三氧化二砷(As₂O₃)是中药砒霜的主要有效成分，也是目前治疗急性早幼粒细胞白血病(APL) 最有效的药物之一，被美国NCCN确定为APL复发的首选用药^[1]。有研究从细胞和分子生物学的角度充分地证明了As₂O₃主要是通过诱导白血病细胞凋亡和分化而发挥治疗作用^[2]。近年来As₂O₃在淋巴瘤、骨髓瘤、胃癌、肝癌、肺癌、神经母细胞瘤、乳腺癌、宫颈癌等恶性肿瘤的治疗研究方面也取得了较好的成果。As₂O₃作为一种较为安全有效不易产生耐药性的抗癌药物，许多研究者尝试将其用于治疗其他肿瘤，然而由于其他肿瘤对于As₂O₃的敏感度较低，所以在其临床应用中往往需要较大剂量，这就会导致毒副作用，例如心脏毒效应、肝脏毒性、体液潴留、消化道症状、皮疹等^[3]。特别是心脏的毒性反应，限制了As₂O₃的临床使用。本文将近年来国内外对As₂O₃引起心脏毒性的机制探讨及其防治综述如下。

1 As₂O₃引起的心脏毒性

目前，国内外虽然在由As₂O₃引起的心脏毒性方面有所报道，但主要是一些样本量较小的资料，鲜有临床方面的大型研究。国外相关报道显示，白血病患者采用砷剂治疗癌症的同时，有92.9%~100%的患者伴随性地诱发心脏毒性^[4]。As₂O₃的心脏毒性主要表现为心电图的改变，超过一半以上的患者会产生Q-T间期延长、窦性心动过速和心动过速^[5]。最常见的急性合并症还有液体潴留(心包、胸腔积液)。严重情况下，砷剂治疗的患者会出现完全性房室传导阻滞(需植入永久性起搏器)^[6]，以及尖端扭转型室性心动过速^[7]，从而导致死亡^[4]。因此在As₂O₃肿瘤治疗中应提前预防并检测As₂O₃的心脏毒副作用,及时采用合适的治疗措施,减少心脏毒性的发生，对As₂O₃临床抗癌作用的广泛应用十分重要。

2 As₂O₃导致心脏毒性的作用机制

一直以来为揭示As₂O₃所产生的心脏毒性及其作用机制，很多学者对其进行了大量的研究。但是其详细的作用机理仍然不清楚。目前认为As₂O₃所诱导的心脏毒性的潜在机制主要有心脏离子通道的改变、氧化应激损伤、诱导心肌细胞凋亡等。

2.1 As₂O₃导致心脏离子通道的改变

心肌细胞膜上的离子通道是维持细胞膜电位的重要分子，其异常的改变会导致各种心律失常的发生。最佳靶点学说表明，在心肌细胞膜上分布着多种离子通道，不同通道之间相互合作协调，确保心肌细胞的正常运作，但当其中一种或者几种离子通道功能发生异常时,便打破了心肌细胞离子通道之间的平衡，从而使各通道的分工异常，最终诱发导致心律失常^[8]。孙宏丽等^[9]采用双微电极电压钳技术证实在蛙卵中表达的IKr/hERG电流可以被As₂O₃以浓度依赖性地抑制，因此提出IKr/hERG是As₂O₃诱发长QT 的主要离子靶点之一。Zhao等^[10]进一步研究表明miR-21 和 miR-23a上调是As₂O₃抑制hERG通道的重要靶点。此外研究表明As₂O₃导致豚鼠心室肌细胞动作电位时程延长，与抑制Ik和Ik1有关，因此Ik和Ik1也是As₂O₃诱发长QT的主要离子靶点^[11]。钙电流不仅可以与外向钾电流协调操控动作电位的平台期，同时也是平台期上重要的内向离子流，因此心肌细胞的复极也会受到钙电流功能异常的影响。王晓慧等^[12]通过提取心肌组织总RNA，用 RT-PCR 的方法观察As₂O₃对豚鼠心肌L型Ca²⁺通道蛋白mRNA表达的影响，结果发现As₂O₃可明显增加豚鼠心肌L型Ca²⁺通道蛋白mRNA的表达。从而推断出As₂O₃长期给药后，会增强心室肌细胞膜上钙离子通道的功能，使大量Ca²⁺内流，延长平台期时间，从而明显延长动作电位时程，最终诱发长QT综合征。由于相关对比实验较少，不同实验采用的As₂O₃剂量以及给药时间差别较大且模型不统一，目前尚没有文献采用相同剂量As₂O₃及相同动物模型来研究探讨As₂O₃对各离子通道影响的强弱，因此As₂O₃通过离子通道发挥其毒性作用的确切机制还有待于深入研究。

