曲美他嗪对大鼠心力衰竭模型心肌能量代谢的干预

高 想 张锋莉 唐艳芬 蒋凤荣 姜卫东 陶志强

2004年，Van Bilsen等［1］提出代谢重构(metabolic remodeling)概念，指出由于心肌细胞糖类和脂肪等代谢紊乱，引起心脏能量代谢途径的改变，导致结构和功能异常。慢性心力衰竭常伴随代谢重构，本实验从心肌能量代谢角度，研究代谢重构与心力衰竭的关系，以及能量代谢药物对心力衰竭的干预作用。

材料与方法

1.药品与试剂:曲美他嗪(批号:660104)，北京赛科药业有限责任公司生产，抗体由美国B＆R公司提供，引物由南京生物工程有限公司提供，其他化学试剂均为分析纯。

2.动物造模与分组:SD大鼠，雄性，体重220±10g，共24只，由上海斯莱克实验动物有限责任公司提供［许可证号: SCXK(沪)2007－0005］。参照文献采用腹主动脉缩窄法制备心脏压力负荷超载心力衰竭模型［2］。主要步骤如下:SD大鼠以2%戊巴比妥钠按30mg/kg腹腔麻醉，剪毛，开腹、分离暴露腹主动脉，于双侧肾动脉间分离腹主动脉，用直径为0.6mm的针灸针与腹主动脉平行，1号线结扎固定，拔除针灸针，使腹主动脉缩窄，依次缝合肌层和皮肤，术后腹腔注射0.1m l/d庆大霉素预防感染。假手术组开腹暴露、分离腹主动脉，但不进行缩窄处理，其余步骤与模型组一致。实验分组:除正常(假手术)组外，随机分为模型组、曲美他嗪低剂量组和曲美他嗪高剂量组4组，所有动物均常规喂养。实验在南京中医药大学实验动物中心进行［许可证号:SYXK (苏)2005－0009］。

3.给药方法:正常组(n=6):手术分离腹主动脉，不进行缩窄处理，手术4周后双蒸水灌胃，1次/日，连续4周。模型组(n=6):造模4周后，双蒸水灌胃，1次/日，连续4周。曲美他嗪低剂量组(n=6):造模4周后，曲美他嗪5mg/kg，1次/日，用双蒸水稀释后灌胃，连续4周。曲美他嗪高剂量组(n= 6):造模4周后，曲美他嗪10mg/kg，1次/日，用双蒸水稀释后灌胃，连续4周。

4.观察项目:(1)心脏超声检查:大鼠以10%水合氯醛3m l/kg腹腔注射麻醉后备皮，应用捷达超声工作站测定室间隔(IVS)及左心室后壁厚度(LVPW)、左心室舒张期内径(LVD)和收缩期内径(LVS)、左心室射血分数(LVEF)和短轴缩短率(FS)。(2)电镜:放血处死大鼠，取大鼠左心室心肌，2.5%戊二醛固定后送南京农业大学生命科学院检测，电镜观察心肌细胞线粒体结构变化。(3)放射免疫法血清生化学检测:Ca2+－三磷酸腺苷酶(Ca2+－ATP)、游离脂肪酸(FFA)，按南京建成生物工程公司说明书进行操作。

5.统计学方法:用SPSS 11.0统计软件对所得结果进行处理，数据用均数±标准差±s)表示，组间差异采用单因素方差分析，计量资料用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

1.超声心动图:模型组IVS、LVPW、LVS、LVD明显增大，LVEF、FS明显下降;曲美他嗪治疗后恢复，以高剂量组较明显。提示曲美他嗪能改善大鼠心功能指标(表1)。

表1 各组IVS、LVPW、LVS、LVD、LVEF、FS的变化(±s)

表1 各组IVS、LVPW、LVS、LVD、LVEF、FS的变化(±s)

与正常组比较，*P＞0.05，△P＜0.01，◇P＜0.001;与模型组比较，★P＜0.05，▲P＜0.01，◆P＜0.001

曲美他嗪高剂量组IVS(mm) 0.53±0.06 1.07±0.06△ 0.87±9.96 0.63±0.05测定指标 正常组 模型组 模型+曲美他嗪低剂量组 模型+＊◆LVPW(mm) 0.57±0.06 1.13±0.06◇ 1.07±0.06 0.73±0.06＊▲LVS(mm) 0.57±0.06 0.93±0.06△ 0.83±0.05 0.73±0.05＊★LVD(mm) 0.73±0.06 1.33±0.06◇ 1.23±0.06 0.87±0.06＊◆LVEF(%) 42.35±2.61 11.78±0.56◇ 10.12±2.49 27.75±1.83△▲FS(%) 17.76±2.15 4.27±0.22◇ 4.78±0.76 11.44±0.76△◆

2.电镜:模型组大鼠心肌细胞肌丝排列紊乱，部分溶解，肌膜水肿，局部线粒体增多、肿胀，嵴消失，可见空泡结构;曲美他嗪治疗后未见明显肌丝溶解，肌膜水肿;线粒体增多，基质正常(图1)。

图1 各组线粒体结构变化A.正常组;B.模型组;C.模型+低剂量组;D.模型+高剂量组

3.心肌细胞能量代谢:模型组血清CA－ATP下调，FFA水平升高;曲美他嗪治疗后与模型组比较，CA－ATP上调，FFA水平降低，提示心力衰竭时存在心肌细胞能量代谢异常，曲美他嗪能改善心肌细胞的能量代谢(表2)。

