扩张型心肌病心室重构的细胞学基础及在心衰的意义
作者:李隆贵
单位:李隆贵(第三军医大学新桥医院,重庆 400037)
关键词:心肌病;心室重构;细胞学;心力衰竭
现代诊断与治疗000102 摘 要:心功能减退导致的心室重构包括心室扩张,室壁相对变薄和心室球性增大。室壁应力的增高将进一步促使心功能失代偿。扩张心室的心肌细胞肥厚与压力超负荷性肥厚不同:以肌节串联、细胞长径增大为主;心肌细胞丧失、细胞滑移和心肌纤维化可能也参与心室扩张的重构过程。凡能降低心室内压力,缩小心室内径及/或适当增加室壁厚度的治疗均有利于减轻或逆转心室重构。
分类号:R329.2;R541.6+1;R542 文献标识码:A
文章编号:1001-8174(2000)01-0003-04
, 百拇医药
The Cellular Basis of Ventricular Structure Remodeling in Dialated Card iomyopathy and Its Importance in Heart Failure
LI Long-gui
(The Department of Cardiac Medicine,The Third Mil itary University,Chongqing 400037,China)
按WHO的定义,扩张型心肌病(Dialated C ardiomyopathy,DCM)特指原因不明的以心室扩张和心室收缩功能减退为特征的原发性心肌疾病。但有证据表明,所有的心肌病实际上都是有病因的,所谓“原发性(Idiopathic)”只不过病因目前尚未发现而已[1]。从这一点出发,DCM是构成充血性心力衰竭最主要的原因。有些学者亦称之为“扩张性心力衰竭(Dilatedheartfailure)”。正因为如此,DCM已成为研究心力衰竭的病理、病理生理特征和探索防治途径的窗口。
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1 心室重构的基本内容
DCM必然有心室扩张,但心肌重构的特征并非仅限于扩张。在心室(尤其是左心室)扩张的同时,还有不同程度的室壁变薄,以及心室几何形态的球性(Sphericity)增大,亦即心室的球型化。因此对心室扩张的量化指标除心室内径(D)外,还包括心室内径与室壁厚度的比值(D/T),以及球性指数(Sphericity index,SI)。
D/T代表相对于室壁厚度的心室内径,在一定程度上反映了室壁的应力。按Laplace定律,左室壁的应力与心腔内的压力(P)和内径(D)呈正比;与室壁的厚度(T)呈反比。室壁应力直接代表心室的后负荷。因此,D/T值反映心室扩张状况可能比单纯内径更全面。
左心室的SI一般以心尖至二尖瓣环连线中点的距离为长径(L),以腱索水平内径为短径(D),二者的比值(L/D)即为SI。按心室活动的不同时相又可分为舒张末、收缩末球性指数(SId、SIs)。Borow等[2]应用超声心动图在正常人测得的左室舒张期SI约为1.72。SI也可用D/L表示。心室扩张主要表现为短轴方向的延长,随着短径的增大,D/L值也随之增大;如D/L值接近于1,则意味着心室已成为真正的球形。
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D/T与SI增大的直接病理生理反应主要都表现为室壁应力(或张力)增高。
2 心室形态重构的细胞学基础
2.1 扩张心室的心肌肥厚以心肌细胞延长为特征 Beltrami等[3]研究发现,DCM患者左右心室质量为对照组的2.1~2.2倍。全心重量和左、右心室重量比正常对照组分别增加112%、115%和106%。同一区域的左室横切面积增加92%;左室长轴径增加13%,相当于心腔容积增加31.5%;心腔容积的这一改变导致心室质量与心腔容积之比下降48%;室壁厚度/心腔内径降低45%。我们在一组临床随访观察中也发现DCM患者的左室内径与室壁厚度之比(D/T)与患者的室性心律失常程度和远期预后有一定关系[4,5]。DCM也存在心肌细胞肥大,但由于室壁应力持续明显增高,细胞肥大仍不足以使增高的室壁应力正常化。于是,细胞肥大形式发生改变:细胞的增长以长径为主。
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据报道[3],正常成年哺乳动物和人类心肌细胞长径与横径之比(L/W)约为7。这一比值在持续性高血压但尚未出现心室扩张或衰竭的动物有所降低,心肌细胞横切面积增大。在某些病理状况(如甲亢、甲减、主动脉瘤),心衰出现前这一比值仍无变化。人类DCM患者左室心肌细胞L/W可显著增大到11。心肌细胞延长主要体现在肌节的延长。除DCM以外,扩张型心力衰竭均可见类似现象[3,6]。以上表明,虽然DCM患者两侧心室均有心肌细胞肥大,但左室心肌细胞肥大以长径增加为主,提示前负荷改变大于后负荷。这些细长的心肌细胞不能适应应力形成的需要,具有一定的机械性缺陷。此外,细胞延长引起的心腔扩张,作用于心肌细胞的应力在负荷-速度-缩短关系上向下、右移位,也进一步影响心室作功。从功能上来看,DCM衰竭的心室在功能上已从压力泵转化为容量泵。这种由细长的心肌细胞组成的容量泵也常令人联想起低压、高容量的胎儿期心脏[3]。
