老年心脏能量代谢变化及调节机制与心力衰竭个体化治疗及监测

发布时间：2017-06-09 15:17

  本文关键词：老年心脏能量代谢变化及调节机制与心力衰竭个体化治疗及监测，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的:探讨大鼠心脏能量代谢随年龄增长的变化及其相关调节机制。方法:选用2月龄和14月龄雄性SD大鼠分别作为低龄组和老龄组,并分别给予曲美他嗪、左卡尼汀、生理盐水灌胃4周处理,共6个组别,分别记为YT(Young Trimetazine),YL(Young L-carnitine),YC(Young control);AT(Aging Trimetazine),AL(Aging L-carnitine),AC(Aging control)。实验末期利用超声检测心脏收缩功能以及舒张功能;利用HPLC测定心尖组织ATP的含量;HE染色观察心肌组织结构;利用透射电镜观察线粒体的超微结构变化;用western blot检测心肌GLUT-4和CPT-1的表达;用生化方法检测血清MDA、SOD、Glu、TG、TC、LDL-c、HDL-c、AST、ALT、ALP、BUN、Cr、LDH含量。结果:(1)超声心动图:各组大鼠LVEF基本正常,与低龄对照组相比,老龄对照组LVEF略下降;与对照组相比,曲美他嗪能明显提高EF%及FS%,而左卡尼汀组无明显改善。低龄左卡尼汀组略优于低龄曲美他嗪组;(2)HPLC检测大鼠心尖组织ATP含量:老龄大鼠明显低于低龄大鼠,应用曲美他嗪及左卡尼汀均能提高老龄大鼠心肌ATP含量,且曲美他嗪优于左卡尼汀。与对照组相比,低龄组大鼠用药组心肌产能均降低;(3)心肌组织HE染色:老龄对照组:心肌细胞排列疏散、紊乱,可见断裂、溶解,可见间质增生,可见炎性细胞浸润;曲美他嗪及左卡尼汀灌胃处理的大鼠心肌纤维断裂、溶解减少,排列较老龄对照组更为整齐,间质增生减少,炎性细胞浸润减少。低龄各组大鼠心肌纤维紧密、整齐排列,未见断裂、溶解现象,未见炎性细胞浸润。(4)心肌细胞线粒体超微结构:低龄对照组(YC):心肌线粒体排列整齐,形态呈圆形或卵圆形,整个线粒体腔充满整齐、密集、均匀分布与排列的嵴。低龄曲美他嗪组(YT):线粒体基质电子密度较同龄对照组降低,线粒体嵴分布不够均匀、排列不够整齐,且多为纵向嵴(即线粒体嵴与线粒体长轴平行)。并且可见巨大线粒体,巨大线粒体内可见局灶性空泡,嵴减少、呈堆积聚集状态、分布不均匀。低龄左卡尼汀组(YL):线粒体形态呈圆形或卵圆形,大多数线粒体基质电子密度与同龄对照组基本相同,排列整齐、紧密,线粒体嵴整齐、均匀、密集分布。少数线粒体出现线粒体内局灶性空泡。老龄对照组(AC):心肌线粒体出现高度肿胀,变现为:体积变大、线粒体基质电子密度降低、线粒体嵴长度变短、位置移向周围并且数量减少。线粒体嵴排列紊乱、分布不均匀,线粒体基质内可见多个局灶性空泡。线粒体整体形态可见圆形、近似方形及其他不规则形态。老龄曲美他嗪组(AT):线粒体体积较老龄对照组肿胀的线粒体体积明显减小,大小基本与低龄对照组线粒体体积相近,但线粒体形态与正常低龄对照组不同,多呈现方形,排列整齐。线粒体嵴分布均匀、局灶性空泡变较老龄对照组明显减少,线粒体基质电子密度较老龄对照组明显提高,但仍然低于正常低龄对照组。老龄左卡尼汀组(AL):巨大线粒体多见,形态呈现巨大卵圆形,线粒体嵴分布与排列较老龄对照组更加均匀、整齐,局灶性空泡变性较老龄对照组减少,线粒体基质密度较老龄对照组提高。(5)Western blot检测GLUT-4和CPT-1表达量:与低龄对照大鼠比较,老龄大鼠GLUT-4与CPT-1表达量均下降,GLUT-4/CPT-1比值增大。应用曲美他嗪、左卡尼汀灌胃组的老龄大鼠GLUT-4、CPT-1表达量均有所升高,且老龄曲美他嗪组GLUT-4/CPT-1比值显著增大,左卡尼汀组GLUT-4/CPT-1较老龄对照组无明显变化。应用曲美他嗪、左卡尼汀灌胃组的低龄小鼠GLUT-4、CPT-1表达量均有所下降。(6)与低龄对照组相比,老龄对照组血清MDA的含量明显增加,SOD的活力可见代偿性升高。