心肌细胞肥大的病理生理研究进展
作者：冀瑞平 王迪浔
单位：同济医科大学附属协和医院超声影像科 430022
关键词：
心肺血管病杂志000234
心肌细胞肥大是临床多种疾病所伴有的病理改变，探讨其发生的病理生理机制，对临床诊断治疗有重要意义。
一、心肌细胞肥大的概念 心肌组织包括心肌细胞和间质两部分，其中心肌细胞占心脏总体积的75%；间质占25%。心肌细胞肥大是指心肌细胞体积增大直径增宽或长度增加和肌节数量增多，心肌过度肥大时可有心肌细胞增生[1]。
二、心肌细胞肥大的细胞学基础 心肌细胞是一种高度分化的终末细胞，其收缩蛋白以α-肌球蛋白(α-MHC)为主，主管收缩功能。收缩蛋白包括肌球蛋白，肌动蛋白、向肌球蛋白及向宁蛋白。其中肌球蛋白包括2个重链(MHC)、2个轻链(MLC)，心脏仅有两种MHC基因表达即α-MHC和β-MHC形成α-α、β-β同二聚体及α-β异二聚体，分别形成同功酶V1、V2及V3。正常情况下，胚胎心房及成人心房α-MHC即V1同功酶占优势[2]，而左右心室从胚胎到成人β-MHC始终保持在80%～90%，以V3同功酶占优势。心肌细胞一般不能增殖，只有细胞体积的肥大，处于收缩状态。胚胎期心肌细胞来源于肌干细胞，经肌母细胞逐渐分化成成熟的心肌细胞，其收缩蛋白以β-MHC占优势，处于“合成状态”，心肌肥大是心肌细胞从成熟的“收缩状态”向“胚胎型合成状态”转化的一种现象。
, 百拇医药
心肌细胞肥大时，其表型变化，体积增大，心肌细胞内收缩蛋白类型改变，同时也可有心肌间质细胞增殖。心肌细胞和间质细胞的生长有各自的调控机制，心肌细胞肥大可伴有也可不伴有间质细胞的增殖。
三、心肌细胞肥大的原因和机制 1958年Teare对肥厚性心肌病进行了描述，从此，人们一直对心肌肥厚的发生机制进行研究，近年研究表明心肌肥厚是一种复杂的多种因素参与调节的动态过程。心肌细胞肥大发生的生化基础是心肌蛋白合成的增加，导致细胞体积的增加。各种机械刺激，化学因素作用都可导致心肌肥大。
1.机械性刺激的直接作用 长期的压力和/或容积负荷过度。使心室壁应力增加，导致心肌肥大[3]。整体实验表明心脏受到负荷刺激时可发生心肌肥大。机械性刺激可通过促进蛋白质合成增加或/和促使蛋白质降解减少而导致心肌肥大。其机制为(1)细胞内CAMP增加[4]在搏动或停搏的心脏，其主动脉压从7.98 kPa(60 mmHg)升至15.96 kPa(118 mmHg)时，其蛋白质合成增加，核蛋白形成增多，CAMP含量增多及CAMP依赖性蛋白激酶活性增加，提示动脉压力增高可通过CAMP依赖性作用机制加速蛋白质合成。(2)细胞内肌醇磷酯增加Portzer[5]等报告，主动脉狭窄造成左室肥大时，肥大心肌的细胞浆蛋白激酶(PKC)活力较对照增加15%，细胞膜PKC活力增加40%。说明心肌牵张增加心肌内肌醇磷酯含量的原因可能是由于磷脂酶C的激活。(3)原癌基因表达增加 在压力负荷过重所致心肌肥大早期，可观察到原癌基因表达增加[6]。(4)肌动蛋白和肌球蛋白基因表达增加 培养的心肌细胞持续受到牵张刺激时，其β-MHC和α-肌动蛋白的基因表达增加。(5)其它 心肌细胞间钙离子通道，钠离子内流及细胞内环境碱性比等均可在牵张刺激所致的心肌肥厚中起重要调节作用。
, 百拇医药
