石玉姣 熊雙 劉春秋 楊晨光 董國菊，2 劉劍剛，2

(1.中國中醫(yī)科學院研究生院，北京 100700；2.中國中醫(yī)科學院西苑醫(yī)院心血管內(nèi)科，北京 100091)

射血分數(shù)保留性心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)是一種以心力衰竭(心衰)癥狀和體征，左室射血分數(shù)≥50%，及心臟結構改變(左心室重塑和/或左心房擴大)或舒張功能障礙為主要表現(xiàn)的臨床綜合征，約占心衰的50%[1]。其發(fā)病率和死亡率與射血分數(shù)降低性心力衰竭相似，并且隨著人口老齡化、肥胖、糖尿病和高血壓等合并癥的持續(xù)流行而增加。由于HFpEF的病理生理機制復雜，導致目前治療方法局限，且效果不佳[2]。目前，多種合并癥誘發(fā)的全身慢性炎癥被認為是驅動HFpEF發(fā)生的關鍵原因[3]。炎癥可能通過抑制一氧化氮(nitric oxide，NO)-環(huán)磷酸鳥苷(cyclic guanosine monophosphate，cGMP)-蛋白激酶G(protein kinase G，PKG)信號通路；或通過激活轉化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)，刺激Smad依賴性和Smad非依賴性信號通路；或通過誘導冠狀動脈微血管功能障礙(coronary microvascular dysfunction，CMD)的發(fā)生，最終引起心臟發(fā)生不良重構及舒張功能障礙等病理生理改變(見圖1)。因此了解這種發(fā)病模式潛在的調控機制，有利于探索有效的治療方法?，F(xiàn)對HFpEF這種發(fā)病機制及相應治療方法的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 分子機制

1.1 NO-cGMP-PKG信號通路

肥胖、糖尿病和高血壓等多種合并癥可誘發(fā)全身慢性炎癥，促使血漿內(nèi)白介素(interleukin，IL)-1、腫瘤壞死因子-α和C反應蛋白等炎癥因子水平升高。炎癥因子激活冠狀動脈微血管內(nèi)皮細胞，產(chǎn)生活性氧(超氧陰離子和過氧化氫等)和黏附分子(血管細胞黏附分子和E選擇素)。超氧陰離子與NO反應形成過氧亞硝酸鹽。過氧亞硝酸鹽可氧化內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的輔因子四氫生物蝶呤，引起eNOS的兩個亞基解偶聯(lián)形成單體，導致超氧陰離子生成增加，而NO生成減少且生物利用度下降。此外，活性氧能誘導可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(soluble guanylyl cyclase，sGC)氧化或降解，導致sGC失活而不能再被NO激活。NO生物利用度下降及sGC失活導致cGMP的濃度下降，進而造成cGMP下游效應物PKG的活性降低。Franssen等[4]研究證實，HFpEF大鼠的冠狀動脈微血管炎癥標志物(血管細胞黏附分子和E選擇素)上調，氧化應激增強[過氧化氫及單體eNOS明顯上調，亞硝酸鹽(NO2-)/硝酸鹽(NO3-)濃度明顯下調]，cGMP濃度下降，PKG活性降低。并且在HFpEF患者左心室心肌活檢試驗中得到相似的結果。NO-cGMP-PKG信號下調，首先抑制cGMP及PKG介導的抗心肌細胞肥大機制，引起心肌細胞肥大，相關研究也證實了這一觀點[5]。其次PKG活性降低導致肌聯(lián)蛋白的N2 Bus位點低磷酸化，肌聯(lián)蛋白作為一種跨越心肌肌節(jié)Z線和M線的巨大多肽，負責產(chǎn)生被動張力(F被動)，其N2 Bus位點的低磷酸化導致左心室舒張期F被動增加，引起左心室心肌細胞僵硬及舒張功能障礙。Zhao等[6]研究證實，HFpEF模型小鼠較低的PKG活性與舒張期F被動增加相關。

