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Ponatinib, But Not the New Abl-Kinase Inhibitor Asciminib, Activates Platelets, Leukocytes, and Endothelial Cell TNF Signaling to Induce Atherosclerotic Plaque Inflammation, Myocardial Infarction, and Stroke

Stepanian, Alec; Travers, Richard J.; Tesfu, Angelina et al. · 2025 · Circulation

Metadata

Authors: Stepanian, Alec; Travers, Richard J.; Tesfu, Angelina; Wolter, Nicole L.; Man, Joshua J.; Lu, Qing; Shamsuzzaman, Sohel; Deaton, Rebecca A.; Owens, Gary K.; Chen, Christopher S.; Jaffe, Iris Z.

DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.125.073610

Tags: #atherosclerosis #cell-migration #cell-signaling

摘要概述

本研究系统比较了三代 Abl 酪氨酸激酶抑制剂（imatinib、ponatinib、asciminib）在临床相关血药浓度下的心血管毒性机制。采用 SR-BI-mut/LDLR-KO 小鼠斑块破裂模型，首次在临床前动脉粥样硬化模型中证实 ponatinib 显著加速心肌梗死（MI）与卒中导致的死亡，而 imatinib 和新近获批的 asciminib 无此效应。机制上，ponatinib 通过快速诱导 TNFR2 膜转位（依赖囊泡运输）激活 TRAF2–ETK–NFkB 炎症级联，上调内皮 P-selectin、ICAM1、VCAM1，促进白细胞滚动与黏附，同时激活血小板与白细胞形成血小板–白细胞聚集（PLA），在 ApoE-KO 小鼠中驱动破裂倾向的斑块表型。TNFR 抑制剂可阻断内皮炎症及斑块炎症、并完全挽救 ponatinib 诱导的 MACE，但对血小板–白细胞聚集无影响，表明内皮保护本身足以预防动脉血栓事件。研究的主要局限是缺乏 CML 肿瘤特异性小鼠模型。

研究问题与假设

  • 研究问题：ponatinib 诱导动脉血栓事件的细胞与分子机制是什么？新药 asciminib 是否具有类似的心血管毒性？
  • 研究动机：ponatinib、dasatinib、nilotinib 相比 imatinib 使急性动脉血栓风险增加近 4 倍，严重影响患者生存获益；asciminib 2021 年获批但长期心血管安全性未知，临床缺乏选药依据（§ Introduction, PDF p. 2–3）
  • 可检验假设：ponatinib 通过促进动脉粥样硬化斑块炎症与失稳诱发 MI 和卒中；TNF/TNFR2–内皮激活轴是关键机制（§ Introduction, PDF p. 3, "Here we test the hypothesis..."）
  • 未研究的范围：上游 ponatinib 诱导 TNFR2 膜转位的具体激酶靶点未鉴定（§ Discussion, PDF p. 16）；NLRP3 炎症小体与本模型的关系未测；CML 肿瘤特异性模型未使用（§ Discussion, PDF p. 17）

研究设计与方法

  • 对象、样本与对照：三种小鼠模型——SR-BI-mut/LDLR-KO（斑块破裂模型，N=12–16/组，§ Methods, PDF p. 3, Fig. 1A）、C57BL/6J 野生型（白细胞 trafficking，N=10–12/组，Fig. 2A）、ApoE-KO（动脉粥样硬化模型，N=13–19/组，Fig. 5A）；体外 HUVEC 和 HCAEC（N=3–9 次独立实验）。对照为 vehicle，比较药物 imatinib/ponatinib/asciminib，TNFRi 为 R-7050（§ Methods, PDF p. 3）
  • 测量与变量：体内——Kaplan-Meier 生存率、TTC 染色 MI/卒中定量、IVM 白细胞滚动与黏附、流式细胞术 CD45+ 白细胞/T 细胞/巨噬/单核、血清 TNF ELISA；体外——免疫印迹 TRAF2/ETK/NFkBp65 磷酸化、TNFR1/TNFR2 蛋白、P-selectin/ICAM1/VCAM1 mRNA 与表面蛋白（流式）、siRNA 敲低 TNFR1/TNFR2（§ Methods, PDF p. 3; Fig. 2–8 captions）
  • 分析流程与统计方法：Prism 10，生存分析 log-rank 检验，16/20 周结局 χ² 检验；>2 组用 2-way ANOVA + Tukey（方差齐）或 Brown-Forsythe ANOVA + Sidak（方差不齐）；体外 >2 组用 1-way ANOVA + Tukey；数据 mean±SEM，P<0.05 为显著（§ Statistical Analysis, PDF p. 3）
  • 关键材料、参数与单位：Abl-TKI 剂量经药代动力学研究设定，使 Cmax 和 AUC 接近人类癌试暴露（§ Methods, PDF p. 3, Figure S1）；HFD 为 Envigo TD.88137（42% 热量来自脂肪）；TNFRi R-7050 体外 15 分钟预处理；HCAEC/HUVEC 处理 24 小时；IVM 0.3 μg TNF 腹腔注射作为阳性对照

