PG系统广泛存在于各种组织中,有多种生物学效应,参与机体的许多生理生化代谢过程,但PG的化学结构不同,其生理作用亦异。PG在许多疾病的发生发展中起重要作用,对心力衰竭的病理生理过程有一定的影响。多数文献报告心衰患者血浆TXB2.6-酮-PGF1α。水平均明显升高,随心衰程度的加重,其浓度均逐渐增高,二者分泌释放水平呈良好的平行关系,经治疗心衰纠正后,二者的浓度亦呈平行下降,提示PG系统在心衰的发展中起重要作用。I、Ⅱ。心衰患者TXB2/6-酮-PGF1a(T/6)比值与正常人无差异,Ⅲ。心衰T/6比值明显升高,说明重度心衰时TXA2增高的程度大于PGI2,TXA2升高占优势使血管收缩,外周阻力增高,后负荷增加,心衰加重。亦有报道急性心衰患者血浆6-酮-PGF1a明显升高,慢性心衰则接近正常;轻度心衰6-酮-PGF1a升高,慢性心衰则降低,可能在急性或轻度心衰时,心功能代偿作用较强,SNS、RAAS活性增强,阻力血管收缩,反馈刺激PGI2合成释放增加,而慢性、重度心衰患者血管内皮细胞发生持久严重损害,合成释放PGI2的能力降低,使血循环内PGI2减少。在进一步研究血管内皮细胞功能与心衰的关系时,认为循环内皮细胞的变化是临床上直接反映血管内皮受损的一个重要标志。心衰时循环内皮细胞数量显着增加,提示心衰患者存在明显的血管内皮受损,心衰越重,循环内皮细胞增多越明显,血管内皮细胞受损更严重,同时血浆6-酮-PGF1a下降,6-酮-PGF1a水平与循环内皮细胞数量呈负相关,血管内皮功能紊乱使内皮收缩因子和舒张因子分泌失衡,参与了心衰的病理过程。有作者还观察到,心衰患者血浆TXB2浓度升高的同时使血小板反应性增高,血小板聚集性增强。另有报道心衰患者血浆TXB2.6-酮-PGF1α与ANF水平均呈正相关的升高,ANF浓度升高是一种代偿反应,与增高的PGl2对抗TXA2的缩血管作用,维持血管张力,PG与ANF在人体内存在效靶关系,肾内激肽释放酶激肽PG系统可抑制RAAS而有利钠利尿作用,因而提出,ANF的利钠排尿作用部分是通过PG实现的。
心衰引起PG释放增多的机制尚不完全清楚,不同病因所致的心衰,血浆TXB2.6-酮-PGF1α浓度无明显差别,说明PG的分泌释放与病因无关。可能在心衰时,心输出量下降,外周组织器官缺血、缺氧和(或)其他活性物质分泌释放失调刺激PG物质合成增加,增高的PGl2可对抗血管收缩因子,调整局部血流和血管紧张性,改善心功能,此亦为PGE2.PGl2治疗心衰提供理论根据。
PG的作用与其他激素不同,当机体需要时,在神经或某些激素的作用下局部释放,PG直接在细胞内发生作用,因此认为PG可能是细胞功能的局部调节物质。现已确认PG的作用机制与cAMP浓度有密切关系,在很多情况下,通过影响cAMP浓度的变化对一些内分泌腺、肺、心肌和血小板等组织进行调控,有人认为PG是一种神经介质、激素的调节物,PG可能是激素产生效应的第二级信使,而cAMP则被认为是第三级信使,PG经一种特异性受体活化膜上腺苷酸环化酶,使ATP转化cAMP增加,再由cAMP作用于靶细胞发挥生物学效应。
八、降钙素基因相关肽
降钙素基因相关肽(calcitoningenerelatedpeptide,CGRP)是l983年发现的一种神经肽,由37个氨基酸组成,在体内广泛分布于中枢和外周神经系统以及某些器官组织中,在心脏主要存在于心房、心室、室间隔、窦房结、房窒结、乳头肌和冠状动脉壁的神经纤维内,在心房、心室和血管存在CGRP特异性受体,以心房的密度最高,人体内CGRP受体分α和β两型,其分子量分别为13700和50000,CGRP与受体结合后,激活脓苷酸环化酶,促使细胞内cAMP水平升高,发挥生物学效应。
CGRP具有血管扩张及正性肌力作用,给离体大鼠灌注CGRP可引起正性变时与正性变力作用,使心率加快,心肌收缩力加强,心输出量增加,冠脉灌注压降低,冠脉扩张,其冠脉舒张作用较硝普钠及P物质强,尤其是微血管强烈扩张,故目前认为CGRP是体内最强的血管舒张剂,其舒张作用不受预先使用肾上腺素受体、胆碱能受体和组织胺受体阻断剂及PG合成抑制剂的影响,提示CGRP对血管平滑肌有直接舒张作用,这种舒张作用与激活腺苷酸环化酶有关。CGRP的舒张血管作用是否依赖血管内皮各家报告不一,有人报道对脑动脉、主动脉的舒张作用可能是依赖内皮的,但对冠状血管作用并不依赖内皮存在。CGRP尚有细胞保护作用,可防止缺血再灌注损伤,促进缺血心肌功能恢复,防止蛋白质漏出,抑制脂质过氧化,CGRP防治组织损伤的机制可能与CGRP抑制脂质过氧化物的产生,促进DNA合成有关。