研究表明[7],大鼠新生期和发育期心肌细胞L/W约为11,与DCM心衰患者心肌细胞相当接近;断奶后(出生21天)心肌细胞L/W值即达到正常成年范围(约为7)。因此,在本质上正常心脏向失代偿心衰的适应性转化过程中心肌细胞L/W的改变(由7变为11)是出生后胎儿心脏L/W的反向转化(由7变为11)。据推测,包括DCM在内的扩张性心衰心肌细胞延长可能是新生或胚胎基因再表达,使心肌细胞按特定的方向生长,从而决定心肌细胞的形态延长或增宽。大量研究表明收缩期室壁应力增大是导致室壁肥厚的原因。DCM心衰时收缩期室壁应力肯定是增大的,但室壁为何未能相应地肥厚?有人提出可能与心肌细胞骨架改变有关[3,7]。有关正常和疾病心脏细胞骨架与细胞外基质蛋白改变及其与心肌细胞形态改变关系的深入研究,将涉及许多有关心衰时心室扩张的分子生物学证据。
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2.2 DCM心肌细胞丧失与增殖并存 心肌细胞丧失和疤痕形成可能降低室壁的厚度和D/T。但包括各种纤维化在内的胶原总量仅占室壁的20%,因此心肌纤维化不是心腔扩张的主要原因。DCM患者的心脏虽然出现明显的节段性和替代性纤维化,但心肌细胞总数并无明显减少。根据纤维化程度的推算,DCM左室丢失多达80%的心肌细胞,提示发生了广泛的心肌细胞坏死;但心室的心肌细胞核的总数无明显改变,说明同时出现了心肌细胞的增殖[3,7]。长期以来普遍认为心肌细胞属于终末分化细胞,哺乳动物出生后不久心室肌细胞就永远退出细胞周期,不能进行有丝分裂。这一概念在50年代中期受到质疑,并逐渐获得实验和临床研究的认同。近年来应用共焦显微镜直接观察心肌细胞有丝分裂,为此提供了直接的证据[8]。
2.3 心肌细胞滑移也是DCM心室扩张的原因之一 心肌细胞滑移(Slippage)可导致室壁变薄和心腔扩张。这种结构重排的差异取决于它对横面(纬向)腔径和纵轴(经向)心肌细胞束的影响:当心室肌束沿长轴方向滑移,在室壁变薄的同时心室横径与长径均增大;如心室肌束沿纬径方向环绕长轴滑移,则在室壁变薄的同时心室横径增加而长径无改变。Beltrami的心肌细胞形态计量资料发现DCM患者心室腔径比对照组增大92%,心腔扩张程度不可能完全用平均心肌细胞延长(59%)来解释;而跨壁心肌细胞数目减少20%,提示发生了细胞滑移[3]。心肌细胞滑移并非DCM所独有,包括心肌梗死以及任何其他病因引起的充血性心力衰竭晚期都存在心肌细胞滑移。
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2.4 心肌间质胶原重构 包括瓣膜、腱索以及心肌间质中的胶原纤维在心肌间连成网络,组成心脏的骨架,对心肌细胞起固定、包绕、支撑作用。心肌内至少含有5种:Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型。其中Ⅰ型胶原最多,占80%~85%;Ⅲ型次之,约占11%。分布于心肌细胞和结缔组织中的间质胶原主要由以上两种类型的胶原构成。Ⅰ型胶原聚集成粗纤维,有极强的抗张力强度;Ⅲ型胶原则主要形成细纤维,与心肌的顺应性有关。在正常情况下,心肌间质胶原网络具有以下功能:(1)给心肌和毛细血管提供一个良好的支持保护网架;(2)对心肌细胞之间进行力的传递,协调心肌的舒缩活动;(3)对心肌细胞起固定作用,防止细胞之间的错位、滑移,维持心脏的几何构型,防止心室扩张。Weber[9]认为IDCM患者的心脏肌束之间的系绳(Tether)缺如或断裂,心肌纤维发生滑移,从而导致室壁变薄。此外,间质内细纤维(可能是Ⅲ型胶原纤维)增多,Ⅰ型胶原与Ⅲ型胶原的比例失调。由于心肌细胞失去了坚韧的胶原纤维支撑,难以抵抗心室的变形。我们在快速右室起搏心肌病犬病理模型发现心室扩张时心肌间质的Ⅰ/Ⅲ型胶原比值有明显降低[10]。
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DCM心肌间质胶原网络重构在另一方面表现为不同程度的多灶性纤维化。患者心脏可见节段性、替代性、弥散性等三种形式的纤维增生。节段性纤维化仅占心肌的1%,而替代性和间质性纤维化分别占DCM左室心肌的10%。虽然心肌细胞死亡是节段性和替代性纤维化的原因,但还不太清楚心肌坏死是否激活间质增生。最近有证据表明IDCM冠脉血流有明显减少,可能导致心肌缺血。从而形成局灶性心肌细胞坏死,刺激成纤维细胞增生和间质内胶原沉积[3,7]。
