阿瑞匹坦（aprepitant）对顺铂（cisplatin）引起的睾丸毒性的改善作用：通过双重调控PI3K/AKT促生存信号通路和Bax/细胞色素c/caspase-3凋亡信号通路来实现

《Life Sciences》：Ameliorative impact of aprepitant on cisplatin testicular toxicity: Dual regulation of PI3K/AKT pro-survival signaling and Bax/cytochrome c/caspase-3 apoptotic signaling

　　

塔哈·巴克里·穆罕默德（Taha Bakry Mohamed）、亚斯曼·穆罕默德·蒙塔泽尔·A·哈利法（Yassmen Mohamed Montaser A. Khalifa）、米娜·埃扎特·阿提亚（Mina Ezzat Attya）、阿曼尼·A·阿祖兹（Amany A. Azouz）、苏蒂·穆纳尔·扎基·沙尔卡维（Souty Mouner Zaky Sharkawi）

埃及米尼亚德雷亚大学（Deraya University）药学院药理学与毒理学系，邮编61111

摘要

目的

顺铂（Cisplatin）是一种强有力的抗肿瘤药物，用于治疗多种癌症。但由于其对睾丸的严重损害作用，50%的患者会出现长期不育和不可逆的无精症，因此其临床应用受到显著限制。本研究旨在探讨阿瑞匹坦（Aprepitant）对抗顺铂引起的睾丸损伤的潜在效果，基于此前报道的阿瑞匹坦在调节炎症信号、促生存信号和凋亡信号方面的作用。

主要方法

实验为期10天，将雄性Wistar大鼠分为五组：正常对照组、阿瑞匹坦组（20 mg/kg）、仅顺铂组（10 mg/kg，第5天给药）、阿瑞匹坦+顺铂组（10 mg/kg + 顺铂，同天给药），以及双药组（20 mg/kg + 顺铂，同天给药）。第11天对大鼠进行处死，并评估精子质量、睾酮水平以及睾丸组织的生化、免疫组化和组织病理学分析。

主要发现

顺铂显著降低了精子的活力和数量，改变了精子形态，并增加了精子异常情况，同时使血清睾酮水平下降。此外，顺铂在睾丸组织中上调了核因子κB p65（NF-κB p65）的表达，下调了磷酸化磷脂酰肌醇-3-激酶（p-PI3K）和磷酸化蛋白激酶B（p-AKT）的表达。这些变化导致了促炎细胞因子白细胞介素（IL）-6和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的转录增加，加剧了氧化/抗氧化失衡，通过Bax/细胞色素c/caspase-3内在途径引发了细胞凋亡，并抑制了抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。相比之下，阿瑞匹坦以剂量依赖的方式保护了睾丸免受这些损害。

意义

阿瑞匹坦对顺铂引起的睾丸毒性具有有效的保护作用，这可能是由于它抑制了Bax/细胞色素c/caspase-3凋亡途径，并同时增强了PI3K/AKT促生存信号通路。

引言

癌症是全球主要的死亡原因之一，2022年报告的新病例约为2000万例，死亡病例970万例[1]。顺铂是一种基于铂的化疗药物，对包括睾丸癌、卵巢癌、膀胱癌和肺癌在内的多种实体瘤具有广泛的抗肿瘤作用[2]、[3]。然而，由于其无法区分恶性细胞和健康的高速分裂细胞，顺铂的临床应用受到其剂量依赖性睾丸毒性的限制[4]。约50%的顺铂治疗患者可能会出现长期不育、不可逆的无精症和睾丸损伤，尤其是在年轻患者中[5]、[6]、[7]、[8]。

顺铂会迅速改变内皮细胞的数量和质量，导致介导的血管扩张能力下降。此外，它还会阻塞静脉血流，减少睾丸组织的氧气供应，最终导致睾丸缺氧[9]、[10]。顺铂引起的睾丸损伤机制复杂，涉及氧化应激、炎症和细胞凋亡[11]、[12]、[13]。顺铂会促进活性氧（ROS）的生成，从而耗尽睾丸中的抗氧化防御系统，导致超氧化物歧化酶（SOD）减少、谷胱甘肽（GSH）和过氧化氢酶活性下降，同时使丙二醛（MDA）水平升高[14]、[15]、[16]、[17]。

顺铂会激活核因子κB p65（NF-κB p65）[18]、[19]、[20]，导致NF-κB p65在细胞质中积累并转移到细胞核。核内的NF-κB p65亚单位可增强多种促炎因子（如白细胞介素6（IL-6）、白细胞介素1-β（IL-1β）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的转录，从而加剧炎症反应[21]、[22]。

磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）信号通路是调控细胞存活、增殖和分化的关键通路[23]、[24]。顺铂对PI3K/AKT通路的抑制严重削弱了细胞的抗凋亡能力，导致组织退化和精子生成障碍[23]、[24]、[25]、[26]、[27]。

