中老年代谢综合征人群心功能的变化

李俊涛 李璟 张凤民 刘勇 桑立红 董保健 梁辰白云飞 张晓红 高璨 许葆华 李国平

1 国家体育总局运动医学研究所（北京100061）

2 中央民族大学 3 北京世纪坛医院 4 北京化工大学

代谢综合征（metabolic syndrome，MS）是一组复杂的代谢紊乱症候群，包括中心性肥胖、高血压、高血糖、血脂紊乱等。代谢综合征是多种代谢危险因素在个体内的集结状态， 可明显增加患心血管疾病和糖尿病的风险[1，2]。 代谢综合征组分数目是否与心功能的变化存在一定的相关性，能否通过早期干预MS相关组分来减缓心血管疾病的风险， 是研究人员关注的重点。 本研究通过彩色多普勒观察中老年代谢综合征相关组分人群心功能的变化， 探索代谢综合征不同组分数目与心功能的关系， 为代谢综合征的防治提供参考依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

按照2004年中华医学会糖尿病分会（CDS）代谢综合征诊断标准[3]，从国家体育总局运动医学研究所体育医院、 北京化工大学校医院及中央民族大学校医院的常规体检人群中招募45～64岁的受试者。受试者在参与本次实验前签署知情同意书。

1.2 受试者分组

根据2004年CDS诊断标准建议， 根据有无代谢综合征相关组分，将受试者分为三组：MC组（0组分组）、MP组（1～2个组分组）、MS组（3～4个组分组）。 见表1。

表1 受试者分组情况

1.3 研究方法

1.3.1 一般情况调查

调查问卷的内容包括：性别、年龄、身高、体重、吸烟情况、饮酒史，既往慢性疾病史（如血脂异常、糖尿病、高血压、冠心病等）、服药情况以及直系亲属糖尿病、高血压等慢性疾病病史。

1.3.2 生理生化指标的检测

在清晨7时安静空腹状态下测量身高、 体重、腰围与臀围；计算体质指数（BMI）[BMI=体重（kg）÷身高（m2）]；测量安静坐位状态下的血压与心率。 取清晨7时空腹静脉血检测血脂四项（甘油三酯、胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇）、血糖、尿酸和胰岛素等。血常规采用德国SIEMENS ADVIA 2120 Hematology System全自动血细胞分析仪进行检测；血脂四项、血糖和尿酸使用北京利德曼生化股份有限公司生产的试剂盒， 通过贝克曼-库尔特DXC600全自动生化分析系统进行检测；胰岛素使用北京美康百泰医药科技有限公司生产的试剂盒，通过贝克曼—库尔特DXL800全自动化学发光免疫分析系统进行检测。

1.3.3 静态超声心动图的检测

受试者仰卧位， 安静休息5分钟后， 用飞利浦IE33彩色超声多普勒进行检测。 以心脏左侧长轴切面为基准， 按临床常规测量左心室各径线和容积指标，心电图同步描记，各测量数据取3个周期的均值。测量与计算指标包括： 左室后壁舒张末期厚度（LVPWd）、左室后壁收缩末期厚度（LVPWs）、室间隔舒张末期厚度（IVSd）、室间隔收缩末期厚度（IVSs）、左室舒张末期内径 （LVDd）、 左室收缩末期内径（LVDs）、左室舒张末期容积（EDV）、左室收缩末期容积（ESV）、左室心肌重量（LVMASS）、左室心肌重量指数（LVMI）、每搏量（SV）、每分输出量（CO）、心率（HR）、射血分数（EF）、左室短轴缩短率（FS）、心指数（CI）、相对室壁厚度（RWT）、相对室壁厚度RWT =2LVPWd/LVDd。 利用脉冲多普勒方法获得二尖瓣口血流频谱，并测量出A峰与E 峰的比值（E/A 比值）、E峰减速时间（DTE） 以及舒张间期时间（a），同样利用脉冲多普勒方法获得主动脉口血流频谱并测量射血时间（b），利用公式Tei = （a-b）/b计算Tei指数。

