心肌能量代谢（通用7篇）
心肌能量代谢 篇1
摘要：多种心脏疾病, 如冠状动脉疾病、扩张型心肌病等, 通过引起心脏结构、功能及心肌能量代谢障碍, 导致心肌舒缩功能障碍及心室病理性重构, 最终发展至心力衰竭。而心肌能量代谢支持治疗由于改善心肌细胞的能量代谢及机械作功, 正逐渐引起人们的重视。这种治疗策略有别于改善CHF机体血流动力学及阻断神经内分泌异常的病理机制, 有望成为一种新型的CHF治疗手段。
关键词：心力衰竭,心肌,能量代谢
1 心力衰竭时心肌能量代谢支持治疗
心肌代谢支持治疗的核心机制是提高心肌能量代谢效率, 以适应机体在心力衰竭时心肌做功的需求, 从而维护心功能。这一治疗目标可以通过改善心肌细胞能量代谢的多个方面来实现, 如促进心肌细胞内脂肪酸氧化代谢转向葡萄糖氧化代谢, 以减少能量代谢的氧耗代价, 增加心肌能量代谢中产物或终产物, 以促进心肌细胞能量的生成, 以及增强心肌细胞机械-生物能量性耦合以提高心肌细胞做功等。这种能量代谢支持治疗并不影响血流动力学, 因而有别于传统的抗心力衰竭药物, 如硝酸酯类、钙离子拮抗剂、A C E I及β-肾上腺素能受体拮抗剂等。
1.1 葡萄糖-胰岛素-钾盐 (GIK)
C H F时使用正性肌力药物儿茶酚胺及磷酸二酯酶抑制剂等, 可增加心输出量、维持组织的充分灌注, 但它们不利于心肌细胞的能量储备及减少产能氧耗。利用G I K进行心肌细胞能量代谢支持治疗, 可通过促进葡萄糖能量代谢来提高心肌能量代谢效率, 从而改善心肌做功, 同时避免了上述正性肌力药对心肌细胞的负作用, 最终改善冠心病患者发生C H F。
1.2 脂肪酸β-氧化抑制剂:曲美他嗪
作为脂肪酸β-氧化代谢过程中关键酶-3-酮酰基辅酶A硫解酶 (3-KAT) 的抑制剂, 曲美他嗪将FFA氧化代谢转向葡萄糖氧化代谢, 以提高心肌细胞的能量代谢效率和作功, 从而改善心功能。此外, 心力衰竭时, 肌细胞内FFA浓度升高, 导致心肌细胞线粒体内氧化磷酸化与电子传递过程解耦联, 从而使心肌细胞有氧代谢效率降低、无效氧耗增加, 加重心肌能量代谢障碍;而曲美他嗪可阻断FFA的这种解耦联作用, 从而提高心力衰竭时心肌细胞的能量代谢效率。
在伴糖尿病 (DM) 的冠状动脉疾病 (CAD) 患者体内, 其无症状心肌缺血程度更重, 其心肌缺血性代谢异常更为显著, 因而更易发展至C H F。曲美他嗪可改善心肌能量代谢, 增加心肌对缺血的抵抗力, 从而减少冠脉慢性低灌注及反复心肌缺血带来的左心室功能降低, 并改善那些伴有DM的缺血性心肌病患者的心功能, 延缓心力衰竭的病理进展。而Vtale等的临床研究则显示, 在其他标准抗缺血药物基础上, 使用由美他嗪可能通过阻碍老年冠心病患者的病理性心室重构而改善左心室收缩和舒张功能。
1.3 肉毒碱-棕榈酰转移酶 (CPT) 抑制剂
C P T抑制剂可通过抑制脂肪酸进入线粒体进行β-氧化, 将心肌细胞能量代谢由脂肪酸转为葡萄糖氧化代谢, 从而提高心肌有氧代谢效率。目前已发现的CPT抑制制有沛心达及依托莫司。
一项随机、双盲研究发现, 用沛心达可使经优化治疗的C H F患者重要预后参数-最大运动耗氧量 (VO2 max) 、生活质量及左室射血分数 (LVEF) 显著改善, 而用药期间未发现沛心达的副作用, 提示沛心达有望成为抗心力衰竭的一种辅助代谢支持治疗药物。
1.4 左旋肉毒碱 (L-carnitinc)
心力衰竭使心肌细胞内源性肉毒碱的水平下降;而补充外源性肉毒碱可在一定程度上维护心力衰竭患者体内缺血、缺氧下的心肌代谢和做功。左旋肉毒碱作为肉毒碱的活性形式, 可能通过促进FFA转运至线粒体内进行β-氧化, 并促进心肌细胞葡萄糖氧化代谢, 来避免缺血局部过高浓度的FFM对心肌细胞产生的氧化应激性损害。多中心随机双盲的左旋肉毒碱心脏超声心肌梗塞研究试验结果显示, 除标准的心肌再灌注和A C E I药物治疗方案以外, A M I后早期及随后长期使用左旋肉毒碱进行心肌代谢支持治疗, 可能通过减少梗塞相关冠脉再通治疗后残留狭窄程度、限制心肌梗塞面积及提高梗塞灶心肌细胞的活力, 来阻碍心肌梗塞后左心室重构及进行性扩张, 显著降低心肌梗塞后左心室舒张期末容积及左心室收缩期末容积, 从而维护A M I后心功能。
1.5 其他
心力衰竭时生物能量信号通路障碍;其心肌细胞内A T P及磷酸肌酸盐 (C P) 水平降低;是心功能抑制的重要原因。作为细胞能量储备的C P水平下降与心肌细胞存活和舒缩功能恢复之间存在密切关系, CP进入细胞内维持ATP储备, 并且发挥抑制磷酸脂酶、稳定心肌细胞膜及抗过氧化损害的作用;辅酶Q10为线粒体内电子传递的载体, 在氧化磷酸化中发挥重要作用, 参与A T P的生成而改善心肌细胞能量代谢;而1, 6-二磷酸果糖可促进磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性而产生A T P, 从而达到心肌代谢支持作用。此外, 天冬氨酸通过提供心肌细胞氧化磷酸化的能量代谢底物而产生心肌代谢支持作用, 而奥马曲拉可通过保护心肌内腺苷酸激酶及肌酸激酶的催化活性, 来保持心肌细胞内ATP的水平。
2 结语
综上所述, 能量代谢障碍在心力衰竭的病理进展中扮演着重要的角色, 而通过提高心肌能量代谢的效率, 以适应病理状态下心E W功的能量需求, 成为心力衰竭的一个重要治疗方向。该方面的研究进展, 将为临床上心力衰竭的治疗带来新的希望。
心肌能量代谢 篇2
关键词：慢性心力衰竭,胸痹,心气虚证,能量代谢
慢性心力衰竭(congestive heart failure,CHF)是由于心脏结构或功能性疾病导致心室充盈和射血能力受损而引起的一组临床综合征,是各种心脏疾病的必然结局。慢性心力衰竭反复发作不仅严重影响病人生活质量,还可能诱发各种恶性心律失常,危及生命。因此,进一步研究心力衰竭的发病机制,寻找新的治疗目标和手段已成为心力衰竭研究的迫切需要。近年来,中医证型与现代医学的客观化指标之间的关系得到了广泛关注。众所周知,中医的“气”与现代生物学的“能量”都是机体各种生命活动的推动力,在理论上具有共通性。因此,许多学者认为以心气虚证-心肌能量代谢为切入点开展中西医结合研究,有可能找到治疗心衰、改善心衰预后的新方法,也将进一步揭示心气虚证的科学实质。
1 慢性心力衰竭的流行病学
根据美国著名心脏病学家Braunwald的预测,CHF将会成为主要心血管疾病中发病率显著增加的唯一病症。近年来流行病学调查也显示,我国及多数发达国家的心衰病人数量都在不断增加,心衰发病率、患病率也在逐步上升。2010 年流行病学调查显示美国目前心衰病人超过580万,全世界范围内超过2 300万,并呈增长趋势[1]。据推测,到2030年美国心衰患病率将比2013年增加25%[2]。随着治疗水平的进步,心衰死亡率虽较过去水平有所下降,但仍较高,并且预后欠佳。在我国,随着经济的发展和生活方式的转变,冠心病发病率正在不断上升,由冠心病导致的心衰成为心衰的常见原因。冠心病心肌梗死7年~8年后有将近1/3的病人会发生心衰[3]。
2 能量代谢障碍是慢性心力衰竭病理生理的关键环节