曲美他嗪以及左卡尼汀都能够提高SOD活力;各组大鼠血清心肝肾相关血清指标无显著统计学差异。结论:随着老龄化,心肌葡萄糖代谢和脂肪酸代谢都下降,虽然低龄大鼠心肌代谢底物以脂肪酸为主,但是老龄大鼠心肌代谢变成以葡萄糖代谢占主导地位,也就是说存在代谢底物的“胚胎型再演”现象。如果这种代偿不能有效提高产能,那么就会导致过氧化物质大量堆积、心脏ATP浓度下降,进而出现线粒体结构以及数量的变化,包括线粒体肿胀、嵴减少与稀疏、空泡变性等,心脏线粒体整体氧化能力则进一步降低,并最终导致大鼠心脏收缩/舒张功能减退,甚至出现心肌组织结构的损伤性变化。曲美他嗪和左卡尼汀均能通过调节心脏能量代谢底物来改善老龄大鼠心肌能量代谢、增强抗氧化能力、改善心功能、减轻组织结构损伤,并且曲美他嗪明显优于左卡尼汀,考虑与曲美他嗪明显优化葡萄糖代谢从而更高效的利用氧有关。而应用药物干预正常低龄大鼠的心肌能量代谢,不仅无益,反而可能减少心肌产能、损伤线粒体结构,这进一步提示我们在应用能量代谢药物治疗时应充分考虑年龄对于代谢的影响。背景:随着我国进入人口老龄化社会,作为各种心脏疾病终末状态的心力衰竭,其发病率及患病率逐年升高。目前,心力衰竭的诊断仍然以心脏超声检测LVEF作为“金标准”,同时指南还推荐应用NT-pro BNP作为心力衰竭辅助诊断及病情监测的血清学指标。然而,在临床医疗实践中,单纯应用射血分数以及氨末端脑钠肽前体有时并不能很好的反映病情,这两个“金标准”与病情并不完全呈一一对应的关系。因此,临床医生希望能够有更加完善的、更加准确的心力衰竭病情评价系统来反映病情并指导临床诊疗。我们认为基于目前的研究成果,最适合组建心衰病情评价系统并且最有希望应用于医学的发展方向——精准医疗的分子指标就是血清学生物标记物。首先,血清是人体最易获得的检测标本,并且血清学生物标记物检测方法简单可靠,其次,不同的血清学生物标记物由于代表了不同的病理生理学机制,从而使其联合应用全面评价心衰病情成为可能。磷酸肌酸、左西孟旦、重组人脑利钠肽是近年逐渐应用于心衰治疗的3种新兴药物,以其良好的治疗效果而被用于急性心衰以及进入失代偿期的慢性心衰。而对于这3种药物的最佳适用人群目前并没有明确的应用标准,因此存在医疗资源的浪费和药物选择的相对盲目性。我们推测,由于这3种药物具有各自不同的药理作用机制,因此很可能存在与之一一对应的生物标记物,这样就可以利用生物标记物的变化更加有针对性选择治疗药物、选择适应症人群。目的:(1)利用多个不同病理生理机制的血清学生物标记物组成一个心衰病情评价系统,尽可能全面的评估心衰病情和监测治疗效果;(2)利用生物标记物对心衰患者进行亚群分类,寻找不同亚群的心衰患者更为适合的治疗药物,推动个体化医疗及精准医疗的实施,并最终有利于临床诊疗资源的合理利用。方法:采取随机分组、平行设计、标准阳性对照设置临床试验。选择LVEF≤0.40的处于失代偿期的慢性心力衰竭住院患者160例,签署临床试验知情同意书后,根据住院号采用随机数字表余数法随机分配至4个组别,每组各有40例患者:1)对照组(Con):按照指南给予慢性心力衰竭基本药物治疗,包括利尿剂、β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂、醛固酮受体拮抗药、正性肌力药物等。2)磷酸肌酸组(PCr):基本药物加用磷酸肌酸。3)左西孟旦组(Lev):基本药物加用左西孟旦。4)重组人脑利钠肽组(rh BNP):基本药物加用重组人脑利钠肽。分别在治疗前和治疗1周后监测并记录患者的生命体征、心力衰竭临床表现,利用心脏超声测定射血分数、利用酶联免疫吸附法(Elisa)测定血清NT-pro BNP、Copeptin、ST-2、Galectin-3浓度。结果:共150例纳入结果分析。1)临床有效率:对照组62.5%(25/40),磷酸肌酸组84.2%(32/38),左西孟旦组89.2%(33/37),重组人脑利钠肽组85.7%(30/35)(x2=10.744,P=0.013)。各试验组均优于对照组(Fisher确切概率分别为P=0.042,0.008,0.035)。2)各组血清生物标记物治疗前后的变化:(1)治疗前各组血清NT-pro BNP水平无显著差异(P0.05),具有同质性。