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        心外膜脂肪組織與心房顫動(dòng)*

        2018-01-12 11:06:21黃清揚(yáng)王群山
        關(guān)鍵詞:心外膜脂肪組織心房

        黃清揚(yáng) 王群山

        肥胖被認(rèn)為是導(dǎo)致心房顫動(dòng)(簡稱房顫)劇增的新型危險(xiǎn)因素,獨(dú)立于其他房顫危險(xiǎn)因素[1]。 傳統(tǒng)上,我們經(jīng)常使用體重指數(shù)(BMI)來衡量肥胖。近些年,隨著影像學(xué)的大力發(fā)展,人們逐漸使用更加精確的指標(biāo)來衡量肥胖,如心周脂肪與心外膜脂肪體積。有趣的是,人們發(fā)現(xiàn)心外膜脂肪組織在校正體重指數(shù)后仍然與房顫發(fā)生、嚴(yán)重程度及復(fù)發(fā)有關(guān),這提示心外膜脂肪組織在房顫的發(fā)生與進(jìn)展過程中有其特異性[2]。 筆者對(duì)心外膜脂肪組織與房顫發(fā)病關(guān)系的影響機(jī)制及臨床意義的最新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

        1 心外膜脂肪組織

        1.1解剖學(xué)特點(diǎn)

        心外膜脂肪組織,指位于心肌與臟層心包膜之間的脂肪組織[3]。生理情況下,其占正常心臟重量的20%。主要分布于房室溝、室間溝以及沿冠狀動(dòng)脈主要分支分布,其次分布于心房、右室游離壁、左室及心尖。還有少數(shù)直接浸潤沒有筋膜阻隔的心肌細(xì)胞。心外膜脂肪組織,由冠狀動(dòng)脈(簡稱冠脈)分支供血。作為內(nèi)臟脂肪的組成部分,與腸系膜脂肪與網(wǎng)膜脂肪一樣,胚胎來源于胚臟壁中胚層[4]。心外膜脂肪組織,主要由脂肪細(xì)胞組成,除此還包括其血管基質(zhì),免疫細(xì)胞以及神經(jīng)節(jié)與其相連接的神經(jīng)[3]。值得一提的是,構(gòu)成心外膜脂肪組織的脂肪細(xì)胞較皮下脂肪細(xì)胞及其他內(nèi)臟脂肪(包括心包周圍脂肪)細(xì)胞更小。而一般認(rèn)為,較大的脂肪細(xì)胞分泌更多的促炎癥因子[4]。

        1.2生理學(xué)特點(diǎn)

        心外膜脂肪組織具有高度代謝活性,與其他內(nèi)臟脂肪相比,擁有更顯著的游離脂肪酸攝取、釋放能力以及更少的葡萄糖利用率。在生理情況下,脂肪細(xì)胞釋放游離脂肪酸為心肌提供能量,也儲(chǔ)存多余游離脂肪酸,維持游離脂肪酸動(dòng)態(tài)平衡,保護(hù)心臟。心外膜脂肪組織與棕色脂肪組織類似,高度表達(dá)棕色脂肪組織特異性表達(dá)的解偶聯(lián)蛋白-1,能為心肌細(xì)胞直接供熱。尤其當(dāng)血流動(dòng)力學(xué)不佳比如房顫時(shí)保護(hù)心臟[3-4]。由于脂肪組織的可壓縮性與緩沖作用,可以避免心臟收縮時(shí)冠脈的扭曲從而保護(hù)心臟[3]。

        1.3病理生理學(xué)特點(diǎn)

        心外膜脂肪組織具有旁分泌與自分泌功能。生理情況下,可分泌抗炎因子與抗粥樣硬化因子如脂聯(lián)素、腎上腺髓質(zhì)素,對(duì)心臟起保護(hù)作用。心外膜脂肪特有的基因轉(zhuǎn)錄譜也證明其與炎癥、內(nèi)皮凝血功能及鈉離子通道的調(diào)節(jié)有關(guān)[3]。在病理情況下,隨著分泌產(chǎn)物的改變,保護(hù)作用也隨之改變。比如房顫病人中,脂聯(lián)素分泌減少,基質(zhì)金屬蛋白酶及促炎癥因子如白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子(TNF)分泌增加。而這些產(chǎn)物由于缺乏筋膜的阻隔,可直接滲透進(jìn)入心肌細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì),使局部產(chǎn)生炎癥反應(yīng)及纖維化,從而影響周圍組織的電化學(xué)環(huán)境,導(dǎo)致心房不應(yīng)期縮短、形成折返、傳導(dǎo)阻滯,形成房顫基質(zhì)[5]。然而,現(xiàn)在仍不清楚心外膜脂肪組織的平衡為何被打破,也無法得知是疾病導(dǎo)致其產(chǎn)生改變;或是心外膜脂肪導(dǎo)致疾病產(chǎn)生或是二者相互作用的結(jié)果。