心肌代谢重构的概念是由Van Bilsen在2004年提出的,指出是由于心肌细胞中糖类和脂肪等代谢紊乱,引起的心脏能量代谢途径的改变,最终导致心脏结构和功能发生异常。目前已经公认,慢性心力衰竭的实质是心肌能量生成不足和或能量代谢障碍引起的基因表达异常而导致的一种超负荷心肌病。心力衰竭发生时,心肌细胞缺血、缺氧和炎症损伤可导致心肌能量代谢障碍,从而出现心肌代谢重构,这是慢性心力衰竭病理生理的关键环节。研究表明心衰发展过程中,心肌能量物质产生、转运和存储的各个环节均可发生异常。
3 心气虚是慢性心力衰竭的基本病机
心气虚证是指由先天不足、年老、久病等导致的心气不足或者功能活动障碍所表现出的临床证候,其病位在心。《素问·痿论》中指出:“心主身之血脉”,心脏的正常搏动依赖于心气,心气充沛,才能维持正常的心力、心率和心律,血液才能在脉内正常地运行,周流不息,营养全身,才能保持正常的心功能。心气不足,无力推动心脏搏动和血液运行,血行迟缓,势必会出现心及全身功能活动减退的症状。正所谓“正气存内,邪不可干”,正气亏虚是一切疾病发生的内在因素。心气虚是慢性心衰的使动机制,在心衰早期即已出现,贯穿疾病始终,并参与血瘀、阳虚、水停等其他病理因素的形成,最终加剧慢性心衰的程度。本病病机逐渐从心气虚-气阴两虚、气虚血瘀、气虚痰瘀-心阳虚的发生演变。从心气虚到心阳虚病人的临床症状、体征、心功能分级、射血分数(EF)及血B型脑钠肽(BNP)水平均呈现不同程度地恶化。心气虚在临床常表现为气虚兼有心悸者,即心悸、疲乏、气短、舌质淡或舌胖嫩有齿印、脉沉细或结、代、促等。
3.1气虚与血瘀
中医学认为气和血之间在生理、病理方面有着紧密的联系。“气为血之帅,血为气之母”,气能行血,气行则血行,二者相辅相成。若心气虚弱,运血无力,必致血脉瘀滞。正如王清任在《医林改错》中说道:“元气既虚,不能达于血管,血管无气,必停留为瘀”。瘀血不去则新血不生,又可加重血瘀。《灵枢·经脉篇》:“手少阴气绝则脉不通,脉不通则血不流… …故其面黑如漆柴”。气虚血瘀常发生在慢性心衰的代偿期,病人没有明显的心衰症状,仅表现为活动耐量减低。临床表现为乏力,懒言,痛如针刺、有定处,舌质黯,或有瘀点、瘀斑,脉沉涩等。
3.2气虚与痰饮
饮气能推血,亦能行水。津液的输布、排泄等均有赖于气的推动作用和升降出入运动。心气充沛则津液输布、排泄正常。心气不足,无力运化水液则致痰饮形成。血瘀日久也可影响水液运行致痰饮停聚,如《血证论》中所言:“血积既久,其水乃成”。临床以胸闷,咳嗽咳痰,气喘为主要症候表现。
3.3气虚与阳虚
阳气虚是慢性心力衰竭的病机关键。心主一身之血脉,血液在脉管内的正常运行,有赖于心气和心阳的推动,而心气的充沛又有赖于心阳的温煦,如此使血液保持流动状态。心气虚日久或素体阳虚可累及心阳,瘀血、痰饮也易阻遏阳气,致心阳受损,阳虚则寒,寒则血不能流,形成血脉瘀阻之证。临床上心气虚可无心阳虚的表现,而心阳虚者必兼心气虚。心阳虚是心气虚的严重阶段,如此恶性循环,最终发展为阳气暴脱之危象。阳气虚临床表现是在心气虚的基础上兼见形寒怕冷,四肢不温或浮肿。
3.4气虚与水停
王肯堂曰:“血者水也”。血的运行,有赖气的推动;水的运行,也需要气的温化。《血证论》在此基础上进一步指出“血积既久,其水乃成”“癖血化水,亦发水肿,是血病而兼也”。心气虚弱时,既可因统血无力致心血瘀阻;又可因温化失司,致水邪为患。本证多见于心衰的后期,是心气虚证病情恶化的征象。水邪为患有三种表现形式:溢于肌肤而成浮肿;犯肺致咳嗽,咳痰,喘促而不得卧;水饮凌心致心悸,怔忡,脉细微或脉结、代、促。
3.5气虚与阴虚
气的运动而产生的各种变化,称为气化。体内精微物质的化生、输布和废物的排泄都属于气化。由于气虚导致气化功能障碍,使津液生成减少,输布异常;或素体阴虚,长期利尿剂的使用均可导致阴虚,突出表现是心烦,口渴喜冷饮,舌红,苔少或无苔,脉细。
《素问·通评虚实论》指出:“精气夺则虚”。明代刘纯在《伤寒治例》中曾说:“气虚停饮,阳气内弱,心下空虚,正气内动而悸也”,明确地阐述了心气虚是心衰病机中不可或缺的因素。“气”是维持生命活动的基本物质,心气则是心脏搏动和血液运行的动力。心气虚鼓动血脉无力,导致瘀血、水湿、痰浊积聚,最终阴阳俱虚,阴不敛阳,阳不固脱,导致心衰的发生。因此,心气虚是慢性心力衰竭的基本病机。
4 心气虚与能量代谢障碍密切相关
心气虚贯穿于慢性心衰发病始终,是其发展、恶化最重要的因素,这与心肌细胞能量代谢障碍贯穿于慢性心衰的全过程,是其发生、发展的重要机制十分相似。现代医学中的“能量”与中医中的“气”一样,都是各种人体生命活动的推动力,在理论上具有共通性。实际上,心的功能可以理解为心以能量主导物质代谢(即心主血脉)和维持相应的功能(即心主神志)。基于此,早在20世纪,有学者[4,5]就从生物学角度探讨了中医 “气”的物质性,认为“气”是人体活动的能量,并且通过生物化学和分子生物学方面的研究证实心气虚与细胞中ATP的生成与利用障碍有关。近年来大量心气虚-能量代谢障碍的相关性研究也均证实了这一点。基于以上认识,补气药防治心衰的研究得到了重视。党参、黄芪等补气中药及其有效提取物通过改善能量代谢的不同环节,在改善心衰症状、预后方面均显示了较好的临床疗效,这提示了改善心肌能量代谢可能是益气法治疗心衰心气虚证“方证对应”的药理基础。益气方药可以明显改善心衰病人的心功能指标,减慢心功能恶化的进程,在一定程度上预防和延缓慢性心衰的发生发展,并且与心气虚证的证候改善平行。由此推测,能量生成不足、代谢障碍与气虚有关;心肌能量代谢障碍是心气虚的实质之一。
5 探讨
目前认为慢性心衰病位在心、肺,涉及到肝、脾、肾三脏,其病机以气虚血瘀为主,气虚血瘀贯穿于CHF的全过程[6]。建议治疗时应抓住心衰的主要矛盾,气充则血行津布,水道通畅;阳强则寒去,血瘀、痰饮不能化生。针对中医病机和证型分别采取活血化瘀、益气温阳、益气养阴、健脾化痰、清热化痰等法,选用血府逐瘀汤、保元汤、生脉饮、葶苈大枣泻肺汤、温胆汤加减化裁,一则祛除痰饮血瘀,二则阻止痰饮血瘀进一步损伤心阳,切断恶性循环,利于心气虚的恢复,取得了良好的临床疗效。这与现代医学治疗心衰从过去强心、利尿、扩血管转变为当下重视抑制神经内分泌的过度激活、延缓甚至逆转心室重构的治疗理念相吻合。
总之,慢性心力衰竭是长期以来心血管疾病治疗领域的一个难题,目前以改善心肌能量代谢为切入点开展慢性心力衰竭的中西医结合研究,已成为心衰治疗的新靶点。代谢组学将整体研究与微观研究相结合,以代谢物变化规律为线索进行多层次、多靶点的深入研究,这与中医辨证方法相同之处在于强调整体观,即挖掘人体内在的整体代谢规律。但目前研究还存在一些问题,比如对于调节心肌能量代谢的通路及具体机制的认识尚不成熟,并且缺少对心肌能量代谢中相关酶及蛋白调节的针对性药物。中医方面,对心衰病的辨证分型尚不统一,目前研究仅局限于从单一或者几个指标与慢性心衰不同证型的关系进行研究,而中医的证候具有整体性和动态性,这样的研究使得结果可能有失客观。因此,如何寻找多种能够综合反映和解决心衰证候本质的定位、定性、定量的综合实验指标,辅佐中医四诊辨证,成为当前中医辨证分型客观化亟待解决的问题。
参考文献
[1]Roger VL.Epidemiology of heart failure[J].Circ Res,2013,113(6):646-659.
