心臟與代謝

楊士偉, 周玉杰*, 許玉韻, 胡大一

（1首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院心內(nèi)科, 北京市心肺血管疾病研究所, 教育部心血管重構(gòu)相關(guān)疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京100029; 2北京大學(xué)第一醫(yī)院心內(nèi)科, 北京 100034; 3北京大學(xué)人民醫(yī)院心內(nèi)科, 北京 100044）

心臟是人體代謝最為活躍的器官之一，每天消耗的三磷酸腺苷（adenosine-triphosphate，ATP）量達(dá)到5kg，約為其自身重量的17倍[1]。相比于巨大的能量消耗，心臟的能量?jī)?chǔ)備卻很少，每克心肌組織儲(chǔ)備的ATP僅為5mmol，因此心臟對(duì)能量缺乏的耐受能力很低，極易因缺血、缺氧、能量代謝底物或神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)異常而發(fā)生能量代謝障礙，最終導(dǎo)致心肌組織損傷或壞死。

1 心肌的能量代謝

心肌細(xì)胞主要以有氧代謝供能為主。心肌細(xì)胞中線粒體不但含量豐富，而且體積大，細(xì)胞色素等氧化酶體系的活性高，因此，心肌有很強(qiáng)的有氧氧化能力。可供心肌氧化的能源物質(zhì)主要有血漿游離脂肪酸、乳酸、葡萄糖、三酰甘油、酮體、丙酮酸和氨基酸等。其中游離脂肪酸、乳酸、葡萄糖是心肌的主要能量代謝底物。在正常情況下，游離脂肪酸氧化提供心肌能量總耗量的60%～80%，葡萄糖氧化提供10%～20%，其余的主要由乳酸的氧化提供。在心肌缺血、缺氧情況下，線粒體氧化代謝下降，葡萄糖和游離脂肪酸氧化增加，糖酵解成為合成ATP的主要來(lái)源。隨著心肌缺血、缺氧逐漸加重，葡萄糖供應(yīng)也隨之下降或中斷，細(xì)胞內(nèi)糖原貯存顯著消耗。當(dāng)糖酵解大量增加時(shí)，ATP可在無(wú)氧狀態(tài)下水解，致細(xì)胞液內(nèi)產(chǎn)生過(guò)多氫離子。由于糖酵解與葡萄糖氧化不偶聯(lián)，造成缺血心肌有大量氫離子堆積，引起細(xì)胞內(nèi)酸中毒而導(dǎo)致心臟效率降低。同時(shí)，脂肪酸氧化迅速下降或停止，循環(huán)中脂肪酸濃度增加。高濃度脂肪酸一方面抑制心功能，導(dǎo)致心律失常，增加缺血性損傷；另一方面抑制丙酮酸脫氫酶，影響葡萄糖和乳酸氧化，加重酸中毒[1]。

2 心肌能量代謝的影響因素

2.1 血糖水平

糖尿病與心血管疾病之間可能存在共同的發(fā)病基礎(chǔ)，糖尿病患者的心血管危險(xiǎn)顯著增加。多數(shù)冠心病患者合并糖尿病或糖代謝異常，無(wú)論既往有無(wú)明確的糖尿病史，入院時(shí)或入院后血糖升高均是心血管預(yù)后的強(qiáng)、獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[2-4]。血糖升高通過(guò)多種病理生理機(jī)制導(dǎo)致冠心病患者預(yù)后不良。以往建議合并糖尿病的冠心病患者強(qiáng)化降糖治療，但缺乏循證醫(yī)學(xué)證據(jù)支持。近年來(lái)發(fā)表的數(shù)項(xiàng)大規(guī)模隨機(jī)對(duì)照研究并未發(fā)現(xiàn)強(qiáng)化降糖具有額外獲益的證據(jù)，反而觀察到不良心血管事件增加的趨勢(shì)[5-9]。因此，低血糖對(duì)心肌梗死的危害亦逐漸受到重視。我們的前期研究表明，低血糖在急性心肌梗死患者中并不少見(jiàn)，且血糖水平與全因死亡率呈U型曲線關(guān)系[10-12]。本期專欄中，楊清等發(fā)現(xiàn)術(shù)前的血糖水平是對(duì)比劑腎病發(fā)生的危險(xiǎn)因素，無(wú)論是糖尿病患者還是非糖尿病患者，術(shù)前的高血糖均增加對(duì)比劑腎病的發(fā)生率。田曉芳等總結(jié)了血糖異常與心肌梗死和心肌細(xì)胞死亡（包括壞死、凋亡與自噬）的關(guān)系及其機(jī)制。