核心结果与证据

主要发现 1：Ponatinib 在 SR-BI-mut/LDLR-KO 小鼠中显著加速 MI 与卒中致死

  • 结论：ponatinib 在斑块破裂小鼠模型中显著加速 MACE（MI、卒中、死亡的复合终点），而 imatinib 和 asciminib 与 vehicle 无差异
  • 证据定位：Fig. 1B–E, § Results "The Clinically Prothrombotic Abl-TKI Ponatinib...", PDF p. 3–4
  • 关键数据：16 周 HFD 时 ponatinib 组无存活小鼠，而 vehicle/imatinib/asciminib 组存活率 >85%；20 周时后者仍有 50% 存活；MACE 发生率 ponatinib vs 其他三组 P<0.0001；TTC 染色与心脏组织学（picrosirius red + H&E）证实急性 MI 病灶
  • 作者解释：这是首个在临床前动脉粥样硬化模型中直接证实 ponatinib 诱发自发 MI 与卒中的研究，为 ponatinib 临床动脉血栓风险提供机制对应
  • 我的判断：样本量 N=12–16/组对生存分析足够，四组对照设计严谨，TTC + 组织学双重确证 MI/卒中病灶可信；但仅雄性小鼠数据，雌性未在该模型中验证

主要发现 2：Ponatinib 通过 TNFR2 膜转位与 NFkB 信号诱导内皮炎症，独立于 imatinib/asciminib

  • 结论：ponatinib 快速（15–30 分钟）诱导 TNFR2 向内皮细胞膜转位（依赖囊泡运输而非 TNFR 信号），随后激活 TRAF2–ETK–NFkBp65 级联，数小时后上调 TNFR2、P-selectin、ICAM1、VCAM1 的 mRNA 与表面蛋白；TNFR2 特异性 siRNA 敲低可消除上述效应
  • 证据定位：Fig. 3A–K, Fig. 4A–K, § Results "Ponatinib Induces EC TNF Receptor Expression..." and "Ponatinib Rapidly Induces Trafficking of TNFR2...", PDF p. 6–7
  • 关键数据：TRAF2/ETK/NFkBp65 磷酸化仅 ponatinib 显著增加（N=4–6 实验）；TNFR2 表面 15 分钟即升高，TNFR1 无变化；brefeldin 阻断 TNFR2 快速膜转位，TNFRi 不阻断早期（30 min）转位但阻断 24 小时长期上调；TNFR2 siRNA 敲低阻止 P-selectin/ICAM1/VCAM1 上调，TNFR1 siRNA 无效（N=5–6 实验）
  • 作者解释：ponatinib 诱发两阶段反应——非转录依赖的快速 TNFR2 膜转位增强 TNF 敏感性，随后通过 NFkB 转录上调 TNFR2 及黏附分子形成正反馈
  • 我的判断：时间梯度实验（15 min–24 h）+ brefeldin/TNFRi 分离早期/晚期机制 + TNFR1/TNFR2 siRNA 双敲低设计精细，机制证据链完整；但 TNF 本身水平在 EC 中不变（Figure S5A），提示 ponatinib 增敏而非增加配体，这一假说需更多证据