注：sGC為可溶性鳥苷酸環(huán)化酶。

1.2 TGF-β系統(tǒng)信號傳導

黏附分子在慢性炎癥的作用下，誘導冠狀動脈微血管內(nèi)單核細胞穿透血管壁，到達心臟間質，分化為巨噬細胞，并且在心臟間質駐留的巨噬細胞發(fā)生增殖，導致心肌間質的巨噬細胞增多，分泌的TGF-β增加。DeBerge等[7]研究證實，HFpEF患者心肌中巨噬細胞明顯上調。TGF-β是TGF-β超家族的成員，參與細胞的生長、增殖、分化和凋亡等生理活動。TGF-β的3種亞型中TGF-β1在心肌纖維化中發(fā)揮主要作用。TGF-β在巨噬細胞中合成后，以無活性的狀態(tài)儲存在細胞間質中，在受到活性氧、血管活性激素(如血管緊張素Ⅱ)等刺激后被激活?；罨腡GF-β與靶細胞上的跨膜受體結合，激活Smad依賴性和Smad非依賴性信號通路發(fā)揮下游效應。在Smad依賴性途徑中，TGF-β結合TGF-βⅡ型受體(TβRⅡ)，誘導TGF-βⅠ型受體(TβRI，也稱ALK5)發(fā)生磷酸化。激活的ALK5特異性識別受體激活型Smads(Smad2和Smad3)并將其磷酸化，磷酸化的Smad2/3與共同介體Smads(Smad4)結合，形成功能性Smad2/3/4異源三聚體復合物，并轉移到細胞核內(nèi)，調節(jié)基因轉錄。而抑制性Smads(Smad6和Smad7)通過阻止Smad2/3的磷酸化及Smad2/3/4復合物的核易位抑制信號轉導。TGF-β信號傳導在誘導靶基因轉錄失調后，不僅導致成纖維細胞增殖，而且促使成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，產(chǎn)生膠原蛋白。此外，活化的TGF-β不僅能抑制基質金屬蛋白酶的表達，而且能誘導基質金屬蛋白酶抑制劑的合成，將蛋白酶/抗蛋白酶平衡轉向基質保留表型。心肌細胞外基質主要由Ⅰ型(約85%)和Ⅲ型膠原蛋白(6%～11%)組成。由于膠原蛋白的合成增加，降解減少，導致心肌細胞外基質沉積，心臟間質纖維化。有文獻[8]報道，TGF-β-Smad2/3信號傳導是心肌纖維化的主要參與者。而在TGF-β介導的Smad非依賴性途徑中，與心肌纖維化發(fā)展密切相關的是3種絲裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)，包括細胞外信號調節(jié)激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2)、p38蛋白和c-Jun氨基末端激酶1/2(c-Jun N-terminal kinases 1/2，JNK1/2)，以上信號傳導均需轉化生長因子β激活激酶1(TGF-β activated kinase-1，TAK1)的參與[9]。但TGF-β介導的Smad非依賴性途徑涉及多種介質，其具體機制尚在探索中。Tan等[10]研究證實，HFpEF動物模型的TGF-β1、Smad2/3和ERK表達明顯上調，并且與心肌細胞外基質沉積和心肌纖維化相關。而Roy等[11]發(fā)現(xiàn)，HFpEF患者心肌纖維化程度與舒張功能受損程度及不良事件(全因死亡率、心衰首次住院及再住院)明顯相關。

1.3 CMD

近年來，全身炎癥誘導的CMD在HFpEF發(fā)病中的重要作用逐漸受到重視。有研究[12-13]證實，在排除心外膜冠狀動脈阻塞疾病后，HFpEF患者CMD患病率為72%～81%，并且CMD與心衰嚴重程度相關。然而迄今為止，CMD促使HFpEF發(fā)生的機制尚未明確，專家推測其可能通過多種分子通路，誘導心臟發(fā)生心肌血流儲備減少、心肌損傷、局灶性和彌漫性纖維化、心臟脂肪變性、心肌僵硬、左心室功能障礙等病理改變[14]。Konerman等[15]研究證實，在排除冠狀動脈阻塞疾病的情況下，HFpEF患者心肌血流儲備減少，并且與左心室舒張功能障礙及順應性降低相關。