2.化学性刺激 体液因素亦可促进细胞的肥大或增殖。(1)去甲肾上腺素(NE)，动物实验证明，长期注射亚高血压剂量的NE可诱发心肌肥大，这种心肌肥大可能主要通过α1-R起作用[7]，亦有学者将NE加入心肌细胞培养液中发现myc基因转录可见增加5～10倍[8]，并促进心肌肥大，这一反应可被特异性α1受体拮抗剂所阻断可为蛋白激酶C、活化剂PNA所加强，提高NE是通过α-受体、激活磷脂酰肌醇，蛋白激酶C系统，激活癌基因表达起作用的。(2)雄激素Cabral[9]等在大鼠去压力感受器神经后诱发的神经源性高血压中发现，雄性大鼠左室重量/体重比值明显高于雌性，给睾酮可引起类似雄性神经源性高血压大鼠的左室心肌肥厚，而给予雌二醇则可抑制左室重量增加，其机理尚不清，可能与癌基因有关。(3)血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)Ang Ⅱ受体分AT1与AT2两亚型，AT1受体与心肌的正性变力和变时作用及心肌细胞的生长肥大有关[10]将AngⅡ加入心肌细胞培养液中，c-fos、c-jun、c-mye等原癌基因表达迅速加强，并促使蛋白质合成增加，诱导心肌肥大。AngⅡ还可引起血管紧张素原基因和转化生长因子β1基因上调，进而促使心肌细胞肥大，这一反应可被AngⅡ AT1受体阻断剂阻断，亦可被PKC加强，提示Ang Ⅱ是通过AT1受体激活磷酸肌醇酯—蛋白激酶C系统，激活原癌基因表达的。(4)内皮素(ET)1988年由Yangisawa等从猪主动脉内皮细胞分离出一种缩血管多肽。ET是通过与靶细胞上ET受体结合，发挥作用，调节细胞增殖的。ET受体分为ETA、ETB、ETC，心血管肌细胞富含ETA，ETA所致心肌肥大，可能是通过增加肌球蛋白的轻键2、α-肌动蛋白、肌钙蛋白及α、β肌球蛋白重链mRNA的表达[11]。有人报道ETA也可能在体内NE导致的心肌肥大中起作用[12]。(5)生长激素(GH)及胰岛素类生长因子(TGF)Antonio[13]等人近期观察了GH及TGF1对大鼠心血管系统的影响，发现心肌为GH及IGF-1的靶器官，给予正常成年人大鼠外源性GH及IGF-1，可致其心肌肥大。容量和压力负荷的增加，可使心脏IGF-1的基因表达增强。GH和IGF-1也可能间接通过胰岛素代谢或肾上腺素系统起作用。(6)白细胞介素6(IL-6)与细胞肥大因子(CT-1)keiko等人发现心肌细胞在缺氧，再灌注及受到其它因子刺激时，可分泌大量IL-6，且与心肌肥大有关[14]。IL-6作为配体，与IL-6受体结合后，使与其相连的GP130形成同型二聚体，这样酪氨酸激酶被活化，Ras-Paf-map激酶等一系列反应随之发生，促进细胞基因转录活性增高。CT-1是从小鼠胚胎干细胞分化诱导期的上清液中分离出来的分子量为21.5 KDa的蛋白质[15]。有人报道：心肌细胞同样产生CT-1，也通过GP 130影响细胞内传导信息的。CT-1刺激心肌细胞肥大的作用比Ang Ⅱ和ET还强，CT-1亦可使心肌细胞c-fos、c-jun及ANP、mRNA表达增多，说明CT-1调节细胞基因活化和转录水平。
, 百拇医药
综上所述，多种因素均可导致心肌细胞肥大，其发生机制较复杂，尚待进一步研究完善。
参考文献
1，王迪浔主编.病理生理学.第1版.人民卫生出版社，1994：469.
2，Kurabayashi M.Tsuchimochi H.Komuro I.Molecular cloning and characterization of human cardiac-α and -β from myosin heavy chain cmplementary DNA clones.J Clin Invest,1988,82:524.
3，Mondry A.Swynghedaww B.Biological adaption of the myocardium to chronic mechanical overload:Molecular determinants of the autonomic nervous system.Eur Heart J,1995,16:64.
, http://www.100md.com
4，李楚杰，卢兴，赵修竹，等.临床病理生理学上册.
第1版.广东科技出版社，1990，195.
