心臟收縮力調節器應用研究進展

劉英明　曹毅　陳宇　王麗華　李田昌

100048 北京，北京海軍總醫院心內科

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·綜述·

心臟收縮力調節器應用研究進展

劉英明曹毅陳宇王麗華李田昌

100048 北京，北京海軍總醫院心內科

【摘要】慢性心力衰竭是一個逐漸惡化的病理生理過程，優化藥物治療不能逆轉疾病進展。研究證實心臟收縮力調節器(CCM) 可以增強心力衰竭患者的心肌收縮力，改善心功能，逆轉心肌重構，增加活動耐力，改善生活質量。該文對CCM 概念、動物實驗以及臨床研究進行綜述。

【關鍵詞】心力衰竭；心臟收縮力調節器；非興奮性刺激；高峰耗氧量；心臟再同步治療

Peak oxygen consumption; Cardiac resynchronization therapy

慢性心力衰竭是一個逐漸惡化的病理生理過程，優化藥物治療(OMT)不能逆轉疾病進展，預后差。近年研究證實心臟收縮力調節器(CCM)可以增強心力衰竭患者的心肌收縮力、改善心功能、逆轉心肌重構，給慢性心力衰竭的治療帶來了新的希望[1]。本文對CCM概念、動物實驗以及臨床研究進行綜述。

一、CCM概念

1.絕對不應期刺激的正性肌力作用

1971年Rogel等[2]在犬動物模型中發現，在心臟絕對不應期給予刺激可改善心肌興奮性。CCM信號在絕對不應期發放(大約在QRS波起始后30 ms)，由于是在絕對不應期刺激，不會引起新的電和機械活動，因此CCM信號也稱非興奮性刺激，不會打斷正常傳導順序，也不會觸發室性心律失常。

CCM發揮正性肌力作用可能與肌漿網鈣離子釋放有關。Brunckhorst等[3]以離體兔乳頭肌作為對象進行研究證實蘭尼堿可減弱CCM引起的心肌收縮力，提示其機制和肌漿網蘭尼堿受體介導的鈣離子釋放相關。Imai 等[4]在犬心力衰竭模型中發現在CCM信號發放數分鐘內，從室間隔CCM刺激位置臨近區域所取的組織受磷蛋白磷酸化增加。磷酸化的受磷蛋白可以降低對肌質網Ca2+-ATP酶的抑制作用，使細胞內Ca2+水平升高，心肌收縮力增強。

CCM刺激的急性正性肌力作用也可能與β1受體激活有關。Winter等[5]在離體灌注的兔心臟中發現CCM能夠引起左心室壓力明顯增加，同時，在冠狀靜脈流出液中去甲腎上腺素濃度升高(平均46±9 pg/ml)，灌注液中增加美托洛爾后左心室壓力增加消失，這表明正性變力作用是β1受體依賴的。

2.CCM系統組成

目前的CCM是來自于美國Impulse Dynamics公司的Optimizer系統(Optimizer Ⅳ)，其工作原理是在心肌絕對不應期發放一雙向強刺激。Optimizer系統包括一個可充電的脈沖發生器、一根右心房電極和兩根右心室主動固定電極，體外程控儀和充電器組成。脈沖發生器大小與埋藏式心臟轉復除顫器脈沖發生器相當，可通過體外程控儀進行參數的設置。CCM釋放的能量是標準起搏信號的50～100倍。脈沖發生器電池是可充電的鋰離子電池，患者配有充電器，每次充電時間約需90 min，建議每周充電1次。

3.植入過程

植入過程與起搏器類似。心房電極用來感知，植入方式與起搏器和除顫器相同。心室電極植入部位是右側室間隔，用來感知局部電活動以及發放刺激信號，要求兩根電極至少距離2 cm。第一個心室電極監測到局部電活動后第二個心室電極發放刺激信號，如果監測到可疑異位激動或是房顫時停止發放刺激，感知到連續3個正常竇性激動后重新開始發放刺激。

4.適應證

目前慢性心力衰竭指南中沒有關于CCM的適應證。一般認為植入CCM應符合以下條件：①盡管OMT心功能仍然為Ⅲ級或不臥床的Ⅳ級(NYHA)；②LVEF為25%～45%；③竇性心律；④窄QRS波(持續時間≤130 ms)[6]。

二、動物實驗

Morita等[7]對犬心力衰竭模型進行短期研究表明，在給予持續6 h的CCM刺激后，LVEF和搏出量都得到明顯改善，而對照組無明顯改變。隨后對犬的動物模型進行了CCM治療慢性心力衰竭的長期研究發現CCM治療3個月后，LVEF明顯上升并且心肌重構顯著逆轉[8]。Rastogi等[9]發現，CCM治療3個月能有效糾正心力衰竭犬心室肌細胞骨架蛋白及基質金屬蛋白酶(MMP)的異常表達，從而逆轉左心室重構。

Imai等[4]在犬心力衰竭模型中發現CCM刺激僅僅數小時后，臨近刺激位置區域肌質網Ca2+-ATP酶基因表達增加。長期刺激在遠離區域也有同樣變化。β1腎上腺素能受體和蘭尼堿受體水平在在CCM組也升高。腦利鈉肽基因在慢性心力衰竭時表達增加，CCM刺激后，腦利鈉肽mRNA 的表達正常化，伴隨腦利鈉肽水平顯著降低。電磁場可以干擾DNA分子中的電子，特別是氫鍵中的電子，可能改變基因功能。相信基因調變和隨后的生化反應隨電磁場的頻率、刺激持續的時間和類型而變化[10]。CCM長期應用后，左心室舒張末期容積和收縮末期容積減小，LVEF升高，左心室整體功能改善，與腦利鈉肽下降也有關系。心力衰竭時MMP上調，CCM長期治療發揮作用的另一方式可能抑制MMP過度表達。在心力衰竭心臟組織學分析時發現，CCM長期治療減少MMP上調，伴隨心肌纖維化密度降低。