表2 各组CA－ATP、FFA的变化(ml/pg±s)

表2 各组CA－ATP、FFA的变化(ml/pg±s)

与正常组比较，*P＞0.05;与模型组比较，#P＜0.05

测定指标 正常组 模型组 模型+曲美他嗪低剂量组 模型+曲美他嗪高剂量组CA－ATP 0.07±0.03 0.01±0.01* 0.02±0.02 0.04±0.01*# FFA 1.14±0.01 1.24±0.01* 1.22±0.05 1.16±0.05*#

讨论

心脏能量代谢是保持心脏内环境稳定和组织结构不断更新的物质基础，对维持心脏功能具有重要意义。正常心肌细胞代谢所需能量的65%和30%分别由脂肪酸(fatty acid，FA)和葡萄糖氧化提供。心力衰竭时心肌能量代谢底物利用变化，由优先利用FA变为优先利用葡萄糖，导致游离脂肪酸(FFA)堆积，此时血浆儿茶酚胺类物质浓度增高，除了对心肌组织有直接毒性作用，尚能增加β肾上腺素能受体介导的脂解作用，使能量消耗增加，脂肪储存减少［3］。FFA能抑制线粒体、肌质网和胞质酶体系活力，损伤线粒体功能和呼吸链，同时，心肌组织中FFA堆积可抑制糖酵解，使心肌能量代谢进一步恶化，这种代谢重构加重了心肌重构，加剧了功能的恶化。因此，抑制交感神经过度激活，逆转心肌代谢底物转换，改善代谢重构，是CHF代谢治疗的理论基础［4］。

钙离子跨膜内流是形成心肌动作电位不可或缺的环节，Ca2+作为一种细胞内信使，能与心肌的肌钙蛋白结合，激活收缩过程，因此在心肌的兴奋－收缩偶联过程中，Ca2+扮演着极其重要的角色。在生理情况下，通过肌膜ATP依赖性Ca泵的主动转运与Na+－Ca2+交换机制维持细胞内的Ca2+稳态。线粒体功能被抑制时ATP合成障碍，细胞膜、肌质网Ca2+－ATP酶甚或Na+－K+ATP酶活性下降，胞膜主动运转障碍，胞内Ca2+、Na+增加，后者通过Na+－Ca2+交换进一步增加胞内Ca2+含量，导致细胞内Ca2+超负荷，从而进一步影响心功能。在心力衰竭模型中，心肌收缩功能的降低主要是由于肌质网对细胞内Ca2+循环调控障碍［5］。

本研究采用SD大鼠主动脉缩窄法制作心力衰竭模型，模型组心功能明显下降;电镜下心肌细胞肌丝排列紊乱，出现部分肌丝溶解，肌膜水肿，局部线粒体增多、肿胀，嵴消失，可见空泡结构;CA－ATP下调，FFA水平升高，表明心力衰竭时存在心肌细胞能量代谢的异常。曲美他嗪治疗组能上调CA－ATP，降低FFA水平，具有改善心肌能量代谢的作用，从而改善心力衰竭大鼠模型的心功能。曲美他嗪是一种具有独特作用机制的抗心肌缺血药物，其细胞保护作用通过直接抑制线粒体长链3－酮酰辅酶A硫解酶(3－KAT)实现，在心肌缺血时葡萄糖裂解ATP的再合成中氧需减少，优化心肌细胞的能量产生，并可维持暴露于缺氧状态下心肌细胞的生长及ATP的含量，保持电活动的稳定性，减少缺血性挛缩，促进心肌细胞功能恢复，为传统心力衰竭治疗提供了独特的补充和扩展［6］，龚韧等［7］对曲美他嗪治疗扩张性心肌病进行Meta分析，结果表明患者6min步行距离增加，左心室射血分数优于对照，且明显缩小左心室舒张末期内径。对于心肌细胞的能量代谢变化、信号转导机制以及形态变化相关的分子机制等有待进一步深入研究。

1 Van Bilsen M，Smeets PJ，Gilde AJ，et al.Metabolic remodeling of the failing heart:the cardiac burn out syndrome［J］.Cardiovasc Res，2004，61:218－226

2 Anversea P，Hagopian M，Load AV.Quantitative radioautographic lacalization of protein synthesis in experimental cardiac hypertrophy［J］.Lab Invest，1973，29(3):282

3 隋博文，李竹英，敖杰男.心力衰竭与代谢重构［J］.中国心血管病研究，2007，5(11):851－853

4 祝善俊.代谢重构与慢性心力衰竭［J］.中华老年心脑血管病杂志，2007，9(6):361－363

5 Houser SR，Margulies KB.Is depressed myocyte contractile centrally involved in heart failure?［J］.Circ Res，2003，92(4):350－358

6 马跃，刘侠，赵路明.曲美他嗪对改善原发性扩张性心肌病患者心功能的疗效观察［J］.临床军医杂志，2006，34(1):37

7 龚韧，黄晓，吴延庆.曲美他嗪治疗扩张型心肌病的Meta分析［J］.中国组织工程研究与临床康复，2011，15(2):368－372