[2]Ga AS,Mozaffarian D,Rofer VL,et al.Heart disease and stroke statistics2013up-date:a report from the Ameirican Heart Association[J].Circulation,2013,127:e6-e245.
[3]Bui AL,Horwich TB,Fonarow GC.Epidemiology and risk profile of heart failure[J].Nat Rev Cardiol,2011,8(1):30-41.
[4]陈文为.从生物能学探讨中医“气”的实质[J].北京中医药大学学报,1994,17(2):7-9.
[5]宋知行.从生物能力学看“气”的本质[J].湖北中医杂志,1980(5):44-46.
心肌能量代谢 篇3
1材料
1. 1实验药物敦煌固本方: 由人参、黄芪、白术、当归、陈皮、鹿茸等组成,由甘肃中医学院附属医院中药房提供,将药材置于药量5 ~ 7倍的蒸馏水中浸泡1 ~ 2小时,煮沸30分钟,过滤为1煎; 药渣加3 ~ 4倍蒸馏水继续煮沸20分钟,过滤为2煎; 将1煎和2煎合并后,浓缩至37. 5 m L,即配制成2 g生药 / m L溶液,备用。
1. 2实验动物实验选用健康成年雄性清洁级昆明种小鼠90只,体质量为( 20 ± 2) g,饲养环境温度( 22 ± 2) ℃ ,湿度 ( 50 ± 10) % ,自由摄食,饮水,由甘肃中医学院动物实验中心提供,合格证号为: SCXK( 甘) - 2011 - 0001。
1.3试剂与仪器
肌酸激酶( CK) 测试盒( 批号: 20120310) 、琥珀酸脱氢酶 ( SDH) 测试盒( 批号: 20120306) 、乳酸脱氢酶( LDH) 测试盒 ( 批号: 20120408) 、ATP酶测试盒( 批号: 20120416) 、考马斯亮蓝测试盒( 批号: 20120516) : 均购自南京建成生物工程研究所,其余均为国产分析纯。BS224S型电子天平: 德国赛多利斯科学仪器有限公司; XYJ80 - 20型离心机: 上海安亭科学仪器厂; VIS - 723N紫外可见分光光度计: 北京北方瑞利分析仪器公司; JEOL - 1230透射电子显微镜: 日本电子公司; 1810D超纯水仪: 美国分子超纯化技术公司; MDF - U332型低温冰箱: 日本SANYO公司; XW - 80A旋涡混合器: 上海精科实业有限公司。
2方法
2.1实验分组与给药处理
小鼠适应性喂养1周后,按照体质量随机分为6组,分别为安静对照组( control,C) 、安静给药组( experiment,E) 、运动对照组( training control,TC) 、运动给药组( training experiment,TE) ,运动组又各分为力竭运动后即刻组和力竭运动后恢复24小时组,即TC0、TC24、TE0、TE24( 见表1) 。
对照组每日灌胃生理盐水0. 4 m L,给药组每日灌胃敦煌固本方0. 4 m L,基础饲料饲养。
运动组进行6周的游泳训练,水温( 30 ±2) ℃,水深35 cm, 于灌胃后1小时,即开始运动,每周游6天,每周一、四称重。
2.2观察指标及测定
2. 2. 1小鼠力竭游泳时间测定第1周游泳40 min / d,以后每周递加10分钟,至第6周游泳90 min/d,处死前,称量体质量,然后进行最后一次无负重的力竭性游泳,记录游泳时间。力竭判断的标准为: 小鼠沉入水中超过10秒,且放在平面上无法完成翻正反射[4]。
2. 2. 2小鼠心肌组织匀浆CK、LDH、SDH、Na+,K+- ATP酶活性的测定力竭运动后运动组分为运动后即刻组和运动后恢复24小时组,运动后即刻组在力竭运动后即刻处死, 运动后恢复24小时组力竭运动后恢复24小时处死。
各组小鼠处死后立即取出心脏,用预冷的生理盐水洗净血污,滤纸吸干,然后用匀浆介质低温匀浆制备10% 的心肌匀浆液,离心( 5000 r/min,25 min,0 ~ 4 ℃ ,D∶ 8cm) ,取上清液。严格按照试剂盒说明书操作。
2. 2. 3心肌组织超微结构观察
心肌用3% 戊二醛固定液固定2小时以上,磷酸缓冲液漂洗3次( 10 min/次) ,1% 锇酸固定1. 5小时,磷酸缓冲液漂洗3次( 10 min/次) ,50% 、70% 、80% 、90% 、100% 乙醇梯度脱水 ( 10 min/次) ,100% 丙酮脱水2次 ( 10 min/次) ; 100% 丙酮: EPON - 812环氧树脂混合液浸透,EPON - 812环氧树脂包埋,35℃ 、45℃ 、65℃ 聚合,半薄切片,甲苯胺蓝染色,光镜下定位,超薄切片,再用枸橼酸铅和饱和醋酸铀双染,JEOL - 1230透射电子显微镜观察、拍照。
2.3统计学处理方法
采用SPSS13. 0进行统计学处理,实验结果以( ± s) 表示,并进行单因素方差分析,显著性检验水平P = 0. 05。
3结果
3.1敦煌固本方对小鼠游泳至力竭时间的影响
运动对照组小鼠游泳至力竭时间平均为193. 45 min,运动给药组小鼠游泳至力竭时间平均为263. 37 min,给药组小鼠游泳至力竭时间比对照组延长36. 14% 。
3.2敦煌固本方对各组小鼠心肌CK、LDH、SDH活性及Na+,K+_ATP酶活力的影响
在安静状态下,给药组( E) 与对照组( C) 比较,小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性和Na+,K+ _ATP酶活力无明显变化( P > 0. 05) 。
运动后即刻,小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性下降,运动后即刻对照 组 ( TC0) 显著低于 安静对照 组 ( C) ( P < 0. 05) ,运动后即刻给药组( TE0组) 低于安静对照组( C) ( P < 0. 05 ) ,但TE0组明显高于TC0组,差异有显著性( P < 0. 05) 。与安静对照组比较,运动对照组( TC0组) 小鼠心肌组织Na+,K+ _ATP酶活力略有下降,但无显著性差异 ( P > 0. 05) 。运动后即刻给药组 ( TE0组) 小鼠心肌组织Na+, K+ _ATP酶显著高 于运动后 即刻对照 组 ( TC0组) ( P < 0. 05) 。
运动后恢复24 h组,小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性均有所恢复,但是仍然没有恢复到安静时的水平; 但TE24组小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性显著高于TC24组( P < 0. 05) ; 与TC0组相比,TC24组Na+,K+ _ATP酶活力略有升高,但无显著性差异( P > 0. 05) ,TE24组小鼠心肌组织Na+, K+ _ATP酶活力显著高于TC24组( P < 0. 05) 。见表2。
与 C 组比较* P < 0. 05; 与 TC0组比较#P < 0. 05; 与 TC24组比较 △P < 0. 05.
