缺血性心衰心肌能量代谢变化与心功能关系的研究
作者：陈晓晴 缪明永 肖立国 李长春 胡惠民 王学敏 张 荔 杨守海
单位：陈晓晴 肖立国 李长春 张 荔 杨守海 济南军区青岛第一疗养院四科(青岛266071)；缪明永 胡惠民 王学敏 上海第二军医大学生化教研室
关键词：
缺血性心衰心肌能量代谢变化 与心功能关系的研究 心肌能量代谢变化是慢性心力衰竭的发病机制中的一个重要因素。了解心衰时心肌内能量物质磷酸腺苷酸和线粒体呼吸功能的变化规律，为揭示心衰的发病机制提供实验依据。
方 法
将50只雄性大鼠(250～300g)，完全结扎左侧冠状动脉的起始部，饲养2～6周后，从左侧颈动脉插管至左心室内，记录左心室的血液动力学变化，以舒张末期压为心衰指标和分组依据。分为正常组(A组，开胸后未结扎冠状动脉，6只)，舒张末压1～2kPa组(B组，12只)，2.1～3.5kPa组(C组，24只)，3.5kPa以上组(D组，8只)。测定左心室功能后即刻取出无梗塞心室心肌，用HCLO4进行抽提，采用Gilson 303型高效液相仪，以外标法定量，色谱柱Lickrosonb Rp-18.5μm，测定ATP，ADP，AMP和总磷酸腺苷酸(mmol·mg-1组织)。采用差速离心法分离心肌线粒体，氧容法测定线粒体的NADH呼吸链的呼吸功能，按Estabrook法计算Ⅲ态及Ⅳ态耗氧速率(R3R4O2 nmol·min-1·mg-1pro),氧化磷酸化效率(OPR ATP nmol·min-1·mg-1pro)呼吸控制率(RCR)。数据处理，各参数用
±s表示，采用t检验。
, 百拇医药
结 果
表1显示ATP含量随心衰程度而逐渐下降，其他腺苷酸则逐渐升高，总腺苷酸无显著变化。表2显示心衰早期线粒体呼吸功能增强，而后期则显著下降。
表1 不同程度心衰心肌磷酸腺苷酸含量的变化
Tab 1 Change of ATP，ADP，AMP in the groups of degree of heart failure
(mmol/mg tissue)
Group
ATP
ADP
AMP
, 百拇医药
Total
A group
4.390±0.122
2.386±0.148
2.136±0.224
8.936±0.162
B group
3.975±0.275
3.096±0.266*
2.552±0.132
9.600±0.241
, 百拇医药 C group
2.675±0.342**
4.168±0.479**
2.619±0.501
9.346±0.434
D group
2.144±0.433**
4.721±0.436**
2.752±0.233*
9.617±0.357
*P<0.05，**P<0.01，vs A group 表2 不同程度心衰心肌线粒体呼吸功能变化
, 百拇医药
Tab 2 Change of respiratory function of mitochondria in the groups of
degree of heart failue
Group
R3 R4
(O2nmol·min-1·mg-1pro)
OPR PCR
(ATP nmol·min-1·mg-1pro)
A group
, http://www.100md.com
120.86±9.66
23.10±0.42
346.50±32.04
5.43±0.56
B group
147.20±10.44**
21.20±0.56
398.72±19.34*
6.72±0.32**
C group
95.74±16.32
, 百拇医药
19.13±0.96
298.50±36.42*
5.64±0.32
D group
78.33±12.32**
18.26±0.36
202.78±38.20**
4.39±0.38**
*P<0.05 ，**P<0.01，vs A group；R3： the rates of oxygen consumption of state Ⅲ；R4： the rates of oxygen consumption of state Ⅳ；OPR:oxidative phosphorylation rate；RCR:respiratory control rate
