摘要
伊布替尼和阿卡替尼分别属于第一代和新一代布鲁顿酪氨酸激酶抑制剂（BTKi），获批用于慢性淋巴细胞白血病（CLL）治疗。伊布替尼与包括心房颤动（AF）和高血压在内的心血管事件相关。阿卡替尼在复发/难治性CLL患者中表现出与伊布替尼相当的无进展生存期，且心血管事件发生率更低。这些不良反应似乎源于脱靶效应而非BTK抑制本身。本研究应用机器学习算法识别了接受阿卡替尼或伊布替尼治疗的模拟CLL患者中可能触发AF和高血压的靶点。
共同脱靶效应显示AF与结构重塑和电生理/异位活动机制（TEC和ERBB4）相关，高血压与炎症（ERBB4）及氧化应激和内皮功能障碍（ERBB4和RIPK2）相关。伊布替尼特异性脱靶效应显示AF与结构重塑（HCK、FGR、LYN、FYN、YES1和FLT3）及电生理活动（LYN和SRC）相关，高血压与炎症（LCK、JAK3和FLT3）及氧化应激和内皮功能障碍（ERBB2、BLK、SRC和CSK）相关。未发现阿卡替尼特异性脱靶效应。该研究支持BTKi脱靶选择性可解释不同AF和高血压发生率，表明这些事件与多个伊布替尼特异性脱靶效应相关，而阿卡替尼未显示特异性脱靶效应。
引言
布鲁顿酪氨酸激酶（BTK）是非受体酪氨酸激酶，对B淋巴细胞发育和分化至关重要，其在CLL恶性B淋巴细胞存活、增殖和黏附中发挥重要作用。BTK抑制剂（BTKi）现已成为血液系统恶性肿瘤治疗的推荐方案，彻底改变了CLL患者的管理。然而，BTKi可能抑制其他酪氨酸激酶，产生不利脱靶副作用，甚至限制治疗。
CLL首个获批的第一代BTKi为伊布替尼。尽管其具有生存获益，但存在潜在脱靶抑制引起的不良事件（AEs），包括高血压和心房颤动（AF）。这种情况在老年CLL患者中更为突出，因患者中位诊断年龄约70岁且心血管疾病负担重。因此，临床实践中需考虑合并症和潜在药物相互作用。新一代BTKi如阿卡替尼设计具有更高的BTK抑制选择性，从而减少脱靶效应。III期ELEVATE RR试验显示，在既往治疗的高危CLL患者中，阿卡替尼相较伊布替尼表现出非劣效无进展生存期且心血管AE风险更低。
系统生物学和机器学习技术已用于解析血液系统或心血管疾病等多种疾病的发病机制和药物作用机制。因此，这些方法或可揭示BTKi诱导心血管事件的机制及其一代与新一代药物间的差异。
基于上述背景，本研究旨在通过计算机模拟评估，利用治疗效果映射系统（TPMS）技术识别BTKi诱导高血压和AF的潜在机制，重点关注伊布替尼与阿卡替尼作用机制的差异。
结果
药物与疾病分子特征
文献检索确定了BTKi直接靶点蛋白（补充表S3）。确定的病理生理过程和蛋白效应器详见补充表S4。通过发表文献综述，我们汇总了阿卡替尼间接调节蛋白（PAC）和伊布替尼间接调节蛋白（PIB）（补充表S5）。
心血管事件特征分析发现五个主要病理生理过程参与伊布替尼和阿卡替尼脱靶结合引发的AF：（1）炎症；（2）结构重塑和心房纤维化；（3）AF启动的电生理和异位/触发活动；（4）自主神经系统重塑；（5）肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）过度激活。图1a展示了按相应病理生理过程分组的效应器和直接蛋白相互作用概览。分析显示伊布替尼特异性靶点比阿卡替尼更连接多个AF病理生理过程。
关于高血压，触发分析确定了四个与BTKi治疗患者高血压相关的病理生理过程：（1）炎症；（2）氧化应激和内皮功能障碍；（3）交感神经系统过度激活；（4）RAAS过度激活。图1b展示了按相应病理生理过程分组的效应器和直接蛋白相互作用概览。
BTKi引发AF机制建模与评估
TPMS建模分析优先识别了共同BTKi和伊布替尼特异性靶点在触发AF中的作用。分析结果表明BTK抑制在AF发病机制中无显著作用。数值分析结果见表1。共同脱靶效应TEC和ERBB4预测可诱导AF相关的结构重塑、心房纤维化和电生理及异位活动。伊布替尼特异性脱靶效应HCK、FGR、LYN、FYN、FLT3和YES1预测也可触发结构重塑和心房纤维化过程；LYN和SRC预测触发电生理和异位活动；CSK预测调节自主神经系统重塑。未预测到阿卡替尼特异性靶点触发AF。
