射血分数保留的心力衰竭患者治疗前后心肌能量消耗的变化及临床意义

陆敏莉 马苏亚 吴安 王莹莹 方海峰 元幼女 王月霞 张冬勇 孙海婷

慢性心力衰竭是多种心脏疾病的终末阶段，也是心因性死亡的主要原因之一。随着早期急性心肌梗死救治成功率的提高，心力衰竭发病率明显升高。研究发现，射血分数保留的心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HF-PEF）多表现为舒张功能障碍，收缩功能尚处于代偿状态，积极的药物治疗可明显缓解心力衰竭症状，甚至逆转心室重构的进程，改善患者的生存预后[1-2]。尽管左心室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）是衡量心力衰竭的主要定量指标，但是对HF-PEF的评估特异度不足[3]。血清B型钠尿肽前体（B-type natriuretic peptide precursor，pro-BNP）水平也是反映心力衰竭严重程度的灵敏度指标，但是尚缺乏界定HF-PEF与LVEF下降性心力衰竭的参考范围，从而限制了临床应用[4]。近期研究认为，心肌能量代谢异常在心力衰竭的发生、发展中发挥着重要作用，既可能是心力衰竭发生的促发因素，也可能是其进展的维持因素[5-6]。心肌能量消耗（myocardial energy expenditure，MEE）是评估心肌耗氧的金标准[7]，有直接测量和间接测量两种方法，直接测量为有创检查，临床应用受限。采用超声心动图定量测定MEE具有操作简便、安全、经济、稳定性和可重复性较好的优点[8]。研究表明，MEE随LVEF升高而降低，随心功能分级升高而升高[9-10]，与心脏收缩和舒张功能、pro-BNP水平也有较好的相关性[11]。基于此，本研究探讨HF-PEF患者治疗前后MEE变化及其与LVEF、pro-BNP的关系，以期为临床早期诊断HF-PEF提供参考。

1 对象和方法

1.1 对象 选择2017年6月至2018年6月收治的50例HF-PEF患者为观察组，其中宁波市第四医院30例，宁波市鄞州第二医院20例；同期在上述2家医院行健康体检的50例健康者为对照组，其中宁波市第四医院30例，宁波市鄞州第二医院20例。两组对象基线资料比较，差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。病例纳入标准：（1）年龄 18～75 岁；（2）符合 HF-PEF 诊断标准（表现为慢性心力衰竭症状和体征，LVEF≥45%，心脏超声检查有舒张功能不全[12]，且无心脏瓣膜病、心包疾病、肥厚型心肌病等疾病；血清pro-BNP＞220 ng/L）；（3）最近3个月未服用过改善心肌能量代谢的药物及抗心力衰竭的药物。排除标准：（1）急性心力衰竭、心肌梗死；（2）肝肾功能障碍；（3）入院和出院后不能遵医嘱药物治疗，或同时参与其他研究者。本研究经医院医学伦理委员会审查通过，所有研究对象知情同意。

表1 两组对象基线资料比较

1.2 治疗方法 依据《中国心力衰竭诊断和治疗指南2014》[13]，观察组治疗方案包括2种利尿剂（呋塞米20～80 mg、螺内酯20～80 mg），1种血管紧张素转化酶抑制剂（福辛普利那5～15 mg）或1种血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂（氯沙坦 25～50 mg或缬沙坦 40～120 mg），1种 β受体阻滞剂（酒石酸美托洛尔12.5～50 mg或卡维他洛5～10 mg），1 种强心剂（地高辛 0.125～0.250 mg），1种硝酸酯类药物（单硝酸异山梨酯20～40 mg），疗程为2周。

1.3 心脏彩超检查 （1）LVEF的测量：使用美国GE公司vivid 7型彩色多普勒超声检查仪及配套软件，常规二维超声测量左、右心房及左、右心室舒张和收缩末内径，采用简化双平面Simposon法计算LVEF[14]。（2）MEE测量：同步连接肢体Ⅱ导联心电图，超声心动图测量收缩末左心室内径（end systolic left ventricular internal diameter，LVIDs）、收缩末左室后壁厚度（end-systolic left ventricular posterior wall thickness，LVPWTs）、左心室射血时间（left ventricular ejection time，LVET）和左心室每搏输出量（left ventricular stroke volume，LVSV），同时使用血压计测定坐位收缩压（systolic blood pressure，SBP），依据公式MEE=左心室收缩末圆周室壁应力（left ventricular end-systolic circumferential wall stress，cESS）×LVET×LVSV×心率×4.2×10-4计算，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位经验丰富的超声科医生共同完成测量，取平均值。