主要发现 3：TNFR 抑制剂阻断内皮炎症与斑块失稳，完全挽救 ponatinib 诱导的 MACE

  • 结论：体内 TNFRi 共处理阻止 ponatinib 诱导的肠系膜血管黏附分子表达、白细胞 trafficking、ApoE-KO 主动脉斑块炎症（白细胞浸润），并在 SR-BI-mut/LDLR-KO 模型中完全逆转 ponatinib 的致死性 MACE 表型
  • 证据定位：Fig. 7A–F, Fig. 8A–F, § Results "Pharmacological TNFR Inhibition Prevents..." and "TNFRi Prevents Ponatinib-Induced Atherosclerotic Plaque Inflammation...", PDF p. 10–14
  • 关键数据：TNFRi 共处理显著降低 ponatinib 诱导的 P-selectin/ICAM1/VCAM1 肠系膜表达（N=3 组 pooled）；IVM 显示白细胞滚动与黏附被阻止；ApoE-KO 主动脉 CD45+ 白细胞/T 细胞/巨噬/单核均显著降低（N=5–8/组）；SR-BI-mut/LDLR-KO 模型中 ponatinib+TNFRi 组生存率与 vehicle 或 TNFRi 单独组无差异（14 周 ponatinib 单独 100% 死亡）
  • 作者解释：内皮保护本身足以预防动脉血栓事件，即使血小板/白细胞激活持续存在；TNFRi 临床不可行（免疫抑制），但提示可探索更安全的内皮保护策略
  • 我的判断：rescue 实验设计说服力强，TNFRi 单独组对照排除了 TNFRi 本身的保护效应；但 TNFRi 在 14 周（而非 20 周）观察 ponatinib 全死，与 Fig. 1 的 16 周略有差异，提示该模型 MACE 时间窗较窄需注意

次要结果与负结果

  • Asciminib 在所有体外（HCAEC/HUVEC 黏附分子、TRAF2/ETK/NFkB 磷酸化、TNFR 表达）和体内（白细胞 trafficking、斑块炎症、MACE）检测中均与 vehicle 无显著差异，支持其心血管安全性（Fig. 2–8, § Discussion point 9, PDF p. 14, 17）
  • Imatinib 在 HCAEC 中仅降低 VCAM1 mRNA（Fig. S4A），其余指标与 vehicle 无差异，符合其已知心血管安全性
  • Ponatinib 对 E-selectin 表达的影响在体内不一致：C57BL/6J 肠系膜血管与 ApoE-KO 雄性主动脉中 E-selectin 无显著变化或仅 ApoE-KO 雄性增加，雌性 ApoE-KO 未重现 E-selectin 与斑块脂质增加（§ Results, PDF p. 5, 10; Fig. S12）
  • TNFRi 单独显著增加血小板激活标志 CD41 和 P-selectin（Fig. S13C, S13D, Fig. 7I–J 灰柱），提示 TNFRi 本身对血小板有轻度激活作用，需在解释 rescue 时考虑
  • TNFRi 未阻断 ponatinib 诱导的血小板 P-selectin、白细胞 PSGL1 及 PLA 形成（Fig. 7G–K），表明血小板/白细胞激活独立于 TNFR 信号

关键图表

  • 图表定位：Figure 1
  • 展示内容：SR-BI-mut/LDLR-KO 小鼠实验范式、Kaplan-Meier 生存曲线、TTC 染色心脏/脑、心脏组织学、16/20 周 MACE 定量
  • 支持的结论：ponatinib 首次在临床前斑块破裂模型中诱发自发 MI 与卒中

  • 阅读注意：N=12–16/组，仅雄性；生存曲线在 16 周时 ponatinib 组归零，注意样本量随时间递减

  • 图表定位：Figure 2

  • 展示内容：IVM 白细胞滚动/黏附定量（7 倍/4 倍增加）、肠系膜血管与 HCAEC 免疫印迹 P-selectin/ICAM1/VCAM1
  • 支持的结论：ponatinib 诱导内皮激活与白细胞 trafficking，imatinib/asciminib 无效

