去腎神經(jīng)術(shù)(RD)對比藥物治療急性心梗(AMI)后心衰(HF)大鼠的療效及機(jī)制

唐敏娜 胡嘉祿 顏 彥

(復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院心內(nèi)科 上海 200032)

隨著經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療技術(shù)在臨床應(yīng)用的普及,急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)患者的院內(nèi)死亡率已顯著下降[1],但AMI后伴隨心力衰竭(heart failure,HF)及左室功能下降的患者預(yù)后仍然較差[2-3]。研究顯示,AMI患者住院期間HF發(fā)生率約37.5%[3],AMI后HF的住院患者年死亡率高達(dá)45.5%[4],這使得HF的預(yù)防及治療成為AMI后治療的重點(diǎn)之一。目前認(rèn)為心室重構(gòu)、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)激活以及炎性因子的作用在AMI后HF的發(fā)生與進(jìn)展過程發(fā)揮重要作用[5-6],這也是目前AMI后HF的主要治療靶點(diǎn)。

近年來,隨著射頻消融去腎臟神經(jīng)術(shù)(renal denervation,RD)的興起,越來越多的研究證實(shí)了RD在HF治療方面的療效及安全性。Hu等[7]發(fā)現(xiàn)RD能顯著改善AMI后HF大鼠的心功能。Liu等[8]報(bào)道RD能夠有效地減少心肌纖維化和左室重構(gòu)。臨床研究方面,Fukuta等[9]進(jìn)行的一項(xiàng)Meta分析納入了101例慢性心力衰竭患者,結(jié)果顯示RD能顯著提高患者的左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular enjection fraction,LVEF),并且均未發(fā)生低血壓或暈厥等嚴(yán)重不良事件。

RD治療HF的作用與其抑制激活的交感神經(jīng)系統(tǒng)(sympathetic nervous system,SNS)及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)活性相關(guān)。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑(angiotensin converting enzyme inhibitors,ACEI)和β受體阻滯劑(β-blocker)作為RAAS及SNS抑制劑,是目前臨床上改善HF預(yù)后的主要治療藥物[10]。但是,RD相較于β-blocker+ ACEI藥物聯(lián)合治療AMI后HF的療效對比、RD治療的最佳時(shí)機(jī)以及RD對AMI后心臟自主神經(jīng)(cardiac autonomic nerve system,CANS)的調(diào)控作用研究較少。

本研究將對比分析AMI后1天及4周后分別行RD、β-blocker+ ACEI藥物聯(lián)合治療對AMI大鼠模型的心功能、血漿腦鈉尿肽(brain natriuretic peptide,BNP)、腎素、血管緊張素Ⅱ(Ang Ⅱ)、醛固酮(aldosterone,ALD)、去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)水平,梗死心肌NE含量,心率(heart rate,HR)和5 min內(nèi)NN間期標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation of NN interval,SDNN)的影響,以探究RD與抗HF藥物的療效差異、最佳治療時(shí)機(jī)以及療效機(jī)制。

資料和方法

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組SPF級雄性Wistar大鼠140只,體重為280～320 g,隨機(jī)分為對照組、AMI組、RD組、MI-1d+RD組(AMI后1天行RD)、MI-1d+Drugs組(AMI后1天予以藥物治療)、MI-4w+RD組(AMI后4周行RD)和MI-4w+Drugs組(AMI后4周予以藥物治療),每組各20只。所有動(dòng)物均由復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中心提供。

心肌梗死模型制備Wistar大鼠禁食8 h,腹腔麻醉后,氣管插管,接大鼠呼吸機(jī),呼吸頻率90次/分,潮氣量8～10 mL,記錄I、II、III、aVF、aVL、aVR、V1導(dǎo)聯(lián)心電圖。備皮消毒,沿左側(cè)第三肋間開胸,暴露左心耳,于左心耳下緣約1～2 mm處鄰近肺動(dòng)脈圓錐的左冠主干附近的室間溝縫扎左冠狀動(dòng)脈前降支。觀察到結(jié)扎后前降支供血區(qū)域心臟表面變白、心臟搏動(dòng)減弱且心電圖顯示ST段抬高,以確認(rèn)結(jié)扎成功。30 min后復(fù)測心電圖,ST段仍抬高者確認(rèn)為模型成功。對照組及RD組僅縫線而不打結(jié),其余各組同模型組。大鼠蘇醒后,杜冷丁鎮(zhèn)痛1次,肌肉注射青霉素2×105U/只,每日1次,連續(xù)注射3天[11]。

