心臟很容易受到壓力刺激,總體來說,與男生相比,女生在心血管疾病預後方面更差💓⚠👩🦰
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#T2DM治療藥物對心肌代謝的影響 (1)
SGLT-2i和 GLP-1 RA在2型糖尿病患者中產生積極心血管保護作用的機制仍有待確定。這些抗糖尿病藥物之有益心臟作用可能是因改變心肌代謝所引導的。常見的代謝異常,包括代謝(胰島素阻抗)症候群和T2DM,與心肌基質利用率和能量傳遞的改變有關,而導致易患心臟病。因此,衰竭的心臟的特徵在於基質之糖分解和酮氧化的轉變,產生更多高能量,以合乎衰竭的心肌需求。
重點摘要:
#心臟代謝的生物工程學顯示一種改善心功能並減慢心肌疾病進展的新策略。
#SGLT-2 i,GLP-1 RA對心肌代謝的改變可以減少T2DM病患的CV事件。
#將來的試驗中應研究改變燃料利用途徑對HF患者的潛在益處。
心血管疾病(CVD)是西方世界的主要死亡原因。儘管在過去40年中,美國的年齡標準化心臟病死亡率降低了近70%,但預計到2030年,心衰竭(HF)的患病率將顯著增加46%。
人的心臟每單位質量的氧氣需求量最高(4.3 mmol / kg·min),並且依賴於三磷酸腺苷(ATP)的持續供應來維持幫浦功能。通過專門的線粒體系統可以維持運作。在禁食的條件下,游離脂肪酸(FFA)是被心肌氧化生成ATP的主要燃料。這些基底質FFA的粹取使用,糖分解與葡萄糖氧化,不只是心肌細胞重編程(reprogramming)的生化指標,左心室重塑,也代表了左心室收縮或舒張功能異常的病生理機轉。
參與興奮-收縮作用的蛋白質(包括肌球蛋白ATPase,肌漿/內質網Ca 2+ ATPase和Na +/K + ATPase)的合成和作用是心臟的主要能量消耗者。為了維持其收縮功能,心臟已經發展出一種專門的能量系統,可以產生大量的ATP,而與生理狀態無關。
在成年心臟中,線粒體佔據了心肌細胞體積的三分之一以上,反映出高的心肌氧化能力。在正常氧條件下,心臟ATP產生的95%以上來自線粒體內膜的氧化磷酸化,其餘5%來自糖分解和檸檬酸循環。ATP的磷酸鍵通過肌酸激酶(CK)系統轉移到磷酸肌酸(PCr),後者將這種能量傳遞給位於收縮蛋白附近的胞質ADP。PCr是完整心肌的主要能量儲備,通過CK反應產生的ATP比通過氧化磷酸化產生的ATP快10倍。如果不持續快速產生新的ATP分子,則心肌ATP池將在10秒內消耗掉。
#脂肪酸是心臟的主要基質
在出生時,心臟經歷了劇烈的線粒體生物發生(biogenesis),這導致心臟對葡萄糖的依賴性下降,長鏈FA成為心肌的主要基質。過氧化物酶體增殖物激活的受體-γcoactivator-1(PCG-1)α和PGC-1β是這種線粒體生物反應所必需的。在成年心臟中,FAs的氧化構成了ATP的主要來源。儘管用於產生ATP的能量基質效率較低,但FAs的燃燒每2個碳部分釋放的能量比其他基質更多。
心肌FA攝取主要由血漿FFA濃度驅動,但也由轉運蛋白的驅動,即脂肪酸轉位酶CD36和質膜脂肪酸結合蛋白(FABP pm)。在健康的正常葡萄糖耐量受試者中,超過80%的提取的脂肪酰基輔酶A會經歷快速氧化,並且只有少量的脂肪酰基輔酶A被存儲為Triglyceride。Fatty acyl-CoA 通過線粒體carnitine system運輸到線粒體中,其中carnitine palmitoyltransferase-I (CPT-I)催化通過β-氧化途徑,是控制通量的限速步驟。malonylCoA導致FA氧化速率降低。
#葡萄糖代謝與壓力下的心臟
心肌葡萄糖的吸收是由跨質膜的葡萄糖梯度(Gradient)和質膜中葡萄糖轉運蛋白驅動。胰島素,運動和局部缺血會刺激該過程,FAs會抑制這一過程。一旦進入心肌細胞,葡萄糖就會進行糖分解,從而產生2個丙酮酸(pyruvate),2個ATP和2個NADH分子。糖分解的限速酶是磷酸果糖激酶-1 (phosphofructokinase-1),可被ATP,檸檬酸和降低的組織pH抑制。相反,通過運動和局部缺血激活AMPK (adenosine monophosphate-activated protein kinase) 可以通過激活phosphofructokinase-2,產生果糖2,6-雙磷酸酯 (fructose2,6-bisphosphate) 來刺激糖分解通量。
於缺氧或增加工作情況下,或富含碳水化合物的膳食後,正常的心臟移從脂肪吸取移向碳水化合物利用。這種應激誘導的基質轉移是因為通過糖分解(以及丙酮酸轉化為乳酸)產生的ATP不需要氧氣。此外,1個葡萄糖分子的氧化產生31個ATP分子並消耗12個氧原子(磷/氧[P/O]比為2.58),而1個棕櫚酸酯分子(palmitate molecule)的完全氧化產生105個ATP分子並消耗46個氧原子(P/O比為2.33)。因此,從脂肪完全轉變為碳水化合物的氧化將使心肌的氧氣利用率提高12%至14%,這對於處於壓力下的心臟是有益的。對於生理和病理激發效應,使心肌轉向葡萄糖的利用,其影響因素,包括缺氧誘導因子-1 (hypoxia-inducible factor-1) 的激活和PPARα-PGC-1α軸信號的下調。當心肌缺血時,這種從脂肪轉為為葡萄糖氧化的轉變,對心臟具有重要的臨床意義。糖尿病的心臟有顯箸的胰島素阻抗,缺氧時易遭受心肌損傷。