3. 3敦煌固本方对各组小鼠心肌组织超微结构的影响C组: 正常心肌纤维结构。E组: 基本正常心肌纤维及心肌细胞核。TC0组: 部分肌纤维肌丝溶解,消失; 心肌润盘结构异常,润盘解离; 心肌纤维内见多个线粒体局部肿胀,嵴溶解, 消失,部分线粒体膜破裂。TE0组: 基本正常心肌纤维及心肌细胞核结构,心肌纤维排列疏松,粗细肌丝解离,但线粒体结构基本正常。TC24组: 大部分心肌纤维线粒体结构正常, 少量线粒体肿胀,部分肌纤维排列紊乱,肌丝溶解,消失。超微结构损伤轻于TC0组。TE24组: 肌质网轻度扩张,心肌纤维结构、线粒体及肌间质血管结构均正常,损伤轻于TE0组。
4讨论
中医没有运动性疲劳的直接论述,但根据相关症状,中医学可将其归于“虚劳”的范畴。敦煌固本方由黄芪、人参、 白术、岷当归、马鹿茸、陈皮等组成,其中黄芪味甘性微温,归肝脾、肺肾经,有益气固表、敛汗固脱之功效; 人参甘温,归脾胃经,补脾益肺、生津止渴,故黄芪与人参配伍,共为君药以补肺脾之气; 白术味甘,辛苦而温,补气健脾、燥湿止汗,当归甘温,归肝心脾经,为补血活血之要药,故白术与当归配伍为臣,以求益气生血之效; 少佐辛温之鹿茸,温阳益精、强健筋骨,以求“少火生气”; 本方更用理气行气的陈皮以防诸药滋腻碍胃,理气健脾,燥湿化痰,促进脾胃运化之功。全方配伍,肺脾肾三脏同调,气血精三宝同补,温而不燥、补而不腻, 紧扣虚劳之病机以奏全效。笔者前期已经研究了敦煌固本方有明显的抗疲劳的功效,本研究运用现代医学的实验方法将进一步阐明敦煌固本方抗运动性疲劳的机制。
心脏作为泵血的动力器官,直接影响着体内血液循环的速度,如果运动造成心肌组织的过氧化损伤,就会使运动过程中能量物质及酶的运输和代谢障碍,所以,体内能源物质和能量代谢酶的变化与运动性疲劳的关系密切。心肌细胞内存在着大量参与能量代谢的酶类。
CK又称磷酸肌酸激酶,是肌细胞中的代谢酶,它存在于正常心肌细胞中,可催化ADP + CP→ATP + C的可逆反应, 是心肌收缩过程中提供能量的重要高能磷酸转移酶,此酶活性与运动强度和运动时间关系密切。近年来,常用CK来反映运动性心肌的情况[5]。李锋等[6]研究发现,不同递增负荷有氧训练可有效增强大鼠心肌组织的抗损伤能力,提高运动中大鼠心肌CK活力。有研究表明,CK在过度训练条件下与对照组比较呈显著降低,表明心肌细胞的底物水平磷酸化过程减弱,磷酸肌酸供能系统遭到破坏[7]。本研究结果显示,力竭游泳训练使小鼠心肌组织CK活性显著下降,表明力竭游泳训练致使心肌产生大量的自由基而阻碍了心肌能量的供应。而灌服敦煌固本方能使小鼠心肌组织CK活性高于运动对照组( P < 0. 05) ,表明敦煌固本方能够保护过度训练所导致的心肌过度损伤,增强心肌有氧供能,延缓疲劳的产生,提高运动能力。
乳酸脱氢酶( LDH) 在骨骼肌、肝脏和心脏等器官中广泛分布,是细胞无氧代谢的关键酶,而无氧酵解又是心肌在缺血缺氧条件下的重要供能通路。在运动中通常用LDH活性高低来评价心脏、肾脏、肝脏及骨骼肌无氧代谢能力[8]。 过度训练后小鼠心肌LDH活性显著降低,缺血心肌[9]的糖酵解供能通路减弱,造成心肌细胞的供能障碍。李丽研究发现,力竭游泳运动后小鼠血清LDH活性下降,而补充中药后LDH活性出现明显的恢复。本研究结果显示,力竭游泳运动后小鼠心肌组织LDH活性低于安静对照组( P < 0. 05) , 灌服敦煌固本方后小鼠心肌组织LDH活性高于运动对照组 ( P < 0. 05) ,提示敦煌固本方具有保护心肌组织过度损伤的作用。
琥珀酸脱氢酶( SDH) 是三羧酸循环中唯一与线粒体内膜结合的酶,是生物呼吸链上的一个重要的组成成分。SDH作为线粒体的标志酶,最早应用于某些疾病如心肌梗死的早期诊断[7],赵杰修[10]等学者采用SDH的活性为效应指标, 评估运动负荷对肌纤维的影响,并用SDH活性的大小来衡量心肌损害的程度。SDH活性增加,有利于心肌和骨骼肌的有氧代谢,保证了氧气供给充足条件下运动肌肉收缩所需的能量。SDH在运动训练中常用于评定运动员有氧氧化能力的高低。本研究结果显示,运动后即刻小鼠心肌SDH活性显著下降,但灌服敦煌固本方的小鼠心肌SDH活性高于运动对照组( P < 0. 05) ; 运动后恢复24小时,SDH活性将会升高,同样灌服敦煌固本方的小鼠心肌SDH活性高于对照组( P < 0. 05) ,提示敦煌固本方改善了运动性疲劳小鼠心肌的氧化代谢能力,降低了运动引起机体危害代谢产物的生成,从而保护心肌组织的损伤。
Na+,K+ _ATP酶,又称钠泵,是广泛存在于组织细胞及细胞器膜上的一种蛋白酶,是一种需要磷脂维持其活性的酶,是细胞膜上重要的离子载体,具有载体和酶的功能,催化ATP水解,提供能量驱动Na+和K+双向运输,使细胞内蓄积高浓度的K+,而细胞外则为高Na+状态[11]。长时间大强度运动引发心肌缺血缺氧,使心肌细胞能量代谢受损,细胞内ATP含量明显降低,与能量代谢密切相关的各种细胞膜离子泵活动随之减弱,导致离子代谢平衡失调,从而引发一系列功能紊乱。例如过量运动时Na+,K+ _ATP酶活性下降,无力维持静息膜电位和细胞兴奋性所必需的跨膜浓度差,其结果是肌细胞膜去极化的阈值增加,肌肉做功能力下降; 同时由于肌细胞膜上ATP含量明显减少,最终导致K+通道大量开放,这种变化最终导致动作电位降低,促使疲劳发生。本研究结果显示,敦煌固本方可使小鼠心肌组织中Na+,K+ _ATP酶活性明显升高 ( P < 0. 05 ) 。提示敦煌固本方能提高运动性疲劳小鼠心肌组织中Na+,K+ _ATP酶活性,有助于保持运动后酶活性的稳定,提高运动中能量的供应。
大量实验证明[12,13],适宜的运动负荷可使心肌细胞发生适应性生理变化,而过度负荷及过度训练可导致心肌缺血、缺氧,损伤心肌细胞的超微结构,影响心肌的正常功能。 本研究发现,力竭运动引起心肌组织超微结构的损伤,肌纤维内线粒体结构异常,线粒体肿胀,肌丝溶解、消失,并可见心肌润盘结构异常,润盘解离; 灌服敦煌固本方小鼠心肌组织超微结构损伤与对照组比较明显减轻; 表明敦煌固本方能有效地抑制小鼠心肌组织超微结构的病理改变。
综上所述,敦煌固本方可以改善运动性疲劳小鼠的心肌能量供应,提高小鼠运动能力,对力竭运动后心肌损伤具有明显的保护作用,缓解运动时疲劳的产生,这可能与敦煌固本方可以促进自由基清除,保护细胞膜及细胞内的核酸免受自由基的攻击,减轻运动疲劳所致的脂质过氧化损伤有关[14]。而且,该方组方合理,结构严谨,配方中所用药物未见含有运动员违禁成分的相关报道。