, 百拇医药
讨 论
过去国外报道已初步阐明了心肌能量代谢与心功能之间的关系，De Jong等曾提出当心肌ATP含量降低一半时其心功能将降低50%以下。在我们以往实验中也发现，心功能与心肌ATP含量之间的关系并不是一直线关系。在本实验阻断冠状动脉造成部分心肌坏死诱发的充血性心衰中可见，心衰早期虽然ATP迅速下降，但从线粒体的呼吸功能看，此时ATP的合成是增多的。这阶段可能是由于剩余的心室肌细胞负荷加重，儿茶酚胺等刺激物质分泌增多，心肌分解代谢物质增多，均刺激了线粒体增加呼吸，但增加的ATP可能不能满足心肌细胞对ATP的需要。如果心衰程度轻，在代偿能力范围内，ATP合成和分解失衡程度轻，ATP含量下降就不明显，这样整个心肌功能还是在“正常”状态下，而不出现明显的心衰症状，在实验中也发现如果心梗面积小，大鼠可长期存活，而没有心衰症状出现。实验结果进一步显示当心衰程度进一步加重时，ATP的合成和分解就会进一步失衡，这时的ATP下降除了心肌对ATP的需要较高外，更主要的是此时的线粒体呼吸功能由增高转为下降，ATP合成量减少，使ATP的含量持续不断下降。因为心肌中ATP含量与心功能之间呈正比关系，当ATP下降到一定程度后，心肌的收缩功能即开始下降，ATP下降又会造成心肌内局部血管收缩，循环流量减少，造成了心肌本身缺血、缺氧。ATP含量下降时，心肌细胞各种生物膜功能，各种离子泵及ATP酶的活性均下降，会进一步影响线粒体呼吸链的呼吸功能，使ATP合成进一步减少，从而进入一种恶性循环状态。在实验中也见到许多大鼠出现了心衰症状后可在短时间内心衰症状迅速加重而死亡，使用常规治疗也不能存活。本实验提示心肌内ATP含量可直接或间接地反映心肌功能状态和心衰程度，而维持ATP含量的高低与线粒体的功能状况有直接关系，当线粒体功能下降时可能预示着不可逆心力衰竭的到来。 收稿日期：1997年5月13日
修稿日期：1997年12月9日, 百拇医药
单位：陈晓晴 肖立国 李长春 张 荔 杨守海 济南军区青岛第一疗养院四科(青岛266071)；缪明永 胡惠民 王学敏 上海第二军医大学生化教研室
关键词：
缺血性心衰心肌能量代谢变化 与心功能关系的研究 心肌能量代谢变化是慢性心力衰竭的发病机制中的一个重要因素。了解心衰时心肌内能量物质磷酸腺苷酸和线粒体呼吸功能的变化规律，为揭示心衰的发病机制提供实验依据。
方 法
将50只雄性大鼠(250～300g)，完全结扎左侧冠状动脉的起始部，饲养2～6周后，从左侧颈动脉插管至左心室内，记录左心室的血液动力学变化，以舒张末期压为心衰指标和分组依据。分为正常组(A组，开胸后未结扎冠状动脉，6只)，舒张末压1～2kPa组(B组，12只)，2.1～3.5kPa组(C组，24只)，3.5kPa以上组(D组，8只)。测定左心室功能后即刻取出无梗塞心室心肌，用HCLO4进行抽提，采用Gilson 303型高效液相仪，以外标法定量，色谱柱Lickrosonb Rp-18.5μm，测定ATP，ADP，AMP和总磷酸腺苷酸(mmol·mg-1组织)。采用差速离心法分离心肌线粒体，氧容法测定线粒体的NADH呼吸链的呼吸功能，按Estabrook法计算Ⅲ态及Ⅳ态耗氧速率(R3R4O2 nmol·min-1·mg-1pro),氧化磷酸化效率(OPR ATP nmol·min-1·mg-1pro)呼吸控制率(RCR)。数据处理，各参数用
±s表示，采用t检验。, 百拇医药
结 果
表1显示ATP含量随心衰程度而逐渐下降，其他腺苷酸则逐渐升高，总腺苷酸无显著变化。表2显示心衰早期线粒体呼吸功能增强，而后期则显著下降。
表1 不同程度心衰心肌磷酸腺苷酸含量的变化
Tab 1 Change of ATP，ADP，AMP in the groups of degree of heart failure
(mmol/mg tissue)
Group
ATP
ADP
AMP
, 百拇医药