文献报道心衰患者血浆CGRP明显降低,心功能越差,CGRP降低越明显,CGRP与心排血量,每搏输出量呈正相关,与肺毛细血管楔嵌压呈负相关,用强心、血管扩张剂等治疗后,心衰纠正,心输出量增加,肺毛细血管楔嵌压下降,血浆CGRP水平升高。动物实验证实静脉注射CGRP,可明显增强心肌收缩力和心排血量,提示CGRP含量降低是导致心肌收缩力下降,前后负荷增加,心衰加重的原因之一。应用CGRP在机体防御和代偿机制方面有重要的临床意义。
CGRP可增强P物质、缓激肽的作用,促进ANF、PG释放与钠-钙交换,拮抗ET的生物学效应,这些调节肽的相互作用对心血管疾病的发生发展有重要的调节作用。
九、神经肽酪氨酸
神经肽酪氨酸(neuropeptideY,NPY)是1982年从猪脑中发现并分离纯化的一种生物活性多肽,因其分子中富含有酪氨酸而称NPY,它是由36个氨基酸组成的神经肽,主要分布在中枢及周围神经系统中,在心血管系统中亦有丰富的NPY神经纤维,并有特异性NPY的mRNA存在。NPY含量在心脏最多,主要分布于心脏神经节内,其末梢广泛分布于心房、心室、窦房结、房室结和冠脉周围,其中以房室结的密度最高。在血管主要分布在动脉系统。在静脉系统较少。NPY可以释放入血循环,其主要作用在心、脑血管系统。
NPY与NE共存于交感神经末梢,由交感神经末梢一并释放入血,NPY是全身最大的缩血管活性物质之一,它对冠状动脉、脑动脉、肺动脉、肠系膜动脉、门静脉都有极强的收缩效应,其作用发生快而持久,NPY除了对血管的直接作用外,还可加强其他缩血管物质的反应,抑制舒血管物质的舒血管效应。动物实验证明,静注NPY可引起强烈的冠脉痉挛,增加冠脉阻力,心肌灌流减少左室射血功能减退。NE还增强NPY缩血管效应,NPY的缩血管作用主要是依赖细胞外钙内流。
NPY对心肌有明显负性肌力作用,在离体大鼠心脏灌注NPY,可引起心肌收缩力显着减弱,并呈剂量依赖性,心排血量,每搏输出量降低,并与心房压呈负相关,进一步证实NPY是通过减弱心肌收缩力和减慢心率引起心输出量下降。文献报道心衰患者血浆NPY水平升高,随着心功能的恶化,血浆NPY含量逐渐升高,心功能越差,NPY含量越高,血浆NPY与NE含量呈平行关系,经抗心衰治疗后,病情好转,血浆NPY水平下降,提示血浆NPY浓度升高对心脏的损害较大。有作者对心衰患者预后不良的危险因子进行分析,发现心衰程度和血浆NPY水平与预后有密切关系,心衰死亡者血浆NPY明显升高,预后不良,因此推测血浆NPY水平作为判断心衰预后的指标可能有重要的临床意义。
十、β-内啡肽
β-内啡呔(β-endonpine,β-EP)是内源性阿片样物质之一,来源于前阿黑皮素系统,分布在下丘脑和脑垂体,血浆中β-EP主要从垂体释放而来,它有扩张血管、降低血压、负性肌力和减慢心率作用,心力衰竭时,β-EP被激活,一组报告心衰患者血浆β-EP水平明显升高,其浓度与心衰的程度呈平行关系,β-EP水平与左室射血分数呈负相关,与心胸比值呈正相关,心衰合并房颤时血浆β-EP升高更显着,提示β-EP在心衰的发生中可能有一定作用,但报告中指出,β-EP与预后无关。
十一、生长因子、细胞因子
生长因子(growthfacfors,GF)是一类调节细胞生长增殖的多肽类物质,并广泛存在于机体内各种组织中,目前已发现有多种GF,与心血管疾病有密切关系的GF有血小板生长因子(PDGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、角化生长因子(TGF)、表皮生长因子(ECG)、胰岛素生长因子(IGF)、内皮生长因子(EDGF)和心肌生长因子等。
细胞因子(cytokine,CK)是一组可溶性蛋白质,可调节多种细胞活性,机体内有多种细胞可产生CK,已发现与心血管疾病有关的CK有干扰素(IFN)、白细胞介素(IL)和肿瘤坏死因子(TNF)等,有些CK具有调节细胞生长和分化的功能,也属于CK。
GF与CK和经典多肽激素不同,可通过自分泌、旁分泌方式起作用,它们通过与细胞特异性受体结合发挥生物学效应。
