王貴羅,樊順克,趙施竹
脂聯素和瘦素在維持代謝穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用,與多種病理生理條件和包括心血管疾病(CVD)在內的疾病有關。脂聯素具有抗炎、胰島素增敏和抗動脈粥樣硬化的特性,是在脂肪組織中大量合成和分泌的心臟保護脂肪因子[1-2]。高水平的循環(huán)脂聯素對代謝過程有良好的影響,并能防止肥胖、代謝綜合征、動脈粥樣硬化及心血管疾病的發(fā)生[1-3]。肥胖與高血清瘦素水平(高瘦素血癥)和低血清脂聯素水平(低脂聯素血癥)有關[4-5],瘦素是與肥胖相關的許多心血管疾病的影響因素[6]。脂聯素和瘦素與心臟的收縮和舒張功能障礙有關[7-10]。但也有研究報道,高脂聯素水平與急性心肌梗死病人發(fā)生心肌肥厚和心力衰竭有關[11]。脂聯素的抗凋亡作用可減少心肌纖維化和氧化應激[12-14],低脂聯素水平與左室肥厚和心血管事件及死亡率增加有關[15]。此外,在收縮性和舒張性心力衰竭病人中,循環(huán)脂聯素水平的增加結果并不一致,血漿中較高的激素濃度與心力衰竭和心血管手術病人的預后不良有關[16-19],存在一種可能的機制,心臟惡病質和肌肉消瘦(肌肉減少)導致心力衰竭病人脂聯素水平升高[20-21]。肥胖與左心房(LA)增大、左心室質量、室壁厚度增加及舒張功能障礙有關[22-24],肥胖使心力衰竭的風險增加[25]。實驗研究報道,瘦素可促進離體心肌細胞肥大[26]。但也有研究表明,瘦素可能具有心臟保護作用,在>70歲未患心血管疾病的受試者中,較高的瘦素水平與較低的左心室質量、室壁厚度和左心房大小有關[27-29]。有實驗研究表明,對瘦素缺乏小鼠誘導其發(fā)生心肌梗死后,小鼠可出現心臟功能障礙和預后惡化[30]。此外,瘦素代謝異常還可導致心肌肥厚[31],脂肪因子(脂聯素和瘦素)濃度與心外膜脂肪質量相關[32]。因此,瘦素和脂聯素在心血管疾病病人中的病理生理意義尚未闡明。本研究探討血清瘦素和脂聯素在心血管手術病人中的病理生理作用,并對血清瘦素和脂聯素水平與超聲心動圖結果、病理生理狀態(tài)以及臨床實驗室數據之間的關系進行分析。
1.1 臨床資料 選取2017年1月—2019年6月南陽市第二人民醫(yī)院收治的擇期心血管手術病人108例作為研究對象。入選病人均進行包括β受體阻斷劑、血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑(ARB)或血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEI)、利尿劑、他汀類藥物、降糖藥物等治療。其中,男60例,女48例;年齡30~87(68.6±12.4)歲;體質指數(BMI)為(23.6±4.1)kg/m2;紐約心臟病協會(NYHA)心功能分級Ⅰ級6例,Ⅱ級58例,Ⅲ級44例;心房顫動38例;高血壓病86例,糖尿病30例,血脂異常70例,吸煙25例;血液透析12例,冠狀動脈旁路移植術(CABG)30例,主動脈瓣置換術(AVR)22例,二尖瓣置換(MVR)[二尖瓣成形術(MVP)]伴或不伴三尖瓣置換術(TVR)[三尖瓣成形術(TVP)]20例,CABG聯合瓣膜置換/修復術(AVR、MVP、TVP)10例,AVR聯合其他瓣膜(MVP、TVP)或主動脈全弓置換術(TAR)7例,TAR11例,其他術式8例;β受體阻斷劑治療61例,鈣離子拮抗劑治療42例,ACEI或ARB治療72例,利尿劑治療62例,他汀類藥物治療60例,降糖藥物治療25例;超聲心動圖指標:左房直徑(LAD)為(43.5±9.1)mm,左室舒張末期內徑(LVEDD)為(51.9±10.5)mm,左室收縮末期內徑(LVESD)為(36.0±9.8)mm,左室射血分數(LVEF)為(57.7±12.6)%,左室質量指數(LVMI)為(113.0±39.0)g/m2,舒張早期左室流入速度(E)與舒張早期二尖瓣環(huán)速度(e′)比值(E/e′)為 20.3±11.2,左心房容積指數(LAVI)為(41.1±26.4)mL/m2。所有入選病人均知情同意并簽署知情同意書。