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資料來源:
J Am Coll Cardiol 2021, 77(16) 2022-2039
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心肌鈣蛋白 (cTn )的臨床意義
心肌長時間的缺氧導致心肌死亡,是梗塞的病理學所見。心肌死亡的特徵有凝固性的心肌細胞分解(coagulative myocytolysis),及收縮環帶(contraction band)壞死。心肌缺氧並不會立即造成細胞死亡,在某些動物實驗得知,至少需要20分鐘。6-12小時後,肉眼可見壞死之外觀,若顯微鏡觀察下,2-3小時之後就可以看到心肌壞死的現象。心肌完全壞死至少需要2至4小時,但會受以下因素影響:是否有側支循環供血至梗塞部位,持續或間斷的冠狀動脈阻塞,心肌對於缺血的敏感度,發生梗塞前之狀況,以及各別心肌細胞對於血氧與養份的不同需求度。
由梗塞面積的大小可以將心肌梗塞區分為極微小(microscopic)的局部壞死,小區域(梗塞面積小於左心室的10%),中區域(梗塞面積佔左心室的10-30%),及大區域(梗塞面積大於左心室的30%)。梗塞之後的癒合至少需要5至6週。
心肌生化標記的升高
鈣蛋白複合體(troponin complex)是經由鈣離子是調節橫紋肌的收縮,含有三種小單位結構,包括鈣蛋白C (troponin C),用來與鈣離子結合;心肌鈣蛋白I (cTn I)與心肌的肌動蛋白(actin)結合而抑制肌動蛋白與肌蛋白質(myosin)的互相作用;心肌鈣蛋白T (cTn T)則與非水溶性肌蛋白質(tropomyosin)結合,然後依附於鈣蛋白複合體連接至心肌之薄細絲(thin filament)。當心肌死亡之後,cTn T及cTn I直接被分解釋出,在血中即可測得數據。
當心肌死亡之後會釋放出不同的蛋白質,在血清裡可以偵測到cTn、肌氨酸磷酸酶(creatinine phosphokinase, CK)、 乳酸去氧酶(lactate dehydrogenase, LDH)等各種不同蛋白酶。但這些蛋白酶的升高,並非心肌缺氧專一性,非缺血性心臟病的疾病也會使它們升高,因此偵測心肌特有的生化標記對於心肌梗塞的診斷將會提供更精密的判讀。其中cTn是最敏感且專一的心肌生化標記,尤其cTn T及cTnI,是目前診斷心肌梗塞的診斷要件之一,即使是極微小區域的梗塞,均能測出。同時CK總值,LDH總值及同化酶,天門冬氨酸轉氨酶(aspartate aminotransferase, AST)都不建議再用來測定心肌缺氧或梗塞。
心肌收縮的蛋白結構發生心肌缺氧導致壞死時,cTn就從心肌細胞被分解釋放出來。其中cTn T及 cTn I是心肌的生化標記,具有極高度的敏感性與專一性,除了腎末期疾病之外,cTn的升高可代表心肌缺氧。臨床出現心肌缺氧症狀後之2至4小時,cTn開始升高,24-48小時達到高峰值。cTn升高狀態可持續5-10天,cTnT升高可持續5-14天。這種急速上升且維持數日的概念可用來區分心肌缺氧是否急性或慢性,或者是再次梗塞(reinfarction)。
心肌生化標記(cTn)的檢測初質評估,3-6小時後再追蹤檢測。臨床症狀與抽血檢測時刻有關,尤其要配合數據的起落之判讀。
腎末期疾病患者之cTn呈現的是慢性升高的狀態,而且cTn T上升數值超過cTn I。
最佳精準化的cTn分析值是採用URL的99百分位值,且差異係數(coefficient of variation, CV) <10%。參考值上限(URL),是以正常對照組的99百分位值,各儀器公司提供自己的數據,因此每間醫院的cTn參考值不盡相同。雖然正常對照組的正常性如何,至今仍有不少疑問,但大多數專家學者及學術機構均同意以URL的99百分位值,且CV<10%作為研究分析心肌梗塞的基本共識。
cTn的檢測應每3-6小時追蹤複檢,對於心衰竭與腎末期疾病者雖然呈現慢性升高的狀態,除非發生急性心肌梗塞,否則不會突然急劇上升。升高的cTn值(>URL的99百分位值)無論是否呈現動態性變化,或者臨床亦無心肌缺氧的現象,都應立即尋找其他與心肌損傷之診斷,例如:心肌炎、主動脈剝離、肺栓塞或心衰竭。另外可以導致cTn升高的疾病。
延伸閱讀……
急性心肌梗塞的定義與分類:2018 ESC/ACC/AHA
https://reurl.cc/pmVDzb
#心肌鈣蛋白 (#cTn )的臨床意義
Ref:
1. J Am Coll Cardiol 2007;50:2173–95.
2. J Am Coll Cardiol 2012;60:1581-98
3. Fourth universal definition of myocardial infarction (2018). European Heart Journal (2019) 40, 237–269
#cTn
#AMI
#心肌鈣蛋白
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