5，Pater BK,Janik KD,et al.Increased 19KDa protein phosphorylation and protein Kinase C activity in pressure overload cardiac hypertrophy.Basic Res Cardic,1991,86:402.
6，Izumo S,Nadal Ginard B,Maholavi V.Protooncogene induced and reprogramming of cardiac gene expression produced by pressure overload.Proc Nati Acad Sci USA,1988,85:339.
, 百拇医药
7，Simpson PC.Stimulation of hypertrophy of cultured neonatal rat heart cells throgh and-Adrenegic Receptor and induction of beating through an α1-and β-Adrenergic receptor interaction.Cic Res,1985,56:884.
8，Starksen NF,Simpson PC,Bishopric N,et al.Cardiac myocyte hypertrophy is associated with c-myc protooncogene expression.Proc Nati Acad Sci USA,1986,83:8348.
9，Cabral AM,Vasquez EL,Moyses MR,et al.Sex hormone modulation of ventricular hypertrophy in sinoaortic denervated roots.Hypertension,1988,suppl:1～93.
, 百拇医药
10，Wachhost SP,Rockman HA,Ross J,et al.Inhibition of local angiotensin Ⅱ action prevents myocardiol hypertrophy due to pressure overload in mice.J Am Coll Cardiol,1993,22:433A.
11，Ito H,Hiratay,Hireu,et al.Endothelin-1 induces hypertrophy with enhanced expression of muscle specific genes in cultured neonatal rat cardiomyocytes.Cir Res,1992,69:209.
12，Kaddoura S,Firth JD.Endothelin-1 is involved in nonepinephrine-induced ventricular hypertrophy in vivo.Circulation,1996,93:2068.
, 百拇医药
13，Cittadini A,Stromer H,Katz SE,et al.Differential cardiac effects of growth hormone and insulin-like growth factor-1 in the rat.Circulation,1996,93:800.
14，Keiko YT,Ihara Y,Ogata A,et al.Hypoxic Stress induces cardiac myocyte derived interleukin-6.Circulation,1995,91:1520.
15，Rennica D.Expression of cardiotrohin-1,a cytokine that induces cardiac myocyte hypertrophy.Proc Nati.Acad Sci,1995,92:1142.
收稿日期：1998-06-30
修回日期：1998-09-09, 百拇医药
单位：同济医科大学附属协和医院超声影像科 430022
关键词：
心肺血管病杂志000234
心肌细胞肥大是临床多种疾病所伴有的病理改变，探讨其发生的病理生理机制，对临床诊断治疗有重要意义。
一、心肌细胞肥大的概念 心肌组织包括心肌细胞和间质两部分，其中心肌细胞占心脏总体积的75%；间质占25%。心肌细胞肥大是指心肌细胞体积增大直径增宽或长度增加和肌节数量增多，心肌过度肥大时可有心肌细胞增生[1]。
二、心肌细胞肥大的细胞学基础 心肌细胞是一种高度分化的终末细胞，其收缩蛋白以α-肌球蛋白(α-MHC)为主，主管收缩功能。收缩蛋白包括肌球蛋白，肌动蛋白、向肌球蛋白及向宁蛋白。其中肌球蛋白包括2个重链(MHC)、2个轻链(MLC)，心脏仅有两种MHC基因表达即α-MHC和β-MHC形成α-α、β-β同二聚体及α-β异二聚体，分别形成同功酶V1、V2及V3。正常情况下，胚胎心房及成人心房α-MHC即V1同功酶占优势[2]，而左右心室从胚胎到成人β-MHC始终保持在80%～90%，以V3同功酶占优势。心肌细胞一般不能增殖，只有细胞体积的肥大，处于收缩状态。胚胎期心肌细胞来源于肌干细胞，经肌母细胞逐渐分化成成熟的心肌细胞，其收缩蛋白以β-MHC占优势，处于“合成状态”，心肌肥大是心肌细胞从成熟的“收缩状态”向“胚胎型合成状态”转化的一种现象。