腎臟去神經(jīng)模型制備大鼠麻醉后,腹部正中切口,分離雙側(cè)腎動(dòng)脈,暴露出腎動(dòng)脈主干,切除所有可見的與腎臟相關(guān)的腎神經(jīng)束,并剝離腎臟動(dòng)脈、靜脈血管外膜1～2 cm,將血管再浸潤在95%乙醇+10%苯酚的苯酚乙醇溶液中。對照組、AMI組、MI-1d+Drugs組及MI-4w+Drugs組僅暴露腎動(dòng)脈。去神經(jīng)效果檢驗(yàn):在RD前后,分別以Grass S48神經(jīng)刺激器,15 V,0.2 ms,10 Hz刺激近腹主動(dòng)脈端腎動(dòng)脈腎神經(jīng)10～30 s,觀察血壓、心率和腎臟組織顏色改變來確認(rèn)去神經(jīng)效果[11]。

給藥方案MI-1d+Drugs組及MI-4w+Drugs組大鼠分別在心梗后1天和4周開始予以酒石酸美托洛爾20 mg/kg,每天2次;培哚普利3 mg/kg,每天1次。藥物磨成粉狀后溶于生理鹽水中,以灌胃的方式給藥至干預(yù)后8周。余各組僅以生理鹽水2 mL/d灌胃至術(shù)后8周。

HR和SDNN測定AMI后2周及8周時(shí)分別記錄各組大鼠心電圖,通過計(jì)算機(jī)軟件獲得HR及SDNN。

左心功能檢測大鼠AMI后8周時(shí)麻醉后行心臟超聲檢查,獲得LVEF、左室內(nèi)徑縮短率(left ventricular fraction shortening,LVFS)、左室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume,LVEDV)及左室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume,LVESV)等指標(biāo),測量連續(xù)3個(gè)心動(dòng)周期并取其平均值。

血漿BNP、腎素、血管緊張素Ⅱ、醛固酮、去甲腎上腺素水平檢測心臟超聲測定完成后,開胸直接心臟取血,以放射免疫法測定血漿BNP、腎素、Ang Ⅱ、ALD水平,以高效液相-電化學(xué)法測定血漿NE[11-13]。

心臟標(biāo)本獲取及組織NE測定取血后立即取出心臟,生理鹽水洗凈,濾紙吸干,取左心室梗死區(qū)心肌液氮凍存后,-80 ℃冰箱儲存。心肌NE含量采用高效液相-電化學(xué)法測定。

結(jié) 果

一般情況共95只大鼠完成實(shí)驗(yàn),大鼠AMI模型制模成功率為58%。AMI組中11只、MI-1d+RD組中6只、MI-1d+Drugs組中7只、MI-4w+RD組中8只、MI-4w+Drugs組中10只大鼠在左前降支結(jié)扎后出現(xiàn)心臟驟停死亡,RD組中2只大鼠死于麻醉意外,1只大鼠因腎動(dòng)脈破裂死于失血性休克。

RD及藥物治療對AMI后HF大鼠心功能影響心肌梗死8周時(shí),AMI組大鼠的LVEF為36%、LVFS為17%、LVEDV為2.05 mL、LVESV為1.15 mL,血漿BNP為483 pg/mL,左心功能顯著下降。RD組大鼠的LVEF、LVFS、LVEDV、LVESV及血漿BNP較對照組無顯著差異(P>0.05),說明RD不影響健康大鼠的心功能。MI-1d+RD組大鼠較MI、MI-1d+Drugs及MI-4w+RD組LVEF均顯著增加(P<0.05,圖1),血漿BNP均顯著下降(P<0.05,表1)。大鼠M型心臟彩超顯示,在AMI后8周時(shí),MI-1d+RD組大鼠較AMI組的左室收縮末期內(nèi)徑和舒張末期內(nèi)徑均明顯縮小(圖1)。提示:(1)AMI后早期RD改善心功能的作用強(qiáng)于β-blocker+ACEI藥物聯(lián)合治療;(2)大鼠AMI后1天進(jìn)行RD治療對其心功能改善作用強(qiáng)于AMI后4周。