治疗后各组血清NT-pro BNP水平均明显下降(Con组t=5.643,P0.001;PCr组t=7.633,P0.001;Lev组t=5.794,P0.001;rh BNP组t=8.820,P0.001)。与对照组相比,3个试验组NT-pro BNP的下降幅度更大(P值分别为0.041,0.029,0.011)。试验组组间比较尚不具备统计学上的差异(P0.05)。(2)治疗前各组Copeptin水平无显著差异(P0.05),具有同质性。与治疗前相比,各组治疗后血清Copeptin水平下降(Con组t=5.044,P0.001;PCr组t=5.057,P=0.001;Lev组t=3.95,P=0.006;rh BNP组t=6.669,P=0.001)。与对照组相比,3个试验组的Copeptin水平下降幅度更大(P值分别为0.039,0.035,0.018),试验组组间比较尚不具备统计学上的差异(P0.05)。(3)治疗前各组ST2水平无显著差异(P0.05),具有同质性。Con组、PCr组、Lev组治疗后ST2较治疗前明显下降,差异具有统计学意义(Con组t=3.741,P=0.004;PCr组t=4.137,P=0.003;Lev组t=6.04,P0.001)。rh BNP组治疗前后血清ST2水平无统计学差异(rh BNP组t=0.549,P=0.5950.05)。Lev组明显优于Con组及rh BNP组(分别为P=0.045,P0.001),与PCr组比较尚未达到有统计学意义(P=0.084),PC组与Con组相比尚不具有统计学差异(P=0.856),rh BNP组ST2降低明显低于其他各组(P=0.015,=0.014,0.001)。(4)治疗前各组血清Galectin-3水平无显著差异(P0.05),具有同质性。与治疗前相比,Lev组治疗后血清Galectin-3明显下降(P0.05),其余各组治疗前后Galectin-3水平无明显差异。3)安全性观察:观察并记录各组患者生命体征、出入量、电解质、肝肾功能、以及室性心律失常、心源性休克、心肌梗死等心血管不良事件的发生情况:各组不良反应发生率分别为5%(2/40)、5.3%(2/38)、8.1%(3/37)、8.6%(3/35),组间比较无显著差异(P0.05,注:需采用SAS软件进行R*C列联表的Fisher确切概率法)。4)以上血清标记物与NYHA心功能分级的关系:在心功能III、IV级比较,Galectin-3比较差异具有统计学意义(P=0.0370.05),而NT-pro BNP(P=0.49)、ST2(P=0.20)、Copeptin(P=0.13)在心功能III级与IV级比较差异不具有统计学意义。5)以上血清标记物与射血分数进行双变量Spearman相关性分析:ST2与射血分数呈负相关(r=-0.378,P=0.004);NT-pro BNP与射血分数呈负相关(r=-0.273,P=0.042)。而Copeptin(r=-0.149,P=0.272)、Galectin-3(r=-0.012,P=0.931)与与射血分数没有显著的相关性。6)新指标Galectin-3、ST2、Copeptin与经典指标NT-pro BNP进行Spearman相关分析:ST2与NT-pro BNP呈正相关(r=0.326,P=0.003),而Galectin-3(r=0.042,P=0.706)、Copeptin(r=0.035,P=0.752)与NT-pro BNP无显著相关性。7)以上各血清学标记物与年龄、性别、原发病的类别分别进行偏相关分析:NT-pro BNP年龄呈正相关(r=0.341,P0.05)与原发病类别、年龄无关(P0.05),Copeptin、Galectin-3、ST2与年龄、性别、原发病类别均无相关性(P0.05)。结论:1.联合应用NT-pro BNP、Copeptin、ST2、Galectin-3可以更加全面的评估心衰患者病情,其中Galectin-3可以作为辅助进行心功能分级的指标。NT-pro BNP、Copeptin、ST2可以即时监测治疗效果,新指标中以ST2最佳,因其不受年龄、性别、原发病的影响,且与NT-pro BNP、LVEF均具有良好的相关性,并且可一定程度地区分并预测不同药物对于远期心肌纤维化预后的影响。2.联合检测以上血清生物标记物可以作为临床治疗用药的参考指标:对于NT-pro BNP、Copeptin升高的心衰患者可以选用磷酸肌酸、左西孟旦、重组人脑利钠肽进行治疗;对于合并有Galectin-3升高的心衰患者尤其适合使用左西孟旦治疗;对于合并有ST2升高的心衰患者应避免使用重组人脑利钠肽,可以选用磷酸肌酸、左西孟旦。
