白细胞介素-12p40缺乏通过抑制Th17分化和白细胞介素-17A产生减轻阿霉素诱导的慢性心肌病中的心肌铁死亡
学术背景
多柔比星（Doxorubicin, Dox）是一种广泛应用于肿瘤治疗的蒽环类药物，但其具有剂量依赖性的心脏毒性，可能导致心肌病和心力衰竭。尽管多柔比星的抗癌效果显著，但其心脏毒性限制了其临床应用。目前，唯一被FDA批准用于治疗多柔比星相关心肌病的药物是右雷佐生（Dexrazoxane），但其在儿童患者中的使用受到限制，因其可能增加霍奇金淋巴瘤患儿的继发性恶性肿瘤风险。因此，寻找新的治疗靶点和策略以预防和治疗多柔比星诱导的心肌病成为临床实践的迫切需求。
近年来，研究发现铁死亡（ferroptosis）作为一种依赖铁积累和脂质过氧化的程序性细胞死亡形式，在多柔比星诱导的慢性心肌病（DICCM）中发挥重要作用。然而，铁死亡的调控机制尚不明确。此外，免疫反应在DICCM中的调控作用也备受关注，尤其是T细胞介导的适应性免疫反应。IL-12p40是IL-12和IL-23的共同亚基，具有独立的生物学功能，但其在DICCM中的作用及机制尚未被深入研究。因此，本研究旨在探讨IL-12p40在多柔比星诱导的慢性心肌病中的作用及其调控机制，为临床治疗提供新的靶点。
论文来源
本论文由武汉大学人民医院心血管研究所的Jishou Zhang、Wen Ding、Zheng Yin等作者共同完成，研究团队还包括来自浙江大学医学院附属第一医院、武汉大学健康老龄化中心等多个机构的科研人员。论文于2024年9月19日在线发表在《Cardiovascular Research》期刊上，题目为《Interleukin-12p40 deficiency attenuates myocardial ferroptosis in doxorubicin-induced chronic cardiomyopathy by inhibiting Th17 differentiation and interleukin-17a production》。
研究流程与结果
1. 动物模型建立与心肌铁死亡评估
研究首先通过累积剂量为12 mg/kg的多柔比星（分三次注射，间隔两周）诱导小鼠慢性心肌病模型。通过超声心动图评估心脏功能，发现多柔比星处理组小鼠的左心室收缩功能显著下降，心肌细胞凋亡和铁死亡标志物（如Bax、ACSL4、PTGS2等）表达增加，脂质过氧化产物4-HNE水平显著升高。此外，研究还发现，随着多柔比星剂量的增加，心肌细胞凋亡和铁死亡现象更加显著，表明多柔比星诱导的心肌损伤具有剂量依赖性。
2. IL-12p40在DICCM中的表达与功能
通过RNA测序和流式细胞术分析，研究发现IL-12p40在多柔比星处理组小鼠心脏中的表达显著上调，且主要表达于CD4+ T细胞。IL-12p40基因敲除小鼠（IL-12p40 KO）在多柔比星处理后，心脏功能显著改善，心肌纤维化和铁死亡现象减轻。类似的结果也在Rag1−/−小鼠（缺乏功能性B和T细胞）中观察到，表明IL-12p40主要通过CD4+ T细胞发挥其病理作用。
3. IL-12p40通过IL-23调控DICCM
为了进一步阐明IL-12p40的调控机制，研究使用了重组IL-12（rIL-12）、重组IL-23（rIL-23）、重组IL-12p40单体（rIL-12p40）和重组IL-12p80（rIL-12p80）进行处理。结果显示，只有rIL-23能够显著逆转IL-12p40 KO小鼠的心脏保护作用，表明IL-12p40的缺乏主要通过抑制IL-23发挥其保护作用。此外，IL-23p19基因敲除小鼠在多柔比星处理后，心脏功能显著改善，心肌纤维化和铁死亡现象减轻，进一步证实了IL-23在DICCM中的关键作用。
4. IL-12p40通过抑制Th17分化和IL-17a产生减轻心肌铁死亡
通过RNA测序和实时定量PCR分析，研究发现IL-12p40 KO小鼠心脏中Th17细胞分化标志物RORγt和IL-17a的表达显著降低。流式细胞术进一步证实，IL-12p40 KO小鼠心脏中CD4+IL-17a+ Th17细胞的比例显著减少。此外，IL-17a中和抗体处理显著改善了多柔比星诱导的心肌损伤，表明IL-12p40通过抑制Th17分化和IL-17a产生减轻心肌铁死亡。
5. IL-12p40/Th17/IL-17a轴通过TRAF6/MAPK/p53信号通路调控心肌铁死亡
通过Western blot分析，研究发现IL-12p40 KO小鼠心脏中TRAF6和p-JNK的表达显著降低，而IL-17a中和抗体处理也显著降低了TRAF6和p-JNK的表达。此外，研究还发现，IL-12p40 KO小鼠心脏中p53的磷酸化水平显著降低，表明IL-12p40/Th17/IL-17a轴通过TRAF6/MAPK/p53信号通路调控心肌铁死亡。在体外实验中，使用siRNA沉默TRAF6或使用JNK抑制剂处理显著逆转了IL-17a对心肌细胞铁死亡的促进作用，进一步证实了这一机制。
结论与意义
本研究首次揭示了IL-12p40在多柔比星诱导的慢性心肌病中的关键作用及其调控机制。研究表明，IL-12p40缺乏通过抑制Th17分化和IL-17a产生，进而减轻心肌铁死亡和凋亡，改善心脏功能。这一保护作用主要通过IL-23依赖的机制实现，并涉及TRAF6/MAPK/p53信号通路的调控。本研究为多柔比星诱导的心肌病提供了新的治疗靶点，具有重要的科学价值和临床应用前景。
研究亮点
- 创新性发现：首次揭示了IL-12p40在多柔比星诱导的慢性心肌病中的关键作用，并阐明了其通过IL-23/Th17/IL-17a轴调控心肌铁死亡的机制。
- 多层次验证：通过基因敲除小鼠、重组蛋白处理、体外实验等多种手段，全面验证了IL-12p40的调控机制。
- 临床应用潜力：研究结果为多柔比星诱导的心肌病提供了新的治疗靶点，具有重要的临床应用价值。
其他有价值的信息
本研究还发现，IL-12p40的表达主要定位于CD4+ T细胞，表明T细胞介导的适应性免疫反应在多柔比星诱导的心肌病中发挥重要作用。此外，研究还揭示了IL-12p40/Th17/IL-17a轴通过TRAF6/MAPK/p53信号通路调控心肌铁死亡的分子机制，为深入理解心肌铁死亡的调控机制提供了新的视角。