慢性心力衰竭患者心肌能量代谢变化及其与左心室重构的关系分析

樊丹 罗伟

慢性心力衰竭主要由心肌炎、心肌梗死等原因引起心肌损伤，使心肌结构和功能发生改变，最终造成心室泵血功能或心室充盈功能减退[1]。随着我国人口老龄化程度的加重，冠心病、高血压等心脏疾病的发病率呈明显上升趋势，慢性心力衰竭已经成为严重威胁人类生命健康的主要疾病[2]。左心室重构是慢性心力衰竭发生、发展的重要病理机制，心力衰竭早期出现心肌损伤，心室负荷增加，随着心室不断扩大，心室形状结构发生显著变化，心肌收缩能力下降，动脉血流无法满足机体的需求，进一步促进心力衰竭的发生、发展，威胁患者的生命[3-4]。故如何早期评估慢性心力衰竭左心室重构情况以指导临床干预意义重大。近年来的研究发现，心肌能量代谢途径改变引起心肌细胞缺血、缺氧，供给能量不足或能量利用障碍在心力衰竭的发展中起重要作用[5-6]。本研究通过检测慢性心力衰竭患者的心肌能量代谢变化，探讨其与左心室重构的关系，以期为慢性心力衰竭的诊治提供参考，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选择2019年6月至2021年9月在徐州市中心医院住院治疗的慢性心力衰竭患者118例作为观察组，另择同期在本院体检的健康人群120名作为对照组。观察组男62例，女56例；年龄40～80（68.56±9.26）岁 ；病 程 0.6～6.5（3.56±0.62）年 ；BMI 23～28（25.62±4.51）kg/m2；身高155.26～186.15（162.38±30.25）cm；基础疾病：冠心病43例，高血压28例，扩张型心肌病35例，心肌炎12例；根据纽约心脏病协会（New York Heart Association,NYHA）心功能标准分级：Ⅱ级51例，Ⅲ级39例，Ⅳ级28例。对照组男66例，女 54例；年龄 42～79（67.78±9.32）岁；BMI 24～28（25.18±4.36）kg/m2；身 高 158.39～181.89（163.42±31.12）cm。两组性别、年龄、BMI、身高比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。患者纳入标准：均符合《2018中国心力衰竭诊断和治疗指南亮点》[7]中慢性心力衰竭的诊断标准；年龄40～80岁；左心室射血分数（left ventricular ejection fraction,LVEF）＜50%；病程＞6个月。排除标准：严重肝肾功能损伤或恶性肿瘤；急性心肌病、恶性心律失常、心源性休克、心包疾病、先天心脏病或心脏瓣膜病等；行心脏移植术或安装起搏器；严重抑郁或其他精神疾病；认知功能障碍；近期做过重大手术。本研究经医院医学伦理委员会批准（批准文号：20200713），所有对象均签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 左心室重构指标检测 由医院经验丰富的超声科医生采用iE33多功能彩色多普勒心脏超声仪（上海聚慕医疗器械有限公司）检测，心脏探头频率设2.5～4.5 MHz，所有对象均采用平卧位，将探头放在其胸部心尖的位置，记录心率（heart rate,HR）、收缩压（systolic blood pressure,SBP）、左心室舒张末期内径（left ventricular end diastolic diameter,LVEDd）、左心室收缩末期内径（left ventricular end systolic diameter,LVESd）、LVEF、左心室射血时间（left ventricular ejection time,LVET）、左心室每搏输出量（left ventricular stroke volume,LVSV）、左心室收缩末期后壁厚度（left ventricular end systolic posterior wall thickness,LVPWTs）、左心室舒张末期后壁厚度（left ventricular end diastolic posterior wall thickness,PWTd）、左心室舒张末期室间隔厚度（left ventricular end diastolic septal thickness,IVSTd）等，所有数据均检测至少3次，取平均值，计算左心室质量指数（left ventricular mass index,LVMI），LVMI=左心室质量（left ventricular mass,LVM）/[0.0061×身高+0.0128×BMI-0.1529]，其中LVM=0.8×1.04[（LVESd+IVSTd+PWTd）3-LVESd3]+0.6。

1.2.2 心肌能量代谢变化指标检测 包括血清游离脂肪酸（free fatty acids,FFA）、左心室收缩末圆周室壁应力（left ventricular end systolic circumferential wall stress,cESS）和心肌能量消耗（myocardial energy expenditure,MEE）。两组对象均在入院治疗前抽取空腹外周血液5 ml，以4 000 r/min离心10 min后分离血清，采用ELISA法检测血清FFA水平，FFA试剂盒购自上海酶联生物科技有限公司（批号：20180911/20200613），所有操作均严格依照说明书进行。cESS、MEE根据心脏超声检测结果进行计算，cESS=｛SBP×（LVESd/2）2×［1+（LVESd/2+LVPWTs）2/（LVESd/2+LVPWTs/2）2］｝/[（LVESd/2+LVPWTs）2-（LVESd/2）2]，MEE=cESS×LVET×LVSV×HR×4.2×10-4。