1.2 實驗室檢查
1.2.1 生化指標檢測 于術前檢測病人空腹血總膽固醇(TC)、血紅蛋白(Hb)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、清蛋白(Alb)、腦利鈉肽(BNP)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、非HDL-C、三酰甘油(TG)、估計的腎小球濾過率(eGFR)。生化數據采用常規(guī)化學方法于醫(yī)院臨床實驗室進行分析,采用乳膠增強新螺旋免疫法測定炎癥標志物超敏C反應蛋白(hsCRP)水平。
1.2.2 血清空腹脂聯素、瘦素和腫瘤壞死因子(TNF)-α水平檢測 于手術當天上午采集外周靜脈,測量空腹脂聯素、瘦素和TNF-α水平。4 ℃,3 000 r/min離心10 min,分離血清放置于-80 ℃待測。血清聯素水平檢測采用人脂聯素(Adiponectin/Acrp30)酶聯免疫吸附(ELISA)試劑盒(上海心語生物技術有限公司,DRP300,R&D Systems),檢測閾值為 0.24 ng/mL。采用放射免疫測定法測定血清瘦素,通過多功能液相芯片分析系統(tǒng)(Luminex200TM系統(tǒng))測定讀數,計算血清瘦素、TNF-α濃度,檢測閾值分別為10.2 pg/mL、1.2 pg/mL。
1.3 超聲心動圖檢測 行經于術前胸超聲心動圖檢測LAD、LVEDD、LVESD、左室舒張期末室間隔厚度(IVST)、左室舒張期末后壁厚度(LVPWT),測量使用M-模式。從心尖兩室和四室的角度,用改良辛普森(Simpson)法和計算機輔助平面測量左室舒張末期容積(LVEDV)和左室收縮末期容積(LVESV),根據公式LVEF=(LVEDV-LVESV)/LVEDV計算LVEF值,采用Devereux校正公式:左心室質量(LVM)=0.8×[1.04×(LVEDD+IVST+LVPWT)3-LVEDD3] +0.6計算LVM。
1.4 步態(tài)速度、手握力和自主等長收縮力的測量 步態(tài)速度的測量采用6 min步行試驗(6MWT)實驗:測定以最快速度行走6 min的距離。自主等長收縮測量:應用數字測力計測量膝關節(jié)伸肌最大自主等長收縮(MVIC)力量,測量3次,取最大值。手握力的測量:采用英國 Biometrics公司生產的 G100手部握力計(Dynamometer)進行測量,測試前受試者進行1~3次施力練習以熟悉如何用力,待發(fā)出開始命令后,受試者以個人最大努力快速增加力量至最大,并持續(xù)施力,直至無法或不愿繼續(xù)維持施力為止,整個施力過程由計算機監(jiān)控并觀察施力是否繼續(xù),進行3次,取最大值。
