肥厚型心肌病与运动员心脏

马继政季 鹏

(1.解放军理工大学理学院军事系 南京 211101;2.江苏省省级机关医院心内科 南京 210024)

肥厚型心肌病与运动员心脏

马继政1季 鹏2

(1.解放军理工大学理学院军事系 南京 211101;2.江苏省省级机关医院心内科 南京 210024)

肥厚型心肌病是引起35岁以下运动员猝死的首要病因。运动猝死的相对危险因素和晕厥、年龄、极度的左室肥厚、心动过速以及有猝死家族史紧密相关。长期运动训练可以改变心脏的形态和功能,形成运动员心脏。由于运动员心脏和肥厚型心肌存在一些相似,正确区分运动员心脏和肥厚型心肌病非常重要,运动员心脏和肥厚型心肌均受到种族和遗传背景所影响,基因筛查可能在其中起到关键的作用。

肥厚型心肌病;运动员心脏;基因突变;基因筛查;超声心动图

1 前言

肥厚型心肌病(Hypertrophic Cardiomyopathy, HCM)是一类具有不同表型的器质性疾病,可由多种基因突变引起,常呈常染色体显性遗传。肥厚型心肌病的临床表现为呼吸困难、心悸、胸闷、胸痛、昏厥、严重心衰、猝死等,部分病人无症状,其病理生理过程十分复杂,主要表现为舒张功能失调、心肌缺血、流出道梗阻、二尖瓣返流、心律失常等。持续的室性心动过速和心室颤动是肥厚型心肌病患者发生猝死的主要机制。长期运动训练可以改变心脏的形态和功能,形成运动员心脏(Athlete’s Heart),形态上表现为心室内径增大,室壁增厚等。在运动诱导的左室生理性肥大和肥厚型心肌病会出现相互叠加区域,而肥厚型心肌病是引起35岁以下运动员猝死的首要病因[1,2]。Zou Y等人[3]2004年应用超声心动图评估8080名成年男子(年龄从18～74岁),肥厚型心肌病的患者发生率为0.16%,略低于美国和日本。Maron BJ[4]发现全球成年人群中肥厚型心肌病患者比例为1∶500,是引起猝死的主要因素之一,特别是在运动人群中。在运动人群中如何筛选肥厚型心肌病以及合理地区分肥厚型心肌病和运动员心脏,对于预防运动性猝死有一定现实意义。

2 运动诱导的生理性心肌肥大与肥厚型心肌病的区分

2.1 左心室壁厚度

由于运动可诱导左心室肥大,肥厚型心肌病又容易发生运动猝死,因此,正确区分生理性左室肥大和肥厚型心肌病是十分重要的,也是极其困难的。运动诱导的左室重构,有正常的生理上线,Whyte等[5]调查英国442名运动员,发现优秀男子运动员正常的生理上线左室壁厚度为14mm,左室舒张末期内径为65mm,优秀女子分别为11mm和60mm; Pellica等[6]报道意大利优秀男子运动员正常的生理上线左室壁厚度为16mm,左室舒张末期内径为66mm;但最近Nagashima等[7]调查日本291名参加100km超常马拉松男子运动员发现正常的生理上线左室壁厚度为19mm,33名选手左室舒张末期内径超过70mm,最大为75mm;SUN等[8]调查发现中国优秀男子运动员正常的生理上线左室壁厚度为14mm,左室舒张末期内径为65mm,优秀女子分别为11mm和62mm,这一结果与Whyte的报道基本一致。而肥厚型心肌病室壁肥厚程度可分为轻度13～15mm;中度15～30mm;重度大于30mm。4%～47%的肥厚性心肌病显示出非对称性室间隔肥厚,而13%～31%肥厚性心肌病患者,表现为对称性左室肥厚,因此运动诱导的左室生理性肥大和肥厚型心肌病会出现相互叠加,被称之为“灰色地带”,即室壁厚度为13～15mm[9]。