  • 阅读注意：肠系膜免疫印迹 N=3–4 组 pooled（2 只/组），样本量偏小；HCAEC N=4 实验

  • 图表定位：Figure 3

  • 展示内容：HUVEC 10 分钟处理 TRAF2/ETK/NFkBp65 磷酸化；HCAEC 24 小时 TNFR1/TNFR2 蛋白；小鼠肠系膜 TNFR1/TNFR2；TNFRi 阻断 P-selectin/ICAM1 mRNA 与表面蛋白
  • 支持的结论：ponatinib 激活 TNFR–NFkB 信号并上调 TNFR1/TNFR2，TNFR 信号是黏附分子诱导的必要条件

  • 阅读注意：TNFRi 为非选择性 R-7050（抑制 TNFR1+TNFR2），TNFR2 特异性由后续 siRNA 敲低确认

  • 图表定位：Figure 4

  • 展示内容：时间梯度（15 min–24 h）TNFR2/P-selectin/ICAM1 表面表达；brefeldin vs TNFRi 对早期/晚期 TNFR2 膜转位的影响；TNFR1/TNFR2 siRNA 敲低对黏附分子的影响
  • 支持的结论：ponatinib 快速诱导 TNFR2 囊泡运输依赖的膜转位，TNFR2（非 TNFR1）特异性介导黏附分子诱导

  • 阅读注意：N=4–8 实验；brefeldin 实验清晰区分早期非转录与晚期转录机制

  • 图表定位：Figure 5

  • 展示内容：ApoE-KO 主动脉根 Oil Red O 染色斑块面积/脂质/坏死核定量；流式主动脉弓 CD45+/T 细胞/巨噬/单核；主动脉免疫印迹 P-selectin/E-selectin/ICAM1/VCAM1/TNFR1/TNFR2
  • 支持的结论：ponatinib 诱导破裂倾向斑块表型（小斑块、高脂质、大坏死核、高炎症），imatinib/asciminib 无效

  • 阅读注意：N=13–19/组；雌性数据在 Fig. S12，E-selectin 与脂质在雌性未重现

  • 图表定位：Figure 6

  • 展示内容：C57BL/6J 小鼠 3 天处理后流式——CD45+ 白细胞 PSGL1、CD41+ 血小板 P-selectin、PLA（CD45+/CD41+ 双阳性）；PSGL1/TNF mRNA、血清 TNF ELISA
  • 支持的结论：ponatinib 激活血小板与白细胞，增加 PLA 形成

  • 阅读注意：N=4–15/组；PSGL1 mRNA 不变提示非转录机制

  • 图表定位：Figure 7

  • 展示内容：C57BL/6J 小鼠 ponatinib±TNFRi 3 天——肠系膜黏附分子免疫印迹、IVM 白细胞滚动/黏附、血清 TNF、白细胞 PSGL1、血小板 P-selectin、PLA
  • 支持的结论：TNFRi 阻断内皮激活与白细胞 trafficking，但不阻断血小板/白细胞激活与 PLA

  • 阅读注意：N=3–6/组；TNFRi 单独增加血小板 P-selectin，提示 TNFR 信号对血小板有抑制作用

  • 图表定位：Figure 8

  • 展示内容：ApoE-KO 小鼠 ponatinib±TNFRi——主动脉黏附分子、主动脉弓流式白细胞亚群、血清 TNF；SR-BI-mut/LDLR-KO 小鼠 ponatinib±TNFRi Kaplan-Meier 生存曲线
  • 支持的结论：TNFRi 阻断斑块炎症并完全挽救 ponatinib 诱导的致死性 MACE
  • 阅读注意：ApoE-KO N=5–8/组（雌雄合并分析）；SR-BI-mut/LDLR-KO N=5–8/组，14 周 ponatinib 单独 100% 死亡

局限、不确定性与可复现性

作者承认的局限

  • 缺乏 CML 肿瘤特异性小鼠模型，临床转化相关性受限；作者通过多模型（HUVEC/HCAEC 体外 + C57BL/6J + ApoE-KO + SR-BI-mut/LDLR-KO 体内）和临床相关药物浓度部分缓解（§ Discussion, PDF p. 17, "This study has limitations, including the absence of cancer-specific models"）
  • 上游 ponatinib 诱导 TNFR2 膜转位的具体激酶靶点未鉴定，推测为脱靶激酶（Src 家族、VEGFR2）但未证实（§ Discussion, PDF p. 16）
  • NLRP3 炎症小体途径与斑块炎症/MACE 表型的关系未在本模型中测试（§ Discussion, PDF p. 16）

