中国医学科学院阜外医院张健教授：慢性心衰的全新治疗靶点——能量代谢!

近年来，人们逐渐认识到心力衰竭（心衰）是一种代谢性疾病，心肌能量代谢异常在心衰发病机制中发挥重要作用。因此，能量代谢疗法可能成为慢性心衰的全新治疗靶点。GW-ICC现任主席、中国医学科学院阜外医院张健教授介绍了心肌能量代谢的过程及特点、在心衰发病中的重要作用。

GW-ICC现任主席

中国医学科学院阜外医院

张健教授

能量代谢对心脏的重要性

心脏是一个高耗能、低储备器官。心脏耗能居所有器官之首，平均10~15秒整个心脏的ATP库更新一次，但心脏能量储备却很少，成年心室组织ATP约为5 μmol/g，仅能维持50次心跳。人体的心脏每日平均收缩10万次，相当于每日需要消耗6 kg ATP。

心肌能量代谢——心衰发病的新机制

既往对心衰发病机制的认识及治疗都忽视了能量代谢障碍的问题即能量饥饿。Braunwald心脏病学第八版中明确指出，心肌细胞能量饥饿在心衰发病中发挥重要作用。人体生命周期中的心脏代谢始于子宫内，此时胎儿心脏依赖于碳水化合物作为底物产生ATP；其后，随着心脏的成熟，循环脂肪酸成为主要产能底物[正常情况下，心脏代谢主要是靠脂肪酸供能（60%~90%）]。饥饿或糖尿病时，心脏产能则会更加依赖脂肪酸；缺氧或衰竭时的心脏则主要依赖于碳水化合物特别是葡萄糖供能。

需要强调的是，心脏代谢中不仅可以利用葡萄糖和脂肪酸作为底物，还可利用酮、乳酸和内源性物质（如糖原和甘油三酯）作为底物。正常心肌能量代谢时主要以脂肪酸有氧氧化和葡萄糖有氧氧化为特征，仅1%~3%为无氧糖酵解，涉及底物的利用、氧化磷酸化、ATP的转移和利用三大过程。

从心肌能量代谢反思心衰治疗途径

随着对心肌能量代谢认识的不断加深，人们开始反思心血管疾病尤其是心衰治疗途径，从心脏重构（心脏形态及质量的改变）转向代谢重构。2004年Van Bilsen首先提出心肌代谢重构的概念。心衰时，心肌出现代谢重构、糖脂代谢紊乱，引发心脏能量代谢途径改变和心肌能量产生障碍，导致心肌细胞结构及功能异常。即心衰时，心脏底物利用发生转变，衰竭心肌利用葡萄糖产生ATP的比例相对增加，脂肪酸氧化代谢比例下降，呈现出胚胎能量代谢的特点。

此外，心衰时心肌亚细胞结构重构导致线粒体功能障碍；心肌中肌酸转运体功能下调从而导致心肌高能磷酸盐减少。因此，人们逐渐认识到心衰是一种慢性代谢病；底物利用障碍、能量物质缺乏将促进心肌重构，可促进慢性心衰的进展。

随后，人们开始不断努力探索心肌代谢治疗的可行方法。目前，以代谢治疗为靶点的心衰治疗方法主要是通过拮抗神经内分泌系统、促进葡萄糖代谢、增强脂肪酸氧化、促进氧化磷酸化和补充磷酸肌酸等几大方面实现。其中，曲美他嗪是通过抑制脂肪酸氧化、增加葡萄糖氧化发挥作用；L-卡尼丁是通过促进脂肪酸氧化使心肌能量代谢恢复正常；辅酶Q10是通过增强呼吸链功能、增加ATP合成从而发挥心肌保护作用；D-核糖属于核糖能量治疗，可快速形成5-磷酸核糖，继而生存ATP；磷酸肌酸可通过供能/运能/保能从而纠正心肌代谢紊乱、稳定细胞膜从而减少心律失常及改善微循环从而缓解心肌缺血等多种机制实现多重获益。

总之，心肌能量代谢治疗与传统药物治疗相联合，有助于全面优化心功能不全的治疗，更好地改善左心功能、提高运动耐量、延缓心肌重构、减少心源性住院，可使左心功能不全患者获益最大化。

知识链接

能量代谢障碍分型

（一）能量生成（释放）障碍

心肌主要借各种能源物质包括脂肪酸，葡萄糖等的有氧氧化而获得能量。心肌细胞对氧的需要量很大，摄取能力很强，在正常安静情况下，冠状动静脉血氧含量差可高达14ml%.可见，心肌氧供给不足或有氧氧化过程的障碍，均可使心肌细胞内能量生成不足而导致心肌收缩性减弱。

严重的贫血、冠状动脉硬化等所引起的心肌缺氧，是导致心肌细胞内能量生成不足的常见原因。维生素B1缺乏时，由于焦磷酸硫胺素（丙酮酸脱羧酶的辅酶）生成不足，丙酮酸的氧化发生障碍，故也可引起心肌能量生成不足。肥大的心肌也可因心肌缺氧而导致能量生成不足。

（二）能量利用障碍

心肌细胞内氧化磷酸化过程中所产生的ATP，在心肌兴奋-收缩偶联过程中受到肌球蛋白头部ATP酶的作用而水解，为心肌收缩提供能量。实验表明，部分动物的心肌由肥大转向衰竭时，心肌耗氧量和ATP含量并不减少而完成的机械功却显著减少，说明心肌利用ATP中的化学能作机械功的过程有障碍，即心肌的能量利用发生障碍。有人发现，随着心肌负荷过重而发生心肌肥大时，心肌收缩蛋白的结构发生变化，肌球蛋白头部ATP酶的活性降低，ATP水解发生障碍，因此能量利用发生障碍，心肌收缩性乃因而减弱。这种现象也可见于老年人及甲状腺功能低下的心脏。