LVEF:Left ventricular ejection fraction;LVFS:Left ventricular fraction shortening;LVEDV:Left ventricular end-diastolic volume;LVESV:Left ventricular end-systolic volume.(1)vs. control group;(2)vs.AMI group,(3)vs. MI-1d+RD group,P<0.05.A:LVEF of all groups;B:LVFS of all groups;C:LVEDV of all groups;D:LVESVof all groups;E:M-mode echocardiography of the AMI group;F:M-mode echocardiography of the MI-1d+RD group;E shows increase of left ventricular end-systolic and end-diastolic diameter in AMI group,F shows decrease of left ventricular end-systolic and end-diastolic diameter in MI-1d+RD group.AMI:Acute myocardial infarction group;RD:Renal denervation;MI-1d+RD:RD one day after AMI;MI-1d+Drugs:drug therapy one day after AMI;MI-4W+RD:RD four weeks after AMI;MI-4W+Drugs:drug therapy four weeks after AMI.
圖1 心梗后8周時(shí)施行RD與藥物治療對AMI后HF大鼠心功能的影響
Fig 1 Effects of RD and drug therapy given to rats eight weeks post-AMI on cardiac function

RD及藥物治療對AMI后HF大鼠血漿腎素、Ang Ⅱ及ALD的影響AMI組大鼠的血漿腎素、Ang Ⅱ及ALD水平較對照組均顯著增加(P<0.05),RAAS系統(tǒng)激活;MI-1d+RD及MI-4w+RD組大鼠較AMI組血漿腎素、Ang Ⅱ及ALD水平均顯著下降(P<0.05);MI-1d+Drugs及MI-4w+Drugs組大鼠較AMI組僅血漿Ang Ⅱ及ALD水平顯著下降(P<0.05),腎素水平無顯著差異(P>0.05);其中MI-1d+RD組大鼠的血漿Ang Ⅱ、ALD水平較MI-1d+Drug組顯著下降(P<0.05,表1)。提示RD對AMI大鼠RAAS的抑制作用強(qiáng)于藥物。

表1 心梗后8周時(shí)施行RD與藥物治療對AMI后HF大鼠血漿BNP、腎素、Ang Ⅱ及醛固酮的影響Tab 1 Effects of RD and drug therapy on plasma BNP,renin,Ang Ⅱ and ALD in rats eight weeks post-AMI

(1)vs. control group,(2)vs.AMI group,(3)vs. MI-1d+RD group,P<0.05.BNP:Brain natriuretic peptide.Other abbreviations in the table are the same as in figure 1.*The actual number of samples.

RD及藥物治療對AMI后HF大鼠血漿NE、梗死心肌NE及HR和SDNN的影響心肌梗死后8周時(shí),AMI組大鼠較對照組大鼠血漿NE顯著增加[(1.96±0.3) ng/mLvs.(0.61±0.08) ng/mL,P<0.05],梗死心肌NE含量顯著減少[ (255±50) ng/gvs.(580±45) ng/g,P<0.05]。MI-1d+RD組、MI-1d+Drugs組大鼠較AMI組血漿NE顯著下降(P<0.05),梗死心肌NE含量、HR均顯著增加(P<0.05),SDNN顯著下降(P<0.05);較對照組大鼠,HR及SDNN差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。MI-4w+RD組、MI-4w+Drugs組大鼠較AMI組血漿NE顯著下降(P<0.05),梗死心肌NE、HR及SDNN均無顯著差異。圖2、圖3提示:心肌梗死后8周時(shí),縫扎前降支方法制作的AMI大鼠模型,其SNS活性增加,但梗死區(qū)域心肌的交感神經(jīng)活性減少,心臟呈現(xiàn)迷走神經(jīng)過度興奮優(yōu)勢;RD及藥物治療均能降低AMI大鼠SNS活性,大鼠AMI后1天進(jìn)行RD或藥物治療能增加梗死區(qū)域心肌交感神經(jīng)活性,并促進(jìn)心臟交感-迷走神經(jīng)功能平衡。