摘要：目的:探讨敦煌固本方对运动性疲劳小鼠心肌组织能量代谢酶及超微结构的作用。方法:90只小鼠,随机分为6组,分别为安静对照组(C)、安静给药组(E)、运动对照组(TC)、运动给药组(TE),运动组又各分为力竭运动后即刻组和力竭运动后恢复24小时组,即TC0、TC24、TE0、TE24。给药组每天以20/mg/(kg·d)灌服敦煌固本方,对照组灌同体积的生理盐水。运动组进行6周的递增强度游泳训练,然后进行最后一次无负重的力竭性游泳,形成慢性力竭性运动性疲劳。运动后即刻组在力竭运动后即刻处死,运动后恢复24小时组力竭运动后恢复24小时后处死,处死后立刻取出各组心肌组织,测定心肌组织能量代谢酶(CK、LDH、SDH)及Na+,K+_ATP酶的活性;用透射电镜观察心肌组织超微结构的改变。结果:1)安静时,E组与C组比较,小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性和Na+,K+-ATP酶活力无明显变化(P>0.05)。运动后即刻,小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性下降,TC0和TE0组显著低于C组(P<0.05),但TE0组明显高于TC0组,差异有显著性(P<0.05);与C组比较,TC0组小鼠心肌组织Na+,K+_ATP酶活力略有下降,但无显著性差异(P>0.05);TE0组小鼠心肌组织Na+,K+_ATP酶显著高于TC0组(P<0.05)。运动后恢复24小时组,小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性均有所恢复,但是仍然没有恢复到安静时的水平,但是,TE24组小鼠心肌组织CK、LDH、SDH活性显著高于TC24组(P<0.05);与TC0组相比,TC24组Na+,K+_ATP酶活力略有升高,但无显著性差异(P>0.05),但TE24组小鼠心肌组织Na+,K+_ATP酶活力显著高于TC24组(P<0.05)。2)力竭运动可引起心肌组织超微结构的损伤,而灌服敦煌固本方小鼠心肌组织超微结构损伤与对照组相比明显减轻。结论:敦煌固本方可以改善运动性疲劳小鼠的心肌能量供应,提高小鼠运动能力,对力竭运动后心肌损伤具有明显的保护作用。
心肌能量代谢 篇4
1 材料与方法
1.1 动物、试剂和实验器材
1d~3dSD乳鼠,5g~7g,雌雄不拘,购于维通利华实验动物公司,许可证编号:SCXK(京)2006-0009。DMEM/F12干粉培养基、Ⅱ型胶原酶、胎牛血清(GIBCO公司),胰蛋白酶(Hyclone公司),肌动蛋白克隆抗体(boster公司),5’-溴脱氧尿嘧啶、血管紧张素Ⅱ、ATP、ADP、AMP标准品、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾(sigma公司),曲美他嗪、缬沙坦标准品(中国食品药品检定研究院),盐酸川芎嗪(哈尔滨三联药业有限公司,批号:100806A2 86);高质纯化线粒体分离试剂盒,线粒体蛋白定量试剂盒,细胞单胺氧化酶总活性比色法定量检测试剂盒、纯化线粒体细胞色素C氧化酶活性测定试剂盒、线粒体外膜功能检测试剂盒、线粒体内膜功能(膜电位)荧光测定试剂盒,均购于上海杰美基因医药科技有限公司。25cm2、75cm2细胞培养瓶、96孔细胞培养板(Corning公司)。
仪器:酶标仪(CliniBio,型号:128C,澳大利亚),可见分光光度计(型号:723A,中国),倒置相差显微镜及成像系统(Leica,型号:4000B,德国),CO2细胞培养箱(Heraeus,型号:HERA cell,德国),超净工作台(ESCO,型号:SVE-4A1,新加坡),低温高速离心机(Heraeus,型号:biofuge 28RS,德国),岛津LC-I0Avp高效液相色谱仪(包括CTO-10AS柱温箱,LC-I0AT双泵,SPD-M10Avp紫外可见二极管阵列检测器,在线脱气机和系统控制器,岛津,日本)。
1.2 心肌细胞培养与鉴定方法
参照文献[9]对乳鼠心室肌应用胰蛋白酶和Ⅱ型胶原酶消化为单细胞悬液,经差速贴壁分离后,收集细胞悬液,用含20%胎牛血清的DMEM/F12培养基稀释,并加入0.1mmol/L 5’-溴脱氧尿嘧啶以抑制非心肌细胞的增殖。细胞培养3d用免疫组织化学方法鉴定心肌细胞,一抗为大鼠α横纹肌动蛋白单克隆抗体,SABC法,DAB显色,阳性为α心肌肌动蛋白。
1.3 药物浓度选择
在广泛查询中外相关文献基础上,选定使用频率比较高的三个浓度。AngⅡ选取1×10-6mol/L、1×10-7mol/L、1×10-8mol/L三个浓度;缬沙坦选取1×10-5mol/L、1×10-6mol/L及1×10-7mol/L三个浓度;川芎嗪选取1g/L、0.1g/L、0.01g/L三个浓度;曲美他嗪选取1×10-2mol/L、1×10-3mol/L及1×10-4mol/L三个浓度。分别进行BCA法蛋白定量实验及MTT法细胞毒性实验。缬沙坦、川芎嗪的无细胞毒且有效降低AngⅡ所致心肌细胞蛋白质含量增加的剂量作为给药剂量,因曲美他嗪无抑制AngⅡ所致心肌细胞蛋白质含量增加的作用,故选取其无细胞毒剂量用于本实验。
1.4分组及给药
心肌细胞正常培养3d后,细胞分为4组。对照组:正常条件培养;模型组:1×10mol/L AngⅡ;缬沙坦组:1×10-6mol/L AngⅡ+1×10-6mol/L缬沙坦;川芎嗪组:1×10-6mol/L AngⅡ+0.1g/L川芎嗪;曲美他嗪组:1×10-6mol/LAngⅡ+1×10-4mol/L曲美他嗪。每组在加药后72h、96h进行指标测定。
1.5 实验指标测定
1.5.1 心肌细胞直径及心肌细胞总蛋白质含量的测定
经倒置显微镜下观察、拍照和图像分析进行细胞直径测量,并用BCA法测细胞总蛋白质含量,每组实验重复3次(n=3),每次重复取两个复孔。
1.5.2 心肌细胞单胺氧化酶总活性测定
提取心肌细胞总蛋白,经蛋白定量后,按照GENMED细胞单胺氧化酶(MAO)总活性定量检测试剂盒说明书进行酶标仪比色法。
1.5.3 心肌细胞线粒体外膜功能检测
用GENMED高质纯化线粒体分离试剂盒分离心肌细胞线粒体,考马斯亮蓝法进行线粒体蛋白定量,选择分光光度仪波长550nm,取含有2μg蛋白的线粒体样品20μL,按照GENMED线粒体外膜功能检测试剂盒说明书进行,线粒体外膜损伤百分率计算:稀释液处理COX实际读数÷裂解液处理总COX实际读数。每组实验重复3次(n=3),每次重复取两个复孔。
1.5.4 心肌细胞线粒体细胞色素C氧化酶活性检测
按照GENMED纯化线粒体细胞色素C氧化酶活性测定试剂盒说明书测定提取的线粒体,计算其细胞色素C氧化酶活性。
1.5.5 心肌细胞线粒体内膜功能(膜电位,ΔΨm)检测
荧光显微镜滤波器激发波长490nm,散发波长590nm,可见亮红色荧光,滤波器激发波长490nm,散发波530nm,可见绿色荧光。荧光数据结果应用Image-Pro Plus图像分析软件分析。
1.5.6 心肌细胞内ATP、ADP、AMP含量的测定[10]
高效液相色谱法测定心肌细胞内ATP、ADP、AMP含量。
1.6 统计学处理