1.4 血清pro-BNP水平检测 采用ELISA法检测血清pro-BNP水平，pro-BNP试剂盒购自美国Sigma公司，操作步骤按照说明书提示进行。

1.5 统计学处理 采用SPSS 20.0统计软件。符合正态分布的计量资料用±s表示，组间比较采用两独立样本t检验，组内治疗前后比较采用配对样本t检验；计数资料组间比较采用χ2检验。MEE指标与LVEF、血清pro-BNP水平的相关性分析采用Pearson相关。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组对象MEE指标比较 观察组治疗后MEE为（156.3±24.8）cal/min，较治疗前的（186.9±34.3）cal/min明显降低，差异有统计学意义（P＜0.05）；但观察组治疗前、后 MEE 均高于对照组的（105.6±21.8）cal/min，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。

2.2 HF-PEF患者MEE指标与LVEF及pro-BNP水平的相关性 HF-PEF患者LVEF为（48.92±3.24）%，血清pro-BNP水平为（324.12±38.29）ng/L。MEE 指标与LVEF呈负相关（r=-0.568，P＜0.05），与血清 pro-BNP 水平呈正相关（r=0.623，P＜0.05）。

3 讨论

心脏是机体中高耗氧、高耗能器官之一，三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）是心肌细胞的主要能量来源，24 h消耗ATP总量约是自身重量100倍，故能量代谢障碍是多种心脏疾病的重要机制[16]。心脏舒缩运动和基础代谢需要的ATP主要来源于线粒体氧化磷酸化，而游离脂肪酸和葡萄糖是能量来源的最主要底物。因此，任何导致能量底物利用和线粒体功能异常的因素均可导致心脏机械收缩和舒张功能障碍，进而诱导心室重构[17]。

本研究结果发现，治疗前HF-PEF患者MEE明显高于健康对照者，经增加心肌能量供应及抗心力衰竭治疗后明显降低，但仍高于健康对照者；相关性分析结果显示，HF-PEF患者MEE指标与LVEF呈负相关，与血清pro-BNP水平呈正相关。可见，准确评估心肌能量代谢变化及程度，有助于了解心力衰竭严重程度，进而指导临床药物治疗[18]。决定心肌耗氧的关键因素是心室壁张力大小，超声心动图可以精确检测每搏输出量及LVET，根据公式计算得出MEE。有学者指出，MEE随LVEF升高而降低，随心功能分级升高而明显增加，同时与心脏收缩/舒张功能、pro-BNP水平有较好的相关性[19]。MEE主要是从心肌能量代谢方面对早期心室收缩和舒张功能进行评价。由于HF-PEF患者存在心肌缺血、缺氧病理变化，导致心肌内线粒体结构和数目减少，脂肪酸代谢下降，ATP生成减少、利用率降低，心肌细胞供能障碍[20]。线粒体功能障碍是心力衰竭发生以及心肌能量代谢紊乱的核心，钙离子转运失衡进一步加重心肌细胞的损伤，介导过氧化物酶体增殖物激活受体信号通路激活，促进心肌代谢重构，调控心肌间质炎症因子的表达[21]。心肌脂肪堆积可能是心室重构和心功能下降的重要原因。能量代谢药物可通过增加葡萄糖氧化率，减少心肌耗氧量，从而延缓病情进展。曲美他嗪为脂肪酸氧化抑制剂，左卡尼汀为脂肪酸氧化促进剂，雷诺嗪可提高葡萄糖代谢率等，对改善心肌细胞能量代谢均有一定的作用[22]。

综上所述，HF-PEF患者MEE明显升高，与LVEF呈负相关，与血清pro-BNP水平呈正相关。