心脏与代谢

杨士伟, 周玉杰*, 许玉韵, 胡大一

（1首都医科大学附属北京安贞医院心内科, 北京市心肺血管疾病研究所, 教育部心血管重构相关疾病重点实验室, 北京100029; 2北京大学第一医院心内科, 北京 100034; 3北京大学人民医院心内科, 北京 100044）

心脏是人体代谢最为活跃的器官之一，每天消耗的三磷酸腺苷（adenosine-triphosphate，ATP）量达到5kg，约为其自身重量的17倍[1]。相比于巨大的能量消耗，心脏的能量储备却很少，每克心肌组织储备的ATP仅为5mmol，因此心脏对能量缺乏的耐受能力很低，极易因缺血、缺氧、能量代谢底物或神经-体液调节异常而发生能量代谢障碍，最终导致心肌组织损伤或坏死。

1 心肌的能量代谢

心肌细胞主要以有氧代谢供能为主。心肌细胞中线粒体不但含量丰富，而且体积大，细胞色素等氧化酶体系的活性高，因此，心肌有很强的有氧氧化能力。可供心肌氧化的能源物质主要有血浆游离脂肪酸、乳酸、葡萄糖、三酰甘油、酮体、丙酮酸和氨基酸等。其中游离脂肪酸、乳酸、葡萄糖是心肌的主要能量代谢底物。在正常情况下，游离脂肪酸氧化提供心肌能量总耗量的60%～80%，葡萄糖氧化提供10%～20%，其余的主要由乳酸的氧化提供。在心肌缺血、缺氧情况下，线粒体氧化代谢下降，葡萄糖和游离脂肪酸氧化增加，糖酵解成为合成ATP的主要来源。随着心肌缺血、缺氧逐渐加重，葡萄糖供应也随之下降或中断，细胞内糖原贮存显著消耗。当糖酵解大量增加时，ATP可在无氧状态下水解，致细胞液内产生过多氢离子。由于糖酵解与葡萄糖氧化不偶联，造成缺血心肌有大量氢离子堆积，引起细胞内酸中毒而导致心脏效率降低。同时，脂肪酸氧化迅速下降或停止，循环中脂肪酸浓度增加。高浓度脂肪酸一方面抑制心功能，导致心律失常，增加缺血性损伤；另一方面抑制丙酮酸脱氢酶，影响葡萄糖和乳酸氧化，加重酸中毒[1]。

2 心肌能量代谢的影响因素

2.1 血糖水平

糖尿病与心血管疾病之间可能存在共同的发病基础，糖尿病患者的心血管危险显著增加。多数冠心病患者合并糖尿病或糖代谢异常，无论既往有无明确的糖尿病史，入院时或入院后血糖升高均是心血管预后的强、独立预测因子[2-4]。血糖升高通过多种病理生理机制导致冠心病患者预后不良。以往建议合并糖尿病的冠心病患者强化降糖治疗，但缺乏循证医学证据支持。近年来发表的数项大规模随机对照研究并未发现强化降糖具有额外获益的证据，反而观察到不良心血管事件增加的趋势[5-9]。因此，低血糖对心肌梗死的危害亦逐渐受到重视。我们的前期研究表明，低血糖在急性心肌梗死患者中并不少见，且血糖水平与全因死亡率呈U型曲线关系[10-12]。本期专栏中，杨清等发现术前的血糖水平是对比剂肾病发生的危险因素，无论是糖尿病患者还是非糖尿病患者，术前的高血糖均增加对比剂肾病的发生率。田晓芳等总结了血糖异常与心肌梗死和心肌细胞死亡（包括坏死、凋亡与自噬）的关系及其机制。

2.2 神经-体液因素

心脏能量代谢除了受供血及底物水平影响外，神经-体液因素也在这一过程中发挥重要的调节作用，如甲状腺功能亢进或减低、高尿酸血症等均可影响心脏能量代谢过程。除了早期所关注的甲状腺激素在心肌收缩力、心脏节律以及血管功能方面的影响，近年来不少研究发现，在心肌缺血和心肌再灌注损伤过程中，甲状腺激素具有一定的心肌保护作用。本期稿件中，杨士伟等比较了葡萄糖与极化液对减少冠状动脉介入治疗术后心肌损伤的不同作用，结果发现，冠心病患者介入治疗术前应用葡萄糖较极化液可显著减少术后心肌损伤。王征等研究进一步证实了甲状腺功能异常与心血管疾病发生、发展的相关性。

目前，心脏与代谢日趋发展成为一门新兴的独立学科，国内外部分大型医疗中心已开设心脏与代谢病房，多个专业杂志也已出版发行并受到高度关注。近年来，我们在多项国家自然科学基金、北京市科委重点项目基金、北京市教委重点项目基金及北京市科技新星项目基金等资助下，深入研究代谢异常在心血管疾病病理生理过程中的作用于机制，取得了一定成绩。近期，我们将在学会的支持下筹设心脏与代谢学委会。感谢中华老年多器官杂志编辑部对我们的信任，交由我们完成组稿，也希望本期杂志能够为我国心脏与代谢疾病事业的发展起到抛砖引玉的作用。

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