1.5 生物電阻抗測量 使用多頻生物電阻阻抗分析儀(BIA,Biospacte Co,Ltd,Korea/Model JMW140)進行人體組分測量,電導率隨著體脂的增加而降低[33]。將電極放置在身體的8個精確觸覺點,以實現多段頻率分析。在左、右手臂,軀干,左、右腿部位用6種不同頻率(1 kHz、5 kHz、50 kHz、250 kHz、500 kHz和1 000 kHz)進行30次阻抗測量。在安靜狀態(tài)下,取仰臥位,肘部伸展放松并放于軀干旁,記錄體脂質量(BFM)、體脂百分比(BF%)、瘦體質量(LBM)和骨骼肌質量(SMV)。此外,四肢骨骼肌質量指數(SMI,SMI=四肢骨骼肌質量/身長2)為兩上肢和兩下肢的瘦肌組織之和。其中肌肉減少癥的診斷符合亞洲肌肉減少癥工作組的診斷標準:年齡≥65歲;男性手握力<26 kg,女性手握力<18 kg或步態(tài)速度≤0.8 m/s;SMI女性<7.0 kg/m2,男性<5.7 kg/m2[34]。
1.6 肌肉厚度測量 采用日立 EUB-8500 B超實時采集肌肉的動態(tài)超聲圖像,配備96陣元線陣超聲探頭,頻率為7 MHz。用一個定制的、多角度可調節(jié)的支架固定超聲探頭,使探頭的長軸與受試者大腿方向平行。受試者坐于凳子上做大腿肌肉自由收縮運動。超聲掃描儀的視頻輸出通過視頻卡采集,視頻幀率為 25 Hz,圖像分辨率為 0.15 mm。從超聲圖像中識別皮下脂肪組織-肌肉界面和肌肉-骨界面。從脂肪組織-肌肉界面到肌肉-骨界面的垂直距離作為大腿股前肌群厚度(TMTH)。在仰臥位和站立位分別進行兩次測量,并采用平均值進行分析。
2.1 各參數性別差異比較 女性年齡、體脂百分比高于男性,步態(tài)速度、手握力、膝伸展強度和骨骼肌肌量低于男性,血清HDL-C、脂聯素、瘦素水平高于男性,血清TC、TNF-α水平低于男性,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。詳見表1。
表1 各參數的性別差異(±s)
2.2 血清脂聯素、瘦素水平與其他臨床指標的關系 血清脂聯素水平與年齡、BNP、HDL-C、TNF-α呈正相關(P<0.05),與BMI、eGFR、TG、非HDL-C、HbA1c、Hb、Alb呈負相關(P<0.05);血清瘦素水平與BMI、TC、TG、LDL-C、非HDL-C、Alb呈正相關(P<0.05),與BNP呈負相關(P<0.05);血清脂聯素水平與瘦素水平呈負相關(P<0.05)。詳見表2。
表2 血清脂聯素、瘦素水平與其他臨床指標的相關性
分別以血清脂聯素、瘦素水平為因變量,BNP、eGFR、TG、HDL-C、LDL-C、HbA1c、Hb、Alb為自變量,調整年齡、性別和BMI影響因素后,進行線性回歸分析,結果顯示:BNP、eGFR、TG、HDL-C為血清脂聯素的影響因素;Alb為血清瘦素的影響因素。詳見表3、表4。
表3 血清脂聯素影響因素的線性回歸分析
表4 血清瘦素影響因素的線性回歸分析
2.3 血清脂聯素、瘦素水平與超聲心動圖參數的相關性 血清瘦素水平與LAD、LVEDD、LVESD、LVM、LVMI、LAVI呈負相關(P<0.05),與LVEF呈正相關(P<0.05)。血清脂聯素水平與LAD、LAVI、E/e′呈正相關(P<0.05)。詳見表5。
表5 血清脂聯素、瘦素水平與超聲心動圖參數的相關性
以血清瘦素水平為因變量,LAD、LVEF、LVMI、E/e′為自變量進行線性回歸分析結果顯示,調整年齡、性別和BMI影響因素后,LAD(P=0.002)、 LVMI(P=0.036)為血清瘦素的影響因素。以LAVI、E/e′和LVMI為因變量,血清瘦素和脂聯素水平為自變量,進行線性回歸分析結果顯示,調整年齡、性別和BMI影響因素后,瘦素和脂聯素水平均為LAVI、E/e′和LVMI的影響因素(瘦素P<0.001,脂聯素P<0.001)。以E/e′為因變量,血清瘦素和脂聯素水平為自變量,進行線性回歸分析結果顯示,調整年齡、性別和BMI影響因素后,脂聯素水平為E/e′的影響因素(P=0.022)。以LVMI為因變量,血清瘦素和脂聯素水平為自變量,進行線性回歸分析結果顯示,調整年齡、性別和BMI影響因素后,瘦素水平為LVMI的影響因素(P=0.003)。詳見表6。