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心肌细胞肥大时，其表型变化，体积增大，心肌细胞内收缩蛋白类型改变，同时也可有心肌间质细胞增殖。心肌细胞和间质细胞的生长有各自的调控机制，心肌细胞肥大可伴有也可不伴有间质细胞的增殖。
三、心肌细胞肥大的原因和机制 1958年Teare对肥厚性心肌病进行了描述，从此，人们一直对心肌肥厚的发生机制进行研究，近年研究表明心肌肥厚是一种复杂的多种因素参与调节的动态过程。心肌细胞肥大发生的生化基础是心肌蛋白合成的增加，导致细胞体积的增加。各种机械刺激，化学因素作用都可导致心肌肥大。
1.机械性刺激的直接作用 长期的压力和/或容积负荷过度。使心室壁应力增加，导致心肌肥大[3]。整体实验表明心脏受到负荷刺激时可发生心肌肥大。机械性刺激可通过促进蛋白质合成增加或/和促使蛋白质降解减少而导致心肌肥大。其机制为(1)细胞内CAMP增加[4]在搏动或停搏的心脏，其主动脉压从7.98 kPa(60 mmHg)升至15.96 kPa(118 mmHg)时，其蛋白质合成增加，核蛋白形成增多，CAMP含量增多及CAMP依赖性蛋白激酶活性增加，提示动脉压力增高可通过CAMP依赖性作用机制加速蛋白质合成。(2)细胞内肌醇磷酯增加Portzer[5]等报告，主动脉狭窄造成左室肥大时，肥大心肌的细胞浆蛋白激酶(PKC)活力较对照增加15%，细胞膜PKC活力增加40%。说明心肌牵张增加心肌内肌醇磷酯含量的原因可能是由于磷脂酶C的激活。(3)原癌基因表达增加 在压力负荷过重所致心肌肥大早期，可观察到原癌基因表达增加[6]。(4)肌动蛋白和肌球蛋白基因表达增加 培养的心肌细胞持续受到牵张刺激时，其β-MHC和α-肌动蛋白的基因表达增加。(5)其它 心肌细胞间钙离子通道，钠离子内流及细胞内环境碱性比等均可在牵张刺激所致的心肌肥厚中起重要调节作用。
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2.化学性刺激 体液因素亦可促进细胞的肥大或增殖。(1)去甲肾上腺素(NE)，动物实验证明，长期注射亚高血压剂量的NE可诱发心肌肥大，这种心肌肥大可能主要通过α1-R起作用[7]，亦有学者将NE加入心肌细胞培养液中发现myc基因转录可见增加5～10倍[8]，并促进心肌肥大，这一反应可被特异性α1受体拮抗剂所阻断可为蛋白激酶C、活化剂PNA所加强，提高NE是通过α-受体、激活磷脂酰肌醇，蛋白激酶C系统，激活癌基因表达起作用的。(2)雄激素Cabral[9]等在大鼠去压力感受器神经后诱发的神经源性高血压中发现，雄性大鼠左室重量/体重比值明显高于雌性，给睾酮可引起类似雄性神经源性高血压大鼠的左室心肌肥厚，而给予雌二醇则可抑制左室重量增加，其机理尚不清，可能与癌基因有关。(3)血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)Ang Ⅱ受体分AT1与AT2两亚型，AT1受体与心肌的正性变力和变时作用及心肌细胞的生长肥大有关[10]将AngⅡ加入心肌细胞培养液中，c-fos、c-jun、c-mye等原癌基因表达迅速加强，并促使蛋白质合成增加，诱导心肌肥大。AngⅡ还可引起血管紧张素原基因和转化生长因子β1基因上调，进而促使心肌细胞肥大，这一反应可被AngⅡ AT1受体阻断剂阻断，亦可被PKC加强，提示Ang Ⅱ是通过AT1受体激活磷酸肌醇酯—蛋白激酶C系统，激活原癌基因表达的。(4)内皮素(ET)1988年由Yangisawa等从猪主动脉内皮细胞分离出一种缩血管多肽。ET是通过与靶细胞上ET受体结合，发挥作用，调节细胞增殖的。ET受体分为ETA、ETB、ETC，心血管肌细胞富含ETA，ETA所致心肌肥大，可能是通过增加肌球蛋白的轻键2、α-肌动蛋白、肌钙蛋白及α、β肌球蛋白重链mRNA的表达[11]。有人报道ETA也可能在体内NE导致的心肌肥大中起作用[12]。(5)生长激素(GH)及胰岛素类生长因子(TGF)Antonio[13]等人近期观察了GH及TGF1对大鼠心血管系统的影响，发现心肌为GH及IGF-1的靶器官，给予正常成年人大鼠外源性GH及IGF-1，可致其心肌肥大。容量和压力负荷的增加，可使心脏IGF-1的基因表达增强。GH和IGF-1也可能间接通过胰岛素代谢或肾上腺素系统起作用。(6)白细胞介素6(IL-6)与细胞肥大因子(CT-1)keiko等人发现心肌细胞在缺氧，再灌注及受到其它因子刺激时，可分泌大量IL-6，且与心肌肥大有关[14]。IL-6作为配体，与IL-6受体结合后，使与其相连的GP130形成同型二聚体，这样酪氨酸激酶被活化，Ras-Paf-map激酶等一系列反应随之发生，促进细胞基因转录活性增高。CT-1是从小鼠胚胎干细胞分化诱导期的上清液中分离出来的分子量为21.5 KDa的蛋白质[15]。有人报道：心肌细胞同样产生CT-1，也通过GP 130影响细胞内传导信息的。CT-1刺激心肌细胞肥大的作用比Ang Ⅱ和ET还强，CT-1亦可使心肌细胞c-fos、c-jun及ANP、mRNA表达增多，说明CT-1调节细胞基因活化和转录水平。
, 百拇医药
综上所述，多种因素均可导致心肌细胞肥大，其发生机制较复杂，尚待进一步研究完善。
参考文献
1，王迪浔主编.病理生理学.第1版.人民卫生出版社，1994：469.
