乳腺癌患者单纯化疗后的肌肉萎缩和线粒体改变的研究

前言：

早期乳腺癌患者通常采用化疗，主要是连续给予蒽环类-环磷酰胺(epirubicin–Cyclophosphamide, EC)和紫杉烷(paclitaxel, TAX)。这种治疗方法有效并增加了乳腺癌患者的5年生存率。研究表明蒽环类药物化疗导致了严重的副作用，如骨骼肌线粒体呼吸能力下降，而紫杉烷则不会。然而，到目前为止，没有临床前或临床研究区分每种化疗的效果肌肉质量和线粒体功能的改变在骨骼肌退化中起着关键作用，并直接影响运动能力，需要了解每种化疗类型对骨骼肌的影响，以更好地抵消这些药物的副作用。2024年1月，Joris Mallard在Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle发表了题目为“A single chemotherapy administration induces muscle atrophy, mitochondrial alterations and apoptosis in breast cancer patients”的论文。该研究通过使用肌肉活检组织，单独EC化疗可诱导早期乳腺癌患者骨骼肌萎缩和线粒体功能减退。

摘要：

作者招募了20例早期乳腺癌患者接受单纯EC化疗或后EC化疗接受TAX化疗。随机分为两组，其中一组一周内给药蒽环类-环磷酰胺（epirubicin–Cyclophosphamide, EC）三次，第二组在第一组的基础上第二周给药紫杉烷(paclitaxel, TAX），两组受试者在给药前以及给药完成4天进行股外侧骨骼肌活检。进行线粒体呼吸能力记录、活性氧产生、免疫印迹和组织学分析。结果发现，在接受EC化疗之后肌纤维横截面积减少，线粒体复合体I（CI），复合体II(CII)以及CI+CII相关的氧化磷酸化能力减弱。并且，在单纯接受EC给药后，柠檬酸合酶，VDAC蛋白含量以及线粒体内膜融合标记物的表达减少。而这些变化在接受紫衫烷给药的患者中都没有观察到，因此，单独给药EC仅可在4天内诱导乳腺癌患者的骨骼肌萎缩和线粒体功能减弱。

结果：

（A）作者招募了20例早期乳腺癌患者接受单纯EC化疗或后EC化疗接受TAX化疗。随机分为两组，其中一组一周内给药蒽环类-环磷酰胺（epirubicin–Cyclophosphamide, EC）三次，第二组在第一组的基础上第二周给药紫杉烷(paclitaxel, TAX），两组受试者在给药前以及给药完成4天进行股外侧骨骼肌活检。（B）:EC给药后I型（红色）和IIa型（绿色）肌纤维横截面积减少。（C）:用渗透肌纤维进行线粒体呼吸的检测，发现线粒体复合体I（CI），复合体II(CII)以及CI+CII相关的氧化磷酸化能力减弱。(D)：为图（C）对应的曲线。将纤维（2-3mg湿重）放置在舱室的2 mL缓冲液中。然后，加入复合物I的底物谷氨酸（10 mM）和苹果酸（2.5 mM），检测由于质子泄漏导致的复合物I（CI）相关底物氧化的基础状态。加入ADP（2 mM）检测CI相关的氧化磷酸化（OXPHOS），添加琥珀酸（25 mM）后，检测CI＋CII的OXPHOS情况。添加细胞色素C（10 μM）来确认线粒体膜的完整性，所有的样本从未达到10%的截止点，表明线粒体在渗透过程中没有受到损伤。加入鱼藤酮（0.5 μM）抑制CI后，检测CII相关的OXPHOS水平。分别加入抗霉素（2.5 μM）和寡霉素（2 μg/mL），以测定非线粒体呼吸，之后加入TMPD-抗坏血酸（2mM和0.5 mM）检测未偶联的CIV情况。

结论：

仅单独给药EC可在4天内诱导乳腺癌患者骨骼肌萎缩，通过Oroboros O2K检测发现骨骼肌细胞线粒体功能减退，表现为线粒体氧化磷酸化减退。而在EC给药的基础上进行TAX给药并没有出现以上情况。这些结果提示了解药物的副作用可能有助于制定更好的预防策略，以防止早期乳腺癌给药后骨骼肌萎缩和线粒体功能减退。Oroboros O2K在骨骼肌线粒体能量代谢的检测中发挥了重要的作用。

参考文献：

Mallard J, et al. A single chemotherapy administration induces muscle atrophy, mitochondrial alterations and apoptosis in breast cancer patients. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2024 Feb;15(1):292-305. doi: 10.1002/jcsm.13414.