Late-onset heart failure (HF) is a known side effect of doxorubicin chemotherapy. Typically, patients are diagnosed when already at an irreversible stage of HF, which allows few or no treatment options. Identifying the causes of compromised cardiac function in this patient group may improve early patient diagnosis and support treatment selection. To link doxorubicin-induced changes in cardiac cellular and tissue mechanical properties to overall cardiac function, we apply a multiscale biophysical biomechanics model of the heart to measure the plausibility of changes in model parameters representing the passive, active, or anatomical properties of the left ventricle for reproducing measured patient phenotypes. We create representative models of healthy controls (N = 10) and patients with HF induced by (N = 22) or unrelated to (N = 25) doxorubicin therapy. The model predicts that HF in the absence of doxorubicin is characterized by a 2- to 3-fold stiffness increase, decreased tension (0–20%), and ventricular dilation (of order 10–30%). HF due to doxorubicin was similar but showed stronger bias toward reduced active contraction (10–30%) and less dilation (0–20%). We find that changes in active, passive, and anatomical properties all play a role in doxorubicin-induced cardiotoxicity phenotypes. Differences in parameter changes between patient groups are consistent with doxorubicin cardiotoxicity having a greater dependence on reduced cellular contraction and less anatomical remodeling than HF not caused by doxorubicin.

中文翻译：

---

阿霉素诱导的心力衰竭中主动、被动和解剖心脏特性的平衡

迟发性心力衰竭 (HF) 是阿霉素化疗的已知副作用。通常，患者在已经处于不可逆阶段的 HF 时被诊断出来，这使得治疗选择很少或没有。确定该患者组心脏功能受损的原因可能会改善患者的早期诊断并支持治疗选择。为了将多柔比星引起的心脏细胞和组织力学特性的变化与整体心脏功能联系起来，我们应用心脏的多尺度生物物理生物力学模型来测量代表左心室被动、主动或解剖特性的模型参数变化的合理性用于再现测量的患者表型。我们创建了健康对照 (N = 10) 和由 (N = 22) 或与 (N = 25) 多柔比星治疗无关的 HF 患者的代表性模型。该模型预测，在没有多柔比星的情况下，HF 的特征是硬度增加 2 到 3 倍、张力降低（0-20%）和心室扩张（大约 10-30%）。由多柔比星引起的 HF 相似，但对减少主动收缩 (10-30%) 和较少扩张 (0-20%) 表现出更强的偏向。我们发现主动、被动和解剖学特性的变化都在多柔比星诱导的心脏毒性表型中起作用。患者组之间参数变化的差异与多柔比星心脏毒性一致，与非多柔比星引起的 HF 相比，多柔比星心脏毒性对细胞收缩减少和解剖重塑的依赖性更大。该模型预测，在没有多柔比星的情况下，HF 的特征是硬度增加 2 到 3 倍、张力降低（0-20%）和心室扩张（大约 10-30%）。由多柔比星引起的 HF 相似，但对减少主动收缩 (10-30%) 和较少扩张 (0-20%) 表现出更强的偏向。我们发现主动、被动和解剖学特性的变化都在多柔比星诱导的心脏毒性表型中起作用。患者组之间参数变化的差异与多柔比星心脏毒性一致，与非多柔比星引起的 HF 相比，多柔比星心脏毒性对细胞收缩减少和解剖重塑的依赖性更大。该模型预测，在没有多柔比星的情况下，HF 的特征是硬度增加 2 到 3 倍、张力降低（0-20%）和心室扩张（大约 10-30%）。由多柔比星引起的 HF 相似，但对减少主动收缩 (10-30%) 和较少扩张 (0-20%) 表现出更强的偏向。我们发现主动、被动和解剖学特性的变化都在多柔比星诱导的心脏毒性表型中起作用。患者组之间参数变化的差异与多柔比星心脏毒性一致，与非多柔比星引起的 HF 相比，多柔比星心脏毒性对细胞收缩减少和解剖重塑的依赖性更大。由多柔比星引起的 HF 相似，但对减少主动收缩 (10-30%) 和较少扩张 (0-20%) 表现出更强的偏向。我们发现主动、被动和解剖学特性的变化都在多柔比星诱导的心脏毒性表型中起作用。患者组之间参数变化的差异与多柔比星心脏毒性一致，与非多柔比星引起的 HF 相比，多柔比星心脏毒性对细胞收缩减少和解剖重塑的依赖性更大。由多柔比星引起的 HF 相似，但对减少主动收缩 (10-30%) 和较少扩张 (0-20%) 表现出更强的偏向。我们发现主动、被动和解剖学特性的变化都在多柔比星诱导的心脏毒性表型中起作用。患者组之间参数变化的差异与多柔比星心脏毒性一致，与非多柔比星引起的 HF 相比，多柔比星心脏毒性对细胞收缩减少和解剖重塑的依赖性更大。