2 治療靶點

2.1 抑制炎癥

IL-1阻滯劑通過競爭性結合IL-1受體，發(fā)揮抑制炎癥效應。相關研究[16]顯示，其代表藥物anakinra可降低HFpEF患者血漿C反應蛋白和N末端腦鈉肽前體水平，抑制炎癥反應，并能改善左心室的舒張功能和運動能力。一項薈萃分析[17]顯示，IL-1阻滯劑可降低心血管疾病復發(fā)的風險。因此筆者認為IL-1阻滯劑在HFpEF中的作用值得進一步探索。此外，Kolijn等[18]研究證實，恩格列凈通過抑制炎癥和氧化應激，刺激NO-sGC-cGMP信號傳導，改善HFpEF小鼠左心室舒張功能；并且同期的體外試驗也證實恩格列凈通過抑制炎癥及氧化應激，減輕HFpEF患者心肌細胞的僵硬度。EMPEROR-Preserved試驗[19]則證實恩格列凈能改善HFpEF患者的臨床預后。

2.2 抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)

腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS)在HFpEF的炎癥、氧化應激和左心室不良重塑等過程中發(fā)揮重要作用。既往認為，抑制RAAS可治療HFpEF，然而幾項關于RAAS抑制劑(坎地沙坦、厄貝沙坦、螺內(nèi)酯和沙庫巴曲/纈沙坦)治療HFpEF的重要隨機對照試驗卻顯示陰性結果。但Kjeldsen等[20]考慮到HFpEF患者多伴有肥胖和高血壓等多種合并癥以及左心室收縮功能障礙，因此建議HFpEF患者常規(guī)使用RAAS抑制劑輔助治療。而2021年2月美國食品藥品監(jiān)督管理局依據(jù)沙庫巴曲/纈沙坦治療HFpEF試驗的次要結局，批準沙庫巴曲/纈沙坦應用于HFpEF的適應證，并且隨后的《2021 ESH高血壓合并HFpEF的專家共識》也指出伴高血壓的HFpEF患者應盡早使用沙庫巴曲/纈沙坦[21]。近年，RAAS相關代謝產(chǎn)物血管緊張素轉化酶2、血管緊張素1-7和血管緊張素1-9被證實可抵消經(jīng)典RAAS的作用，在抗炎、抗氧化應激、改善內(nèi)皮功能、抑制心肌細胞肥大和心肌纖維化等心血管相關疾病中發(fā)揮重要的作用[22]。因此可能是治療HFpEF的潛在靶點，值得進一步研究。

2.3 調控NO-cGMP-PKG信號通路

2.3.1 增加NO

有機和無機NO3-均可通過增加NO含量，激活sGC-cGMP-PKG信號通路。然而，一項關于有機NO3-(單硝酸異山梨酯)治療HFpEF的多中心隨機對照試驗[23]顯示，有機NO3-不能改善患者的運動能力和生活質量，也不能降低N末端腦鈉肽前體水平。并且長期使用有機NO3-會誘導藥物耐受，以及存在低血壓和頭痛等副作用。因此無機NO3-作為HFpEF的潛在療法逐漸引起研究者的重視。相關研究[24]表明，無機NO3-或NO2-可改善HFpEF患者運動能力及生活質量，但也有文獻[25]報道相反的結果。然而考慮到以上關于無機NO3-或NO2-的試驗樣本量較小，且結果存在爭議，因此后期可進行更大樣本的研究以探索其療效。

2.3.2 刺激sGC

sGC激動劑不依賴于NO直接激活sGC，增強下游cGMP信號。根據(jù)其起效方式可分為sGC刺激劑及sGC激活劑，其中sGC刺激劑能活化正常狀態(tài)的sGC，并增強sGC對NO的敏感度；而sGC激活劑則能活化被氧化或輔基缺失的sGC，尤其在氧化應激或內(nèi)皮功能障礙的情況下作用增強。但相關的多中心臨床研究[26-27]顯示，sGC刺激劑維利西呱及praliciguat不能改善HFpEF患者的生活質量及運動能力。而sGC激活劑在HFpEF中的運用尚處于臨床前研究階段。Kolijn等[28]發(fā)現(xiàn)sGC激活劑通過抑制炎癥和氧化應激，改善sGC-cGMP-PKG信號傳導，抑制心肌細胞肥大及降低舒張期F被動，進而改善高血壓大鼠左心室的舒張功能。表明sGC激活劑是防治HFpEF的潛在選擇，值得進一步探索。