3 心室过度扩张的临床意义
长期以来有关心脏形态的研究主要注重左室腔径的扩大,但在心室扩张的情况下室壁厚度可能具有更重要的预后意义。Benjamin等[11]按出现症状后存活1年以内和1年以上将30例IDCM患者分为短期存活组与长期存活组。长期存活组心室重量(759±102g)显著大于短期存活组(540±134g,P<0.001);左室壁厚度(1.3±0.18)也显著大于短期存活组(1.0±0.17,P<0.005)。两组间D/T也存在显著差异(P<0.001)。Shah[12]应用超声心动图检查642例充血性心力衰竭患者得出与上述尸解相同的发现:EPSS(二尖瓣E峰至室间隔的距离)、EF、D/T是心力衰竭患者死亡的重要预测指标。我们曾在41例IDCM患者发现:D/T值显著增大者室性心律失常的发生率显著增高[4]。此外,对49例IDCM患者的长期随访结果表明:D/T值≥4.6、4.6~3.5和≤3.5者的7年累积死亡率分别为100%、51.9%和13.3%。说明室壁变薄,左室过度扩张具有重要的预后意义[5]。
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除室壁厚度外,左室球性增大也引起了一定的重视。我们应用右室快速起搏犬病理模型观察到,持续快速起搏4周后左室内径显著增大,短轴缩短率、SI、收缩末室壁厚度显著低于对照组;SI与收缩期室壁应力显著负相关(r=-0.72)[13]。据认为左室室壁应力可能是涉及所有心脏现象的关键因素,即使在代偿状况下应力增大也可能带来严重后果。一般认为,室壁应力增大是导致左室重构的始动机制,但也有人认为SI增大可出现在血液动力学改变之前,提示左室形态改变可能是心室重构过程中的一个独立成分。
有关左室几何形态的临床意义除与心功能有关外,在高血压患者的预后,二尖瓣返流,以及心瓣膜疾病、室壁瘤等手术治疗判断等方面也有较广泛的应用。
4 心室形态重构对充血性心力衰竭治疗的启示
根据Laplace定律,对已显著扩张的心室来说,任何能降低心室内压力、缩小心室内径及/或适当增加室壁厚度的措施都有利于降低室壁应力。毫无疑问,临床沿用多年的强心、利尿、扩血管措施对此均有一定影响。近年来在这一方面的进展包括:
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4.1 ACE抑制剂 迄今为止,ACE抑制剂是较为公认的对左室几何形态改变有预防作用的药物。SOLVD研究表明依那普利长期治疗可使心力衰竭患者左室扩张,室壁应力也显著降低。Mitchell等报道[14],卡托普利长期治疗(1年)可防止心力衰竭患者的左室球性进一步增大。
4.2 β-受体阻滞剂 Hall等[15]给26例DCM患者应用美托洛尔治疗18月时收缩末与舒张末左室容积均显著降低;SI从给药前的1.6±0.2显著增加到1.8±0.2(P<0.01)。
4.3 生长激素 Fazio等[16]在7例中~重度心力衰竭的IDCM应用生长激素(14IU/W)治疗,左室壁厚度显著增加,心腔显著减小,收缩末室壁应力从144±11降低到85±8?dyn/cm2。但也有不同结果的报道。
4.4 骨骼肌心肌动力成型术 1985年Carpentier首次报道应用背阔肌移入胸腔包绕心脏,在起搏器带动下与心肌同步收缩。骨骼肌参与心肌收缩不仅增加了心肌收缩作功能力,也增加了室壁的厚度,有利于降低室壁应力。经10余年的随访研究,对无条件进行心脏移植的晚期心力衰竭患者不失为一种新的治疗选择[17]。但有报道认为术后舒张功能减退和心律失常发生率显著增高。
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4.5 左室心肌部分切除术 通过手术切除扩张的左心室,包括部分乳头肌。目的在于重建左室容积/心肌关系,减轻室壁应力,减少二尖瓣返流。据Bocchi等[18]报道的24例DCM患者手术后随访1年结果,左室舒张末内径从术前82.6±9.8缩小到70.0±5.3;EF从17.2%±4.7%增至23.7%±6.1%,1年存活率63%。但有9例患者术后出现室性心动过速。
作者简介:李隆贵(1945-),男,江西波阳县人。第三军医大学新桥医院心内科教授,博士研究生导师。主要从事心肌病与心力衰竭的研究。
参考文献:
[1]Kasper EK,Agema WRP,Hutchins FM,et al.The cause of dilated cardiomyopathy:a clinicopathology review of 673 consecutive patients[J].J Am C oll Cardiol,1994,23(3):586-590.