Total
A group
4.390±0.122
2.386±0.148
2.136±0.224
8.936±0.162
B group
3.975±0.275
3.096±0.266*
2.552±0.132
9.600±0.241
, 百拇医药 C group
2.675±0.342**
4.168±0.479**
2.619±0.501
9.346±0.434
D group
2.144±0.433**
4.721±0.436**
2.752±0.233*
9.617±0.357
*P<0.05，**P<0.01，vs A group 表2 不同程度心衰心肌线粒体呼吸功能变化
, 百拇医药
Tab 2 Change of respiratory function of mitochondria in the groups of
degree of heart failue
Group
R3 R4
(O2nmol·min-1·mg-1pro)
OPR PCR
(ATP nmol·min-1·mg-1pro)
A group
, http://www.100md.com
120.86±9.66
23.10±0.42
346.50±32.04
5.43±0.56
B group
147.20±10.44**
21.20±0.56
398.72±19.34*
6.72±0.32**
C group
95.74±16.32
, 百拇医药
19.13±0.96
298.50±36.42*
5.64±0.32
D group
78.33±12.32**
18.26±0.36
202.78±38.20**
4.39±0.38**
*P<0.05 ，**P<0.01，vs A group；R3： the rates of oxygen consumption of state Ⅲ；R4： the rates of oxygen consumption of state Ⅳ；OPR:oxidative phosphorylation rate；RCR:respiratory control rate
, 百拇医药
讨 论
过去国外报道已初步阐明了心肌能量代谢与心功能之间的关系，De Jong等曾提出当心肌ATP含量降低一半时其心功能将降低50%以下。在我们以往实验中也发现，心功能与心肌ATP含量之间的关系并不是一直线关系。在本实验阻断冠状动脉造成部分心肌坏死诱发的充血性心衰中可见，心衰早期虽然ATP迅速下降，但从线粒体的呼吸功能看，此时ATP的合成是增多的。这阶段可能是由于剩余的心室肌细胞负荷加重，儿茶酚胺等刺激物质分泌增多，心肌分解代谢物质增多，均刺激了线粒体增加呼吸，但增加的ATP可能不能满足心肌细胞对ATP的需要。如果心衰程度轻，在代偿能力范围内，ATP合成和分解失衡程度轻，ATP含量下降就不明显，这样整个心肌功能还是在“正常”状态下，而不出现明显的心衰症状，在实验中也发现如果心梗面积小，大鼠可长期存活，而没有心衰症状出现。实验结果进一步显示当心衰程度进一步加重时，ATP的合成和分解就会进一步失衡，这时的ATP下降除了心肌对ATP的需要较高外，更主要的是此时的线粒体呼吸功能由增高转为下降，ATP合成量减少，使ATP的含量持续不断下降。因为心肌中ATP含量与心功能之间呈正比关系，当ATP下降到一定程度后，心肌的收缩功能即开始下降，ATP下降又会造成心肌内局部血管收缩，循环流量减少，造成了心肌本身缺血、缺氧。ATP含量下降时，心肌细胞各种生物膜功能，各种离子泵及ATP酶的活性均下降，会进一步影响线粒体呼吸链的呼吸功能，使ATP合成进一步减少，从而进入一种恶性循环状态。在实验中也见到许多大鼠出现了心衰症状后可在短时间内心衰症状迅速加重而死亡，使用常规治疗也不能存活。本实验提示心肌内ATP含量可直接或间接地反映心肌功能状态和心衰程度，而维持ATP含量的高低与线粒体的功能状况有直接关系，当线粒体功能下降时可能预示着不可逆心力衰竭的到来。 收稿日期：1997年5月13日
修稿日期：1997年12月9日, 百拇医药