

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