, 百拇医药
[2]Borow KM,Lang RM,Neumann A,et al.Physiologic mechanisms governing he modynamic response to positive inotropic therapy in patients with dilated cardio myopathy[J].Circulation,1988,77(3):625-637.
[3]Beltrami CA, et al.The cellular basis of dilated cardiomyo pathy in human[J].J Mol Cell Cardiol,1995,27(3):291-305.
[4]李隆贵,黄 坚,祝善俊,等.扩张型心肌病左室扩张类型与室性心律失常的 关系[J].现代诊断与治疗,1993,4(3):169-242.
[5]Li Longgui,Huang Jian,Zhu Shanjun,et la.Logistic analysis of prognos tic factors in dilated cardiomyopathy[J].J Med Coll PLA,1966,9(4):281-284.
, 百拇医药
[6]李隆贵,彭又华,耿召华,等.比索洛尔对快速右室起搏犬心室重塑的影响[J ].中华心血管病杂志,1997,25(1):67-69.
[7]Gerdes AM and Capasso JM.Structure remodeling and mechanical dysfunc tion of cardiac myocytes in heart failure[J].J Mol Cell Cardiol,1995,27(4):849 -856.
[8]Kajstura J,Leri A,Finato N,et al.Myocyte proliferation in end-stage cardiac failure in humans[J].Proc Natl Acad Sci USA,1998,95(15):8801-8805.[ ZK)〗
[9]Weber KT.Cardiac interstitium in health and disease:the fibrillar co llagen network[J].J Am Coll Cardiol,1989,13(7):1652.
, 百拇医药
[10]张贵生,李隆贵,高新如,等.左室快速起搏犬心室扩张及其逆转时心肌胶原 和心功能的变化[J].中国病理生理杂志,1998,14(6):685-687.
[11]Benjamin IJ,Schuster EH,Bulkley BH,et al.Cardiac hypertrophy in dil ated congestive cardiomyopathy:a clinicopathologic study[J].Circulation,1981,6 4(3):442-447.
[12]Shah PM.Prognostic value of echocardiographic parameters in congest ive heart failure:the VHEFT study[J].J Am Coll Cardiol,1987,9(Suppl A):202A-2 09A.
, http://www.100md.com [13]李隆贵,彭又华,张贵生,等.右室快速起搏犬心室形态与室壁应力的关系[J].临床心血管病杂志,1995,11(增刊):88-90.
[14]Greenhberg B,Quinones MA,Koiipillar C,et al.Effects of long-term e nalapril therapy on cardiac structure and function in patients with left ventric ular dysfunction.Results of the SOLVD echocardiography substudy[J].Circulation ,1995,91(10):2573-2581.
[15]Hall SA,Gigarroa CG,Marcoux L,et al.Time course of improvement in l eft ventricular function,mass and geometry in patients with congestive heart fai lure treated with beta-adrenergic blockade[J].J Am Coll Cardiol,1995,25(5):11 54-1161.
, 百拇医药
[16]Fazio S,Sabatini D,Capaldo B,et al.A preliminary study of growth ho rmone in the treatment of dilated cardiomyopathy[J].N Engl J Med,1996,334(13): 809-814.
[17]Chachques JC,Marino JP,Lajos P,et al.Dynamic cardiomyoplasty:clinic al follow-up at 12 years[J].Eur J Cardiothorac Surg,1997,12(4):560-567.
[18]Batista RJ,Verde J,Nery P,et al.Partial left ventriculectomy to tre at end-stage heart disease[J].Ann Thorac Surg,1997,64(3):634-638.
