曲美他嗪對大鼠心力衰竭模型心肌能量代謝的干預

高 想 張鋒莉 唐艷芬 蔣鳳榮 姜衛(wèi)東 陶志強

2004年，Van Bilsen等［1］提出代謝重構(metabolic remodeling)概念，指出由于心肌細胞糖類和脂肪等代謝紊亂，引起心臟能量代謝途徑的改變，導致結構和功能異常。慢性心力衰竭常伴隨代謝重構，本實驗從心肌能量代謝角度，研究代謝重構與心力衰竭的關系，以及能量代謝藥物對心力衰竭的干預作用。

材料與方法

1.藥品與試劑:曲美他嗪(批號:660104)，北京賽科藥業(yè)有限責任公司生產(chǎn)，抗體由美國B＆R公司提供，引物由南京生物工程有限公司提供，其他化學試劑均為分析純。

2.動物造模與分組:SD大鼠，雄性，體重220±10g，共24只，由上海斯萊克實驗動物有限責任公司提供［許可證號: SCXK(滬)2007－0005］。參照文獻采用腹主動脈縮窄法制備心臟壓力負荷超載心力衰竭模型［2］。主要步驟如下:SD大鼠以2%戊巴比妥鈉按30mg/kg腹腔麻醉，剪毛，開腹、分離暴露腹主動脈，于雙側腎動脈間分離腹主動脈，用直徑為0.6mm的針灸針與腹主動脈平行，1號線結扎固定，拔除針灸針，使腹主動脈縮窄，依次縫合肌層和皮膚，術后腹腔注射0.1m l/d慶大霉素預防感染。假手術組開腹暴露、分離腹主動脈，但不進行縮窄處理，其余步驟與模型組一致。實驗分組:除正常(假手術)組外，隨機分為模型組、曲美他嗪低劑量組和曲美他嗪高劑量組4組，所有動物均常規(guī)喂養(yǎng)。實驗在南京中醫(yī)藥大學實驗動物中心進行［許可證號:SYXK (蘇)2005－0009］。

3.給藥方法:正常組(n=6):手術分離腹主動脈，不進行縮窄處理，手術4周后雙蒸水灌胃，1次/日，連續(xù)4周。模型組(n=6):造模4周后，雙蒸水灌胃，1次/日，連續(xù)4周。曲美他嗪低劑量組(n=6):造模4周后，曲美他嗪5mg/kg，1次/日，用雙蒸水稀釋后灌胃，連續(xù)4周。曲美他嗪高劑量組(n= 6):造模4周后，曲美他嗪10mg/kg，1次/日，用雙蒸水稀釋后灌胃，連續(xù)4周。

4.觀察項目:(1)心臟超聲檢查:大鼠以10%水合氯醛3m l/kg腹腔注射麻醉后備皮，應用捷達超聲工作站測定室間隔(IVS)及左心室后壁厚度(LVPW)、左心室舒張期內徑(LVD)和收縮期內徑(LVS)、左心室射血分數(shù)(LVEF)和短軸縮短率(FS)。(2)電鏡:放血處死大鼠，取大鼠左心室心肌，2.5%戊二醛固定后送南京農(nóng)業(yè)大學生命科學院檢測，電鏡觀察心肌細胞線粒體結構變化。(3)放射免疫法血清生化學檢測:Ca2+－三磷酸腺苷酶(Ca2+－ATP)、游離脂肪酸(FFA)，按南京建成生物工程公司說明書進行操作。

5.統(tǒng)計學方法:用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件對所得結果進行處理，數(shù)據(jù)用均數(shù)±標準差±s)表示，組間差異采用單因素方差分析，計量資料用t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結果

1.超聲心動圖:模型組IVS、LVPW、LVS、LVD明顯增大，LVEF、FS明顯下降;曲美他嗪治療后恢復，以高劑量組較明顯。提示曲美他嗪能改善大鼠心功能指標(表1)。

表1 各組IVS、LVPW、LVS、LVD、LVEF、FS的變化(±s)

表1 各組IVS、LVPW、LVS、LVD、LVEF、FS的變化(±s)

與正常組比較，*P＞0.05，△P＜0.01，◇P＜0.001;與模型組比較，★P＜0.05，▲P＜0.01，◆P＜0.001

曲美他嗪高劑量組IVS(mm) 0.53±0.06 1.07±0.06△ 0.87±9.96 0.63±0.05測定指標 正常組 模型組 模型+曲美他嗪低劑量組 模型+＊◆LVPW(mm) 0.57±0.06 1.13±0.06◇ 1.07±0.06 0.73±0.06＊▲LVS(mm) 0.57±0.06 0.93±0.06△ 0.83±0.05 0.73±0.05＊★LVD(mm) 0.73±0.06 1.33±0.06◇ 1.23±0.06 0.87±0.06＊◆LVEF(%) 42.35±2.61 11.78±0.56◇ 10.12±2.49 27.75±1.83△▲FS(%) 17.76±2.15 4.27±0.22◇ 4.78±0.76 11.44±0.76△◆

2.電鏡:模型組大鼠心肌細胞肌絲排列紊亂，部分溶解，肌膜水腫，局部線粒體增多、腫脹，嵴消失，可見空泡結構;曲美他嗪治療后未見明顯肌絲溶解，肌膜水腫;線粒體增多，基質正常(圖1)。

圖1 各組線粒體結構變化A.正常組;B.模型組;C.模型+低劑量組;D.模型+高劑量組

3.心肌細胞能量代謝:模型組血清CA－ATP下調，F(xiàn)FA水平升高;曲美他嗪治療后與模型組比較，CA－ATP上調，F(xiàn)FA水平降低，提示心力衰竭時存在心肌細胞能量代謝異常，曲美他嗪能改善心肌細胞的能量代謝(表2)。