2.2 基因分析

目前,已知有11种编码肌小节蛋白基因,400多种突变和肥厚性心肌病有关[10],HCM的染色体定位和致病基因关系已得到证实,均要进行临床筛查是不现实的,但在美国已出现商用基因测试,可检测8种突变基因。在国外,基因测试已被推荐应用于某些具有猝死发生率较高家族的职业运动员,基因检测将在筛选具有肥厚性心肌病的职业运动员中可能起到重要的作用[1,2]。编码β-肌球蛋白重链、肌钙蛋白T和肌球蛋白结合蛋白C这三类基因占所报道基因突变50%。同一突变位点的基因表达和外显率也不相同,一些研究认为除致病位点突变外,造成上述不同的原因还包括调节基因,高血压和生活方式。对于一些隐性的没有表型改变的突变位点仍需进一步发现和证实。一些研究发现某些结构蛋白突变位点或缺失和不良预后有关。如肌凝蛋白(Val95Ala),肌球蛋白结合蛋白C(InsG791)等,这些突变或缺失表型表现为中等程度的肥厚或正常,但和运动猝死紧密相关。而一些突变位点其预后良好,如α-肌凝蛋白(Asp95Asn)等[11]。

2.3 超声心动图

一些研究表明应用超声心动图评定心脏的形态和功能能够区分这两者,肥厚型心肌病患者收缩和舒张功能受损,收缩速度出现不均一性,收缩时间出现异时性[12]。大部分的运动员心脏形态的改变,显示中等程度的肥厚[13],但对运动诱导的左室生理性肥大和肥厚型心肌病出现的相互叠加区域进行区分仍旧是极其困难的。

从心肌功能上看,Vinereanu等[14]认为测量收缩期二尖瓣瓣环运动的平均速度<9cm/s能较好地区分这两者,肥厚型心肌病患者即使与瓣环相连室壁不出现肥厚,收缩速度仍然下降,同时伴有舒张速度降低,等容舒张期延长。Cardim等[15]研究发现运动员组织多普勒Ea/Aa的值在瓣环的任何位置都不会<1,而肥厚型心肌病患者有25%瓣环位置Ea/Aa的值会<1,因此,Ea/Aa<1可作为区分这两者提供参考。Palka等[16]发现舒张早期心肌运动频谱持续时间(MVG)<7s-1。D’Andrea等人[17]发现运动员三尖瓣瓣环舒张早期的运动速度和左室舒张末容积相关;和室间隔的厚度成负相关。三尖瓣瓣环Ea速度<0.16 m/s,敏感度和特异性分别为89%和93%。尽管超声心动图越来越多的被推荐应用于此,但缺少大规模应用研究,一些指标仍需进一步证实。

2.4 运动负荷试验

目前,运动负荷实验已被推荐应用于区分运动员心脏和肥厚型心脏病,国外有报道肥厚型心肌病患者的最大摄氧量(VO2max)的范围在30ml/kg/min左右,而运动员可达到70ml/kg/ml。有研究发现1/3肥厚型心肌病患者会出现运动诱导的血压异常现象,即运动负荷增加时,收缩压反而下降≥20mmHg[18]。Ciampi Q等[18]认为血压异常现象和肥厚型心肌病患者运动负荷时左室收缩功能失调相关,这类患者易发生猝死,尤其在青少年当中。而正常健康人和运动员未出现此现象。

2.5 运动相关和潜在病理性心电变化

长期的运动训练同样可导致运动员的心电发生重构现象。其中包括R波或S波电压显著增加,ST段高抬,显著的T波倒置和深Q波等。运动员这些心电变化的特征,通常被认为由长期的大强度训练引起左室重构的结果。最近,有研究显示优秀耐力运动员15年后,心脏未见异常[19]。但运动员这些心电变化常和某些心血管疾病类似,如HCM等,很难区分。因此,制定两者之间心电的诊断标准尤为重要。近来,Corrado等[20]根据意大利多年的筛查经验,制定区分运动相关和潜在病理性心电变化的标准,这一标准能为运动员心血管疾病的筛查提供极大的帮助。