进一步应用TPMS技术对伊布替尼和阿卡替尼可能触发AF的主要和差异通路进行建模。分析中将检测到的脱靶效应作为刺激，其他靶点作为抑制。图2展示了预测的伊布替尼和阿卡替尼诱导AF的差异分子机制示意图（详见补充图S1和补充表S7）。根据模型，两种药物可通过共同脱靶效应调节共同通路，但伊布替尼对AF相关蛋白（如COL1A2、CACNB2、CACNA2D2和PPP1R1A）调节更强。在文献报道的PAC和PIB中，94%的PIB和100%的PAC在AF模型中预测调节方向与文献报道一致。
BTKi引发高血压机制建模与评估
TPMS建模分析显示BTK抑制未参与高血压触发。数值分析结果见表2。共同脱靶效应RIPK2和ERBB4预测可诱导氧化应激和内皮功能障碍，后者亦引发炎症。伊布替尼特异性脱靶效应LCK、JAK3和FLT3预测触发炎症相关高血压；ERBB2、BLK、SRC和CSK预测触发氧化应激和内皮功能障碍；CSK预测触发RAAS过度激活。未预测到阿卡替尼特异性靶点触发高血压。
与AF分析类似，对伊布替尼和阿卡替尼引发高血压的差异通路进行TPMS建模。图3a和b展示了通过炎症和氧化应激引发高血压的差异分子机制示意图（详见补充图S2和补充表S7）。根据模型，两种药物可通过共同脱靶效应调节共同通路，但伊布替尼对高血压相关蛋白（如CXCR3和CFTR）调节更强。关于高血压模型，94%的PIB和71%的PAC预测调节方向与文献报道一致。
讨论
我们的计算机模拟分析显示，BTK抑制似乎与AF或高血压的分子触发无关。这些事件可能部分由共同脱靶效应（AF主要通过TEC和ERBB4；高血压主要通过RIPK2和ERRB4）引发。模型提出伊布替尼特异性机制由其特异性脱靶效应介导（AF通过HCK、FGR、LYN、FYN、YES1和FLT3介导的结构重塑和心房纤维化；LYN和SRC介导的电生理调节；高血压通过LCK、JAK3和FLT3介导的炎症；ERBB2、BLK、SRC和CSK介导的氧化应激和内皮功能障碍）。未检测到阿卡替尼特异性机制，这与既往研究报道阿卡替尼治疗CLL患者心血管事件发生率较低的结果一致。
尽管存在共同机制，但阿卡替尼的选择性更高，脱靶效应更少，这可能解释其更优的安全性。例如，伊布替尼可能通过其特异性脱靶效应HCK、FGR、FYN和LYN增强磷脂酰肌醇3-激酶（PIK3）通路阻断，这些蛋白被报道可激活PIK3。支持该假设的研究显示，伊布替尼抑制PI3K/Akt通路，包括间接下调PI3K-p110a，PIK3CA激活减少与AF易感性和心脏传导恶化相关。PI3K-p110a抑制也与组织学心血管组织中的血管组织纤维化和细胞重塑相关（导致高血压的已知因素）。
ERBB4/HER4在心脏中表达，其下调对心肌细胞功能有重大影响。比较分析显示，伊布替尼抑制多个导致心血管副作用的激酶（如HER2、HER4和TEC），而阿卡替尼抑制HER4但不抑制HER2，且仅轻微抑制TEC。伊布替尼与HER2的结合先前被认定为心血管不良事件的候选因素。此外，两种药物通过抑制TEC和ERBB4可能减少一氧化氮产生，促进心房内皮功能障碍、心脏肥大和纤维化，并减少毛细血管形成。通过抑制TEC和ERBB4，伊布替尼和阿卡替尼可能下调钙通道CACNB2，促进电重塑。根据这些结果，伊布替尼可通过其特异性脱靶效应LYN和SRC差异性下调CACNB2，这可能阻断PIK3CA的后续激活，导致CACNB2更显著的下调。与Xiao等的研究结果一致，模型提出CSK作为伊布替尼脱靶效应，可能通过自主神经系统重塑、氧化应激和RAAS调节触发心血管事件。然而，鉴于CSK对多个酪氨酸激酶信号级联的调节性质，我们的方法未能检测到CSK抑制介导的机制，因为伊布替尼对CSK下游其他脱靶效应的影响似乎阻断了CSK介导的RAAS过度激活机制，导致中性效应。