        2 心外膜脂肪組織與房顫的關(guān)系

        心外膜脂肪組織與房顫的關(guān)系已被許多研究報(bào)導(dǎo)。Acet等[6]通過病例-對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):相比竇性心律組,陣發(fā)性房顫患者胸部超聲所示心外膜脂肪明顯增厚[(6.6±0.7)mm vs (5.0±0.9)mm,P<0.001];相比陣發(fā)性房顫患者,永久性或持續(xù)性房顫患者心外膜脂肪厚度更明顯[( 8.3±1.1)mm vs (6.6±0.7)mm,P<0.001];心外膜脂肪組織厚度與陣發(fā)性房顫以及永久性或持續(xù)性房顫相關(guān)。Yorgun 等[7]使用CT血管造影技術(shù)測量心外膜脂肪組織厚度同樣得到這一結(jié)論,并指出在校正包括左房直徑在內(nèi)的危險(xiǎn)因素后,心外膜脂肪組織厚度與房顫的存在及嚴(yán)重程度相關(guān)的結(jié)論依然成立。Nagashima 等[8]使用多源CT分別探究總的心外膜脂肪組織體積與左房區(qū)域心外膜脂肪組織體積與房顫的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)心外膜脂肪組織體積不只與房顫相關(guān)[孤立性房顫vs.對(duì)照組(34.0±10.6)cm3vs (21.8±6.9)cm3,P=0.0006],還與射頻消融后房顫復(fù)發(fā)相關(guān)(消融后復(fù)發(fā) vs 消融后未復(fù)發(fā) [(69.6±35.5)cm3vs (40.7±13.9)cm3,P=0.0008]。同樣的結(jié)論同樣適合左房區(qū)域心外膜脂肪組織體積。這一發(fā)現(xiàn)提示心外膜脂肪組織體積可能能預(yù)測射頻消融后房顫的復(fù)發(fā)與否。Chao等[9]使用經(jīng)食管超聲測量心外膜脂肪組織厚度也得到相似結(jié)論。并且指出心外膜脂肪組織厚度能獨(dú)立于Chads2評(píng)分、左房直徑而預(yù)測房顫射頻消融后復(fù)發(fā)。尤其指出,對(duì)于陣發(fā)性房顫患者,這一危險(xiǎn)值為6 mm,而對(duì)于非陣發(fā)性(永久性或持續(xù)性)房顫這一危險(xiǎn)值為6.9 mm。

        3 心外膜脂肪組織與房顫相關(guān)的可能機(jī)制

        3.1房顫基質(zhì)

        3.1.1結(jié)構(gòu)重構(gòu) ①脂肪浸潤:心外膜脂肪組織可直接浸潤心外膜甚至深入心肌細(xì)胞,使心肌細(xì)胞功能紊亂并形成房顫基質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)的紊亂使心肌細(xì)胞失去同一性從而改變除極波播散異常,大大增加局部小循環(huán)波形成與電沖動(dòng)中斷的可能[10]。②干細(xì)胞理論:心外膜脂肪組織包含干細(xì)胞,這些干細(xì)胞不僅可以分化為脂肪細(xì)胞,也能分化成心肌細(xì)胞或成纖維細(xì)胞。心房心肌細(xì)胞中同樣包含大量心臟祖細(xì)胞。這些具有分化能力的細(xì)胞可能分化成成纖維細(xì)胞或具有異質(zhì)性的心肌細(xì)胞,從而導(dǎo)致細(xì)胞成分改變,形成房顫基質(zhì)[10]。

        3.1.2氧化應(yīng)激 相比皮下脂肪組織,心外膜脂肪組織包含更多活性氧簇(ROS)[10]。ROS如氫氧自由基與過氧亞硝基在房顫時(shí)通過氧化作用損傷肌原纖維,從而導(dǎo)致心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)[14-15]。除此之外,在房顫中氧化應(yīng)激導(dǎo)致線粒體DNA損傷,從而影響鈣離子調(diào)節(jié)蛋白或鈣通道,導(dǎo)致鈣超載從而使心房重構(gòu)。