2.2 神經(jīng)-體液因素

心臟能量代謝除了受供血及底物水平影響外，神經(jīng)-體液因素也在這一過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，如甲狀腺功能亢進(jìn)或減低、高尿酸血癥等均可影響心臟能量代謝過(guò)程。除了早期所關(guān)注的甲狀腺激素在心肌收縮力、心臟節(jié)律以及血管功能方面的影響，近年來(lái)不少研究發(fā)現(xiàn)，在心肌缺血和心肌再灌注損傷過(guò)程中，甲狀腺激素具有一定的心肌保護(hù)作用。本期稿件中，楊士偉等比較了葡萄糖與極化液對(duì)減少冠狀動(dòng)脈介入治療術(shù)后心肌損傷的不同作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冠心病患者介入治療術(shù)前應(yīng)用葡萄糖較極化液可顯著減少術(shù)后心肌損傷。王征等研究進(jìn)一步證實(shí)了甲狀腺功能異常與心血管疾病發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)性。

目前，心臟與代謝日趨發(fā)展成為一門新興的獨(dú)立學(xué)科，國(guó)內(nèi)外部分大型醫(yī)療中心已開(kāi)設(shè)心臟與代謝病房，多個(gè)專業(yè)雜志也已出版發(fā)行并受到高度關(guān)注。近年來(lái)，我們?cè)诙囗?xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市科委重點(diǎn)項(xiàng)目基金、北京市教委重點(diǎn)項(xiàng)目基金及北京市科技新星項(xiàng)目基金等資助下，深入研究代謝異常在心血管疾病病理生理過(guò)程中的作用于機(jī)制，取得了一定成績(jī)。近期，我們將在學(xué)會(huì)的支持下籌設(shè)心臟與代謝學(xué)委會(huì)。感謝中華老年多器官雜志編輯部對(duì)我們的信任，交由我們完成組稿，也希望本期雜志能夠?yàn)槲覈?guó)心臟與代謝疾病事業(yè)的發(fā)展起到拋磚引玉的作用。

[1]Taegtmeyer H.Energy metabolism of the heart: from basic concepts to clinical applications[J].Curr Prob Cardiol, 1994, 19(2): 59-113.

[2]Stolker JM, McCullough PA, Rao S,et al.Pre-procedural glucose levels and the risk for contrast-induced acute kidney injury in patients undergoing coronary angiography[J].J Am Coll Cardiol, 2010, 55(14):1433-1440.

[3]Kosiborod M, McGuire DK.Glucose-lowering targets for patients with cardiovascular disease: focus on inpatient management of patients with acute coronary syndromes[J].Circulation, 2010, 122(25): 2736-2744.

[4]Sinnaeve PR, Steg PG, Fox KA,et al.Association of elevated fasting glucose with increased short-term and 6-month mortality in ST-segment elevation and non-ST-segment elevation acute coronary syndromes: the Global Registry of Acute Coronary Events[J].Arch Intern Med, 2009, 169(4): 402-409.

[5]Malmberg K.Prospective randomised study of intensive insulin treatment on long term survival after acute myocardial infarction in patients with diabetes mellitus.DIGAMI (Diabetes Mellitus, Insulin Glucose Infusion in Acute Myocardial Infarction) Study Group[J].BMJ, 1997,314(7093): 1512-1515.

[6]Malmberg K, Ryden L, Wedel H,et al.Intense metabolic control by means of insulin in patients with diabetes mellitus and acute myocardial infarction (DIGAMI 2):effects on mortality and morbidity[J].Eur Heart J, 2005,26(7): 650-661.

[7]Cheung NW, Wong VW, McLean M.The Hyperglycemia:Intensive Insulin Infusion in Infarction (HI-5) study: a randomized controlled trial of insulin infusion therapy for myocardial infarction[J].Diabetes Care, 2006, 29(4):765-770.

[8]Frye RL, August P, Brooks MM,et al.A randomized trial of therapies for type 2 diabetes and coronary artery disease[J].N Engl J Med, 2009, 360(24): 2503-2515.

[9]Patel A, MacMahon S, Chalmers J,et al.Intensive blood glucose control and vascular outcomes in patients with type 2 diabetes[J].N Engl J Med, 2008, 358(24):2560-2572.

[10]Yang SW, Zhou YJ, Liu YY,et al.Influence of abnormal fasting plasma glucose on left ventricular function in older patients with acute myocardial infarction[J].Angiology, 2012, 63(4): 266-274.

[11]Yang SW, Zhou YJ, Nie XM,et al.Effect of abnormal fasting plasma glucose level on all-cause mortality in older patients with acute myocardial infarction: results from the Beijing Elderly Acute Myocardial Infarction Study (BEAMIS)[J].Mayo Clin Proc, 2011, 86(2):94-104.

[12]Yang SW, Zhou YJ, Hu DY,et al.Association between admission hypoglycaemia and in-hospital and 3-year mortality in older patients with acute myocardial infarction[J].Heart, 2010, 96(18): 1444-1450.