1.4 数据处理

2 结果

表2显示，随着MS组分数目的递增，高密度脂蛋白胆固醇呈递减趋势，其余指标呈递增趋势。 3组受试者年龄与身高无显著差异。MS组和MP组受试者体重、体质指数、腰围、臀围、腰臀比、收缩压、舒张压、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇和尿酸与MC组存在显著差异（P < 0.01）。 MS组安静心率、胆固醇和血糖与MC组存在显著差异（P < 0.01）。 MP组安静心率与MC组存在显著差异（P < 0.05）。 体重、腰围、臀围、腰臀比、安静心率、甘油三酯、胆固醇和血糖与MP组存在显著差异（P < 0.01），体质指数、舒张压和高密度脂蛋白胆固醇与MP组存在显著差异（P < 0.05）。 从MC组、MP组到MS组， 血清胰岛素水平逐渐上升，但不存在显著性差异。 高密度脂蛋白胆固醇由高到低排列顺序是：MC组、MP组与MS组， 其他指标由高到低的排列顺序是：MS组、MP组和MC组。

表2 3组基本情况与血液指标比较

表3显示，MS组与MP组左室舒张晚期充盈峰值速度A值显著高于MC组（P < 0.01）。 MS组每分心输出量和安静心率显著高于MC组（P < 0.01），E/A比值显著低于MC组（P < 0.01），心指数CI显著高于MC组（P < 0.05）。 MS组安静心率显著高于MP组 （P <0.01）， 左室短轴缩短率显著低于MP组（P < 0.05）。MP组每分输出量和左室短轴缩短率显著大于MC组（P < 0.01），安静心率、射血分数和心指数显著高于MC组（P < 0.05），E/A值显著低于MC组（P < 0.05）。 3组间左室舒张末期容积、 左室收缩末期容积、 每搏量、E值、E峰减速时间和Tei指数不存在显著差异。

表4显示，MS组左心室后壁舒张末期厚度和室间隔舒张末期厚度显著高于MC 组与MP 组 （P <0.01），MS组左室收缩末期内径显著高于MP组 （P <0.05）。MP组左室舒张末期厚度和室间隔舒张末期厚度显著大于MC组（P < 0.05）。 未观察到3组受试者在左室后壁收缩末期厚度、室间隔收缩末期厚度、左室舒张末期内径、 左室心肌重量和左室心肌重量指数上存在差异。

表5显示，A值与年龄、体质指数和臀围呈正相关（P < 0.05），与身高和舒张压呈负相关（P < 0.05）。E/A与年龄呈负相关（P < 0.01）。 左室后壁舒张末期厚度与年龄、体重、腰围呈正相关（P < 0.01），与身高和腰臀比呈正相关（P < 0.05）。室间隔舒张末期厚度与

年龄、身高、体重和腰围呈正相关（P < 0.01），与体质指数、臀围、腰臀比和收缩压呈正相关（P < 0.05）。左室重量与身高、体重、腰围和收缩压呈正相关（P <0.01），与体质指数和臀围呈正相关（P < 0.05）。 左室重量指数与收缩压呈正相关（P < 0.01），与年龄和臀围呈正相关（P < 0.05）。每搏输出量与体重和臀围呈正相关（P < 0.01），与体质指数和腰围呈正相关（P <0.05）。 每分输出量与体质指数、体重和心率呈正相关（P < 0.01），与臀围呈正相关（P < 0.05）。

表3 3组心脏功能指标比较

表4 3组心脏结构指标比较

表5 心脏功能、结构指标与MS指标的相关性

3 讨论

3.1 3组间心脏功能指标的比较

随着代谢综合征组分数目的增加， 与MC组相比，MP组和MS组的体重、体质指数、安静心率呈现逐渐增加的趋势， 心输出量亦呈现逐渐增加的趋势。Pearson相关分析提示心输出量与体质指数、心率、体重和臀围呈正相关。可能原因如下：不同体重人群具有不同的耗氧量和能量代谢水平， 超重者能量消耗增加， 要求心脏提供更多的血液到外周组织来满足能量消耗需求，因此心输出量增加。Chinali的研究亦发现代谢综合征由于心脏容量扩大导致更大的心输出量[4]。

有研究在早期一过性血压增高的患者中观察到E/A值降低[5]。 Giuseppe等[6]的研究结果也表明：MS患者的心脏收缩与舒张功能与非MS患者相比，均受到不同程度的损害。 de Las等[7]的研究发现：随着MS诊断组分的增加，患者的舒张功能显著下降。本研究发现随着代谢综合征组分增加，E/A比值逐渐降低，支持上述结论。