三、臨床研究

Pappone等[11]進行了首個關于CCM的長期臨床研究，總共入選13例藥物難治性心力衰竭患者( NYHA Ⅲ級)，在首個8周內CCM每日發放3 h，在隨后的24周內每日發放7 h。結果發現LVEF由(22.7±7.0) %上升至(28.7±7.0) %。

FIX-HF-4是一個隨機、雙盲、雙交叉研究，納入了168例LVEF<35%的心力衰竭患者(NYHA Ⅱ或Ⅲ)，CCM治療3個月后高峰攝氧量(Peak VO2)增加0.6 ml/(kg·min)，明尼蘇達心力衰竭生活質量評分(MLWHFQ)降低3分，證明CCM治療有效[12]。報告最多的不良事件是心力衰竭失代償、心房顫動、植入部位出血和肺炎。在打開和關閉CCM期間，不良事件報告沒有明顯差異。

FIX-HF-5是迄今為止關于CCM的最大規模臨床試驗，囊括了美國近50家單位[13]。試驗包括了428例盡管給予OMT，心功能仍然Ⅲ-Ⅳ級(NYHA)的心力衰竭患者，QRS波窄(平均101 ms)，LVEF <35% (平均25%)。按照1∶1模式，患者隨機分為OMT+CCM組(n=215) 和單獨應用OMT組(n=213)。主要安全終點是12個月的全因死亡率和全因住院率。有效性終點包括6個月時與基線比較的運動耐量和生活質量改變，通過非劣效比較評估。運動耐量通過無氧閾值和Peak VO2反映。對治療有反應的患者定義為無氧閾值增加超過20%的患者，主要有效性終點是比較每組對治療有反應者占的百分比。研究達到了安全終點，在近1年隨訪后，OMT組報告了103例不良事件(52%)，OMT+CCM組報告了112例不良事件(48%)，沒有統計學差異。由于無氧閾值變化在2組之間沒有統計學差異，研究沒有達到有效性終點。但二級有效性終點Peak VO2和MLWHFQ在CCM組都有改善。OMT+CCM組的Peak VO2量增加了0.7 ml/(kg·min)，P=0.024；MLWHFQ降低了9.7分(P<0.01) 。對LVEF為25%～45%患者的亞組分析表明一級和二級有效性終點都達到了。FIX-HF-5C研究將重點關注CCM在這一人群的有效性[6]。

R?ger等[14]對2002年12月至2013年5月間CCM治療的70例心力衰竭患者進行了隨訪研究，在基線和隨訪時記錄12導聯心電圖，測量QRS波持續時間。平均隨訪2.8年，QRS波時間從基線到隨訪時沒有改變(從112.0 ms到112.9 ms，P﹥0.05)。作者得出的結論是CCM治療能預防心力衰竭時慢性心室除極延遲，支持長期CCM治療的安全性，長期益處可能在于維持QRS波持續時間。Giallauria等[15]Meta分析表明，與對照組相比，CCM治療能明顯改善峰耗氧量，6 min步行距離和生活質量。

由于是在絕對不應期刺激，CCM無致心律失常性。長期應用CCM改善左心室收縮功能，逆轉重構，對避免心律失常的發生會有有利作用。Yu等[1]發現應用CCM后左室收縮末期容積明顯減少、LVEF明顯上升，24 h動態心電圖顯示室性期前收縮無改變，提示CCM治療有效且無致心律失常作用。但也有動物實驗發現CCM降低室顫閾值[16]。

四、展望

雖然對符合適應證的人群，心臟再同步化(CRT)治療能提高心臟泵血功能，改善生活質量和運動耐量，降低住院率和死亡率。但符合CRT指征的患者大約只占所有心功能不全患者的70%，且接受CRT的患者還有25%對治療無反應[17]。CCM發揮作用不依賴QRS持續時間延長，而且可用于對CRT無反應的患者[18]。CCM增加心肌收縮力，但不增加心肌耗氧量，也不產生致心律失常作用，可能成為慢性心力衰竭器械治療的新選擇[19]。但CCM仍然需要大規模臨床試驗證實其治療心力衰竭的長期安全性和有效性。

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(本文編輯：楊江瑜)

Research progress on application of cardiac contractility modulator

LiuYingming,CaoYi,ChenYu,WangLihua,LiTianchang.

DepartmentofCardiology,NavyGeneralHospitalofPLA,Beijing100048,China

【Abstract】Chronic heart failure is a gradually deteriorating pathophysiological process. Modifying medical therapy fails to reverse the disease progression. Relevant studies have demonstrated that cardiac contractility modulator (CCM)strengthens cardiac muscular contraction, improves heart function, reverses cardiac remodeling, increases activity tolerance and enhances quality of life in patients with chronic heart failure. This present paper summarizes the concept of CCM, animal experiments and clinical trials related to CCM.

【Key words】Heart failure; Cardiac contractility modulator; Non-excitatory stimulation;

(收稿日期：2015-11-06)

Corresponding author, Li Tianchang, E-mail:ltc909@yahoo.cn

通訊作者，李田昌，E-mail:ltc909@yahoo.cn

DOI:10.3969/j.issn.0253-9802.2016.02.004