1.3 统计学处理 采用SPSS 26.0统计软件。计量资料以表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料以百分比表示，组间比较采用χ2检验。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 两组对象心肌能量代谢指标比较 观察组cESS、MEE、血清FFA水平均高于对照组（均P＜0.05），见表1。

表1 两组对象心肌能量代谢指标比较

2.2 两组对象左心室重构指标比较 观察组LVEDd、LVESd、LVMI水平均高于对照组（均 P＜0.01），而LVEF水平低于对照组（P＜0.01），见表2。

表2 两组对象左心室重构指标比较

2.3 观察组心肌能量代谢指标与左心室重构指标的关系分析 观察组cESS、MEE、血清FFA水平与LVEDd、LVESd、LVMI均呈正相关（均 P＜0.05），与LVEF均呈负相关（均P＜0.05），见表3。

表3 观察组心肌能量代谢指标与左心室重构指标的关系分析

3 讨论

慢性心力衰竭是多种心脏疾病的最终表现，主要临床表现为呼吸困难、运动耐力下降、体液潴留等，是一种持续存在的心力衰竭状态，严重影响患者的生存质量[8]。左心室重构在慢性心力衰竭发生、发展的中起重要作用，但目前心室重构发生机制尚未完全明确，一般认为可能与细胞因子的活化、神经内分泌系统、细胞凋亡、血流动力学等改变有关[9-10]。有学者提出心肌能量代谢障碍可能影响心室重构，而心脏长时间超负荷耗能会导致心室重构加重[11]，但心肌能量代谢变化和左心室重构的具体关联还需进一步研究明确。

本研究结果显示，观察组心肌能量代谢变化指标cESS、MEE、血清FFA水平均明显高于对照组，提示慢性心力衰竭患者存在心肌能量代谢障碍。心脏的收缩和舒张运动依赖于心肌细胞代谢产生的能力，慢性心力衰竭患者心肌肥大，线粒体含量不足，氧化磷酸化水平降低，心肌有氧氧化障碍或氧供给不足，导致心肌能量缺乏，糖类、脂肪等底物利用紊乱[12]。有报道显示，慢性心力衰竭患者的cESS、MEE水平升高，代偿性增加心脏利用能量的效率和心脏对能量的需求[13]。此外，郭琼等[14]报道了慢性心力衰竭患者血清FFA水平高于健康体检者，与本研究结果相符。心肌细胞利用的能量是ATP，正常情况下心脏能量的60%～90%来源于线粒体中血清FFA氧化磷酸化产生，但发生心力衰竭时心肌细胞缺血、缺氧，能量生成不足，心肌细胞糖类、脂肪等代谢紊乱，导致心脏能量代谢路径发生改变，代谢底物从首先利用血清FFA转变为首先利用葡萄糖，导致血清FFA水平升高，抑制心肌运动，增加心肌能量代谢障碍[15-16]。

本研究结果显示，观察组左心室重构指标LVEDd、LVESd、LVMI高于对照组，而LVEF低于对照组，提示慢性心力衰竭患者发生明显的左心室重构。左心室重构引发心脏射血功能异常，神经体液调节失衡，导致心肌收缩和舒张功能障碍，进而参与慢性心力衰竭的发生、发展[17]。有研究显示，心脏能量代谢异常可促进心室重构，进而促进慢性心力衰竭进程[18]。本研究相关性分析发现，观察组心肌能量代谢变化指标cESS、MEE、血清FFA水平与左心室重构指标LVEDd、LVESd、LVMI均呈正相关，与LVEF均呈负相关，提示心肌能量代谢变化与左心室重构有关。分析其原因：cESS的计算公式包含左心室重构指标LVESd，可评估左心室收缩末期的张力大小；而MEE的计算公式包含cESS及LVET、LVSV等左心室重构指标，可较全面地反映心脏能量代谢消耗量，当左心室重构引起心脏功能改变，cESS、MEE相应受到影响[19]，李学远等[20]的研究也指出MEE与LVMI呈正相关，证实了心肌能量代谢变化与慢性心力衰竭患者左心室重构有关，由此可以说明两者可能互相影响。血清FFA水平升高，可引起心肌异位，导致心肌肥大，心肌细胞缺血坏死，左心室收缩和舒张功能下降，直接或间接促进了心肌重构[21]，因此可以根据血清FFA水平判断左心室重构的病变程度。王勇胜等[22]研究发现心室重构的病毒性心肌炎小鼠体内血清FFA水平上升，与本研究结果相符，进一步证实了FFA水平与左心室重构密切相关。

综上所述，慢性心力衰竭患者心肌能量代谢和左心室重构指标较健康人群均发生异常变化，且其心肌能量代谢指标cESS、MEE、血清FFA水平与左心室重构密切相关，临床可根据慢性心力衰竭患者心肌能量代谢和左心室重构情况进行辅助诊断，从而指导临床治疗。