        3.1.3纖維化 ①基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP):MMP為調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵。在房顫中,顯著上調(diào)的有MMP-2和MMP-7,這些金屬蛋白酶的累積促進(jìn)間質(zhì)纖維化。心外膜脂肪組織表達(dá)大量的MMP-8,已被證明其有能促使粥樣硬化斑形成[10]。MMP-8,又名膠原酶-2,可以視為酒精性肝硬化進(jìn)展的標(biāo)志[13]。亦發(fā)現(xiàn)其能促進(jìn)小鼠肺纖維化,患有特異性肺纖維化的患者血清中MMP-8亦升高[14]。而其與心肌纖維化的報(bào)道甚少,有待進(jìn)一步研究。②激活素A:激活素A為TGF-β家族中的成員,是心臟纖維化的主要調(diào)節(jié)因子。人的心外膜脂肪組織導(dǎo)致鼠心房纖維化的效應(yīng)與在培養(yǎng)基中添加人重組激活素A致纖維化效應(yīng)相同,并且抗纖維素A抗體可以中和這種纖維化效應(yīng)。這提示心外膜脂肪組織是通過分泌激活素A導(dǎo)致心肌纖維化的[10]。近期又有學(xué)者發(fā)現(xiàn)激活素A是通過ALK4(激活素I型受體)來促進(jìn)心臟成纖維細(xì)胞增殖和分化的,這一作用部分由ERK1/2 和p38-MAPK 信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)。這些都提示未來激活素A可能成為心臟纖維化的治療靶點(diǎn)[18]。

        3.1.4炎癥 炎癥是房顫非常重要的致病因素。首先,與炎癥有關(guān)的疾病如心包炎、心肌炎都是發(fā)生房顫的高危因素[10]。其次,炎癥標(biāo)志物如C-反應(yīng)蛋白(CRP)、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α與房顫的起病、進(jìn)展與復(fù)發(fā)有關(guān)[5,11]。有研究在心外膜脂肪組織中發(fā)現(xiàn)高水平表達(dá)的IL-1β、IL-6及TNF-α的信使核糖核酸(mRNA)及其蛋白[13]。其次,房顫發(fā)生時(shí),心外膜脂肪組織氟-18-脫氧葡萄糖(18-FDG)的標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUV)顯著增加提示炎癥活動(dòng)明顯增強(qiáng)[12]。同時(shí),血清中由心外膜脂肪組織分泌的炎癥因子在房顫時(shí)也顯著增加。炎癥因子浸潤周圍心臟組織而形成房顫基質(zhì)[13]。

        3.2異位激動(dòng)

        3.2.1心房牽張 由于心外膜脂肪與心肌緊密相連,大塊脂肪的堆積,必將導(dǎo)致心臟舒張障礙,從而增強(qiáng)心房牽張[3]。這種慢性心房牽張所致的心房重構(gòu)導(dǎo)致生理性方向依賴性傳導(dǎo)特性改變,從而使左房發(fā)生異位激動(dòng)而導(dǎo)致心律失常[14]。

        3.2.2高頻優(yōu)勢 研究發(fā)現(xiàn)心外膜脂肪組織所在位置鄰近高頻優(yōu)勢區(qū)域,這意味著心外膜脂肪組織可能與起搏點(diǎn)有關(guān)[19]。

        3.3自主神經(jīng)調(diào)節(jié)

        心外膜脂肪組織包含豐富的自主神經(jīng)節(jié),其中30%神經(jīng)節(jié)含有腎上腺素神經(jīng)能與膽堿能神經(jīng)雙重成分,這也意味著很難選擇性消融交感或副交感神經(jīng)[21]。心外膜脂肪組織的增加可導(dǎo)致自主神經(jīng)活動(dòng)紊亂。一方面,當(dāng)心外膜脂肪組織內(nèi)的神經(jīng)節(jié)興奮,腎上腺素能激活,增強(qiáng)鈣離子內(nèi)流,從而激活KCNN3編碼的小電容鈣離子激活鉀離子通道,導(dǎo)致神經(jīng)元異常放電或放電活動(dòng)增加[20]。另一方面,膽堿能激活,動(dòng)作電位時(shí)程縮短,兩者相互作用導(dǎo)致自律性增加,誘發(fā)早期后除極,使肺靜脈及心房產(chǎn)生異常電活動(dòng)。除此之外,副交感神經(jīng)興奮,釋放乙酰膽堿,產(chǎn)生部分異質(zhì)性動(dòng)作電位并且縮短有效不應(yīng)期,促使形成并持續(xù)發(fā)生折返[20-21]。有實(shí)驗(yàn)證明在心外膜脂肪墊中注射神經(jīng)毒素肉毒素可以在一年內(nèi)抑制房顫的術(shù)后復(fù)發(fā)率[22]。但這一研究仍有待長期隨訪以觀察其結(jié)論是否成立。另有實(shí)驗(yàn)證明刺激肺靜脈與左房交界的心外膜脂肪墊可以誘發(fā)房顫,且這一作用可以被利多卡因阻滯,這提示心外膜脂肪墊內(nèi)的迷走神經(jīng)張力增高是肺靜脈灶性放電轉(zhuǎn)為房顫的基礎(chǔ)[23]。

