肥胖症患者减重术后心脏结构功能变化及其机制的研究进展

彭荣刚 张毅 宛荣豪 徐亚伟 李伟明

200072 上海市第十人民医院心内科(彭荣刚、张毅、徐亚伟、李伟明)，神经外科(宛荣豪)

肥胖症是指机体能量代谢失衡所导致的脂肪过度堆积[体质指数(body mass index，BMI)≥30 kg/m2]。据统计，2012年我国成年人肥胖率高达11.9%，且肥胖人数增速逐步加快，严重危害居民的身心健康[1]。肥胖是动脉粥样硬化性心脏病等心血管疾病的危险因素之一，可引起心血管结构和功能的长期慢性损害。传统的肥胖症治疗方法主要包括饮食控制、运动疗法、药物疗法等，但治疗效果欠佳[2]。减重术能够显著改善肥胖症患者的代谢状态、减轻其心脏毒性，发挥着比单纯减肥更广泛的生理作用，从而改善患者的心脏结构和功能。随着减重术的日益推广，国内外学者逐渐关注其对降低心血管事件风险的作用及机制。本文通过对该领域的研究进展进行综述，探讨肥胖症患者减重术后心脏结构功能的变化及机制，以期为整体改善肥胖症患者心血管方面的健康提供参考。

1 减重术的概述

减重术是指通过手术方式减轻体重，是治疗肥胖症唯一长期有效的方法[3]。我国减重代谢外科指南中提出减重术的适应证为：(1)BMI≥32.5 kg/m2；(2)27.5 kg/m2≤BMI<32.5 kg/m2，合并代谢综合征或肥胖相关并发症。减重手术有多种术式，如胃袖状切除术、Roux-en-Y胃旁路术、可调节胃束带术和胆胰分流术等，其中，以胃袖状切除术应用最为广泛，该术式通过切除胃底和胃大弯，缩小胃容积并改变部分胃肠激素水平从而达到减重的目的。减重术后的常见并发症包括消化道漏、吻合口狭窄、微量元素缺乏等。术后对患者进行长期随访具有非常重要的意义，随访时应鼓励患者坚持饮食及治疗方案，防止复胖，要注意补充微量元素等营养物，有利于减少并发症[4]。

2 减重术后心脏结构功能的变化

2.1 心脏结构的变化

肥胖可引起心血管结构的长期慢性损害。肥胖合并的高血压可引起继发性的心室肥厚等心室重塑。减重术后肥胖症患者的心脏结构可逐渐恢复至正常，其中，左心室的结构变化较为明显，主要体现为左心室体积和质量的变化，但各研究的结果存在差异。多数研究表明，减重术后3～36个月，肥胖症患者的左心室体积显著减小[5-6]。但Mukerji等[7]的研究提出，只有合并左室肥厚的肥胖症患者在减重术后可明显改善左心室的体积，而未合并左室肥厚的患者术后左心室体积变化不明显。Aggarwal等[6]的荟萃分析表明，左心室质量在减重术后可减少29.80 g，且室间隔厚度及左室收缩末期容积也显著减小。减重术后肥胖症患者的右心室结构可逐渐改善，Rider等[8]的研究中，减重术后3～24个月，肥胖症患者的右心室质量和右室收缩末期容积显著降低至正常水平。此外，术后左心室肥厚的逆转、左心室几何形态和舒张功能的改善，使得肥胖症患者的左心房大小可逐渐缩小[2]。

2.2 心脏功能的变化

肥胖可引起患者左心室舒张和收缩功能障碍，尤其是伴有高血压和严重肥胖的患者。肥胖症患者心脏发生心肌细胞肥大，心肌纤维化等结构重塑，心肌顺应性降低，导致舒张功能障碍，进而产生心室结构的变化并导致收缩功能减退。多项研究均证实减重术后早期肥胖症患者心功能的改变以舒张功能显著改善为主[5]。减重术对肥胖症患者心脏收缩功能的影响争议较大。Aggarwal等[6]的荟萃分析结果表明，减重术后肥胖症患者的心脏收缩功能改善。也有研究指出[5]，减重术后肥胖症患者的左室射血分数(left ventricular ejective fraction，LVEF)变化不明显，这可能与肥胖症患者减重术后高循环状态的改善有关。研究发现，LVEF<40%的肥胖症患者在减重术后LVEF有明显升高，这提示该指标的变化在左室收缩功能保留和左室收缩功能降低的肥胖患者中可能有所不同。

3 减重术后心脏结构功能变化的机制

3.1 心肌细胞代谢改变

肥胖可引起胰岛素抵抗，从而降低体内心肌细胞对糖类的摄取能力。研究表明，胰岛素抵抗是心肌脂肪酸摄取和利用障碍的强预测因子，肥胖症患者的心肌细胞对能量代谢底物脂肪酸的摄取增加而利用效率降低，耗氧量增加而氧耗效率降低。减重术可以改善肥胖症患者的心肌细胞代谢，Hannukainen等[9]对肥胖症患者减重术后的心肌代谢、血流进行的研究表明，减重术后，肥胖症患者体内的心肌细胞对胰岛素的敏感性增加，促进心肌细胞对葡萄糖的摄取增加、而对脂肪酸的摄取降低。而且单位质量的心肌细胞耗氧量降低，提示氧分子利用率增加[9]。尽管减重术后肥胖症患者心肌细胞对脂肪酸的摄取减少，但患者术后空腹脂肪酸浓度仍然稳定，原因可能是术后心肌细胞处于分解代谢状态，也可以部分解释减重术后患者心脏质量下降的原因。