3 预防运动性猝死

运动虽然不是增加死亡率的原因,但可以引起心血管疾病患者发生运动猝死。运动员与非运动员相比,猝死危险度增加2.8倍[1]。国外的流行病学研究结果显示,马拉松选手与心血管疾病相关的运动猝死年发生率为1∶50000,Maron BJ估计[21]在美国高校运动猝死年发生率为1∶100000～1∶30000,在年长的人群运动猝死年发生率为1∶15000～1∶18000。国内,至今尚未进行过全国范围内的调查。肥厚型心肌病是引起35岁以下运动猝死主要原因,尤其是从事竞技运动项目的运动员,因此对运动员进行筛选是有益的。而早期的成为职业运动员前的检测可能更为有效,Corrado等人[22]总结了意大利Vento地区26年(1979-2004年)赛前或成为职业运动员前对运动员(12～25岁)进行心血管疾病筛查的结果,发现运动员由心血管疾病引起的运动猝死下降了90%(从每年3.6/100000～0.4/ 100000)。一个积极、有效的筛查策略,对运动员赛前或成为职业运动员前进行心血管疾病筛查,检测一些潜在、高危的心血管疾病的运动员,建议停止比赛,接受治疗,对于预防运动猝死是极其有用的,目前,欧洲心脏病学学会和美国AHA仍在致力于寻求一个更为针对性和有效的筛查策略[23,24]。

4 肥厚型心肌病的危险分层与运动

运动锻炼有益于心血管系统,也可以改善心血管疾病的预后状况[24]。目前国内外,运动员一旦被确诊为肥厚型心肌病,即被禁止运动。但Maron BJ等人[4]研究认为55%肥厚型心肌病患者并没有显示出公认危险因素,这类患者极少会发生运动猝死,只有10%～20%肥厚型心肌病患者显示出发生运动猝死危险因素,因此,对肥厚型心肌病的危险分层及运动评估是相当重要的。肥厚型心肌病易发生运动猝死高危患者和一些临床标志紧密相关。这类患者应被禁止参加运动。由于不同的HCM患者可有多种截然不同的临床表现,轻者无症状,预后与正常人相仿,此类患者能否与正常人一样进行剧烈的运动,目前并不清楚。但一些HCM运动员研究资料表明长期的动力性运动可以改变心肌内结构蛋白的成分,如慢β-MyHC蛋白下调,而快α-MyHC蛋白上调[21]。因此对于β-MyHC基因突变HCM患者可能从运动中获得益处,长期的动力性运动有可能降低β-MyHC突变蛋白在心肌内结构蛋白β-MyHC总蛋白的含量,但当前缺少相关的实验支持。

5 结论与建议

正确区分运动员心脏和肥厚型心肌病非常重要,由于运动员心脏和肥厚型心肌病存在一些相似,运动员心脏和肥厚型心肌均受到种族和遗传背景所影响,国外的诊断标准很难直接应用于国内。基因检测可能在其中起到关键的作用。一方面,基因检测可以大规模的进行基因筛查。另一方面,基因筛查有助于早期对HCM运动员进行诊断,对运动员心肌肥厚与HCM可进行鉴别诊断。若HCM基因型、表型和猝死危险因素之间的关系得以解决,应用基因芯片技术对运动员基因进行针对性筛查,对于预防运动猝死可能是一个有用和有效的手段。

1 Corrado D,Basso C,Schiavon M,et al.Pre-participation screening of young competitive athletes for prevention of sudden cardiac death[J].J Am Coll Cardiol.2008,52(24):1981-9

2 Cheng TO.Hypertrophic cardiomyopathy vs athlete’s heart [J].Int J Cardiol.2009,131(2):151-5

3 Zou Y,Song L,Wang Z,et al.Prevalence of idiopathic hypertrophic cardiomyopathy in China:a population-based echocardiographic analysis of 8080 adults[J].Am J Med,2004, 116(1):14-8

4 Maron BJ.Hypertrophic cardiomyopathy:a systematic review.JAMA 2002,287:1308-20

5 Whyte GP,George K,Sharma S,et al.The upper limit of physiological cardiac hypertrophy in elite male and female athletes:the British experience[J].Eur J Appl Physiol.2004,92: 592-7

6 Pelliccia A,Culasso F,Di Paolo FM,Maron BJ.Physiologic left ventricular cavity dilatation in elite athletes[J].Ann Intern Med.1999,130(1):23-31

7 Nagashima J,Musha H,Takada H,et al.New upper limit of physiologic cardiac hypertrophy in Japanese participants in the 100-km ultramarathon[J].J Am Coll Cardiol.2003,42: 1617-23

8 Sun B,Ma JZ,Yong YH,et al.The upper limit of physiological cardiac hypertrophy in elite male and female athletes in China[J].Eur J Appl Physiol.2007,101(4):457-63