        4 心外膜脂肪組織的測量

        心外膜脂肪組織可以通過無創(chuàng)性的檢查如計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)及心臟超聲來測量。隨著現(xiàn)在影像學(xué)的發(fā)展,測量值的精確度以及臨床可操作性大大提高。目前,MRI被認(rèn)為是測量脂肪組織體積的金標(biāo)準(zhǔn),并且其準(zhǔn)確度已得到動(dòng)物尸檢實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。盡管MRI可以分別測量心外膜脂肪組織、心包膜外脂肪組織及二者之和的心周脂肪的體積,但由于肉眼直視下無法分離心外膜脂肪組織與心包膜外脂肪組織,這些體外的脂肪質(zhì)量測量僅針對(duì)兩者統(tǒng)稱的心周脂肪,并未區(qū)分心外膜脂肪組織與心包膜外心周脂肪組織[24-25]。并且由于MRI相對(duì)昂貴,目前大部分研究都使用CT測量心外膜脂肪組織的體積或厚度,但其準(zhǔn)確度尚未得到證實(shí),且易受量本大小波動(dòng)。而且由于CT輻射,并不能成為一個(gè)長期隨訪的優(yōu)秀指標(biāo)[14]。除此之外,心臟超聲也是一種既便宜又簡單的測量手段,但目前文獻(xiàn)僅有心臟超聲關(guān)于右心室游離壁心外膜脂肪組織厚度的測量,缺乏其他部位心外膜脂肪組織的厚度或體積的測量。且已有文獻(xiàn)表明心外膜脂肪的厚度與動(dòng)物尸檢并不相符[25],所以其準(zhǔn)確性仍待商榷。

        5 臨床應(yīng)用

        5.1預(yù)測房顫預(yù)后

        如上所言,心外膜脂肪組織與房顫的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后息息相關(guān),其厚度或體積可以作為預(yù)測房顫不同治療手段預(yù)后的指標(biāo),如搭橋手術(shù)、冷凍球囊下行肺靜脈電隔離、電復(fù)律。有學(xué)者提出對(duì)于搭橋手術(shù)后的患者左房心外膜脂肪組織理想體積為小于3.4 ml,這能提示其術(shù)后房顫復(fù)發(fā)率低[26-28]。然而,目前通過超聲或CT或磁共振所得心外膜脂肪組織厚度或體積的數(shù)值受檢測醫(yī)務(wù)人員及圖像質(zhì)量影響較大,且缺乏大規(guī)模數(shù)據(jù)調(diào)研,尚未有足夠證據(jù)作為臨床參考標(biāo)準(zhǔn)。

        5.2危險(xiǎn)因素管理

        心外膜脂肪組織可以作為一種新的衡量肥胖的指標(biāo),通過減肥或藥物控制或手術(shù)方式來減少心外膜脂肪組織不失為一種房顫危險(xiǎn)因素管理手段。目前,有研究通過手術(shù)去除心外膜脂肪組織來評(píng)估其臨床意義,發(fā)現(xiàn)心外膜脂肪組織體積的改變不與體重指數(shù)下降百分比相關(guān)[22]。比起全身體重下降,心外膜脂肪組織下降程度更大更迅速[4]。有趣的是,患有睡眠呼吸暫停綜合征的人,心外膜脂肪組織下降比例更少[29]。使用心外膜脂肪組織作為標(biāo)志來評(píng)估管理效果在臨床上是否比心周脂肪組織或心包膜外脂肪組織更有意義,仍待進(jìn)一步研究以證明。

        6 目前存在的問題及未來的方向

        盡管目前人們對(duì)心外膜脂肪組織與房顫的關(guān)系有了一定的認(rèn)識(shí),但仍不清楚是房顫導(dǎo)致心外膜脂肪組織改變或心外膜脂肪組織導(dǎo)致房顫發(fā)生或二者相互作用。亦不清楚是心外膜脂肪組織整體的作用或是局部分布于左房或左心室或其他部位的組織的作用。況且,目前關(guān)于心外膜脂肪組織的評(píng)估手段多樣,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確度。

        隨著對(duì)房顫致病機(jī)理的不斷深入研究,新的作用靶點(diǎn)可能成為新的治療手段,如激活素A。盡管目前尚未有從研究轉(zhuǎn)到臨床的實(shí)際應(yīng)用,但其仍為房顫的預(yù)防和治療提供新的方向。目前,有研究表明房顫病人心房心肌細(xì)胞分泌的心房利鈉肽使心外膜脂肪組織累積,其為房顫的新的個(gè)體化治療提供了新的方向,有待未來進(jìn)一步深入研究及臨床調(diào)研[30]。

        總而言之,關(guān)于心外膜脂肪組織與房顫之間可能的機(jī)制,尚需更精巧的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來排除其他因素對(duì)房顫的影響。未來也需要更具規(guī)模的人群調(diào)查及更精確的影像學(xué)支持才能更好地解決目前存在的問題。

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