心力衰竭和射血分数保留的患者的心肌损伤和心脏储备

Myocardial Injury and Cardiac Reserve in Patients With Heart Failure and Preserved Ejection Fraction

Masaru Obokata, MD, PHD,a Yogesh N.V. Reddy, MBBS,a Vojtech Melenovsky, MD, PHD,b Garvan C. Kane, MD, PHD,a

Thomas P. Olson, PHD,a Petr Jarolim, MD, PHD,c Barry A. Borlaug, MDa

作者Masaru Obokata, MD, PHD来自美国梅奥诊所（Mayo Clinic），此项研究得到梅奥诊所和美国国立卫生研究院基金支持。

     患有心力衰竭和射血分数保留（HFpEF）的患者的心脏储备下降。造成这种情况的机制了解甚少。
50%的心力衰竭（HF）患者具有保留的射血分数（HFpEF）。尽管HFpEF在静止时通常相对保留左心室（LV）功能，但患者在运动过程中通常表现出LV舒张和收缩储备受限。当通过超声心动图测量时，运动过程中收缩压和舒张力学的平缓增加证明了这种增加左室收缩能力和加速放松的能力受损。储备的限制会导致左室充盈压升高和心输出量储备受损，从而加剧呼吸困难症状，并伴有死亡率增加。尽管这些血流动力学和左室功能紊乱在HFpEF中已得到很好的描述，但心肌储备受限的根本原因尚不清楚。
越来越多的数据表明，HFpEF对冠状动脉微循环异常很重要。根据微血管假说，由于冠状动脉内皮功能障碍而导致的心肌一氧化氮利用率降低，会对心室结构和功能产生有害影响。HFpEF会损害冠状动脉血流储备，并降低冠状动脉微血管密度。当加上在HFpEF运动过程中通常出现的左室充盈压升高时，这些结构和功能改变可能会损害心肌血流，为心内膜下缺血和心肌细胞损伤的发展奠定基础。然而，尚无任何机制研究直接评估心肌损伤或局部缺血在HFpEF中的作用，或评估心肌细胞损伤的发展是否可能与该综合征在应激状态下发生的血液动力学扰动或心肌储备限制有关。

      因此，进行了一项前瞻性研究，以检查心肌损伤作为HFpEF病理生理贡献者的潜在作用。假设，在休息和运动期间，HFpEF中肌钙蛋白T（一种反映心肌细胞损伤的敏感且特异性的生物标志物）水平将高于对照组，并且观察到的心脏损伤程度与病理性血液动力学变化，心肌氧减少有关HFpEF锻炼期间观察到的血脂供应和心室功能受限。
其中心肌供氧和需求评估，使用SphygmoCor （澳大利亚AtCor），通过数字化，有创测量的动脉压力描记图确定静止和运动过程中的主动脉压力波形分析PWA。测量集合平均主动脉压力波形曲线下的面积，以获得收缩压-时间积分（PTI）和舒张压PTI（图1）。如Sarnoff等人所述，将收缩期的PTI（每搏的张力时间指数_心率）作为心肌需氧量的估算值。为了调整左室壁应力的差异，还应将收缩期PTI乘以LV质量指数，得出校正后的收缩期PTI（收缩期PTIC）。心率-血压乘积（RPP）是心肌需氧量的另一个替代指标，由收缩压与心率的乘积确定。

     测量主动脉压力波形曲线下的面积，以获得收缩压-时间积分（PTI）（橙色区域）和舒张期PTI。收缩期PTI提供了心肌需氧量的估算值。心肌供氧量通过冠状动脉灌注PTI（绿色区域）评估，计算为主动脉舒张期PTI与同时测量的肺毛细血管楔形压力波形（绿色线）之间的差异。 

心肌供氧量通过冠状动脉灌注PTI进行评估，计算方法为主动脉舒张PTI与同时测量的PCWP波形之间的差异，如Buckberg等人所述。为了适应与贫血相关的心肌氧输送的差异，最近建议将原始冠状动脉灌注PTI乘以动脉血氧含量，得出校正后的冠状动脉灌注PTI（冠状动脉PTIC）。通过冠脉灌注PTIC与收缩期PTIC的比例评估心肌供需的平衡。

图2：休息时心肌损伤及与充盈压的关系

图3：运动过程中的心肌损伤与供氧关系

       无论受伤的机制如何，我们观察到患有HFpEF的受试者在休息时表现出较高的肌钙蛋白水平，而随着运动而增加。这与观察到的LVpEF组舒张功能和收缩功能受限，充盈压升高，心输出量储备不足以及峰值有氧运动能力减退有关。这些观察结果表明，低度心肌损伤可能部分解释了在HFpEF运动过程中心脏无法增强其功能。

图4：心肌损伤，心室储备和运动能力之间的关系

临床意义

      最近的研究报道，HFpEF中肌钙蛋白水平升高与不良预后相关。当前数据还提供了解释该观察结果的机制，表明这些患者患有更大的心室功能障碍和更高的充盈压，因此可能会从更积极的充血中获益。
心肌损伤可能会导致射血分数保留的心衰(HFpEF)中的血液动力学紊乱和心脏储备受限。测量了心肌细胞损伤，主动脉血流动力学，心室功能以及心脏供氧-需求平衡的决定因素。
最后，我们的研究的横断面设计不允许评估因果关系，有关损伤机制以及损伤与血液动力学之间关系的方向性的问题需要在适当控制的干预研究中进一步研究。

引用自：Manuscript received February 8, 2018; revised manuscript received April 5, 2018, accepted April 12, 2018.）

备注： 

梅奥诊所(Mayo Clinic,Rochester,Minnesota)

      梅奥诊所（Mayo clinic），于1863年在美国明尼苏达州罗切斯特创立。它是以不断创新的医学教育和世界领先的医学研究为基础，建立起来的全美规模最大、设备最先进的综合性医疗体系。在2014《美国新闻与世界报道》全美医院排名中，Mayo医学中心排名第一。如今，梅奥诊所在佛罗里达州和亚利桑那州另设有分所，同时拥有自己的医学院和涵盖周边几个州的数十家医疗诊所，其临床专家及科学家已达2700多名。