2.3.3 抑制磷酸二酯酶

磷酸二酯酶Ⅴ型(phosphodiesterase type 5，PDE5)能分解cGMP，抵消cGMP-PKG信號傳導，因此抑制PDE5是刺激cGMP-PKG信號的另一種方法。目前3種PDE5抑制劑(西地那非、他達拉非和伐地那非)主要用于勃起功能障礙和肺動脈高壓，尚無一種藥物被批準用于心衰。盡管臨床前實驗[29]證實西地那非可改善合并嚴重高血壓和代謝綜合征HFpEF大鼠的左心室僵硬和運動能力。但在既往相關臨床研究[30]中，西地那非不能改善HFpEF患者運動能力及臨床狀態(tài)。并且相關研究[31]證實，西地那非可能會引起HFpEF患者線粒體功能障礙和內(nèi)質網(wǎng)應激，導致與腎臟及心血管系統(tǒng)疾病相關的不良代謝產(chǎn)物增加，可見抑制PDE5可能不是防治HFpEF的理想靶點。

2.4 抑制TGF-β系統(tǒng)信號傳導

抑制TGF-β1系統(tǒng)信號傳導可減少膠原蛋白的產(chǎn)生或阻礙膠原蛋白的交聯(lián)，從而防止心肌細胞外基質沉積，有可能成為防治心肌纖維化的主要方法。前期大量臨床前試驗證明了這一點(見表1)。然而TGF-β1信號傳導具有多樣性、多效性和交錯性，限制了調控TGF-β1信號系統(tǒng)的治療方法向具體臨床運用的轉化，因此目前尚無藥物被批準用于改善HFpEF患者的心肌纖維化。然而2021年Lewis等[32]公布的一項Ⅱ期隨機對照試驗表明，TGF-β1抑制劑吡非尼酮可促使存在心肌纖維化的心衰患者(左室射血分數(shù)≥45%)的心肌細胞外體積減小和N末端腦鈉肽前體水平下降。雖然該研究存在樣本量較小及納入樣本年齡較大等缺陷，但其結果提示，吡非尼酮可改善HFpEF患者的心肌纖維化，值得進一步研究。

表1 抑制TGF-β1系統(tǒng)信號傳導治療心肌纖維化的相關靶點及制劑

2.5 改善CMD

改善CMD能抑制HFpEF的各種病理生理改變，然而CMD誘導HFpEF的發(fā)生機制尚未明確，致使針對性改善CMD治療HFpEF的相關研究尚缺乏。盡管2020年ESC大會指出有機NO3-、RAAS抑制劑及他汀類藥物等可能對改善CMD有益，但以上藥物除了他汀類藥物外，其他藥物在HFpEF的治療中均顯示陰性結果[33]。既往的臨床研究[34]證實，他汀類藥物可降低HFpEF患者的死亡率，尤其對于無心外膜冠狀動脈阻塞性疾病的HFpEF患者?？梢娝☆愃幬锟勺鳛楦纳艭MD的輔助藥物，適當?shù)剡\用于HFpEF的治療中。

3 小結

綜上所述，盡管HFpEF的病理生理機制復雜，但合并癥誘導的全身炎癥是驅動HFpEF患者發(fā)生左心室不良重塑及舒張功能障礙的關鍵原因。然而在這種疾病模式中，HFpEF的進展是以多種合并癥為前提，以全身慢性炎癥狀態(tài)為驅動因素，并且涉及多種分子通路，致使當前針對性的治療方法并未取得突破性進展。雖然抗炎、抗纖維化以及改善CMD似乎在一定程度上可延緩病程，但并不能改善患者的心衰結局。因此在未來HFpEF的治療中，不僅要重視尋找能阻斷炎癥驅動HFpEF病理生理改變的治療方法，也應重視對合并癥進行治療，通過加強運動訓練，使用如沙庫巴曲/纈沙坦、他汀類藥物和恩格列凈等目前證實能改善患者預后的藥物進行輔助治療。