AF和高血压诱导机制分析显示快速（炎症、电生理变化）和长期（纤维化）变化，这与伊布替尼在啮齿动物模型中的诱导变化及体外观察到的内皮功能障碍一致。
CLL是老年和合并症患者的常见疾病，多药联用普遍，可能导致药物相互作用。这可能影响患者对药物的反应或增加不良事件。我们构建模型评估最常用合并症治疗对伊布替尼和阿卡替尼AF和高血压机制的影响。结果显示，某些抗心律失常药、抗血小板药、RAAS抑制剂和抗炎药（临床实践中多作为降压药使用）可能干扰并潜在减少AF发生，但高血压未观察到明显效果，仅钙通道阻滞剂对氧化应激和内皮功能障碍有轻度影响。这种不同影响可归因于每种疾病的特定病理生理机制。在BTKi引发的AF中，炎症、电生理和结构重塑起关键作用，而BTKi引发的高血压涉及持续性内皮功能障碍、血管收缩活性增加和交感神经系统活性增强。钙通道阻滞剂对高血压的轻度影响可能主要通过血管舒张解决内皮功能障碍，而其抗心律失常作用对AF更具相关性。
根据模型，钙通道阻滞剂和皮质类固醇可能减弱伊布替尼和阿卡替尼与AF相关机制的信号。这些有益效果可能主要归因于对伴随AF的炎症过程的缓解。非二氢吡啶类（非-DHP）钙通道阻滞剂在AF患者心脏节律控制中已显示疗效。然而，由于我们采用的方法将药物视为数据库和文献定义的"蛋白靶点谱"（补充表S1），未能区分DHP和非-DHP类型，尽管两者具有相同的靶点描述。
然而，伊布替尼的代谢和消除主要通过细胞色素P450 3A（CYP3A）介导的代谢，这也参与众多其他药物的代谢，包括上述非-DHP钙通道阻滞剂。因此，临床指南建议避免伊布替尼或阿卡替尼与强效CYP3A抑制剂或诱导剂联用。最终，医疗专业人员应意识到BTKi治疗中潜在的药物相互作用。总体而言，我们的分析表明，其他联用药物可能不会直接影响BTKi诱导的心血管事件机制。
除讨论中提到的局限性外，我们的方法（如同所有计算机建模策略）受限于现有药物和疾病信息，因此需要做出某些假设，因为某些药物诱导机制在文献中可能尚未明确建立。因此，本文显示的机制描述了生成的模型，优先考虑了解决方案宇宙中最常见的机制，尽管某些脱靶效应的功能知识有限可能导致其影响被忽视。因此，不能排除其他脱靶效应在所述机制和特定通路中的联合作用，如本项目电生理和异位方法中的心肌离子通道。此外，伊布替尼的差异分子机制受限于用于识别它们的标准，未考虑的其他药物可能也与研究药物和评估心血管过程相互作用。尽管存在这些局限性，我们的模型与训练集的准确性约为93%，支持了我们的方法准确性和可信度。尽管BTKi分子靶点谱特征基于结构化文献检索，但未进行系统综述。此外，药物发现和使用时间的不同（即伊布替尼比阿卡替尼发表更多研究）可能导致文献偏倚，弱化阿卡替尼的靶点谱。为防止这种偏倚，我们未在模型构建过程中纳入与每种药物相关的分子变化信息（PIB和PAC）。尽管如此，我们发现模型能够重现71%至100%的汇编信息。
总之，本模型支持BTKi诱导的AF或高血压主要源于脱靶效应，AF通过TEC和ERBB4部分介导，高血压通过RIPK2和ERRB4介导。由于未识别阿卡替尼特异性脱靶效应，伊布替尼特异性脱靶效应可能解释其较高的发生率，并揭示使伊布替尼治疗患者更易患AF和高血压的潜在机制。尽管计算模型策略存在局限性，但我们的发现为理解CLL患者阿卡替尼较伊布替尼较低AF和高血压发生率提供了起点。未来需进一步研究这些心血管事件，考虑临床验证确定的作用机制、已知临床危险因素的叠加效应、可能未考虑的其他相关联用药物，以及所有当前可用BTKi的临床评估，以预测个体患者风险并开发BTKi治疗人群的预测模型。
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