本研究发现A值与年龄、体质指数和臀围呈正相关， 与身高和舒张压呈负相关；E/A比值与年龄呈负相关，提示随着年龄和体重的增长，心脏舒张功能呈下降趋势。年轻人的心肌顺应性好，舒张早期左室心肌自动松弛的速度（E值）较高，左室充盈速度较快，舒张晚期左房无需强力收缩，A值时间较短，E/A比值较高。随着年龄增长，心肌细胞间胶原沉积使间质成分增加，心室顺应性下降，舒张功能减低，舒张早期心肌不能很好地自动松弛，房室间压力阶差变小，心室充盈速度降低， 高BMI和高臀围者常常有动脉粥样硬化和心肌脂肪堆积， 导致心室肌可能发生代偿性肥厚，肥厚心肌的弹性会下降，故心室舒张晚期被动充盈A值增加，E/A比值降低。 Delp等[8]研究也发现老年人随年龄的增长，其心脏舒张功能出现下降。

3.2 3组间心脏结构指标的比较

Grandi等[9]发现代谢综合征能引起左室重构，主要表现为左室肥厚和舒张功能减退。 该实验根据美国成人胆固醇教育计划第3次指南 （NCEP-ATPIII）的标准[10]，对代谢综合征和正常对照人群进行心脏B超检查， 发现全部人群中左室舒张末期内径均正常（< 56 mm），两组人群无显著性差异；代谢综合征组的相对室壁厚度和左室重量较正常对照人群明显增加，提示是由于室间隔和左室后壁增厚所致；而两组人群的左室收缩功能指标EF与FS等无明显差别。Chinali[11]和Cuspidi等[12]通过临床研究发现，MS患者出现左室肥厚、左室重量增加，E/A减低，射血分数下降等现象。 Surucu等[13]的研究也发现，肥胖人群的左室后壁厚度增加。 本研究发现，从MC组、MP组到MS组， 左室后壁舒张末期厚度与室间隔舒张末期厚度呈逐渐增加的趋势，左室心肌重量亦逐渐增加，但无显著性差异；MS组相对室壁厚度明显高于MC组，3组间左室舒张末期内径无显著性差异， 亦支持上述结论。 另外，本研究发现MS组左室收缩末期内径大于MP组，而MP组与MC组左室收缩末期内径差距不大，一方面可能是随着代谢综合征组分数目的增加，合并的高血压、 高血糖和高血脂等组分容易出现并发症，导致心脏功能异常，心脏伴发动脉硬化和脂肪堆积，心室肌代偿性肥厚，心肌弹性下降，室壁僵硬度增加导致收缩功能下降；另一方面，由于MS人群出现中心型超重的趋势， 超重人群血液中储存了过多脂肪，血液总量增加很多，增加心脏的工作负荷，当心脏承受负荷较大时， 会影响自身正常泵血功能，导致左室收缩末期内径增加，血液积聚在心血管系统。

Devereux等[14]报道糖尿病合并高血压的患者LVMASS和收缩压相关；Ferrara 等[15]的研究亦发现血压、 体质指数和其他代谢因素与左室心肌重量存在相关性。 本研究亦发现代谢综合征人群左室重量与身高、体重、体质指数、腰围、臀围和收缩压存在相关性， 左室重量指数与收缩压、 年龄和臀围存在相关性，支持以上结论。代谢综合征人群在血压升高的情况下，心脏承受压力负荷增大，左室功能代偿性增强来维持机体血液循环的运行， 导致心脏重量随之增长。但Grossman等[16]研究报道糖尿病合并高血压患者的左室心肌重量和收缩压及舒张压均有相关性。Burchfiel等[17]的研究亦发现左室后壁厚度、室间隔厚度与代谢综合征的组分数目存在相关性， 与年龄和中心性肥胖也存在相关性。 本研究发现左室后壁舒张末期厚度与年龄、身高、体重、腰围和腰臀比存在正相关；室间隔舒张末期厚度与年龄、身高、体重、腰围、腰臀比、臀围、BMI和收缩压存在正相关，支持以上结论。