表2 各組CA－ATP、FFA的變化(ml/pg±s)

表2 各組CA－ATP、FFA的變化(ml/pg±s)

與正常組比較，*P＞0.05;與模型組比較，#P＜0.05

測定指標 正常組 模型組 模型+曲美他嗪低劑量組 模型+曲美他嗪高劑量組CA－ATP 0.07±0.03 0.01±0.01* 0.02±0.02 0.04±0.01*# FFA 1.14±0.01 1.24±0.01* 1.22±0.05 1.16±0.05*#

討論

心臟能量代謝是保持心臟內環(huán)境穩(wěn)定和組織結構不斷更新的物質基礎，對維持心臟功能具有重要意義。正常心肌細胞代謝所需能量的65%和30%分別由脂肪酸(fatty acid，F(xiàn)A)和葡萄糖氧化提供。心力衰竭時心肌能量代謝底物利用變化，由優(yōu)先利用FA變?yōu)閮?yōu)先利用葡萄糖，導致游離脂肪酸(FFA)堆積，此時血漿兒茶酚胺類物質濃度增高，除了對心肌組織有直接毒性作用，尚能增加β腎上腺素能受體介導的脂解作用，使能量消耗增加，脂肪儲存減少［3］。FFA能抑制線粒體、肌質網(wǎng)和胞質酶體系活力，損傷線粒體功能和呼吸鏈，同時，心肌組織中FFA堆積可抑制糖酵解，使心肌能量代謝進一步惡化，這種代謝重構加重了心肌重構，加劇了功能的惡化。因此，抑制交感神經(jīng)過度激活，逆轉心肌代謝底物轉換，改善代謝重構，是CHF代謝治療的理論基礎［4］。

鈣離子跨膜內流是形成心肌動作電位不可或缺的環(huán)節(jié)，Ca2+作為一種細胞內信使，能與心肌的肌鈣蛋白結合，激活收縮過程，因此在心肌的興奮－收縮偶聯(lián)過程中，Ca2+扮演著極其重要的角色。在生理情況下，通過肌膜ATP依賴性Ca泵的主動轉運與Na+－Ca2+交換機制維持細胞內的Ca2+穩(wěn)態(tài)。線粒體功能被抑制時ATP合成障礙，細胞膜、肌質網(wǎng)Ca2+－ATP酶甚或Na+－K+ATP酶活性下降，胞膜主動運轉障礙，胞內Ca2+、Na+增加，后者通過Na+－Ca2+交換進一步增加胞內Ca2+含量，導致細胞內Ca2+超負荷，從而進一步影響心功能。在心力衰竭模型中，心肌收縮功能的降低主要是由于肌質網(wǎng)對細胞內Ca2+循環(huán)調控障礙［5］。

本研究采用SD大鼠主動脈縮窄法制作心力衰竭模型，模型組心功能明顯下降;電鏡下心肌細胞肌絲排列紊亂，出現(xiàn)部分肌絲溶解，肌膜水腫，局部線粒體增多、腫脹，嵴消失，可見空泡結構;CA－ATP下調，F(xiàn)FA水平升高，表明心力衰竭時存在心肌細胞能量代謝的異常。曲美他嗪治療組能上調CA－ATP，降低FFA水平，具有改善心肌能量代謝的作用，從而改善心力衰竭大鼠模型的心功能。曲美他嗪是一種具有獨特作用機制的抗心肌缺血藥物，其細胞保護作用通過直接抑制線粒體長鏈3－酮酰輔酶A硫解酶(3－KAT)實現(xiàn)，在心肌缺血時葡萄糖裂解ATP的再合成中氧需減少，優(yōu)化心肌細胞的能量產(chǎn)生，并可維持暴露于缺氧狀態(tài)下心肌細胞的生長及ATP的含量，保持電活動的穩(wěn)定性，減少缺血性攣縮，促進心肌細胞功能恢復，為傳統(tǒng)心力衰竭治療提供了獨特的補充和擴展［6］，龔韌等［7］對曲美他嗪治療擴張性心肌病進行Meta分析，結果表明患者6min步行距離增加，左心室射血分數(shù)優(yōu)于對照，且明顯縮小左心室舒張末期內徑。對于心肌細胞的能量代謝變化、信號轉導機制以及形態(tài)變化相關的分子機制等有待進一步深入研究。

1 Van Bilsen M，Smeets PJ，Gilde AJ，et al.Metabolic remodeling of the failing heart:the cardiac burn out syndrome［J］.Cardiovasc Res，2004，61:218－226

2 Anversea P，Hagopian M，Load AV.Quantitative radioautographic lacalization of protein synthesis in experimental cardiac hypertrophy［J］.Lab Invest，1973，29(3):282

3 隋博文，李竹英，敖杰男.心力衰竭與代謝重構［J］.中國心血管病研究，2007，5(11):851－853

4 祝善俊.代謝重構與慢性心力衰竭［J］.中華老年心腦血管病雜志，2007，9(6):361－363

5 Houser SR，Margulies KB.Is depressed myocyte contractile centrally involved in heart failure?［J］.Circ Res，2003，92(4):350－358

6 馬躍，劉俠，趙路明.曲美他嗪對改善原發(fā)性擴張性心肌病患者心功能的療效觀察［J］.臨床軍醫(yī)雜志，2006，34(1):37

7 龔韌，黃曉，吳延慶.曲美他嗪治療擴張型心肌病的Meta分析［J］.中國組織工程研究與臨床康復，2011，15(2):368－372