射血分數保留的心力衰竭患者治療前后心肌能量消耗的變化及臨床意義

陸敏莉 馬蘇亞 吳安 王瑩瑩 方海峰 元幼女 王月霞 張冬勇 孫海婷

慢性心力衰竭是多種心臟疾病的終末階段，也是心因性死亡的主要原因之一。隨著早期急性心肌梗死救治成功率的提高，心力衰竭發病率明顯升高。研究發現，射血分數保留的心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HF-PEF）多表現為舒張功能障礙，收縮功能尚處于代償狀態，積極的藥物治療可明顯緩解心力衰竭癥狀，甚至逆轉心室重構的進程，改善患者的生存預后[1-2]。盡管左心室射血分數（left ventricular ejection fraction，LVEF）是衡量心力衰竭的主要定量指標，但是對HF-PEF的評估特異度不足[3]。血清B型鈉尿肽前體（B-type natriuretic peptide precursor，pro-BNP）水平也是反映心力衰竭嚴重程度的靈敏度指標，但是尚缺乏界定HF-PEF與LVEF下降性心力衰竭的參考范圍，從而限制了臨床應用[4]。近期研究認為，心肌能量代謝異常在心力衰竭的發生、發展中發揮著重要作用，既可能是心力衰竭發生的促發因素，也可能是其進展的維持因素[5-6]。心肌能量消耗（myocardial energy expenditure，MEE）是評估心肌耗氧的金標準[7]，有直接測量和間接測量兩種方法，直接測量為有創檢查，臨床應用受限。采用超聲心動圖定量測定MEE具有操作簡便、安全、經濟、穩定性和可重復性較好的優點[8]。研究表明，MEE隨LVEF升高而降低，隨心功能分級升高而升高[9-10]，與心臟收縮和舒張功能、pro-BNP水平也有較好的相關性[11]。基于此，本研究探討HF-PEF患者治療前后MEE變化及其與LVEF、pro-BNP的關系，以期為臨床早期診斷HF-PEF提供參考。

1 對象和方法

1.1 對象 選擇2017年6月至2018年6月收治的50例HF-PEF患者為觀察組，其中寧波市第四醫院30例，寧波市鄞州第二醫院20例；同期在上述2家醫院行健康體檢的50例健康者為對照組，其中寧波市第四醫院30例，寧波市鄞州第二醫院20例。兩組對象基線資料比較，差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表1。病例納入標準：（1）年齡 18～75 歲；（2）符合 HF-PEF 診斷標準（表現為慢性心力衰竭癥狀和體征，LVEF≥45%，心臟超聲檢查有舒張功能不全[12]，且無心臟瓣膜病、心包疾病、肥厚型心肌病等疾病；血清pro-BNP＞220 ng/L）；（3）最近3個月未服用過改善心肌能量代謝的藥物及抗心力衰竭的藥物。排除標準：（1）急性心力衰竭、心肌梗死；（2）肝腎功能障礙；（3）入院和出院后不能遵醫囑藥物治療，或同時參與其他研究者。本研究經醫院醫學倫理委員會審查通過，所有研究對象知情同意。

表1 兩組對象基線資料比較

1.2 治療方法 依據《中國心力衰竭診斷和治療指南2014》[13]，觀察組治療方案包括2種利尿劑（呋塞米20～80 mg、螺內酯20～80 mg），1種血管緊張素轉化酶抑制劑（福辛普利那5～15 mg）或1種血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑（氯沙坦 25～50 mg或纈沙坦 40～120 mg），1種 β受體阻滯劑（酒石酸美托洛爾12.5～50 mg或卡維他洛5～10 mg），1 種強心劑（地高辛 0.125～0.250 mg），1種硝酸酯類藥物（單硝酸異山梨酯20～40 mg），療程為2周。