3.3 心脏功能和结构改变的可能原因

代谢综合征患者心室舒张功能紊乱和结构改变可能由以下几个因素导致， 包括心肌胶原蛋白的增加导致心肌纤维化、自主神经系统和肾素-血管紧张素系统调节的心脏顺应性下降[18]。 有研究发现胰岛素抵抗与糖耐量降低与2型糖尿病患者心脏功能紊乱存在相关[19]。 Horio等[20]的研究发现，匹格列酮改善胰岛素抵抗，同时选择性改善心脏的舒张功能。本研究发现从MC、MP到MS组，受试者空腹血糖水平逐渐上升，并存在显著性差异，受试者胰岛素水平亦逐渐升高，虽未出现显著性差异，但胰岛素抵抗可能在心脏舒张功能紊乱中发挥重要作用。本研究结果提示，随着代谢综合征组分数目的增加， 收缩压和舒张压逐渐增加， 代谢综合征受试者的收缩压和舒张压明显高于非代谢综合征受试者， 而且左室后壁舒张末期厚度与室间隔舒张末期厚度也显示相同的增加趋势。 本研究发现室间隔舒张末期厚度、 相对室壁厚度、左室重量和左室重量指数与收缩压存在正相关，A值与舒张压存在负相关，因此，高血压可能是代谢综合征患者心脏功能紊乱与结构改变的原因之一。也有研究发现轻度高血压患者虽然没有出现左室肥大的现象，但也显示心脏舒张功能的紊乱[21，22]，支持本研究的结论。本研究发现左室后壁舒张末期厚度、室间隔舒张末期厚度、左室重量、每搏输出量、每分输出量与体重存在正相关，A值与BMI存在正相关，高BMI 和高臀围者常常属于中心型超重人群。Kosmala等[23]的研究发现肥胖人群的左室功能紊乱的改善与体重下降和胰岛素抵抗降低存在一定关系。因此， 超重可能是心脏功能紊乱与结构改变的原因之一。McGavock等[24]的研究发现，心肌甘油三酯的积聚会导致心室舒张功能损害。 Salmasi 等[25]的研究发现血脂4项指标与左室舒张功能存在相关。Talini 等[26]的研究发现，血脂异常患者经过治疗，血脂改善后，其心脏的收缩和舒张功能也有一定改善。 本研究未发现血脂4项指标与心脏功能和结构的相关性，一方面可能受到研究样本量的限制， 另一方面可能本研究中血脂指标异常程度不足以对心脏功能与结构产生显著影响。

4 总结

年龄和身高相同的情况下， 随代谢综合征组分数目增加，左室肥厚逐渐增加；左室输出量增加，左室舒张功能降低。 超重、高血压、血脂异常和胰岛素抵抗这些代谢综合征组分叠加得越多， 对心脏功能和结构的影响越明显。

[1] Isomaa B，Almgren P，Tuomi T，et al. Cardiovascular morbidity and mortality associated with the metabolic syndrome. Diabetes Care，2001，24（4）：683-689.

[2] Lakka HM，Laaksonen DE，Lakka TA，et al. The metabolic syndrome and total and cardiovascular disease mortality in middle-aged men. JAMA，2002，288（21）：2709-2716.

[3] 中华医学会糖尿病学分会代谢综合征研究协作组. 中华医学会糖尿病学分会关于代谢综合征的建议. 中华糖尿病杂志，2004（3）：5-10.

[4] Chinali M，de Simone G，Roman MJ，et al. Cardiac markers of pre-clinical disease in adolescents with the metabolic syndrome：the strong heart study. J Am Coll Cardiol，2008，52（11）：932-938.

[5] Post WS，Larson MG，Levy D. Impact of left ventricular structure on the incidence of hypertension. The Framingham Heart Study. Circulation，1994，90（1）：179-185.

[6] Schillaci G，Pirro M，Pucci G，et al. Different impact of the metabolic syndrome on left ventricular structure and function in hypertensive men and women. Hypertension，2006，47（5）：881-886.

[7] de Las FL，Brown AL，Mathews SJ，et al. Metabolic syndrome is associated with abnormal left ventricular diastolic function independent of left ventricular mass. Eur Heart，2007，28（5）：553- 559.