【关键词】：老龄化 心肌能量代谢 ATP 线粒体结构 曲美他嗪 左卡尼汀 葡萄糖转运子-4(GLUT-4) 肉碱脂酰转移酶-1(CPT-1) 心力衰竭 磷酸肌酸 左西孟旦 重组人脑利钠肽 氨末端脑钠肽前体 和肽素 ST2蛋白 半乳糖凝集素-3
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R541.6
【目录】：

• 第一部分 老年大鼠心脏能量代谢变化及调节机制8-40
• 摘要8-11
• ABSTRACT11-14
• 主要符号表14-16
• 前言16-18
• 材料18-19
• 1.1 实验动物18
• 1.2 药品与试剂18
• 1.3 实验仪器18-19
• 方法19-23
• 2.1 模型制备19
• 2.2 超声心动图19
• 2.3 标本采集与处理19-20
• 2.4 HPLC测定心尖组织ATP含量20-21
• 2.5 HE染色观察心肌组织结构21
• 2.6 电镜观察线粒体的超微结构21
• 2.7 Western blot检测心肌GLUT-4 和CPT-1 表达情况21-22
• 2.8 统计学分析22-23
• 结果23-30
• 3.1 超声心动图23
• 3.2 HPLC检测心尖组织ATP含量23-24
• 3.3 HE染色观察心肌组织形态24-25
• 3.4 心肌细胞线粒体超微结构25-27
• 3.5 Western blot检测心肌组织GLUT-4 和CPT-1 的表达27-28
• 3.6 大鼠血清MDA及SOD含量测定28
• 3.7 血糖、血脂、肝肾功能、心肌损伤血清学指标28-30
• 讨论30-37
• 4.1 心肌能量代谢概述30-32
• 4.2 大鼠心脏能量代谢的老龄变化32-34
• 4.3 改善老龄大鼠心脏能量代谢药物的选择34-36
• 4.4 低龄大鼠药物干预结果的分析和解释36-37
• 结论37-38
• 参考文献38-40
• 第二部分 利用血NT-PROBNP、COPEPTIN、ST2、GALECTIN-3 水平综合评判磷酸肌酸、左西孟旦、重组人脑利钠肽对慢性心力衰竭的疗效40-65
• 摘要40-43
• ABSTRACT43-46
• 主要符号表46-47
• 前言47-49
• 病例与材料49-51
• 1.1 研究对象49-50
• 1.2 仪器与试剂50-51
• 方法51-53
• 2.1 实验设计51
• 2.2 血液标本采集51
• 2.3 疗效指标51-52
• 2.4 安全性指标52
• 2.5 血清标记物的测定方法52
• 2.6 统计学分析52-53
• 结果53-57
• 3.1 基本资料53
• 3.2 两组疗效分析53-55
• 3.3 安全性分析55
• 3.4 上述标记物与心功能分级的关系55-56
• 3.5 上述标记物与射血分数进行Spearman相关性分析56
• 3.6 上述标记物与年龄、性别、原发病类别分别进行偏相关分析56
• 3.7 新指标Galectin-3、ST2、Copeptin与经典指标NT-pro BNP进行Spearman相关分析56-57
• 讨论57-62
• 4.1 血清标记物与心衰精准医疗57-58
• 4.2 心力衰竭的血清标记物58-60
• 4.3 心衰标记物与3种药物的选择60-62
• 结论62-63
• 参考文献63-65
• 附录65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：435876