用SPSS 11.5统计软件,各组实验数据通过正态分布、方差齐性检验后,以均数±标准差表示,多组间比较用One-Way ANOVA单因素方差分析,方差齐采用LSD法进行多重比较,方差不齐采用Dunnett’s T3法进行多重比较,样本率的比较采用Wilcoxon非参数检验。
2 结果
2.1 川芎嗪、缬沙坦及曲美他嗪对心肌细胞肥大的影响(见表1)
在72h和96h,心肌细胞总蛋白含量模型组较空白组均显著增加(P<0.01),心肌细胞直径均显著增大(P<0.01),说明心肌细胞肥大模型建立成功;在以上时间点,心肌细胞总蛋白缬沙坦组较模型组显著减少(P<0.01),川芎嗪组较模型组亦有明显减少(P<0.05),心肌细胞直径缬沙坦组和川芎嗪组较模型组均显著缩小(P<0.01),曲美他嗪对心肌细胞肥大模型的心肌细胞总蛋白含量和心肌细胞直径无显著改善作用。川芎嗪和缬沙坦均能够抑制AngⅡ引起的心肌细胞肥大,而曲美他嗪无此抑制心肌细胞肥大的作用。
2.2 川芎嗪、缬沙坦及曲美他嗪对MAO和COX活性的影响(见表2)
在72h和96h两个时间点,模型组较空白组心肌细胞MAO活性均显著升高(P<0.01),线粒体COX活性均显著减低(P<0.01),说明在心肌肥大过程中存在线粒体MAO、COX的损伤性变化;缬沙坦组及川芎嗪组较模型组,在72h时MAO活性均显著降低(P<0.01),96h时MAO活性亦有明显下降(P<0.05);同时在这两个时间点,川芎嗪组较模型组线粒体COX活性均明显升高(P<0.05),缬沙坦组较模型组COX活性有升高,但差异无统计学意义。川芎嗪组与缬沙坦组相比,对COX活性的改善率有统计学意义(72h时P<0.01,96h时P<0.05),曲美他嗪对心肌细胞肥大模型的MAO和COX无显著改善作用。川芎嗪和缬沙坦均能够调节肥大心肌细胞MAO活性的改变,川芎嗪亦能调节COX活性,而曲美他嗪无以上作用。
2.3 川芎嗪、缬沙坦及曲美他嗪对心肌细胞线粒体外膜损伤率和线粒体内膜膜电位的影响(见表3)
在72h和96h两个时间点,模型组较空白组线粒体外膜损伤百分率均显著上升(P<0.01),线粒体膜电位均显著下降(P<0.01),说明在心肌细胞肥大过程中存在线粒体外膜和内膜的损害;在以上两个时间点,线粒体外膜损害百分率缬沙坦组和川芎嗪组较模型组均显著下降(P<0.01),曲美他嗪组均无显著减低作用(P>0.05);线粒体膜电位缬沙坦组和川芎嗪组较模型组均明显升高(P<0.05),曲美他嗪组较模型组亦明显升高(96h时P<0.05)。说明川芎嗪和缬沙坦能够改善肥大心肌细胞线粒体外膜和内膜的功能,曲美他嗪对肥大心肌细胞线粒体膜电位有一定保护作用。
2.4 川芎嗪、缬沙坦及曲美他嗪对心肌细胞内ATP、ADP、AMP含量的影响(见表4)
72h、96h时,模型组较空白组ATP、ADP含量均显著下降(P<0.01),AMP含量均显著上升(P<0.01),说明在心肌细胞肥大过程中存在能量代谢的失调。以上两个时间点,缬沙坦组和川芎嗪组较模型组显著提高了ATP、ADP含量(P<0.01),降低了AMP含量(P<0.01),曲美他嗪组较模型组ATP、ADP含量亦明显上升(7 2h时P<0.05)。说明川芎嗪和缬沙坦能够调节肥大心肌细胞能量代谢,曲美他嗪对肥大心肌细胞ATP、ADP含量亦有一定调节作用。
3 讨论
线粒体损伤和能量代谢已成为心衰研究和临床治疗中的热点问题。人们对于心衰能量代谢治疗充满期望,一些学者推测对心肌能量代谢的改善可能是改善心肌肥厚和心衰远期预后的重要因素之一[11]。本研究提出假设,心肌重构与线粒体的损害和能量代谢障碍之间存在一定关系,以逆转心肌重构为基础的治疗,能够保护心肌细胞线粒体结构,从而改善能量代谢。
本实验显示与AngⅡ共培养的心肌细胞肥大模型存在线粒体损害以及能量代谢的失调。AngⅡ是肾素血管紧张素系统(RAS)的重要效应分子,它与心肌细胞表面的血管紧张素Ⅱ功能受体(ATR)相作用,介导信号转导通路调节不同的蛋白、基因表达。AngⅡ并不直接造成心肌能量损伤,而是通过AT1受体激活Ca2+通道、Na+-Ca2+交换和肌浆网释放Ca2+,使[Ca2+]i增加。钙离子超载一方面通过钙调神经磷酸酶介导途径和钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ信号转导途径引起心肌细胞肥大;另一方面钙超载通过使线粒体通透性转换孔开放、诱使线粒体内产生活性氧等[12]造成线粒体结构和功能损伤,造成能量代谢失调。血管紧张素ⅡAT1受体阻断剂缬沙坦也正是通过阻断这一途径起到一定的保护心肌细胞及其线粒体结构和功能,调节心肌细胞能量代谢的作用。
给予川芎嗪干预肥大心肌细胞实验,结果表明川芎嗪在减少心肌细胞总蛋白质含量及心肌细胞直径的基础上,能够降低心肌细胞单胺氧化酶活性,升高线粒体细胞色素C氧化酶活性,改善线粒体外膜损害和内膜膜电位下降,调节线粒体能量代谢,即川芎嗪逆转心肌细胞肥大的过程中具有保护心肌细胞线粒体结构和功能、改善细胞能量代谢的作用。川芎嗪不是血管紧张素ⅡAT1受体阻断剂,但是川芎嗪能抑制AngⅡ导致的心肌细胞内钙浓度升高[13],从而抑制心肌细胞肥大,减轻线粒体损伤,线粒体功能损伤也随之减少,其抑制钙浓度的药理作用可能是其保护心肌细胞及其线粒体的药理机制之一。
曲美他嗪作为一种新型的抗心肌缺血药物,近年来用于临床。它通过直接抑制线粒体长链3-酮酰辅酶A硫解酶(3-KAT),使心肌细胞能量代谢由脂肪酸代谢转化为葡萄糖氧化,从而在相同氧耗条件下使能量输出增加、氧自由基产生减少,发挥抗心肌缺血和细胞保护作用。曲美他嗪能否通过优化心脏能量代谢途径,改善心衰患者心脏功能和提高患者生存质量,目前尚缺乏充足有力的证据支持。在本实验条件中,曲美他嗪不具有逆转心肌细胞重构、保护线粒体的作用,对能量代谢的改善作用亦有限。
心肌能量代谢 篇5
在自然条件下, 麝鼠的营养代谢可分为3个时期, 即繁殖期 (4-9月) 、准备过冬期 (10-11月) 和过冬期 (12月至翌年3月) 。此外, 在仔麝鼠生长过程中还有育成期, 从断乳到育成大约需要3个月。冬天麝鼠的营养代谢处于低水平, 即处于维持状态, 这时不同月龄的麝鼠所消耗的总热能基本相同, 每千克体重产热平均为394.1千焦, 或每只麝鼠产热543.9-585.8千焦。到繁殖期能量消耗增加, 雄麝鼠产热可提高1倍, 雌麝鼠产热可提高0.6-0.8倍。
2 麝鼠的营养需求
麝鼠在繁殖期对蛋白质的需要量较高, 每100g干物质中需含20g左右的蛋白质, 而冬季大约需要8-12g。秋季第二、第三窝的幼龄麝鼠应保持夏季时期的营养水平。在全年各时期的日粮中, 粗脂肪不要超过干物质的3.7%, 春季和夏季粗纤维不要超过饲料日粮配方的30%。在自然条件下, 冬季日粮中也不应含有高蛋白和高脂肪, 以免动物过肥。试验证明, 粗料中干物质消耗为饲料日粮配方的1倍, 对麝鼠的生育是无益的。