收稿日期:1999-07-05, 百拇医药
单位:李隆贵(第三军医大学新桥医院,重庆 400037)
关键词:心肌病;心室重构;细胞学;心力衰竭
现代诊断与治疗000102 摘 要:心功能减退导致的心室重构包括心室扩张,室壁相对变薄和心室球性增大。室壁应力的增高将进一步促使心功能失代偿。扩张心室的心肌细胞肥厚与压力超负荷性肥厚不同:以肌节串联、细胞长径增大为主;心肌细胞丧失、细胞滑移和心肌纤维化可能也参与心室扩张的重构过程。凡能降低心室内压力,缩小心室内径及/或适当增加室壁厚度的治疗均有利于减轻或逆转心室重构。
分类号:R329.2;R541.6+1;R542 文献标识码:A
文章编号:1001-8174(2000)01-0003-04
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The Cellular Basis of Ventricular Structure Remodeling in Dialated Card iomyopathy and Its Importance in Heart Failure
LI Long-gui
(The Department of Cardiac Medicine,The Third Mil itary University,Chongqing 400037,China)
按WHO的定义,扩张型心肌病(Dialated C ardiomyopathy,DCM)特指原因不明的以心室扩张和心室收缩功能减退为特征的原发性心肌疾病。但有证据表明,所有的心肌病实际上都是有病因的,所谓“原发性(Idiopathic)”只不过病因目前尚未发现而已[1]。从这一点出发,DCM是构成充血性心力衰竭最主要的原因。有些学者亦称之为“扩张性心力衰竭(Dilatedheartfailure)”。正因为如此,DCM已成为研究心力衰竭的病理、病理生理特征和探索防治途径的窗口。
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1 心室重构的基本内容
DCM必然有心室扩张,但心肌重构的特征并非仅限于扩张。在心室(尤其是左心室)扩张的同时,还有不同程度的室壁变薄,以及心室几何形态的球性(Sphericity)增大,亦即心室的球型化。因此对心室扩张的量化指标除心室内径(D)外,还包括心室内径与室壁厚度的比值(D/T),以及球性指数(Sphericity index,SI)。
D/T代表相对于室壁厚度的心室内径,在一定程度上反映了室壁的应力。按Laplace定律,左室壁的应力与心腔内的压力(P)和内径(D)呈正比;与室壁的厚度(T)呈反比。室壁应力直接代表心室的后负荷。因此,D/T值反映心室扩张状况可能比单纯内径更全面。
左心室的SI一般以心尖至二尖瓣环连线中点的距离为长径(L),以腱索水平内径为短径(D),二者的比值(L/D)即为SI。按心室活动的不同时相又可分为舒张末、收缩末球性指数(SId、SIs)。Borow等[2]应用超声心动图在正常人测得的左室舒张期SI约为1.72。SI也可用D/L表示。心室扩张主要表现为短轴方向的延长,随着短径的增大,D/L值也随之增大;如D/L值接近于1,则意味着心室已成为真正的球形。
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D/T与SI增大的直接病理生理反应主要都表现为室壁应力(或张力)增高。
2 心室形态重构的细胞学基础
2.1 扩张心室的心肌肥厚以心肌细胞延长为特征 Beltrami等[3]研究发现,DCM患者左右心室质量为对照组的2.1~2.2倍。全心重量和左、右心室重量比正常对照组分别增加112%、115%和106%。同一区域的左室横切面积增加92%;左室长轴径增加13%,相当于心腔容积增加31.5%;心腔容积的这一改变导致心室质量与心腔容积之比下降48%;室壁厚度/心腔内径降低45%。我们在一组临床随访观察中也发现DCM患者的左室内径与室壁厚度之比(D/T)与患者的室性心律失常程度和远期预后有一定关系[4,5]。DCM也存在心肌细胞肥大,但由于室壁应力持续明显增高,细胞肥大仍不足以使增高的室壁应力正常化。于是,细胞肥大形式发生改变:细胞的增长以长径为主。
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据报道[3],正常成年哺乳动物和人类心肌细胞长径与横径之比(L/W)约为7。这一比值在持续性高血压但尚未出现心室扩张或衰竭的动物有所降低,心肌细胞横切面积增大。在某些病理状况(如甲亢、甲减、主动脉瘤),心衰出现前这一比值仍无变化。人类DCM患者左室心肌细胞L/W可显著增大到11。心肌细胞延长主要体现在肌节的延长。除DCM以外,扩张型心力衰竭均可见类似现象[3,6]。以上表明,虽然DCM患者两侧心室均有心肌细胞肥大,但左室心肌细胞肥大以长径增加为主,提示前负荷改变大于后负荷。这些细长的心肌细胞不能适应应力形成的需要,具有一定的机械性缺陷。此外,细胞延长引起的心腔扩张,作用于心肌细胞的应力在负荷-速度-缩短关系上向下、右移位,也进一步影响心室作功。从功能上来看,DCM衰竭的心室在功能上已从压力泵转化为容量泵。这种由细长的心肌细胞组成的容量泵也常令人联想起低压、高容量的胎儿期心脏[3]。