(1)vs. control group;(2)vs.AMI group,(3)vs. MI-1d+RD group,P<0.05.NE:Norepinephrine.Other abbreviations in the figure are the same as in figure 1.
圖2 心梗后8周時(shí)施行RD與藥物治療對AMI后HF大鼠血漿NE及梗死心肌NE的影響
Fig 2 Effects of RD and drug therapy given to rats eight weeks post-AMI on plasma and infarcted myocardium NE

(1)vs. control group;(2)vs.AMI group,(3)vs. MI-1d+RD group,P<0.05.A:Heart rate of all groups;B:SDNN of all groups;C:Electrocardiogram of AMI group;D:Electrocardiogram of MI-1d+RD group;HR:Heart rate;SDNN:Standard deviation of NN interval within 5 minutes.Other abbreviations are the same as in figure 1.
圖3 心梗后8周時(shí)RD與藥物治療對AMI后HF大鼠HR及SDNN的影響
Fig 3 Effects of RD and drug therapy given to rats eight weeks post-AMI on HR and SDNN

討 論

抑制AMI后過度激活的SNS及RAAS活性、改善心室重構(gòu)是預(yù)防及治療AMI后HF的重要途徑。研究顯示,RD能延緩甚至逆轉(zhuǎn)HF的進(jìn)展,改善心功能,并且無嚴(yán)重不良事件發(fā)生[7,9]。為探究RD與抗心力衰竭藥物改善AMI后HF療效的差異、對AMI的最佳治療時(shí)機(jī)以及療效機(jī)制,本研究通過對比RD與β-blocker+ ACEI藥物聯(lián)合治療對AMI后HF大鼠的心功能、RAAS、SNS和CANS功能的影響,觀察到RD糾正HF的作用強(qiáng)于β-blocker+ ACEI藥物聯(lián)合治療,并且RD同時(shí)具有抑制AMI大鼠RAAS、SNS及調(diào)節(jié)心臟交感-迷走神經(jīng)功能平衡的作用。

RD對AMI后HF大鼠RAAS的影響腎動(dòng)脈周圍分布有腎臟傳入神經(jīng)與腎臟傳出神經(jīng)[14],其中腎交感傳出神經(jīng)遠(yuǎn)端分布至腎動(dòng)脈壁、腎小球旁顆粒細(xì)胞及腎小管,具有調(diào)控腎動(dòng)脈的舒縮、腎素的分泌及腎小管水鈉重吸收等作用[15]。腎交感傳出神經(jīng)興奮時(shí),可導(dǎo)致腎素分泌增加[15],因此被認(rèn)為與RAAS激活相關(guān)。本研究結(jié)果顯示RD治療能顯著抑制MI大鼠的RAAS活性,導(dǎo)致大鼠血漿腎素、Ang Ⅱ及ALD水平同步下降,其可能機(jī)制為:RD通過阻斷腎交感傳出神經(jīng),進(jìn)一步抑制RAAS的激活。

阻斷腎交感傳出神經(jīng)能夠抑制腎動(dòng)脈的收縮和RAAS的激活,以及減少水鈉潴留,具有提高腎灌注、改善腎功能的作用。統(tǒng)計(jì)分析顯示,約50%的嚴(yán)重心力衰竭患者存在腎功能損害[16],因此探討RD在心功能不全合并腎功能不全患者中的應(yīng)用指征及價(jià)值具有重要意義。研究證實(shí),RD能夠延緩慢性腎臟病患者腎功能的惡化速度[17],合并腎功能不全的頑固性高血壓患者在實(shí)施RD治療后,腎小球?yàn)V過率得到改善,尿白蛋白含量和腎動(dòng)脈阻力指數(shù)均下降[18-19]。Hopper等[20]進(jìn)一步觀察了RD對HF合并腎功能不全患者的影響,在術(shù)后1年時(shí),患者的血漿BNP顯著下降,而腎小球?yàn)V過率較術(shù)前無顯著變化,該研究初步驗(yàn)證了RD治療HF合并腎功能不全患者的安全性及有效性。由于該臨床研究規(guī)模較小、無假手術(shù)對照組,因此未來仍需開展更大規(guī)模臨床試驗(yàn)明確RD在慢性心力衰竭合并腎功能不全患者中的應(yīng)用指征及價(jià)值。

