背景:阿霉素(doxorubicin,DOX)是一种蒽环类抗生素,可用于治疗成人和儿童的乳腺癌、卵巢癌、胃肠道恶性肿瘤、淋巴瘤和白血病等,但其可引起时间及剂量依赖的心脏毒性,导致严重心肌病和充血性心力衰竭,限制其在临床上的应用。细胞分裂周期蛋白20(cell division cycle 20,CDC20)是后期促进复合物(anaphasSB203580分子量e-promoting complex,APC)的激活剂,属于E3泛素连接酶复合物,既往研究及本实验室研究表明,CDC20可抑制细胞凋亡以及促进心肌肥厚。然而,CDC20在DOX诱导的心脏毒性(doxorubicin-induced cardiotoxicity,DIC)中的作用尚不清楚。目的:通过建立DOX诱导的体内心脏毒性模型,旨在研究CDC20在DIC发病机制中的潜在作用,并确定CDC20是否干扰DOX的抗肿瘤作用。为临床上DOX诱导的心脏毒性的预防及治疗提供潜在的新的策略及靶点。方法:1.Caspase 3活性分析使用caspase 3活性检测试剂盒检测H9C2细胞以及心脏组织和肿瘤组织中caspase 3活性。2.转录组学分析通过DOX处理的H9C2细胞,使用转录组学技术分析了DOX调控的下游基因。3.基因和蛋白表达分析用Trizol试剂提取心脏组织和细胞RNA,反转录后合成c DNA,通过实时荧光定量PCR检测CDC20基因表达水平。使用蛋白裂解液提取心脏和肿瘤组织蛋白,通过免疫印迹反应分析CDC20,Bax,PCNA和β-actin蛋白表达水平。4.动物模型及处理(1)C57BL/6J小鼠尾静脉注射AAV9-c TNT-CDC20心肌特异性过表达CDC20,4周后,每周给予DOGSK126试剂X(5mg/kg)尾静脉注射持续4周。通过超声心动图和病理染色评估心功能及病理改变。(2)C57BL/6J小鼠尾静脉注射AAV9-c TNT-si CDC20心肌特异性敲低CDC20,4周后,每周给予DOX(5mg/kg)尾静脉注射持续4周。通过超声心动图和病理染色评估心功能及病理改变。(3)C57BL/6J小鼠每天腹腔注射CDC20抑制剂Apcin(2.5mg/kg),直至取材,同时每周给予DOX(5mg/kg)尾静脉注射持续4周。通过超声心动图和病理染色评估心功能及病理改变。(4)C57BL/6J小鼠尾静脉注射AAV9-c TNT-CDC20心肌特异性过表达CDC20,4周后,将8×10~5个B16-F10黑色素瘤细胞皮下接种至小鼠大腿右侧。当肿瘤体积大约为300mm~3时,尾静脉注射DOX,每周一次,每次剂量为5mg/kg。两周后小鼠进行取材。5.小鼠心功能检测使用脱毛膏对小鼠胸部脱毛后,将小鼠麻醉,在胸部涂上一层超声耦合剂,使用Vevo2100高分辨率成像系统对小鼠进行超声心动图检查,获取超声心动图谱,测量射血分数EF%、短轴缩短率FS%、左心室前壁LVAW及左心室后壁厚度LVPW等参数。6.组织病理学分析小鼠取材取出心脏后,使用4%多聚甲醛固定24小时,进行组织包埋,切为4μm组织切片,进行组织病理染色,包括苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,H&E)染色、小麦胚芽凝集素(wheat germ agglutinin,WGA)染色、Masson染色、心肌细胞凋亡染色、免疫荧光染色以及免疫组织化学染色。结果:1.DOX可引起心肌损伤通过体内体外实验,我们发现DOX可以引起小鼠LVEF%下降,以及心重/胫骨比值下降。DOX引起H9C2细胞内空泡增多,caspase 3活性增强。2.通过转录组学分析DOX调控的下游基因为了明确DOX引起心肌损伤的机制,本研究通过DOX处理的H9C2细胞,使用转录组学技术分析了DOX调控的下游基因。发现DOX处理后,CDC20的表达显著下降。3.心肌特异性过表达CDC20缓解DOX诱导的心脏毒性组织病理学显示,给予DOX四周后,心肌特异性过表达CDC20可抑制DOX诱导的心肌细胞凋亡、炎症、纤维化及细胞萎缩。4.心肌特异性敲低CDC20加重DOX诱导的心脏毒性组织病理学显示,给予DOX四周后,心肌特异性敲低CDC20可加重DOX诱导的心肌细胞凋亡、炎症、纤维化及细胞萎缩。5.Apcin加重DOX诱导的心脏毒性组织病理学显示,给予DOX四周后,CDC20抑制剂Apcin可加重DOX诱导的心肌细胞凋亡、炎症、纤维化及细胞萎缩。6.心肌特异性过表达CDC20可缓解DOX诱导的心脏毒性,且不影响DOX抑制肿瘤生长作用组织病理学显示,给予DOX后,心肌特异性过表达CDC20可抑制DOX引起的荷瘤小鼠的心肌细胞凋亡、炎症、纤维化及细胞萎缩,且不影响DOX对肿瘤的抑制作用。结论:当前结果表明,心肌特immune therapy异性过表达CDC20可以抑制DOX诱导的心肌损伤,且心肌特异性过表达CDC20不影响DOX抑制肿瘤增殖和促进肿瘤凋亡的作用。