2，Kurabayashi M.Tsuchimochi H.Komuro I.Molecular cloning and characterization of human cardiac-α and -β from myosin heavy chain cmplementary DNA clones.J Clin Invest,1988,82:524.
3，Mondry A.Swynghedaww B.Biological adaption of the myocardium to chronic mechanical overload:Molecular determinants of the autonomic nervous system.Eur Heart J,1995,16:64.
, http://www.100md.com
4，李楚杰，卢兴，赵修竹，等.临床病理生理学上册.
第1版.广东科技出版社，1990，195.
5，Pater BK,Janik KD,et al.Increased 19KDa protein phosphorylation and protein Kinase C activity in pressure overload cardiac hypertrophy.Basic Res Cardic,1991,86:402.
6，Izumo S,Nadal Ginard B,Maholavi V.Protooncogene induced and reprogramming of cardiac gene expression produced by pressure overload.Proc Nati Acad Sci USA,1988,85:339.
, 百拇医药
7，Simpson PC.Stimulation of hypertrophy of cultured neonatal rat heart cells throgh and-Adrenegic Receptor and induction of beating through an α1-and β-Adrenergic receptor interaction.Cic Res,1985,56:884.
8，Starksen NF,Simpson PC,Bishopric N,et al.Cardiac myocyte hypertrophy is associated with c-myc protooncogene expression.Proc Nati Acad Sci USA,1986,83:8348.
9，Cabral AM,Vasquez EL,Moyses MR,et al.Sex hormone modulation of ventricular hypertrophy in sinoaortic denervated roots.Hypertension,1988,suppl:1～93.
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10，Wachhost SP,Rockman HA,Ross J,et al.Inhibition of local angiotensin Ⅱ action prevents myocardiol hypertrophy due to pressure overload in mice.J Am Coll Cardiol,1993,22:433A.
11，Ito H,Hiratay,Hireu,et al.Endothelin-1 induces hypertrophy with enhanced expression of muscle specific genes in cultured neonatal rat cardiomyocytes.Cir Res,1992,69:209.
12，Kaddoura S,Firth JD.Endothelin-1 is involved in nonepinephrine-induced ventricular hypertrophy in vivo.Circulation,1996,93:2068.
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13，Cittadini A,Stromer H,Katz SE,et al.Differential cardiac effects of growth hormone and insulin-like growth factor-1 in the rat.Circulation,1996,93:800.
14，Keiko YT,Ihara Y,Ogata A,et al.Hypoxic Stress induces cardiac myocyte derived interleukin-6.Circulation,1995,91:1520.
15，Rennica D.Expression of cardiotrohin-1,a cytokine that induces cardiac myocyte hypertrophy.Proc Nati.Acad Sci,1995,92:1142.
收稿日期：1998-06-30
修回日期：1998-09-09, 百拇医药