我识别的局限

  • SR-BI-mut/LDLR-KO 斑块破裂模型仅用雄性小鼠（Fig. 1A），雌性在该模型中的 MACE 表型未验证，而 ApoE-KO 模型显示雌雄间 E-selectin/脂质效应存在差异，限制了对 ponatinib 性别特异性心血管毒性的全面评估
  • TNFRi（R-7050）为非选择性 TNFR1/TNFR2 抑制剂，体内 rescue 实验无法区分 TNFR1 vs TNFR2 的相对贡献；虽 siRNA 体外明确 TNFR2 特异性，但体内 TNFR2 选择性抑制或条件性敲除未做
  • 肠系膜血管免疫印迹样本量小（N=3–4 组 pooled 2 只），统计学功效有限，部分阴性结果（imatinib/asciminib 无差异）可能为 II 型错误

数据、代码与复现条件

  • 数据：作者声明数据可向通讯作者合理请求获取（§ Data Availability, PDF p. 3, "available from the corresponding author upon reasonable request"）
  • 代码：未提供；本研究为湿实验，无计算代码
  • 关键复现条件：Prism 10（GraphPad）统计分析；HUVEC/HCAEC 原代培养；SR-BI-mut/LDLR-KO（Truersboldt et al. 2024 模型，引文 24）、ApoE-KO（Jackson Lab 002052）、C57BL/6J（Jackson Lab 000664）小鼠品系；HFD Envigo TD.88137；Abl-TKI 剂量经质谱验证匹配人类 Cmax/AUC（Figure S1）；TNFRi R-7050
  • 可复现性判断：部分可复现——小鼠品系、药物、统计方法描述详尽，但 SR-BI-mut/LDLR-KO 为新模型（2024 年发表，引文 24），可获取性可能受限；Abl-TKI 剂量的质谱验证方案细节在补充材料中未完全核实

个人批注

与我的工作的关系

本研究将动脉粥样硬化斑块炎症与药物心血管毒性机制直接关联，TNF/TNFR2–内皮激活轴对理解斑块失稳与血栓事件具有通用参考价值。SR-BI-mut/LDLR-KO 自发斑块破裂模型为研究血流动力学/力学因素与斑块失稳提供了新工具（引文 24, Shamsuzzaman et al. 2024），与我关注的生物力学与心血管病理机制相关。

可复用点

  • SR-BI-mut/LDLR-KO 斑块破裂模型可作为评估其他心血管风险因素（如力学扰动）对斑块失稳影响的新模型选择
  • TNFR2 快速膜转位（brefeldin 敏感）vs 长期转录上调（TNFRi 敏感）的实验设计范式可迁移到其他受体运输研究
  • IVM 白细胞 rolling/adhesion + 流式 PLA 的 thromboinflammation 表型定量方法组合可复用

疑问与后续动作

  • 疑问：ponatinib 诱导 TNFR2 膜转位的上游激酶是什么？作者推测 Src/VEGFR2 脱靶但未验证。这对理解为何仅 vasculotoxic Abl-TKI（ponatinib/dasatinib/nilotinib）而非 imatinib/asciminib 触发该机制至关重要
  • 后续动作：检索引文 35（Tousif et al. 2023, Circ Res）关于 ponatinib 通过 S100A8/A9-NLRP3-IL-1β 途径的心脏毒性，评估该通路与本文 TNF/TNFR2 轴是否互补或独立

与上下文的关系

本文建立在

  • BCR-Abl 靶向治疗与 Abl-TKI 分代框架（引文 3 Hunter 2007, 引文 4 Quintas-Cardama 2009, 引文 5 Druker 2006）
  • Abl-TKI 动脉血栓临床风险证据（引文 7 Douxfils 2016 JAMA Oncol 荟萃分析，4 倍风险）
  • Asciminib 一线获批与疗效（引文 8 Hochhaus 2024 NEJM）
  • Ponatinib 内皮毒性体外证据（引文 13–18，包括 Wang 2023 PLoS One 引文 14 为本组前期工作）
  • SR-BI-mut/LDLR-KO 斑块破裂模型（引文 24 Shamsuzzaman 2024 Circulation，共同作者 Owens/Deaton）
  • TNF/TNFR 内皮信号通路基础（引文 20 Madge & Pober 2001, 引文 21 Galkina & Ley 2007）