心力衰竭时,血液动力学负荷过重促使心肌肥厚,心肌肥厚是心肌细胞与间质细胞对激素与GF的一种应答反应,这些促心肌肥厚的因素一些是循环激素,有些则是心血管细胞本身合成和分泌的。心脏负荷、神经刺激、缺血损伤促进这些激素和GF的产生和分泌,它们在心血管局部起着自分泌、旁分泌、胞内分泌或循环分泌的作用。这些因子与受体结合后,激活相应的蛋白激酶,使一些特定转录因子磷酸化,从而将GF的信号传递到细胞核内,在转录水平上调节基因的表达,产生心肌细胞与间质细胞的应答反应,因此,GF在心肌肥厚的发生中起着关键性的作用,它是引发初级和次级应答基因变化的一个始动因素或媒介,是心脏负荷与心肌反应之间的一个中间和信息传递载体。在这些反应中,癌基因起着十分重要的作用,故可以认为,心肌肥厚是GF诱导的一系列癌基因异常表达的结果。
心肌肥厚发生后,心肌细胞表型变化,体积增大,心肌细胞内收缩蛋白类型改变,心肌间质细胞增殖,纤维组织增生,产生和分泌大量胶原,使心肌组织结构重建,聚积于心肌细胞之间和血管周围,使心肌体积增大,并引起心内膜纤维化,心肌收缩力减退,顺应性降低,血供受阻,耗氧增加,诱发和加重心功能不全。
GF、CK与心血管疾病的关系比较复杂,主要是各GF之间、各CK之间、GF与CK之间,GF与原癌基因之间相互作用,形成一个复杂的网络。当前探索GF、CK与心血管的关系是心血管分子生物学的重要研究内容,现有资料表明,GF、CK是调节心血管细胞生长、分泌、免疫及炎症反应的重要因素,参与了某些心血管疾病的发生发展过程,某些GF、CK还具有防治心血管疾病的应用价值,因此,给予了高度重视,目前也正在深入研究。
总之,循环系统不仅是一个血液动力学系统,而且也具有重要的内分泌功能,组成循环系统的所有组织包括心脏、血管、内皮细胞、血管旁的脂肪组织和血细胞都可产生和分泌多种活性物质。人体所有的细胞都有产生激素的共同基因,都有合成与分泌激素的能力,不同的内分泌和激素相互之间又有密切关系,共同形成一个调节和控制心血管活动和水电解质平衡的复杂网络,对维持内环境相对恒定和在自身抗病机制中起着十分重要的作用。
心力衰竭时,发生许多神经内分泌反应,这种反应主要是由于心衰时血容量增加,心房内压升高,心输出量降低和肾灌流量不足等造成。循环内分泌异常激活后,多因素之间相互促进,又相互制约,形成正反馈与负反馈的调节,因而心力衰竭发生后,不但缩血管或(和)保钠系统被激活,而且扩血管或(和)排钠系统亦被激活,但缩血管保钠作用大于扩血管排钠作用,从而促进和加重了心衰的形成和发展,因此,单纯观察和研究其中一二项因素的消长情况,难以评价它们变化的病理生理意义。
(第六节)心力衰竭时的心室再塑
心力衰竭是见于各种病因心脏病终末阶段的一组综合征,而不是一种独立的疾病。初始的心肌损害,包括心肌细胞数量减少(节段性如心肌梗死、弥漫性如心肌病)或心肌应力增加(收缩期或舒张期心室负荷过重),以及神经内分泌激活等均可引起心肌肥厚和心室腔扩张即心室再塑(ventricularremodeling)或心室重构,继以舒张期功能障碍,逐渐发展而成为心力衰竭。
一、心室再塑机制
心肌组织包括肌细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞和纤维细胞等成分。这些组织的增长和代谢改变,均可导致心室再塑。心肌细胞结构的重构可为适应性或病理性。例如,运动员心肌肥大是心肌细胞为适应做功负荷增加而发生的结构改变;高血压病人的左室肥大则是心力衰竭的主要危险因素。在心室重构的机制中,研究较多且最为深入的是心肌梗死后的心室重构。
(一)心肌细胞数量减少
1.急性心肌梗死首次急性心肌梗死(acutemyocardialinfarction,AMI)后,心室肌的结构和功能呈现复杂的动态改变,并随梗死范围和部位而异。AMI后,左室腔扩大(局部或整体)和扭曲,导致心室腔固有的几何形态发生改变,这就是左室重构。这种重构对左室功能和AMI自身的预后均产生不利影响。AMI后左室重构的原因,主要是梗死区室壁扩展(infarctexpansion)和整体心室扩张(globalventricuIardilatation),一般以AMI后6周内为早期重构期,6周至l年为晚期重构期。
左室重构始于梗死区室壁扩展后数小时至数日的梗死区变薄和延长,以及随后数周至数月的非梗死区扩张。如果心肌病变广泛,可形成室壁瘤,成为快速室性心律失常的病理学基础。AMI后幸存的病例中,室壁瘤多见于梗死区供血冠脉阻塞的病例。