全年日粮中无机盐成分没有大的变化, 钙磷比近于1:1, 每100g日粮干重含0.4g钙和0.66g磷。此外, 日粮中还应含42mg锰、1.1mg铜、31.1mg锌和4.6mg铁。
3-4月份, 按麝鼠每千克体重喂干草90g, 杨、柳树枝和树叶对麝鼠的繁殖和提高仔麝鼠成活率有良好的作用。繁殖期投喂动物性饲料是十分必要的, 在自然条件下, 可以喂给软体动物。在笼养条件下, 每日每只供应5-10g动物性饲料。
3 麝鼠饲养的能量平衡
麝鼠采食的饲料中三大有机物即蛋白质、碳水化合物和脂肪在体内进行生物氧化, 释放出分子内潜藏的化学能量, 再转化成维持生命活动和从事肉、乳、毛等生产所需的能。其中, 碳水化合物在植物性饲料中占60%左右, 是麝鼠能量的主要来源。据中国 (辛集) 麝鼠养殖基地实验表明, 饲料中的能量蕴藏在营养物质之中, 麝鼠营养物质的代谢必然伴随着能量代谢, 之所以把能量单提出来作为麝鼠的营养需要的一项, 是因为能量水平在麝鼠饲养标准中占有很重要的地位。实践证明, 饲养效果与能量水平密切相关, 即能量水平直接影响生产水平。
麝鼠和其他单胃动物一样, 能自动地调节采食量以满足其对能量的需要。不过, 麝鼠消化道的容量是有一定限度的, 因此其自动调节能力也是有限度的。当日粮能量水平过低时, 虽然它能增加采食量, 但仍不能满足其对能量的需要, 则会导致麝鼠的健康恶化, 能量利用率降低, 体脂分解多导致酮血症, 体蛋白分解多而致毒血症。研究表明, 若日粮中能量过高, 谷物饲料比例过大, 则会出现大量易消化的碳水化合物由小肠进入大肠, 从而增加大肠的负担, 出现异常发酵, 其恶果轻则引起消化紊乱, 重则发生消化道疾病。
心肌能量代谢 篇6
1 资料与方法
1.1 临床资料:
选择2008年3月至2010年11月在我院住院或门诊确诊为MS患者37例, 诊断依据符合2004年中华医学会糖尿病分会 (CDS) 提出国人代谢综合症诊断标准以及2007年中国成人血脂异常防治指南[4]。MS患者同时有典型的劳力性心绞痛症状, 常规心电图检查正常, 平板运动试验阳性;同时除外心肌病、心肌梗死、瓣膜疾病、心律失常等, 其中男性30例, 女性7例, 平均年龄 (49±8) 岁。对照组20名, 经查体、生化检查、心电图 (包括平板运动试验) 和普通超声心动图检查无阳性发现的健康者, 其中男性15名, 女性5名, 平均年龄 (47±8) 岁。
1.2 研究方法
1.2.1 设备:
采用美国GE公司Vivid7型超声诊断仪, M3S探头, 探头频率 (1.7~3.4) MHz, 采用实时MCE显像模式, 低机械指数, 设定为0.02, 其余参数的设置采用仪器的默认值并保持不变。
1.2.2 检查方法:
使用意大利Bracco公司生产的Sono Vue超声造影剂25 mg和配套用0.9%氯化钠注射液5 m L, 混合后剧烈摇荡20 s, 得到乳白色六氟化硫悬浮液, 注射前振动摇匀。穿刺肘前静脉, 使用20G静脉导管, 以1.5 m L/min匀速推注微泡造影剂, 记录从造影剂注入左肘正中静脉至肉眼观察心肌开始显影的时间, 心肌显影稳定后, 依次观察心尖四腔心、二腔心、三腔心切面图像, 观察超声微泡在心腔及心肌内的充盈, 并间断使用Flash显像模式[高机械指数 (MI) =1.5]瞬间击破心肌内微泡, 然后自行转换至低能量显像 (MI=0.02) , 实时动态观察心肌内微泡的再灌注情况, 记录并保存基础状态下的实时动态图像, 每个图像记录不少于15个心动周期。检查过程中持续心电、血压监测。
1.2.3 MCE图像分析:
利用设备自带的实时MCE软件系统对图像进行分析, 按照美国超声心动图协会推荐的16节段法将左心室分段, 将取样圈置于每一节段的室壁中央, (取样圈大小设定为12×6标准不变) , 显示心肌组织内造影剂微泡信号强度随时间的变化规律, 选择被分析区时尽量避开心内膜、心外膜、乳头肌, 根据指数函数拟合公式y (t) =A[1-e-kt]+B, 系统自动计算出平台期强度 (A) 和再充盈平均速度 (κ) , A反映局部心肌血容量, κ反映心肌血流速度, A·κ代表局部心肌血流量。
1.3 统计学处理
应用SPSS13.0软件包进行统计分析, 计量资料以±s表示, 2组数据间的比较采用t检验, 以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
所有患者均顺利完成了MCE检查, 没有出现过敏、心悸等不良反应。2组检查时造影剂注入左肘正中静脉至肉眼观察心肌开始显影的时间 (T) , MS组比对照组高, 差异有统计学意义 (P<0.05) , MS组A值及A·κ值低于对照组, 但差异无统计学意义 (P>0.05) , 反映局部心肌血流灌注速度的κ值明显低于对照组, 差异有统计学意义 (P<0.01) 。见表1。
注:a与对照组相比P<0.05
3 讨论
MCE是指利用微气泡流经心肌微血管时产生的超声回声增强效应来显示心肌灌注情况的诊断技术。近年来, 随着设备的更新、声学造影剂的改进及计算机技术的迅速发展, MCE技术已从实验室研究走向临床应用, 成为临床上实时、安全、准确评价心肌灌注的诊断技术, 已被广泛用于心肌梗死的诊断, 评价冠状动脉介入及搭桥手术的疗效、评价心肌存活性, 鉴别冬眠及顿抑心肌, 评价冠脉血流储备等[5,6,7]。由于声学造影剂中的微气泡血流动力学类似于红细胞, 故可作为一种真正的血管内示踪剂, 来反映不同区域内的心肌血流量参数, 正常情况下, 左心室心肌血容量的90%位于毛细血管内, MCE可反映心肌微血管的完整性并检测微血管水平的心肌灌注, 通过观察心肌显影强度, 从而反映供应该区域的冠状动脉微血管的血流灌注情况, 揭示心血管疾病时心肌的病理生理现象。采用实时模式, 心肌充盈稳定后, 发射数次高机械指数脉冲波, 瞬间内完全击破心肌内的造影剂微泡, 之后系统自行转换至低机械指数方式, 观察随后心肌内造影剂的再充填过程。Wei等[8]研究证实当声学造影强度处于一个稳态后微泡进入或是离开某一部分心肌循环的量是相同的, 脉冲时间间隔与视频密度之间呈指数关系, 所形成的声学强度随时间变化的规律适用于函数公式y (t) =A[1-e-kt]+B拟合。
本研究通过实时检查, 发现MS患者心肌显影的最大强度A及反映局部血流量A·κ值均低于对照组, 但差异无统计学意义。以往Vogel等[9]研究发现MCE对于静息和充血状态下心肌血流量 (MBF) 的评估和正电子发射断层扫描相当。说明本研究中MS患者心肌微循环血流灌注是下降的, 推测与患者毛细血管微动脉变化存在一定关系, 但这些患者早期并没有临床症状, 说明血流状况静息状态下基本满足心肌需要。另有研究发现, MS患者静息状态下心肌已从动脉血中最大限度地摄取了70%~90%的氧, 这已能保证心肌基础状态的需氧量, 当MS组存在CFR (冠脉血流储备) 减低时, 冠状动脉阻力增高, 冠状动脉血流量减少, 心肌对氧的摄取也随之受到限制, 患者就会出现临床症状[2]。尽管MS组患者静息状态下无临床症状, 但心肌血流量是下降的, 同样也验证了上述结论。