研究表明[7],大鼠新生期和发育期心肌细胞L/W约为11,与DCM心衰患者心肌细胞相当接近;断奶后(出生21天)心肌细胞L/W值即达到正常成年范围(约为7)。因此,在本质上正常心脏向失代偿心衰的适应性转化过程中心肌细胞L/W的改变(由7变为11)是出生后胎儿心脏L/W的反向转化(由7变为11)。据推测,包括DCM在内的扩张性心衰心肌细胞延长可能是新生或胚胎基因再表达,使心肌细胞按特定的方向生长,从而决定心肌细胞的形态延长或增宽。大量研究表明收缩期室壁应力增大是导致室壁肥厚的原因。DCM心衰时收缩期室壁应力肯定是增大的,但室壁为何未能相应地肥厚?有人提出可能与心肌细胞骨架改变有关[3,7]。有关正常和疾病心脏细胞骨架与细胞外基质蛋白改变及其与心肌细胞形态改变关系的深入研究,将涉及许多有关心衰时心室扩张的分子生物学证据。
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2.2 DCM心肌细胞丧失与增殖并存 心肌细胞丧失和疤痕形成可能降低室壁的厚度和D/T。但包括各种纤维化在内的胶原总量仅占室壁的20%,因此心肌纤维化不是心腔扩张的主要原因。DCM患者的心脏虽然出现明显的节段性和替代性纤维化,但心肌细胞总数并无明显减少。根据纤维化程度的推算,DCM左室丢失多达80%的心肌细胞,提示发生了广泛的心肌细胞坏死;但心室的心肌细胞核的总数无明显改变,说明同时出现了心肌细胞的增殖[3,7]。长期以来普遍认为心肌细胞属于终末分化细胞,哺乳动物出生后不久心室肌细胞就永远退出细胞周期,不能进行有丝分裂。这一概念在50年代中期受到质疑,并逐渐获得实验和临床研究的认同。近年来应用共焦显微镜直接观察心肌细胞有丝分裂,为此提供了直接的证据[8]。
2.3 心肌细胞滑移也是DCM心室扩张的原因之一 心肌细胞滑移(Slippage)可导致室壁变薄和心腔扩张。这种结构重排的差异取决于它对横面(纬向)腔径和纵轴(经向)心肌细胞束的影响:当心室肌束沿长轴方向滑移,在室壁变薄的同时心室横径与长径均增大;如心室肌束沿纬径方向环绕长轴滑移,则在室壁变薄的同时心室横径增加而长径无改变。Beltrami的心肌细胞形态计量资料发现DCM患者心室腔径比对照组增大92%,心腔扩张程度不可能完全用平均心肌细胞延长(59%)来解释;而跨壁心肌细胞数目减少20%,提示发生了细胞滑移[3]。心肌细胞滑移并非DCM所独有,包括心肌梗死以及任何其他病因引起的充血性心力衰竭晚期都存在心肌细胞滑移。
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2.4 心肌间质胶原重构 包括瓣膜、腱索以及心肌间质中的胶原纤维在心肌间连成网络,组成心脏的骨架,对心肌细胞起固定、包绕、支撑作用。心肌内至少含有5种:Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型。其中Ⅰ型胶原最多,占80%~85%;Ⅲ型次之,约占11%。分布于心肌细胞和结缔组织中的间质胶原主要由以上两种类型的胶原构成。Ⅰ型胶原聚集成粗纤维,有极强的抗张力强度;Ⅲ型胶原则主要形成细纤维,与心肌的顺应性有关。在正常情况下,心肌间质胶原网络具有以下功能:(1)给心肌和毛细血管提供一个良好的支持保护网架;(2)对心肌细胞之间进行力的传递,协调心肌的舒缩活动;(3)对心肌细胞起固定作用,防止细胞之间的错位、滑移,维持心脏的几何构型,防止心室扩张。Weber[9]认为IDCM患者的心脏肌束之间的系绳(Tether)缺如或断裂,心肌纤维发生滑移,从而导致室壁变薄。此外,间质内细纤维(可能是Ⅲ型胶原纤维)增多,Ⅰ型胶原与Ⅲ型胶原的比例失调。由于心肌细胞失去了坚韧的胶原纤维支撑,难以抵抗心室的变形。我们在快速右室起搏心肌病犬病理模型发现心室扩张时心肌间质的Ⅰ/Ⅲ型胶原比值有明显降低[10]。
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DCM心肌间质胶原网络重构在另一方面表现为不同程度的多灶性纤维化。患者心脏可见节段性、替代性、弥散性等三种形式的纤维增生。节段性纤维化仅占心肌的1%,而替代性和间质性纤维化分别占DCM左室心肌的10%。虽然心肌细胞死亡是节段性和替代性纤维化的原因,但还不太清楚心肌坏死是否激活间质增生。最近有证据表明IDCM冠脉血流有明显减少,可能导致心肌缺血。从而形成局灶性心肌细胞坏死,刺激成纤维细胞增生和间质内胶原沉积[3,7]。
