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心力衰竭与心肌能量代谢

心力衰竭与心肌能量代谢. 赵昌盛 付立功 施永康 徐 雷. 心力衰竭 HEART FAILURE. 心肌收缩能力或舒张性能的原发性或继发性降低 心脏泵血功能严重障碍 心输出量绝对或相对减少 不能满足组织代谢需求. ATP 生成. 心肌能量代谢. 能量代谢. 储存. 利用. 心肌收缩与舒张是一个主动耗能的过程 ATP 是心肌唯一可利用的能量形式 Ca2+ 的转运和肌丝滑动都需要 ATP. ATP 来源. 葡萄糖 （ 10%-40%）. 脂肪酸 （ 60%-90%）. 1、 线粒体氧化代谢. 2、 糖酵解（极少）. 心肌能量代谢.

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心力衰竭与心肌能量代谢

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Presentation Transcript

  1. 心力衰竭与心肌能量代谢 赵昌盛 付立功 施永康 徐 雷

  2. 心力衰竭HEART FAILURE 心肌收缩能力或舒张性能的原发性或继发性降低 心脏泵血功能严重障碍 心输出量绝对或相对减少 不能满足组织代谢需求

  3. ATP生成 心肌能量代谢 能量代谢 储存 利用 • 心肌收缩与舒张是一个主动耗能的过程 • ATP是心肌唯一可利用的能量形式 • Ca2+的转运和肌丝滑动都需要ATP

  4. ATP来源 葡萄糖（10%-40%） 脂肪酸（60%-90%） 1、线粒体氧化代谢 2、糖酵解（极少）

  5. 心肌能量代谢 糖原 游离脂肪酸（FA） ADP ADP 葡萄糖 ß氧化 脂酰CoA 电子转运链 ATP ATP PDH NADH2 FADH2 丙二酰CoA 糖酵解 乙酰CoA 酮体 脂酰CoA 脂肪酸氧化作用 抑制 乳酸 丙酮酸 线粒体外 进入 CPT-1 三羧酸循环 线粒体内

  6. 葡萄糖氧化 糖酵解 glucose 丙酮酸 丙酮酸脱氢酶(PDH)：催化丙酮酸为乙酰CoA，活性受脂肪酸代谢水平影响 乙酰CoA三羧酸循环

  7. 脂肪酸代谢 游离脂肪酸作为能量来源不如葡萄糖有效 需要多消耗10%的氧才能产生等量的ATP 游离脂肪酸（FA）活化成脂酰CoA 长链脂酰CoA 不能直接透过线粒体内膜 肉碱脂酰转移酶-1 (CPT-1) 丙二酰CoA 抑制调节CPT-1活性 线粒体内ß氧化得到乙酰CoA

  8. 能量代谢间的关系 FA代谢增强使心肌细胞柠檬酸含量增加，后者可以抑制磷酸果糖激酶1(PFK1)活性 FA代谢可以增加线粒体水平乙酰辅酶A 和还原型辅酶I(NADH)水平,抑制PDH活性， 抑制葡萄糖酵解反应

  9. 心肌能量代谢 糖原 游离脂肪酸（FA） ADP ADP 葡萄糖 ß氧化 脂酰CoA 电子转运链 ATP ATP PDH NADH2 FADH2 丙二酰CoA 糖酵解 乙酰CoA 酮体 脂酰CoA 脂肪酸氧化作用 抑制 乳酸 丙酮酸 线粒体外 进入 CPT-1 三羧酸循环 线粒体内

  10. 能量代谢间的关系 血浆中葡萄糖或乳酸浓度增加，或者血胰岛素水平增加能够促进乙酰CoA的合成，进一步刺激丙二酰CoA的生成，抑制脂肪酸氧化代谢。

  11. 心肌能量代谢 糖原 游离脂肪酸（FA） ADP ADP 葡萄糖 ß氧化 脂酰CoA 电子转运链 ATP ATP PDH NADH2 FADH2 丙二酰CoA 糖酵解 乙酰CoA 酮体 脂酰CoA 脂肪酸氧化作用 抑制 乳酸 丙酮酸 线粒体外 进入 CPT-1 三羧酸循环 线粒体内

  12. 心肌能量代谢障碍(Impaired EnergyMetabolism) 产生ATP 的能力下降 心肌收缩力降低 ATP利用活性受损 主要介绍心力衰竭下心肌的代谢性重构（Metabolic Remodeling）。

  13. 代谢性重构（METABOLIC REMODELING） 主要表现： 1、心脏底物利用的变化 2、线粒体机能障碍 3、心肌高能磷酸盐的改变 由心肌细胞糖类和脂肪等物质代谢紊乱引起心脏能量代谢途径改变，导致细胞结构和功能异常的现象

  14. 底物利用的变化 同等耗氧量下，葡萄糖产生的能量多于脂肪酸氧化 由优先利用FA 变为优先利用葡萄糖 短时的缺血/ 缺氧、左心室负荷增加、葡萄糖摄取增加以代偿心肌的能量需求 HF 早期，β受体兴奋，ATP 减少；ADP、AMP 及Pi 增加使心肌中糖原分解及葡萄糖摄取增加；已糖激酶，磷酸果糖激酶1，丙酮酸激酶等糖酵解限速酶表达及活性上调时糖酵解作用增强，以代偿由于有氧氧化受抑而导致的ATP 水平下降。

  15. 底物利用的变化 缺血、缺氧、心肌能量需求增加，心肌负荷（压力、容量）增加，心肌组织中PCr/ Cr比例下降， AMP/ ATP 比例增加，均可使磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）活性上调。 AMPK 激活可以通过增加GLUT 而增加葡萄糖的摄取，通过激活磷酸果糖激酶2（PFK2）增加糖异生的作用。 虽然糖酵解作用可增强维持一定水平的ATP 浓度，但随着HF 的进一步发展，尤其是终末期HF，糖酵解的表达下降，其作用下降，使原已存在的心肌能量饥饿进一步恶化。

  16. 线粒体机能障碍 线粒体结构：肿胀、嵴膜增厚、嵴皱减少、嵴膜间融合 线粒体能效降低： 由于线粒体解耦联蛋白（UCPs）的增加 使消耗每分子氧所产生的ATP减少 细胞核和线粒体转录改变，线粒体tRNA 基因的病理性突变增加。可影响线粒体蛋白的合成及呼吸链相关复合体（PGC-1α/PPARα）的活性，导致线粒体功能异常和心衰的发展

  17. 线粒体机能障碍 氧化磷酸化障碍 线粒体呼吸链复合体Ⅰ--Ⅳ的组织含量和活力都减低 活性氧通过攻击线粒体DNA 和线粒体蛋白引起线粒体损伤，使线粒体有氧代谢能力受损，线粒体呼吸链机能障碍也会使活性氧产生增加，如此形成恶性循环

  18. 心肌高能磷酸盐的改变 HF时PCr含量减少 在正常细胞中，PCr与ATP 比值约为2：1，无论伴或不伴随ATP 含量的减少，PCr 的含量都是减少的，结果导致作为能量储备指数的PCr/ ATP 比值降低。 PCr 含量减少伴随CK活性降低会减少CK 通量率，后者会降低衰竭心脏对收缩性刺激的反应能力

  19. 总结 心衰缺能 代偿：底物改变，ATP增加 失代偿：FA 氧化减少并不能完全被葡萄糖氧化增强所代偿，衰竭心肌ATP 再生率全面减少，心肌ATP含量减少，线粒体功能障碍。 心肌存在着进行性能量衰竭，最终导致心脏功能的降低。

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