本研究中反映心肌血流速度的参数k值明显低于对照组, 同时, 在行检查时也观察到MS组患者造影剂从肘正中静脉到心肌的时间较对照组明显延长, 也说明MS组患者局部心肌组织的血流速度减慢, 这些结果同在给这部分患者行CAG检查时发现冠状动脉血流缓慢, 而冠状动脉管腔未见明显狭窄相一致。以往有研究表明, 高血压患者微血管血流速度减慢与局部微血管管腔变小, 痉挛, 血管外心肌收缩压迫及微血管内皮功能异常导致微血管阻力增加有关[10], MS组患者微血管内皮功能障碍也可导致扩张储备能力减退。据此可以解释, 本研究中有心绞痛症状而CAG正常的MS组患者发生心肌缺血可能与心肌微血管血流速度减慢, 微血管密度下降, 阻力增加有关, 显然临床上在治疗代谢综合症的同时应用改善血管内皮功能的药用可增加冠状动脉血流量是非常有必要的。
综上可见, 应用MCE检查, 无创评价有心绞痛症状而冠状动脉正常的MS患者心肌微血管功能, 具有一定的临床应用价值。帮助早期提示MS患者心肌微血管功能损伤, 为临床及早干预提供依据。本文的不足之处在于没能结合负荷试验, 进一步验证负荷后心肌血流储备情况, 以更好更全面地评价心肌微循环功能, 今后有待进一步研究。
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心肌能量代谢 篇7
1 资料与方法
1.1 一般资料
自2012年1月至2012年5月监测的30例克罗恩病患者作为研究对象, 其中男24例, 女6例, 年龄17-66岁, 平均38.72岁, BMI 14.6-27.2。纳入标准为稳定期行肠内营养支持治疗患者。排除有明显肝、神动能障碍患者。
1.2 仪器与方法
1.2.1 仪器
间接能量代谢测定仪是在受试者处于稳定状态情况下, 通过测定一定时间内受试者消耗氧气和产生二氧化碳的量, 来评估静息能量消耗的一种仪器。患者在相同条件下分别用传统式间接能量代谢测定仪 (美国Medgriphs公司) 与便携式间接能量代谢测定仪 (意大利COSMED公司) , 用面罩法对患者进行能量代谢动态监测15min。
1.2.2 测量方法
检查前2h要空腹或禁食禁水, 对于营养支持病人, 要提前2h停止输注, 平卧或安静30min以上再进行监测, 以保证测量结果准确。
监测中室内保持安静, 室温保持在20~25℃, 患者在不进行任何运动12h以上, 停止营养输注3~4h, 安静放松至少15min后, 进行监测。如果患者未达到稳定状态 (或无法达到稳定状态) 时, 其测量获得的REE波动较大, 测量时间需要延长至60分钟, 甚至需要24h监测, 以获得更为精确的REE值。预热机器并定标后, 准确输入患者信息, 协助带好面罩, 注意防止漏气, 嘱患者闭眼, 保持平静, 张口呼吸。便携式监测:无需预热定标, 输入信息后操作同传统式间接能量代谢测定仪。分别进行动态监测15min。
1.2.3统计分析
采用SPSS17.0软件对试验数据进行统计, 数据以 (均数±标准差) 表示。采用配对t检验方法分别对患者监测两种仪器后REE和RQ值差异进行分析, 以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
通过两种机器来分别监测REE变化, 车式RQ、REE分别是 (0.92±0.14) , (1391.53±363.9) ;便携式RQ、REE分别是 (0.85±0.00) , (1417.97±265) 。便携式RQ为固定值0.85, REE监测数据组间比较P>0.05。两种仪器数据无显著差异。
3 讨论
3.1 监测静息能量消耗在临床的必要性
静息能量消耗 (resting energy expenditure, REE) 是指机体禁食2h以上, 在合适温度下平卧休息30min后的能量消耗, 约占总能量的65%~70%, 主要用于维持机体细胞、器官的正常功能和人体的觉醒状态[2]。文献报道根据选取的患者不同, HB公式预测值可能高于或低于患者的实际能量消耗, 依此能量进行营养支持时, 约50%的患者处于过度营养或营养不足的状态[3], 因此, 动态监测患者实际能量消耗在体现临床个体化治疗中显得尤为重要。
3.2 传统式间接能量代谢测定仪在临床使用优缺点
优点:能够进行气体分析和气体流速测量;是目前临床上常用的, 稳定、准确的方法, 且数据结果较全面。不足之处:设备偏大, 不宜携带。
3.3 便携式在临床使用优缺点
优点:携带方便, 操作简单, 可应用于社区中家庭营养患者的监测。不足之处:不能应用于呼吸机患者, 且数据结果局限, 仅有REE和默认呼吸商RQ数值。因此对于使用呼吸机的患者, 建议使用传统式间接能量代谢测定仪。
3.4 不同测试途径对监测能量代谢结果的影响
由于便携式监测结果仅仅有REE和默认RQ为0.85, 对于临床某些需要更全面数据作为营养评估的患者来讲, 存在很大的局限性。
4 小结
营养支持在患者康复过程中起着重要作用, 营养不足、过度营养均造成有害影响[3]。准确评估能量需求, 为患者提供最佳治疗方案促进康复, 成为营养管治疗过程中首要解决的问题[4]。目前使用的预测公式多推导于正常人群, 但这些公式在不同的疾病群中应用效能如何, 意见暂未能统一。间接测热法测出的REE是目前确定患者能量需要的“金标准”[5,6]。因此, 对患者进行间接能量代谢消耗的监测对于评价机体能量消耗, 实施个体化方案, 作用更为突出。
从本研究可见, 在不使用呼吸机患者时, 车式与便携式测定仪结果基本一致, 仪器的选择可以依据患者的自身情况来定, 社区筛查与评估或家庭肠内营养患者的监测可以选择便携式进行监测, 操作相对简便, 解决设备过大无法携带的问题;危重症及使用呼吸机的患者可以采用车式间接能量代谢测定仪进行监测, 获得全面准确数据。总而言之, 二者在临床监测不同患者的间接能量代谢消耗中均有各自的使用价值, 应根据临床具体要求来选择监测途径。
摘要：目的:比较车式、便携式间接能量代谢测定仪进行营养监测效果, 总结二者优缺点。方法:选择2012年1月至2012年5月30例我科收治克罗恩病患者作为研究对象, 对两种仪器测量的静息能量消耗 (REE) 监测结果进行统计分析。结果:车式RQ、REE分别是 (0.92±0.14) , (1391.53±363.9) ;便携式RQ、REE分别是 (0.85±0.00) , (1417.97±265) 。两者无明显差异。结论:两种仪器在临床监测不同患者的间接能量代谢消耗中均有各自的使用价值, 应根据临床具体要求来选择监测途径。
关键词：车式,便携式,能量代谢监测
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