表6 血清瘦素、脂聯素濃度及超聲心動圖表現的多元線性回歸分析
2.4 血清脂聯素、瘦素水平與握力強度、膝伸展強度、步態(tài)速度、股前肌群厚度、骨骼肌質量、SMI、體脂量、體脂百分比呈相關性 血清瘦素水平與體脂量、體脂百分比呈正相關。男性血清瘦素與骨骼肌質量和SMI呈正相關;脂聯素與股前肌群厚度、骨骼肌質量和SMI呈負相關。女性脂聯素水平與SMI、骨骼肌質量呈負相關。Logistic回歸分析男性和女性肌肉減少癥的優(yōu)勢比(OR),結果顯示,在年齡調整后,血清脂聯素水平是男性肌肉減少的獨立預測因子[P=0.037,OR=1.119,95%CI(1.007,1.124)],且血清瘦素水平不是男性肌肉減少癥的獨立預測因子(P=0.440)。經年齡調整后,脂聯素、血清瘦素水平均不是女性肌肉減少癥的獨立預測因子(脂聯素P=0.955,瘦素P=0.405)。繪制ROC曲線,以確定血清脂聯素濃度的最佳截斷值,以檢測男性的肌肉減少癥,ROC曲線下面積(AUC)為 74.7%,敏感性和特異度分別為84.2%、64.0%,最佳截斷值為 6.2 μg/mL。詳見表7、圖1。
表7 血清脂聯素強度、瘦素水平與握力強度、膝伸展、步態(tài)速度、股前肌群厚度、骨骼肌質量、SMI、體脂量、體脂百分比的相關性
圖1 血清脂聯素預測男性肌肉減少癥的ROC曲線
2.5 低脂聯素水平和高脂聯素水平男性病人各項指標比較 根據脂聯素水平是否<6.2 μg/mL將男性病人分為低脂聯素組(22例)和高脂聯素組(38例)。與低脂聯素組比較,高脂聯素組eGFR、Hb、TG、LVEF、手握力、膝伸展強度和SMI較低,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05或P<0.01);年齡、BNP、LAD、E/e′、LAVI、TNF-α較高,差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05或P<0.01)。兩組血清瘦素水平比較,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。詳見表8。
表8 低脂聯素水平和高脂聯素水平男性病人各項檢測指標比較(±s)
本研究結果顯示,接受手術的CVD病人血清瘦素水平與LVEF、Alb、體脂量呈正相關,與BNP、LAD、LVMI、LAVI呈負相關;血清脂聯素水平與 BNP、LAD、LAVI呈正相關,與BMI、Hb、Alb呈負相關;多因素分析顯示,瘦素或脂聯素水平和超聲心動圖參數相關;血清脂聯素與瘦素呈負相關,與TNF-α呈正相關;男性血清瘦素水平與骨骼肌質量、SMI呈正相關,而脂聯素水平與股前肌群質量、骨骼肌質量及SMI呈負相關;經年齡調整后,脂聯素水平是男性肌肉減少癥的獨立預測因子。提示血清瘦素和脂聯素在接受心血管手術CVD病人的心臟重塑中發(fā)揮作用;脂聯素可能是代謝信號受損的標志,可能與炎癥、營養(yǎng)不良和心血管外科手術病人的肌肉消瘦等心力衰竭的進展有關。
