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Lapatinib combined with doxorubicin causes dose-dependent cardiotoxicity partially through activating the p38MAPK signaling pathway in zebrafish embryos - 29/05/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116637 
Ke Du a, b, Yuting Liu a, b, Lu Zhang c, Lixia Peng b, Wenjing Dong b, Yajie Jiang a, b, Mingming Niu a, b, Yuanchao Sun b, Chuanhong Wu b, Yujuan Niu b, Yonghe Ding a, b, d,
a School of Public Health, Qingdao University, Qingdao 266021, China 
b The Biomedical Sciences Institute of the Affiliated Hospital, Qingdao University, Qingdao 266021, China 
c Department of Clinical Laboratory, Qingdao Women’s and Children’s Hospital, Qingdao 266034, China 
d Department of Biochemistry and Molecular Biology, Division of Cardiovascular Medicine, Mayo Clinic, Rochester, MN 55905, USA 

Correspondence to: 200 First Street, Southwest, Rochester, MN 55905, United States200 First Street, SouthwestRochesterMN55905United States

Abstract

Because of its enhanced antitumor efficacy, lapatinib (LAP) is commonly used clinically in combination with the anthracycline drug doxorubicin (DOX) to treat metastatic breast cancer. While it is well recognized that this combination chemotherapy can lead to an increased risk of cardiotoxicity in adult women, its potential cardiotoxicity in the fetus during pregnancy remains understudied. Here, we aimed to examine the combination of LAP chemotherapy and DOX-induced cardiotoxicity in the fetus using a zebrafish embryonic system and investigate the underlying pathologic mechanisms. First, we examined the dose-dependent cardiotoxicity of combined LAP and DOX exposure in zebrafish embryos, which mostly manifested as pericardial edema, bradycardia, cardiac function decline and reduced survival. Second, we revealed that a significant increase in oxidative stress concurrent with activated MAPK signaling, as indicated by increased protein expression of phosphorylated p38 and Jnk, was a notable pathophysiological event after combined LAP and DOX exposure. Third, we showed that inhibiting MAPK signaling by pharmacological treatment with the p38MAPK inhibitor SB203580 or genetic ablation of the map2k6 gene could significantly alleviate combined LAP and DOX exposure-induced cardiotoxicity. Thus, we provided both pharmacologic and genetic evidence to suggest that inhibiting MAPK signaling could exert cardioprotective effects. These findings have implications for understanding the potential cardiotoxicity induced by LAP and DOX combinational chemotherapy in the fetus during pregnancy, which could be leveraged for the development of new therapeutic strategies.

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Graphical Abstract




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Highlights

Lapatinib combined with doxorubicin causes dose-dependent cardiotoxicity in zebrafish embryos.
Dysregulation of MAPK signaling is the underlying pathogenic mechanism.
Inhibiting the p38MAPK signaling exerts cardioprotective effects.

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Keywords : Lapatinib, Doxorubicin, Cardiotoxicity, P38MAPK signaling, Zebrafish embryos


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Vol 175

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