氧化应激通过破坏B细胞淋巴瘤2（Bcl-2）家族蛋白的平衡来引发线粒体介导的细胞凋亡，表现为促凋亡蛋白Bax的上调和抗凋亡蛋白Bcl-2的下调[28]。这会增强细胞膜的通透性，释放细胞色素c，从而激活caspase-3，最终导致细胞凋亡[28]。多项研究表明，顺铂治疗会促进Bax的表达上调和Bcl-2的表达下调，导致细胞色素c和caspase-3的浓度升高[29]、[30]、[31]、[32]。

阿瑞匹坦是一种选择性的P/神经肽K1（NK1）受体拮抗剂。阿瑞匹坦被设计用于预防高剂量顺铂等高度催吐性化疗引起的急性及延迟性恶心和呕吐[33]、[34]、[35]。主要肿瘤学指南推荐将阿瑞匹坦作为标准止吐方案的关键组成部分，适用于接受顺铂治疗的患者。阿瑞匹坦的可用性使得在高剂量顺铂的门诊治疗中更加安全，提高了患者的便利性并降低了医疗费用[36]。

先前的研究证明阿瑞匹坦能够上调PI3K/AKT信号通路，抑制NF-κB p65的激活，从而减少IL-1β、IL-6和TNF-α等促炎因子的转录[37]、[38]，同时还能预防奥氮平（olanzapine）引起的代谢综合征及其伴随的肝、肾和卵巢功能障碍[25]。

与在顺铂引起的睾丸毒性研究中使用的非特异性抗氧化剂或广谱抗炎药物不同，阿瑞匹坦提供了一种机制独特的、具有临床意义的治疗策略。作为一种与顺铂联合使用的选择性NK1R拮抗剂，它同时针对P物质介导的上游信号通路，兼具抗氧化、抗炎、促生存和抗凋亡作用[39]、[40]、[41]。此外，此前没有研究描述阿瑞匹坦对睾丸组织中PI3K/AKT促生存通路和Bax/细胞色素c/caspase-3凋亡途径的双重调节作用。

顺铂通过氧化应激、NF-κB驱动的炎症以及Bax/细胞色素c/caspase-3介导的凋亡机制，引起严重的、通常是不可逆的睾丸毒性，并抑制PI3K/AKT促生存信号通路。作为标准止吐药物与顺铂联合使用的临床验证过的NK1受体拮抗剂，阿瑞匹坦在多种器官毒性模型中表现出抗氧化、抗炎和促生存效果。因此，我们推测阿瑞匹坦可能通过同时激活PI3K/AKT信号通路和抑制Bax/细胞色素c/caspase-3凋亡途径来保护睾丸。基于这一机制及其在临床上的常规应用，本研究旨在探讨阿瑞匹坦通过调节PI3K/p-AKT和Bax/细胞色素c/caspase-3信号通路对顺铂引起的睾丸损伤的保护作用。

节选内容

药物和化学品

阿瑞匹坦购自土耳其的默克夏普和多姆公司（Merck Sharp and Dohme）。顺铂购自美国的美兰制药公司（Mylan Pharmaceuticals Co.）。本研究中使用的所有化学试剂均为市售的最高纯度的分析级试剂。

动物处理和实验方案

从认证的动物设施获取了50只7-10周龄的成年雄性Wistar大鼠（体重190-200克），并将它们饲养在标准聚丙烯笼子中，环境条件控制良好：光照/黑暗周期为12小时，环境温度为25±2°C。

阿瑞匹坦减轻了顺铂处理大鼠的身体和睾丸重量损失

顺铂导致了显著的全身性和睾丸毒性，表现为最终体重和绝对睾丸重量显著低于对照组（p<0.0001）。顺铂使最终体重降至对照组的62.77%，绝对睾丸重量降至58.41%（p<0.0001）。联合使用阿瑞匹坦（10 mg/kg）显著减轻了这些下降，使体重分别增加了1.27倍和1.28倍。

讨论

目前的研究主要关注癌症患者接受顺铂治疗时常见的严重睾丸损伤问题。这种损伤范围从暂时性不孕到永久性不育[52]、[53]、[54]、[55]。这种损伤是由于顺铂无法区分快速分裂的癌细胞和对精子生成至关重要的健康睾丸生殖细胞[11]。目前尚无FDA批准的疗法能够有效保护睾丸。

结论

总之，本研究首次在顺铂引起的睾丸毒性模型中证实了阿瑞匹坦的全面保护作用。阿瑞匹坦是一种临床验证过的NK1R拮抗剂，已与顺铂联合使用。它通过下调NF-κB/TNF-α促炎通路和Bax/细胞色素c/caspase-3凋亡通路，激活p-PI3K/p-AKT促生存通路，并维持精子参数和睾酮水平，从而表现出保护作用。

作者贡献声明

资金支持

本研究未获得任何公共机构、商业机构或非营利组织的资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报道工作的财务利益或个人关系。