肥胖引起机体的氧化应激和炎症反应可影响心肌细胞内线粒体自噬，使得线粒体形态和数目出现异常，而且可降低细胞β-氧化作用并导致线粒体氧化呼吸链功能障碍[10]。研究证明，减重术能够增强编码线粒体氧化呼吸链蛋白的基因表达，提高线粒体氧化呼吸功能，并使得线粒体的生物发生和形态完整性得到提高[11]。

减重术后体重的改变可对心肌细胞三羧酸(Tricarboxylic Acid，TCA)循环中的关键代谢物质水平进行调节。研究表明，减重术后心肌细胞内琥珀酰-CoA及其下游的分解产物泛酸显著减少，提示琥珀酸脱氢酶活性增加，TCA循环效率增加。此外，由于TCA循环中琥珀酰-CoA的水解提供的能量产率最低，故琥珀酰-CoA水平降低反映心肌细胞的产能效率增加。

3.2 血流动力学改变

肥胖症患者体循环呈现高循环状态。脂肪组织的静息血流量为2～3 ml·min-1·100 g-1脂肪组织，肥胖症患者体内脂肪堆积导致机体总血容量增加，且非脂肪组织和心肌的耗氧量高，从而形成体循环的高循环状态。研究表明，减重术后随着肥胖症患者的体重减轻，其总血容量、中心血容量和心输出量均降低，进而引起舒张压和收缩压的下降。减重术后肥胖症患者血压的下降由心输出量的显著减少所致，而与外周血管阻力降低无明显相关性。该研究进一步提出，心输出量的减少与心率降低和颈动脉压力感受器敏感性增加有关，提示着自主神经系统由交感神经活跃转向副交感神经活跃的主导地位。

肥胖症患者肺循环中肺动脉的压力升高。肥胖可引起肥胖性低通气或睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS)，OSAHS的严重程度与肥胖程度呈正相关[12]。OSAHS可引起夜间低氧血症、高碳酸血症、交感神经张力增加，且内皮依赖性血管反应降低，进而导致肺动脉缺氧性收缩，并产生肺小动脉重塑的长期效应，形成肺动脉高压[13]。减重术后肥胖症患者的肺动脉高压能够明显改善。进一步的机制研究表明，减重术能有效地减轻肥胖症患者的上气道塌陷，改善其通气状况，并降低其睡眠呼吸暂停的严重程度，缓解并逆转上述由OSAHS引起肺动脉高压的神经体液机制。

肥胖症患者的冠状动脉循环受损。肥胖是冠状动脉内皮功能障碍的独立危险因素，内皮功能障碍是冠状动脉粥样硬化的早期阶段，可影响冠脉循环。研究表明，对于没有心血管疾病症状的肥胖症患者，减重术能显著改善其内皮依赖性和内皮非依赖性的冠状动脉微血管扩张功能，从而改善肥胖症患者的冠脉循环。

3.3 动脉弹性改变

减重术后肥胖症患者的动脉弹性可以逐渐改善。研究表明，随着体重的减轻和皮下脂肪细胞体积的减少，肥胖症患者体内炎症因子和脂肪素的分泌减少，血浆游离脂肪酸水平降低，血管结构发生重塑，患者的血管硬度降低，从而发挥对心脏的保护作用[14]。

3.4 改善心脏结构重塑

肥胖可引起冠状动脉微循环障碍和心肌细胞代谢紊乱，导致心肌细胞对甘油三酯摄取过量和利用障碍，心外膜脂肪沉积且心肌细胞发生脂肪变性，进而发生心肌细胞凋亡和纤维化[15]，引起心肌细胞的结构重塑。减重术可改善心肌细胞的结构重塑，减重术后，心肌细胞的内质网应激性凋亡减少，心肌细胞排列更加整齐致密，且心肌细胞的纤维化程度降低。研究表明，减重术可促进心肌细胞内Ca2+稳态并减弱心肌自噬。肥胖可引起心室结构重塑。肥胖症患者总血容量增多形成的高循环状态增加了心脏前负荷，动脉弹性降低增加了心脏后负荷，引起左心室肥大。舒张功能不全导致左房充盈压力升高并传导到肺静脉系统，尤其肥胖症患者合并OSAHS，加剧肺动脉高压的形成，引起右心室肥大[13]。减重术有利于降低肥胖症患者心脏的前、后负荷以及肺动脉压力，从而改善心室结构的重塑。

3.5 体液因子改变

脂肪组织也被视作一种重要的内分泌器官，其分泌的脂肪因子如瘦素、脂联素等具有广泛的代谢效应。脂肪因子的分泌可促进动脉粥样斑块的形成并阻碍受损的动脉内膜的修复。减重术不仅减少了脂肪组织体积，而且能有效调节脂肪组织的分泌效应，从而发挥保护心脏的作用，降低心血管疾病风险。此外，胃肠道分泌释放多种胃肠调节肽，包括胰高血糖素样肽-1、葡萄糖依赖性胰岛素样肽、胆囊收缩素等。减重术不仅改变了胃肠道的解剖结构，而且改变了营养物质进入肠道的速率，因此许多胃肠调节肽在术后发生改变，进而通过肠-心轴的调节改善心功能。

4 小结

肥胖是心血管疾病发病的重要危险因素，可引起心脏的功能减退和结构改变。减重术可明显改善肥胖症患者心脏的结构和功能，但目前减重术对心脏结构功能改善的机制尚未完全明确。心脏结构功能早期迅速地改善可能与心肌细胞代谢的变化和体液因子的改变相关，而后血流动力学发生有益变化，进而长期影响心脏结构的变化，改善心室重构和心脏功能。减重术对肥胖症患者的心脏结构功能的改善，可为内科医生控制肥胖症患者的心血管疾病发生发展提供治疗新方法。进一步明确减重术对心脏结构功能改善的机制，可为一般人群的心血管疾病防治提供新思路。

利益冲突：无