在2016年中国国际心力衰竭大会暨中国医师协会心力衰竭专业委员会第一届学术年会上,来自解放军总医院 老年心内科盛莉教授给我们带来了“心力衰竭心肌能量代谢—— 治疗的研究进展”精彩报告。
正常心肌能量代谢
心脏的供能方式:葡萄糖(30-40%)、游离脂肪酸(60-70%)、乳酸(lactate)、丙酮酸(pyruvate)、酮体(ketone bodies)。
在正常情况下心肌供氧以有氧氧化为主!
心肌能量代谢途径示意图:
正常心肌的能量代谢过程(一):底物的利用
正常心肌的能量代谢过程(二):氧化磷酸化
*呼吸链复合物I~Ⅳ将NADH的电子传递给氧,在线粒体内膜两侧形成了电化学梯度,这个梯度驱动(ADP)生成三磷酸腺苷(ATP)。后者是心脏所有耗能反应的直接能量来源。
正常心肌的能量代谢过程(三):ATP的转移和利用
正常心肌能量代谢-受不同因素调节:
不同途径的代谢率是由动脉底物的浓度、激素、冠脉流量、收缩力的状态以及营养状况所决定。
心肌能量代谢受发育、饮食、病生状态等的动力调节。
CHF心肌能量代谢变化
代谢改变开始于心肌缺血的早期阶段,并贯穿心肌缺血发展全程:
心肌代谢重构(metabolic remodeling):
2004年,Van Bilsen 等提出心肌代谢重构的概念,即由心肌细胞糖类和脂肪等物质代谢紊乱引起心脏能量代谢途径改变,导致细胞结构和功能异常的现象。
缺血/衰竭心肌的能量代谢:
1、心肌底物利用变化:
心衰早期:FFA氧化率正常或增加,葡萄糖摄取和酵解可能加速, 心肌细胞处于代偿状态。
心衰晚期:脂肪酸氧化作用受损,主要的心肌能量来源从脂肪酸β氧化变为糖酵解。可伴有胰岛素抵抗,葡萄糖的利用减少,重构过程至失代偿状态,心肌能量缺乏。
2、氧化磷酸化受损:
线粒体结构、数量改变,肿胀、嵴膜增厚、嵴皱减少;
电子传递链活性降低;
ATP合酶效能降低;
解偶联蛋白表达增强;
ATP产生减少。
3、ATP 转移和利用受损:
线粒体内膜ANT(腺苷酸转移体)蛋白表达下降。
能量饥饿与心肌细胞坏死密切相关:
心肌细胞结构发生异常后相应能量生成也更少:
探索缺血/心力衰竭进程中心肌代谢代偿和失代偿的关键调节物质成为心力衰竭研究的热点:
心衰的不同时期心肌能量代谢的改变并不完全相同。
代偿性心肌代谢改变是维持受损心肌功能的重要方式。
在心力衰竭进展过程中往往是由于心肌代谢失代偿或代偿不良所致。
治疗新靶点?
临床检测心力衰竭患者心脏能量代谢的变化和评判变化程度极为重要!
Kaplan-Meier life-table analysis for total mortality and mortality from cardiovascular causes of DCM:
彩色多普勒超声诊断评估左心室负荷及心肌能量消耗MEE(Myocardial Energy Expenditure):
MEE(cal/min)= 左心室收缩末圆周室壁应力(circumferential end-systolic wall stress, cESS, kdyn/cm2) ×射血时间( LVET, s)×左室每搏输出量(LVSV, ml)×心率×4.2×10-4= MEE(cal/systole)×心率
不同NYHA心功能组间MEE相关指标比较:
CHF的代谢疗法
全球心力衰竭流行病学现状日益严峻:
心力衰竭患者的住院比例不断递增:
心力衰竭患者的住院比例不断递增:
PCI术后心绞痛:
大动脉狭窄解除后,心绞痛症状仍然存在。
临床上最易被忽略却广泛存在的现象:大动脉狭窄解除后,心绞痛症状仍然存在,提示了冠心病大血管病变往往可能合并有心肌能量代谢异常的存在。
传统治疗的基础 ——— 减轻心脏负荷 调节神经内分泌:
根据慢性心功能不全发生发展不同阶段推荐的常用治疗药物:
心衰患者即使接受严格规范治疗
1年死亡率仍高达40%:
心衰是一种代谢性疾病,心肌能量代谢异常在心衰发病机制中起重要作用。
能量代谢疗法有可能成为慢性心衰的全新的治疗靶点。
心肌能量代谢治疗概念:
是指药物在不改变心率、血压和冠状动脉血流的前提下,通过改善心肌细胞的能量代谢过程,使心肌细胞获得更多的能量物质,来满足保存细胞完整性,实现其生理功能需要的一种治疗方法。
不是通过增加供能和减少耗能实现的,而是利用有限的氧气、底物资源来产生更多的能源物质,消除代谢产物的不良影响。
是对原有治疗的补充和完善,不是替代原有治疗。
心肌代谢治疗——人类的探索历程:
三大类 能量代谢治疗药物:
改善心肌的能量代谢可能是心衰治疗的新思路:
(1)ACEI 是目前治疗心衰的基石类药物:
抑制心衰患者体内过高的RAS活性,抑制心肌重构,从而阻断心衰发生和发展的病理生理过程。
从能量代谢角度看,ACEI也可以直接或间接地改善心肌的能量代谢过程,改善心肌细胞的线粒体功能,增加心肌高能磷酸化合物水平。
(2)β受体阻滞剂是治疗慢性心衰的另一基石药物:
β受体阻滞剂可以减少心肌的耗氧,抑制儿茶酚胺介导的脂肪分解和游离脂肪酸的释放,减少耗氧较多的脂肪酸氧化,从而减轻心肌的缺氧状态。
β受体阻滞剂降低胰岛素的敏感性,增加心肌对乳酸的摄取,使心肌更多地利用葡萄糖进行能量代谢。
β受体阻滞剂在一定程度上改善了心肌的能量代谢。
(3)心肌代谢疗法—底物的调节:
促进脂肪酸氧化: L-卡尼丁
L-卡尼汀是脂肪酸代谢的必需辅助因子,它能将心肌细胞胞浆中堆积的FFA转入线粒体,促进心肌由CHF时的无氧糖酵解重新回到脂肪酸氧化,使心肌能量代谢恢复正常。
增强呼吸链功能:辅酶Q10
辅酶Q10是呼吸链重要组成部分,它不但是电子传递链枢纽而且在调节线粒体的氧化应激上。心衰病人补充辅酶Q10可能增加ATP合成,对心肌有保护作用。
补充磷酸肌酸:
衰竭心肌ATP 再生率全面减少,心肌ATP含量减少,线粒体功能障碍。心肌存在着进行性能量衰竭,最终导致心脏功能的降低。
磷酸肌酸(Pcr)是心肌代谢中一种主要供能物质,它参与了心肌的能量代谢,运输和分布过程,对心肌有保护作用。