瘦素是一種體重調節(jié)因子,血清瘦素水平與體脂量直接相關[35]。研究顯示,血清瘦素濃度與TC、TG、LDL-C、非HDL-C、BMI、體脂質量和體脂百分比呈正相關[32]。肥胖與左心房大小、室壁厚度、舒張功能障礙及心力衰竭有關[22-25]。本研究顯示,CVD病人血清瘦素濃度與LAD、LVMI和LAVI呈負相關;回歸分析還表明,LAD和LVMI是在年齡、性別和BMI調整后血清瘦素濃度的影響因素;另一方面,血清瘦素水平是調整年齡、性別和BMI后預測LAVI和LVMI的影響因素;血清瘦素水平與LVEF呈正相關;血清瘦素水平與心力衰竭嚴重程度的標志物血漿BNP水平呈負相關,而血清脂聯素濃度與血漿BNP水平呈正相關。這些均表明,瘦素對CVD病人的心臟結構和功能有良好的影響,與以往研究結果[27,29,36]一致。然而,一些關于瘦素的矛盾發(fā)現可解釋為肥胖引起的瘦素抵抗,通常與LAD、LVM的增加和舒張功能障礙有關[22-24],也就是說,隨著體重的增加,瘦素受體脫敏的可能性增加[37]。本研究中BMI在正常范圍內,表明瘦素可能是一種心臟保護脂肪因子,可減少接受心血管手術的非肥胖CVD病人的心臟重塑。因此,較低的瘦素水平可能與失去這種脂肪因子的保護作用有關[38]。
本研究結果還顯示,血清脂聯素水平與年齡、BNP和HDL-C呈正相關,與BMI、eGFR和TG呈負相關。已有研究表明,慢性心力衰竭(CHF)病人血清脂聯素水平與NYHA分級和BNP水平有關[16-17,20,32],提示血清脂聯素水平可作為CHF病人的預后指標之一。且有研究表明,BNP可增強CHF病人脂肪細胞中脂聯素的產生[39-40],提示血清脂聯素水平的升高與心臟功能障礙和預后較差有關。有研究表明,老年男性血清脂聯素水平升高[41],與LVEF呈負相關,但其他研究未能證實這一現象[42-43],可能與病例選擇、檢測方法、檢測時機等因素有關。此外,研究顯示脂聯素水平與肥厚型心肌病病人舒張功能障礙呈正相關[44]。本研究中,脂聯素濃度與LVEF之間沒有明顯的相關性,但脂聯素濃度與舒張功能障礙的標志物LAD、LAVI和E/e′呈正相關。因此,可推測脂聯素在心功能不全中有至關重要的作用,可能與心血管外科手術CVD病人的心力衰竭進展有關。
研究報道,心臟惡病質和肌肉消瘦導致心力衰竭病人血清脂聯素水平升高[17,20-21]。血清脂聯素水平的升高為骨骼肌力量減弱[45-47]、肌纖維長度[48]減少、肌萎縮和惡病質[49-51]的標志。本研究結果顯示,男性血清瘦素水平與骨骼肌容量和SMI呈正相關,脂聯素與股前中肌群厚度、部分骨骼肌質量和SMI呈負相關;女性血清瘦素水平與SMI呈負相關。血清脂聯素水平與營養(yǎng)不良標志物BMI和營養(yǎng)因子Hb、Alb呈負相關,提示脂聯素可能在惡病質或肌肉減少癥的發(fā)病機制中發(fā)揮作用,特別是在男性病人中[17,20-21]。脂聯素與炎性因子TNF-α呈正相關,而瘦素與炎性因子無相關性。
本研究通過ROC曲線分析脂聯素預測肌肉質量減少的效能,結果顯示,AUC為74.7%,截斷值為6.2 μg/mL。根據血清脂聯素水平截斷值分為低脂聯素組和高脂聯素組,與低脂聯素組比較,高脂聯素組Hb、LVEF、握力、膝關節(jié)伸展強度、大腿前肌厚度和SMI較低(P<0.05或P<0.01);BNP、LAD、E/e′、LAVI、TNF-α較高(P<0.05或P<0.01)。血清脂聯素水平與營養(yǎng)因子Hb、Alb呈負相關,與血清瘦素水平和Alb呈正相關,提示升高的血清瘦素與較好的營養(yǎng)狀態(tài)有關,而脂聯素則與之相反,均表明瘦素是評價營養(yǎng)不良[52-53]的生物學標志。
綜上所述,瘦素和脂聯素可能在接受心血管手術的CVD病人心臟重塑中發(fā)揮重要作用,且脂聯素可能是代謝信號受損的標志物,與炎癥、營養(yǎng)不良和心血管外科手術病人的肌肉消瘦等心力衰竭的進展有關。此外,瘦素和脂聯素可能是CVD病人手術風險的生物標志物。