9 Maron BJ,Pelliccia A.The heart of trained athletes:cardiac remodeling and the risks of sports,including sudden death [J].Circulation.2006,114:1633-44

10 Marian AJ.Clinical and Molecular Genetic Aspects of Hypertrophic Cardiomyopathy[J].Current Cardiology Reviews, 2005,1:53-63

11 Hipp AA,Heitkamp HC,Rocker K,et al.Hypertrophic cardiomyopathy--sports-related aspects of diagnosis,therapy,and sports eligibility[J].Int J Sports Med.2004,25(1): 20-6

12 Caso P,D’Andrea A,Caso I,et al.The athlete’s heart and hypertrophic cardiomyopathy:two conditions which may be misdiagnosed and coexistent.Which parameters should be analysed to distinguish one disease from the other[J].J Cardiovasc Med(Hagerstown).2006,7(4):257-66

13 孙飙,马继政.超声心动图在区分左室运动性生理性肥大与病理性肥大中的应用[J].体育科学,2003,23:122-126

14 Vinereanu D,Florescu N,Sculthorpe N,et al.Differentiation between pathologic and physiologic left ventricular hypertrophy by tissue Doppler assessment of long-axis function in patients with hypertrophic cardiomyopathy or systemic hypertension and in athletes[J].Am J Cardiol.2001,88:53-8

15 Cardim N,Oliveira AG,Longo S,et al.Doppler tissue imaging:regional myocardial function in hypertrophic cardiomyopathy and in athlete’s heart[J].J Am Soc Echocardiogr.2003,1:223-32

16 Palka P,Lange A,Fleming AD,et al.Differences in myocardial velocity gradient measured throughout the cardiac cycle in patients with hypertrophic cardiomyopathy,athletes and patients with left ventricular hypertrophy due to hypertension[J]. J Am Coll Cardiol.1997,30:760-8

17 D’Andrea A,D’Andrea L,Caso P,et al.The usefulness of Doppler myocardial imaging in the study of the athlete’s heart and in the differential diagnosis between physiological and pathological ventricular hypertrophy[J].Echocardiography. 2006,23:149-57

18 Ciampi Q,Betocchi S,Lombardi R,Manganelli et al. Hemodynamic determinants of exercise-induced abnormal blood pressure response in hypertrophic cardiomyopathy[J].J Am Coll Cardiol.2002,40:278-84

19 BjΦrnstad HH,BjΦrnstad TH,Urheim S,et al.Longterm assessment of electrocardiographic and echocardiographic findings in Norwegian elite endurance athletes[J].Cardiology. 2009,112(3):234-41

20 Corrado D,McKenna WJ.Appropriate interpretation of the athlete’s electrocardiogram saves lives as well as money[J]. Eur Heart J.2007,28(16):1920-2.

21 Maron BJ,Pelliccia A.The heart of trained athletes:cardiac remodeling and the risks of sports,including sudden death [J].Circulation.2006,114:1633-44

22 Corrado d,Basso c,Pavei a,et al.Trends in sudden cardiovascular death in young competitive athletes after implementation of a preparticipation screening program[J].JAMA. 2006,296:1593-601

23 马继政,孙飙,吕远远.运动性猝死预防及筛查策略[J].中国体育科技,2008,05:103-107

24 马继政.运动诱导心脏保护机制[J].辽宁体育科技, 2009,02:29-31

Hypertrophic Cardiomyopathy and Athlete’s Heart

MA Jizheng,et al.

(Department of military education and training,the Basic College of the PLA University of Science and Technology,Nanjing)

Hypertrophic cardiomyopathy is the primary cause of the sudden cardiac death among athletes less than 35 years old.The highest risk of sudden cardiac death is associated with syncope,early age,extreme ventricular hypertrophy,ventricular tachycardia,and a family history of sudden death. Long training can change in cardiac morphology and function,which called’athlete’s heart’.It is vitally important to distinguish athlete’s heart from hypertrophic cardiomyopathy.Although there are many similarities between athlete’s heart and hypertrophic cardiomyopathy,and racial difference and genetic background both can effect the athlete’s heart and hypertrophic cardiomyopathy.Genetic testing will play a major role in it.

hypertrophic cardiomyopathy;athlete’s heart;gene mutations;genetic testing

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马继政(1971-),男,江苏新沂人,讲师,博士,研究方向:运动生理学。