[8] Delp MD，Armstrong RB，Godfrey DA，et al. Exercise increases blood flow to locomotor，vestibular，cardiorespiratory and visual regions of the brain in miniature swine. J Physiol，2001，533（Pt 3）：849-859.

[9] Grandi AM，Maresca AM，Giudici E，et al. Metabolic syndrome and morphofunctional characteristics of the left ventricle in clinically hypertensive nondiabetic subjects.Am J Hypertens，2006，19（2）：199-205.

[10] Grundy SM，Cleeman JI，Merz CN，et al. Implications of recent clinical trials for the National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III guidelines. Circulation，2004，110（2）：227-239.

[11] Chinali M，Devereux RB，Howard BV，et al. Comparison of cardiac structure and function in American Indians with and without the metabolic syndrome （the Strong Heart Study）. Am J Cardiol，2004，93（1）：40-44.

[12] Cuspidi C，Meani S，Valerio C，et al. Metabolic syndrome score and ambulatory blood pressure in untreated essential hypertension. Blood Press Monit，2005，10（4）：175-180.

[13] Surucu H，Tatli E，Okudan S，et al. Evaluation of the effects of obesity on heart functions using standard echocardiography and pulsed wave tissue Doppler imaging.South Med J，2008，101（2）：152-157.

[14] Devereux RB，Roman MJ，Paranicas M，et al. Impact of diabetes on cardiac structure and function：the strong heart study. Circulation，2000，101（19）：2271-2276.

[15] Ferrara AL，Vaccaro O，Cardoni O，et al. Is there a relationship between left ventricular mass and plasma glucose and lipids independent of body mass index?Results of the Gubbio Study. Nutr Metab Cardiovasc Dis，2003，13（3）：126-132.

[16] Grossman E，Shemesh J，Shamiss A，et al. Left ventricular mass in diabetes -hypertension. Arch Intern Med，1992，152（5）：1001-1004.

[17] Burchfiel CM，Skelton TN，Andrew ME，et al. Metabolic syndrome and echocardiographic left ventricular mass in blacks：the Atherosclerosis Risk in Communities （ARIC）Study. Circulation，2005，112（6）：819-827.

[18] Xing SS，Bi XP，Tan HW，et al. Overexpression of interleukin-18 aggravates cardiac fibrosis and diastolic dysfunction in fructose-fed rats. Mol Med，2010，16 （11-12）：465-470.

[19] Bajraktari G，Koltai MS，Ademaj F，et al. Relationship between insulin resistance and left ventricular diastolic dysfunction in patients with impaired glucose tolerance and type 2 diabetes. Int J Cardiol，2006，110 （2）：206-211.

[20] Horio T，Suzuki M，Suzuki K，et al. Pioglitazone improves left ventricular diastolic function in patients with essential hypertension. Am J Hypertens，2005，18（7）：949-957.

[21] Aeschbacher BC，Hutter D，Fuhrer J，et al. Diastolic dysfunction precedes myocardial hypertrophy in the development of hypertension. Am J Hypertens，2001，14（2）：106-113.

[22] Chang NC，Lai ZY，Wang TC. Enalapril does not improve left ventricular diastolic dysfunction in young and mild hypertensives without concomitant hypertrophy. Am J Hypertens，1996，9（9）：909-914.

[23] Kosmala W，O’Moore -Sullivan T，Plaksej R，et al.Improvement of left ventricular function by lifestyle intervention in obesity：contributions of weight loss and reduced insulin resistance. Diabetologia，2009，52 (11):2306-2316.

[24] McGavock JM，Lingvay I，Zib I，et al. Cardiac steatosis in diabetes mellitus：a 1H-magnetic resonance spectroscopy study. Circulation，2007，116（10）：1170-1175.

[25] Salmasi AM，Frost P，Dancy M. Impaired left ventricular diastolic function during isometric exercise in asymptomatic patients with hyperlipidaemia. Int J Cardiol，2004，95（2-3）：275-280.

[26] Talini E，Di Bello V，Bianchi C，et al. Early impairment of left ventricular function in hypercholesterolemia and its reversibility after short term treatment with rosuvastatin A preliminary echocardiographic study. Atherosclerosis，2008，197（1）：346-354.