1.3 心臟彩超檢查 （1）LVEF的測量：使用美國GE公司vivid 7型彩色多普勒超聲檢查儀及配套軟件，常規二維超聲測量左、右心房及左、右心室舒張和收縮末內徑，采用簡化雙平面Simposon法計算LVEF[14]。（2）MEE測量：同步連接肢體Ⅱ導聯心電圖，超聲心動圖測量收縮末左心室內徑（end systolic left ventricular internal diameter，LVIDs）、收縮末左室后壁厚度（end-systolic left ventricular posterior wall thickness，LVPWTs）、左心室射血時間（left ventricular ejection time，LVET）和左心室每搏輸出量（left ventricular stroke volume，LVSV），同時使用血壓計測定坐位收縮壓（systolic blood pressure，SBP），依據公式MEE=左心室收縮末圓周室壁應力（left ventricular end-systolic circumferential wall stress，cESS）×LVET×LVSV×心率×4.2×10-4計算，其中 cESS={SBP×（LVIDs/2）2×[1+（LVIDs/2+LVPWTs）2/（LVIDs/2+LVPWTs/2）2]}/{（LVIDs/2+LVPWTs）2-（LVIDs/2）2}[15]。由2位經驗豐富的超聲科醫生共同完成測量，取平均值。

1.4 血清pro-BNP水平檢測 采用ELISA法檢測血清pro-BNP水平，pro-BNP試劑盒購自美國Sigma公司，操作步驟按照說明書提示進行。

1.5 統計學處理 采用SPSS 20.0統計軟件。符合正態分布的計量資料用±s表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗，組內治療前后比較采用配對樣本t檢驗；計數資料組間比較采用χ2檢驗。MEE指標與LVEF、血清pro-BNP水平的相關性分析采用Pearson相關。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組對象MEE指標比較 觀察組治療后MEE為（156.3±24.8）cal/min，較治療前的（186.9±34.3）cal/min明顯降低，差異有統計學意義（P＜0.05）；但觀察組治療前、后 MEE 均高于對照組的（105.6±21.8）cal/min，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。

2.2 HF-PEF患者MEE指標與LVEF及pro-BNP水平的相關性 HF-PEF患者LVEF為（48.92±3.24）%，血清pro-BNP水平為（324.12±38.29）ng/L。MEE 指標與LVEF呈負相關（r=-0.568，P＜0.05），與血清 pro-BNP 水平呈正相關（r=0.623，P＜0.05）。

3 討論

心臟是機體中高耗氧、高耗能器官之一，三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）是心肌細胞的主要能量來源，24 h消耗ATP總量約是自身重量100倍，故能量代謝障礙是多種心臟疾病的重要機制[16]。心臟舒縮運動和基礎代謝需要的ATP主要來源于線粒體氧化磷酸化，而游離脂肪酸和葡萄糖是能量來源的最主要底物。因此，任何導致能量底物利用和線粒體功能異常的因素均可導致心臟機械收縮和舒張功能障礙，進而誘導心室重構[17]。

本研究結果發現，治療前HF-PEF患者MEE明顯高于健康對照者，經增加心肌能量供應及抗心力衰竭治療后明顯降低，但仍高于健康對照者；相關性分析結果顯示，HF-PEF患者MEE指標與LVEF呈負相關，與血清pro-BNP水平呈正相關。可見，準確評估心肌能量代謝變化及程度，有助于了解心力衰竭嚴重程度，進而指導臨床藥物治療[18]。決定心肌耗氧的關鍵因素是心室壁張力大小，超聲心動圖可以精確檢測每搏輸出量及LVET，根據公式計算得出MEE。有學者指出，MEE隨LVEF升高而降低，隨心功能分級升高而明顯增加，同時與心臟收縮/舒張功能、pro-BNP水平有較好的相關性[19]。MEE主要是從心肌能量代謝方面對早期心室收縮和舒張功能進行評價。由于HF-PEF患者存在心肌缺血、缺氧病理變化，導致心肌內線粒體結構和數目減少，脂肪酸代謝下降，ATP生成減少、利用率降低，心肌細胞供能障礙[20]。線粒體功能障礙是心力衰竭發生以及心肌能量代謝紊亂的核心，鈣離子轉運失衡進一步加重心肌細胞的損傷，介導過氧化物酶體增殖物激活受體信號通路激活，促進心肌代謝重構，調控心肌間質炎癥因子的表達[21]。心肌脂肪堆積可能是心室重構和心功能下降的重要原因。能量代謝藥物可通過增加葡萄糖氧化率，減少心肌耗氧量，從而延緩病情進展。曲美他嗪為脂肪酸氧化抑制劑，左卡尼汀為脂肪酸氧化促進劑，雷諾嗪可提高葡萄糖代謝率等，對改善心肌細胞能量代謝均有一定的作用[22]。

綜上所述，HF-PEF患者MEE明顯升高，與LVEF呈負相關，與血清pro-BNP水平呈正相關。