已核实的后续引用

本次未检索

同类工作对比

  • 与 Merkulova 2019（引文 11, Blood Advances）对比：该研究用 ponatinib 处理小鼠显示动脉血栓与血小板高反应性，但未用动脉粥样硬化模型、未测 MI/卒中终点、未探机制。本文在 SR-BI-mut/LDLR-KO 模型中首次报告自发 MI/卒中，并将机制扩展至 TNFR2–内皮轴
  • 与 Pouwer 2018（引文 33, Front Cardiovasc Med）对比：该研究在 APOE*3Leiden/CETP 模型中发现 ponatinib 降低胆固醇和斑块面积但未测斑块炎症。本文在 ApoE-KO 中确认胆固醇降低（雄性）和斑块变小，但首次报告坏死核与炎症增加（破裂倾向表型）
  • 与 Tousif 2023（引文 35, Circ Res）对比：该研究聚焦 ponatinib 通过 NLRP3 炎症小体的心脏毒性（压力超负荷模型），本文聚焦 TNFR2–内皮轴（动脉粥样硬化模型），两者机制互补但本模型中 NLRP3 未测

与本地论文队列的关系

不适用

摘要概述

本文系统比较了三种 Abl 酪氨酸激酶抑制剂（imatinib、ponatinib、asciminib）在临床相关血药浓度下的心血管毒性，采用 SR-BI-mut/LDLR-KO 小鼠斑块破裂模型发现 ponatinib 显著加速心肌梗死（MI）与卒中导致的死亡，而 imatinib 和新近获批的 asciminib 无此效应。机制上，ponatinib 通过上调内皮细胞 TNF 受体（尤其 TNFR2）表达，激活 TRAF2–ETK–NFkB 炎症信号级联，诱导 P-selectin、ICAM1、VCAM1 等黏附分子表达，进而促进白细胞滚动与黏附、血小板–白细胞聚集，并在 ApoE-KO 小鼠中加重斑块坏死核心与炎症（趋于破裂表型）。TNFR 抑制剂可阻断内皮炎症及斑块炎症，足以预防 ponatinib 诱导的 MI 和卒中，但对血小板–白细胞聚集无影响。Asciminib 在体内外均未见上述毒性，提示其可能是 imatinib 耐药患者更安全的替代方案。

关键图表

  • Figure 1 — SR-BI-mut/LDLR-KO 小鼠模型中 ponatinib 诱导自发 MI 与卒中：Kaplan-Meier 生存曲线显示 ponatinib 组 16 周内全部死亡，TTC 染色与心脏组织学证实 MI 及卒中病灶。一句话解读：首次在临床前动脉粥样硬化模型中直接证实 ponatinib 诱发 MACE。
  • Figure 2 — Ponatinib 诱导白细胞 trafficking 与内皮黏附分子：活体显微镜（IVM）显示 ponatinib 组白细胞滚动增加 7 倍、黏附增加 4 倍，肠系膜血管及人冠状动脉内皮细胞中 P-selectin、ICAM1、VCAM1 蛋白显著上调。一句话解读：将促血栓机制从血小板扩展到内皮激活与白细胞招募。
  • Figure 3 — Ponatinib 上调 TNFR1/TNFR2 并激活 TNF 信号通路：TRAF2、ETK、NFkBp65 磷酸化显著增加，TNFR 抑制或 TNFR2 敲低可阻断黏附分子诱导。一句话解读：锁定 TNFR2 为 ponatinib 心血管毒性的关键效应靶点。

与我的关联

该研究将动脉粥样硬化斑块炎症与药物心血管毒性机制直接关联，TNF/TNFR2–内皮激活轴对理解斑块失稳与血栓事件具有通用参考价值，与我所关注的心血管炎症病理机制高度相关。