2.2 As₂O₃诱发氧化应激损伤

活性氧(ROS)的过量产生会造成多种细胞大分子包括DNA、脂质和蛋白质损伤，进而改变细胞信号转导，例如激活转录因子，改变基因表达并诱导凋亡^[13]。ROS在体内受超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT) 、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)催化失活而清除，因此这些酶可以保护机体免受自由基的侵害。实验证明As₂O₃处理H9c2细胞后会产生大量ROS，而用维生素E预处理可阻止As₂O₃诱导的ROS水平升高并抑制凋亡^[14]。通过体内外实验，结果显示As₂O₃给药后细胞和组织中GSH-PX、CAT、SOD活性明显下降，丙二醛(MDA)水平明显上升。这表明As₂O₃诱发的心脏毒性与氧化应激损伤有关^[15]。另外，Cu、Zn是超氧化物岐化酶的活性中心，而通过检测As₂O₃中毒患者的头发发现Cu、Zn含量普遍较低。因此As₂O₃也可能是通过干扰Cu、Zn代谢，从而抑制超氧化物岐化酶活性。二硫键是超氧化物岐化酶空间构象必不可少的结构，而As₂O₃对S或含S化合物有很高的亲和力,从而破坏二硫键导致超氧化物岐化酶分子构象发生异常改变。

2.3 As₂O₃诱导心肌细胞凋亡

实验显示As₂O₃处理心肌细胞之后，通过电镜检测即可发现心肌细胞的体积明显缩小、细胞核发生固缩等一系列典型的细胞凋亡的形态改变，且TUNEL阳性细胞数随As₂O₃剂量依赖性递增，AO/EB荧光染色后出现凋亡细胞特征性的改变，均可证实As₂O₃能诱导心肌细胞凋亡^[16]。细胞内游离Ca²⁺浓度的变化对细胞凋亡起着重要的作用，其浓度的改变可由各种刺激信号经由繁杂的信息传递方式来调控。在胞内Ca²⁺浓度较高的条件下，Ca²⁺/Mg²⁺依赖性核酸内切酶会被激活，从而降解DNA使其成为片断，最终导致凋亡^[17]。邵建伟等^[18]证明As₂O₃可诱导血管内皮细胞(VSMCs)凋亡，并可能与胞质游离Ca²⁺浓度升高有关。骨髓源基质细胞(BMSC)与心血管疾病关系密切^[19]，有实验证明As₂O₃能够明显抑制BMSCs的增长并促进凋亡，其机制与提高胞内游离钙离子和活化caspase-3有关^[20]。范玉华等^[21]采用新生乳鼠心室肌细胞模型证实As₂O₃可以通过抑制PKC-ε加剧心肌细胞凋亡。新的研究发现Rho激酶在As₂O₃诱导H9c2心肌细胞凋亡过程中发挥着重要作用，Rho激酶抑制剂Y-27632不仅可以抑制caspase相关的凋亡途径，还能增加自噬水平降低砷剂诱导的心肌细胞凋亡^[22]。

2.4 As₂O₃其他毒性机制

此外，As₂O₃心脏毒性的作用机制可能还包括：① 原浆毒效应: 进入体内的As₂O₃会损害心肌细胞中的线粒体和肌质网膜，通过电镜观察可发现嵴断裂、溶解，形成空泡变性，存在膜性结构破裂的残体，细胞核发生固缩等^[23]。 ② 破坏能量代谢: 通过取代生化反应中的磷原子从而抑制产生ATP，且阻断钙离子内流，此时心肌收缩力降低,可导致心力衰竭；而在膜研究中，As₂O₃则破坏了离子的总体传导^[11]。③ 破坏心脏交感神经系统：使外周神经系统发生异常改变，且会导致交感神经的输入出现失衡^[24]。

3 As₂O₃心脏毒性的防治 3.1 早期预防和监测

使用砷剂治疗癌症之前应对患者心血管状况进行初步评估，尤其是在治疗初期应持续监测和防护。研究显示即便是临床剂量的砷剂对一部分患者的心脏功能仍然有一定的毒副作用^[25]，最易发生在治疗第1~2周且初次治疗的患者更易发生，其主要不良反应表现为心电图的Q-T间期延长^[26]。因此治疗早期阶段的ECG监测对初次使用砷剂的APL患者至关重要^[27]。

3.2 个体化用药

如若使用砷剂治疗的患者是老年人或者是有基础心脏病、蒽环类药物化疗史、合并糖尿病、低钾血症时，心脏毒性反应相对较重。因此对于这类患者应加强心电监护，预防性治疗,减轻心脏不良反应。另外As₂O₃连续用药，累积量达1 000 mg时是心脏不良反应的发生高峰，间歇用药的方法可以有效降低治疗相关性心脏副作用的发生率^[3]。

3.3 联合用药，保护心肌 3.3.1 ATRA与As₂O₃联合使用

陶思等^[28]对80例急性早幼粒细胞白血病患者进行回顾性分析，结果证明：ATRA 与As₂O₃合用对APL初发患者比单独使用ATRA在完全缓解时间、加快患者血红蛋白及血小板恢复等方面表现出明显优势，且联合用药降低不良反应发生率减少早期患者病死率。然而目前关于ATRA 与As₂O₃合用的体外实验部分，以及临床研究部分都进展缓慢尚未得到统一的科学结论。