3 心室过度扩张的临床意义
长期以来有关心脏形态的研究主要注重左室腔径的扩大,但在心室扩张的情况下室壁厚度可能具有更重要的预后意义。Benjamin等[11]按出现症状后存活1年以内和1年以上将30例IDCM患者分为短期存活组与长期存活组。长期存活组心室重量(759±102g)显著大于短期存活组(540±134g,P<0.001);左室壁厚度(1.3±0.18)也显著大于短期存活组(1.0±0.17,P<0.005)。两组间D/T也存在显著差异(P<0.001)。Shah[12]应用超声心动图检查642例充血性心力衰竭患者得出与上述尸解相同的发现:EPSS(二尖瓣E峰至室间隔的距离)、EF、D/T是心力衰竭患者死亡的重要预测指标。我们曾在41例IDCM患者发现:D/T值显著增大者室性心律失常的发生率显著增高[4]。此外,对49例IDCM患者的长期随访结果表明:D/T值≥4.6、4.6~3.5和≤3.5者的7年累积死亡率分别为100%、51.9%和13.3%。说明室壁变薄,左室过度扩张具有重要的预后意义[5]。
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除室壁厚度外,左室球性增大也引起了一定的重视。我们应用右室快速起搏犬病理模型观察到,持续快速起搏4周后左室内径显著增大,短轴缩短率、SI、收缩末室壁厚度显著低于对照组;SI与收缩期室壁应力显著负相关(r=-0.72)[13]。据认为左室室壁应力可能是涉及所有心脏现象的关键因素,即使在代偿状况下应力增大也可能带来严重后果。一般认为,室壁应力增大是导致左室重构的始动机制,但也有人认为SI增大可出现在血液动力学改变之前,提示左室形态改变可能是心室重构过程中的一个独立成分。
有关左室几何形态的临床意义除与心功能有关外,在高血压患者的预后,二尖瓣返流,以及心瓣膜疾病、室壁瘤等手术治疗判断等方面也有较广泛的应用。
4 心室形态重构对充血性心力衰竭治疗的启示
根据Laplace定律,对已显著扩张的心室来说,任何能降低心室内压力、缩小心室内径及/或适当增加室壁厚度的措施都有利于降低室壁应力。毫无疑问,临床沿用多年的强心、利尿、扩血管措施对此均有一定影响。近年来在这一方面的进展包括:
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4.1 ACE抑制剂 迄今为止,ACE抑制剂是较为公认的对左室几何形态改变有预防作用的药物。SOLVD研究表明依那普利长期治疗可使心力衰竭患者左室扩张,室壁应力也显著降低。Mitchell等报道[14],卡托普利长期治疗(1年)可防止心力衰竭患者的左室球性进一步增大。
4.2 β-受体阻滞剂 Hall等[15]给26例DCM患者应用美托洛尔治疗18月时收缩末与舒张末左室容积均显著降低;SI从给药前的1.6±0.2显著增加到1.8±0.2(P<0.01)。
4.3 生长激素 Fazio等[16]在7例中~重度心力衰竭的IDCM应用生长激素(14IU/W)治疗,左室壁厚度显著增加,心腔显著减小,收缩末室壁应力从144±11降低到85±8?dyn/cm2。但也有不同结果的报道。
4.4 骨骼肌心肌动力成型术 1985年Carpentier首次报道应用背阔肌移入胸腔包绕心脏,在起搏器带动下与心肌同步收缩。骨骼肌参与心肌收缩不仅增加了心肌收缩作功能力,也增加了室壁的厚度,有利于降低室壁应力。经10余年的随访研究,对无条件进行心脏移植的晚期心力衰竭患者不失为一种新的治疗选择[17]。但有报道认为术后舒张功能减退和心律失常发生率显著增高。
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4.5 左室心肌部分切除术 通过手术切除扩张的左心室,包括部分乳头肌。目的在于重建左室容积/心肌关系,减轻室壁应力,减少二尖瓣返流。据Bocchi等[18]报道的24例DCM患者手术后随访1年结果,左室舒张末内径从术前82.6±9.8缩小到70.0±5.3;EF从17.2%±4.7%增至23.7%±6.1%,1年存活率63%。但有9例患者术后出现室性心动过速。
作者简介:李隆贵(1945-),男,江西波阳县人。第三军医大学新桥医院心内科教授,博士研究生导师。主要从事心肌病与心力衰竭的研究。
参考文献:
[1]Kasper EK,Agema WRP,Hutchins FM,et al.The cause of dilated cardiomyopathy:a clinicopathology review of 673 consecutive patients[J].J Am C oll Cardiol,1994,23(3):586-590.