RD對AMI后HF大鼠SNS及CANS的影響AMI后全身交感神經(jīng)系統(tǒng)處于持續(xù)激活狀態(tài)[5],而心臟自主神經(jīng)功能活性受心肌梗死區(qū)域與時(shí)段的影響[21-22]。心肌梗死后梗死區(qū)域自主神經(jīng)早期過度刺激、后期出現(xiàn)神經(jīng)壞死以及神經(jīng)不均勻性重構(gòu),表現(xiàn)為梗死周邊區(qū)域交感神經(jīng)過度再生,而梗死心肌交感神經(jīng)再生稀少[23-24]。循環(huán)持續(xù)的高濃度兒茶酚胺導(dǎo)致心肌耗氧增加、促進(jìn)心室重塑以及產(chǎn)生直接的心臟毒性作用,而心肌的不均勻神經(jīng)再生支配使得心臟收縮功能不協(xié)調(diào),這些因素均可導(dǎo)致心功能進(jìn)行性惡化。

本研究顯示,RD對全身交感神經(jīng)的抑制作用較藥物更為顯著。其原因可能為RD對交感神經(jīng)中樞的直接調(diào)控作用。Zheng等[25]證實(shí)通過選擇性阻斷腎臟傳入神經(jīng)可以恢復(fù)HF大鼠下丘腦室旁核中nNOS蛋白表達(dá),從而減弱中樞交感神經(jīng)興奮性。因此RD可能通過阻斷腎臟傳入神經(jīng)、抑制中樞交感神經(jīng)激活,繼而削弱全身交感神經(jīng)系統(tǒng)的活性。

本研究觀察到,通過縫扎左前降支制作的AMI后HF大鼠模型在心肌梗死后8周時(shí)表現(xiàn)為心臟迷走神經(jīng)激活優(yōu)勢。可能原因?yàn)?心臟自主神經(jīng)分布不均,左前降支供血區(qū)域具有豐富的心臟交感神經(jīng)分布,而迷走神經(jīng)相對較少[23],左前降支結(jié)扎后其供血區(qū)域心肌梗死,導(dǎo)致該區(qū)域豐富的交感神經(jīng)壞死,因此出現(xiàn)心臟交感-迷走神經(jīng)失衡狀態(tài),表現(xiàn)為迷走神經(jīng)激活優(yōu)勢。本研究還觀察到,RD使梗死心肌區(qū)域的交感神經(jīng)活性增加,促進(jìn)了心臟交感-迷走神經(jīng)的平衡。而Feng等[24]研究發(fā)現(xiàn),RD能減少梗死心肌周邊區(qū)域的心肌交感神經(jīng)再生。因此我們認(rèn)為,RD能夠改善AMI后心臟自主神經(jīng)重構(gòu)的不均一性以及調(diào)節(jié)心臟交感-迷走神經(jīng)功能失衡狀態(tài),這對于改善心臟收縮功能,以及減少心律失常的發(fā)生具有重要意義。本研究顯示,AMI后1天進(jìn)行RD治療,能夠改善心肌梗死大鼠心臟迷走神經(jīng)過度激活優(yōu)勢,而AMI后4周再進(jìn)行RD治療則對心肌梗死大鼠心臟自主神經(jīng)活性無顯著影響。由于心臟自主神經(jīng)重構(gòu)在心肌梗死后4周左右已基本完成[23],這進(jìn)一步說明RD可能是通過改善心臟自主神經(jīng)重構(gòu)來調(diào)節(jié)心臟交感-迷走神經(jīng)功能的平衡。

RD同時(shí)具有抑制AMI大鼠RAAS、SNS及調(diào)節(jié)心臟交感-迷走神經(jīng)功能平衡等多方面的作用,AMI后早期進(jìn)行RD治療對于預(yù)防及延緩AMI后HF發(fā)生與進(jìn)展將具有重要的臨床意義。