3.3.2 心脏保护剂

目前临床治疗中对于砷剂的心脏毒性并没有特异性的疗法，常规性采用静脉注射维生素C减轻心脏毒性。肖蓉^[29]提出对在化疗过程中使用砷剂而诱发心肌毒性的患者可以采用环磷腺苷葡胺注射液来治疗，其结果表明使用环磷腺苷葡胺治疗后患者CRP 水平、心电图以及超声心动图得到明显改善，说明环磷腺苷葡胺可以用于缓解患有血液系统恶性疾病的患者在接受砷剂治疗时导致的心脏毒性。除此之外，文献报道辅酶Q₁₀、维生素E、维拉帕米也可减轻心脏毒性；β₂-胡萝卜素、氨磷汀以及茶多酚对心肌细胞具有显著的保护作用；中草药例如复方丹参注射液、冠心苏合丸、参麦注射液等均具有活血救心的效用^[30]。

根据文献报道，临床前基础研究的减毒热点主要集中在内源性成分和天然植物提取物。Miao等^[31]通过金属硫蛋白过表达的心肌细胞和转基因小鼠模型证实内源性抗氧化剂——金属硫蛋白下调了As₂O₃激活的MAPK通路从而降低了砷剂诱导的心脏毒性。Vineetha等^[23]发现黄细心乙醇提取物可以改善As₂O₃引起的H9c2心肌细胞的形态学的改变和DNA的完整性，减少ROS的产生提高抗氧化酶活性，降低细胞内钙超载从而起到保护作用。此外Vineetha等^[32-33]又发现了苹果皮中的甲醇提取成分、水提物以及黄酮类单体化合物根皮素均由于其强抗氧化性而具有缓解As₂O₃引起的H9c2心肌细胞凋亡。张靖宇等^[34]研究发现大剂量白藜芦醇对As₂O₃所致心脏毒性具有预防作用，其机制可能与其提高机体内抗氧化酶活性及拮抗脂质过氧化有关。Zhang等^[35]证明苦参碱和氧化苦参碱通过增加转录因子Sp1的表达，不仅在hERG过表达的HEK293细胞模型上可以增强hERG电流，并且在豚鼠心肌细胞模型中能够缩短As₂O₃所致的动作电位延长，说明苦参碱和氧化苦参碱可以作为钾通道激动剂来缓解砷剂的心脏毒性。Wang等^[36-37]通过体内外研究发现丹参主要活性成分丹酚酸B通过增强抗氧化酶活性和影响PI3K/Akt通路保护As₂O₃所致的心肌损伤，且丹酚酸B和As₂O₃合用可以增加人肝癌细胞HepG2和人宫颈癌细胞HeLa的凋亡。此外，Sun等^[38]发现胆碱可以通过抑制豚鼠心肌细胞钙电流，减少胞内钙离子浓度，改善延长的动作电位从而减轻砷剂心脏毒效应。由此可以看出目前关于减轻砷心脏毒性临床前研究所集中的配伍药物，大多只关注于砷毒性机制的某一靶点，较少有药物可以进行多靶点的药效研究，且研究不够深入，缺乏新靶点或者更深入的保护机制探索。

4 新型砷剂在临床的应用

目前在临床上，为了避免小针剂在配置成为大输液过程中造成的二次污染，可以制成As₂O₃氯化钠注射液和复方As₂O₃注射液。除此之外，另有稳定性良好且不良反应小的静脉注射用As₂O₃乳剂；As₂O₃亦可制成固体的脂质纳米粒，逐渐形成适合临床应用的固体制剂或液体制剂，尤其是口服制剂^[39]；雄黄(以As₂S₂为首要成分)是近几年砷剂研究中的另一个焦点，其代表性方药为复方黄黛片，文献报道复方黄黛片治疗APL其疗效比目前临床使用的化疗更为优异，尤其是复发性及化疗耐药性的APL患者具有较好的缓解率^[40]。

5 展望

目前As₂O₃在非APL恶性血液病以及其他的实体瘤方面的治疗也日趋增多^[41-42]，其各种近远期毒副作用愈发多见。目前对于As₂O₃导致心脏毒性的机制还不明确，大多只简单的局限于某个单一机制对心脏的影响，缺少统一、全面、深入的认识。特别是与心血管疾病的发生、发展的关系仍未阐明，尚需要更加长期、大规模的动物实验和临床研究来证实。

中药作为我国传统药材，具有多成分多靶点的特性，对于As₂O₃导致心脏毒性的多重作用机制具有西药单一成分无法比拟的保护效果。因此后期研究可着重集中在具有抗氧化、抑制离子通道等作用的中药材与As₂O₃联用，在最大限度地发挥它抗肿瘤的特性的同时把心脏毒性反应降到最低，使As₂O₃真正地为人们服务。