, 百拇医药
[2]Borow KM,Lang RM,Neumann A,et al.Physiologic mechanisms governing he modynamic response to positive inotropic therapy in patients with dilated cardio myopathy[J].Circulation,1988,77(3):625-637.
[3]Beltrami CA, et al.The cellular basis of dilated cardiomyo pathy in human[J].J Mol Cell Cardiol,1995,27(3):291-305.
[4]李隆贵,黄 坚,祝善俊,等.扩张型心肌病左室扩张类型与室性心律失常的 关系[J].现代诊断与治疗,1993,4(3):169-242.
[5]Li Longgui,Huang Jian,Zhu Shanjun,et la.Logistic analysis of prognos tic factors in dilated cardiomyopathy[J].J Med Coll PLA,1966,9(4):281-284.
, 百拇医药
[6]李隆贵,彭又华,耿召华,等.比索洛尔对快速右室起搏犬心室重塑的影响[J ].中华心血管病杂志,1997,25(1):67-69.
[7]Gerdes AM and Capasso JM.Structure remodeling and mechanical dysfunc tion of cardiac myocytes in heart failure[J].J Mol Cell Cardiol,1995,27(4):849 -856.
[8]Kajstura J,Leri A,Finato N,et al.Myocyte proliferation in end-stage cardiac failure in humans[J].Proc Natl Acad Sci USA,1998,95(15):8801-8805.[ ZK)〗
[9]Weber KT.Cardiac interstitium in health and disease:the fibrillar co llagen network[J].J Am Coll Cardiol,1989,13(7):1652.
, 百拇医药
[10]张贵生,李隆贵,高新如,等.左室快速起搏犬心室扩张及其逆转时心肌胶原 和心功能的变化[J].中国病理生理杂志,1998,14(6):685-687.
[11]Benjamin IJ,Schuster EH,Bulkley BH,et al.Cardiac hypertrophy in dil ated congestive cardiomyopathy:a clinicopathologic study[J].Circulation,1981,6 4(3):442-447.
[12]Shah PM.Prognostic value of echocardiographic parameters in congest ive heart failure:the VHEFT study[J].J Am Coll Cardiol,1987,9(Suppl A):202A-2 09A.
, http://www.100md.com [13]李隆贵,彭又华,张贵生,等.右室快速起搏犬心室形态与室壁应力的关系[J].临床心血管病杂志,1995,11(增刊):88-90.
[14]Greenhberg B,Quinones MA,Koiipillar C,et al.Effects of long-term e nalapril therapy on cardiac structure and function in patients with left ventric ular dysfunction.Results of the SOLVD echocardiography substudy[J].Circulation ,1995,91(10):2573-2581.
[15]Hall SA,Gigarroa CG,Marcoux L,et al.Time course of improvement in l eft ventricular function,mass and geometry in patients with congestive heart fai lure treated with beta-adrenergic blockade[J].J Am Coll Cardiol,1995,25(5):11 54-1161.
, 百拇医药
[16]Fazio S,Sabatini D,Capaldo B,et al.A preliminary study of growth ho rmone in the treatment of dilated cardiomyopathy[J].N Engl J Med,1996,334(13): 809-814.
[17]Chachques JC,Marino JP,Lajos P,et al.Dynamic cardiomyoplasty:clinic al follow-up at 12 years[J].Eur J Cardiothorac Surg,1997,12(4):560-567.
[18]Batista RJ,Verde J,Nery P,et al.Partial left ventriculectomy to tre at end-stage heart disease[J].Ann Thorac Surg,1997,64(3):634-638.
收稿日期:1999-07-05, 百拇医药