心房衰竭的臨床研究進展

喬寶 魏述建

(山東大學齊魯醫院急診科,山東 濟南 250012)

Hoit等[1]在1998年首次提出心房衰竭(atrial failure)這一概念,發現在心室功能正常的情況下,心房快速起搏會產生心房肌病,引起心房收縮和舒張功能受損。近年來,Bisbal等[2]將心房衰竭定義為在無明顯的心臟瓣膜或心室異常的情況下,任何心房功能不全(解剖結構、機械、電信號和/或血流動力學)導致心臟功能受損、出現臨床癥狀、生存質量下降或期望壽命減少。國內目前尚缺乏心房衰竭的研究和總結,現就心房的解剖結構、生理功能,心房衰竭的病因與發病機制、在常見疾病中的臨床表現、影像學診斷、治療與干預措施進行綜述。

1 心房的解剖與功能

1.1 心房的解剖結構

左心房是優化左心室充盈的運輸室和儲存庫。左心房分為前庭、靜脈、間隔和左心耳部分,心房壁分為上壁、前壁、后壁、左側壁和間隔壁。左心耳內豐富的梳狀肌與小梁間隙是血液淤滯與血栓形成的結構基礎,特殊的形態特征導致了左心房顫動比房室其他區域觸發率高[3-4]。心房內血液流動具有相對穩定性,有利于舒張早期左心室充盈,同時避免血栓的形成。

1.2 心房的生理功能

1.2.1 儲存、管道、收縮與機械泵功能

左心房的主要功能是調節左心室充盈,這在心臟的整體功能中至關重要。左心房在心室收縮時充當肺靜脈回流的儲存庫,在心室舒張早期充當肺靜脈回流的管道,在舒張晚期充當機械泵增加心室充盈。最重要的是認識到在整個心動周期中心房與心室功能之間存在動態的相互作用。適當的房室耦合是實現心房周期與心室周期同步的關鍵[5]。

1.2.2 起搏與電信號傳導功能

心房傳導系統由Bachmann束、Koch三角區、房室結左后延伸、卵圓窩、冠狀靜脈竇和肌蓋組成[6]。竇性心律時,右心房和左心房幾乎同時被激活(相差50～80 ms),電信號順著心房方向從右向左沿著環狀肌束和縱向肌束傳導。在左心房內,電信號沿二尖瓣環的環狀肌纖維和縱向肌纖維緩慢地傳播;在右心房內,終嵴及其內側延伸結構有利于電信號沿縱向傳導[7]。

1.2.3 內分泌功能

心房鈉尿肽(atrial natriuretic peptide,ANP)是心房內分泌功能發揮作用的重要激素,在心房的心肌細胞中合成,儲存在心房顆粒內,主要作用靶點是腎臟、血管和腎上腺。當心肌細胞受到牽拉刺激時,信使分子激活位于微血管內皮的受體,起到有效的水鹽平衡和血管舒張作用[8]。ANP是心房功能完整性的標志,可用于指導心房衰竭的治療與預后[9]。

1.2.4 自主神經調節功能

心臟的自主神經系統包括外源性和內源性。外源性與內源性自主神經系統(形成的神經節叢位于肺靜脈口周圍脂肪墊中,由腎上腺素能神經和迷走神經末梢支配,作為整合中心調節相互作用[10]。調節作用的重要組成元件包括主動脈弓-頸動脈竇壓力感受器反射和心房容量感受器反射,它們與利尿鈉肽 (natriuretic peptide,NP)和腎素-血管緊張素-醛固酮系統進行協同工作[11]。

2 心房衰竭的分類

關于心房衰竭的分類,目前國內缺乏明確的相關介紹及分類依據,本綜述根據病因對心房衰竭進行分類,將其分為原發性心房衰竭和繼發性心房衰竭。

2.1 原發性心房衰竭

原發性心房衰竭是病因不明的心房衰竭,以心房功能障礙為主要臨床表現。早期患者可無癥狀,晚期患者在上述癥狀加重的基礎上引起心室及肺部的病變。臨床上只有排除繼發性心房衰竭后,才可診斷為原發性心房衰竭,未確診之前應積極尋找病因。

2.2 繼發性心房衰竭

繼發性心房衰竭是由其他疾病所致的心房衰竭,心房功能障礙只是其他疾病的癥狀之一。對于患有心血管系統疾病或其他系統疾病的心房功能障礙患者,均應考慮繼發性心房衰竭。如果引起心房衰竭癥狀的原發病癥能治好,那么心房功能障礙就能可逆性恢復[2,5]。

3 心房衰竭的病因與發病機制

3.1 機械功能受損

心房肌對病理刺激反應迅速,容易引起心肌收縮功能障礙和成纖維細胞增殖,心房肌的任何結構和生理變化都可能導致明顯的機械功能受損[12]。房性心肌病是指影響心房的機械和/或電生理活動的心肌疾病,通常表現為心房不同程度的纖維化、肥大或擴張。房性心肌病目前還無公認的分類,本文使用了EHRAS房性心肌病分類,定義為四類:(1)主要是心肌細胞病變,無纖維化或其他間質變化;(2)主要是纖維化,心肌細胞顯示正常外觀;(3)心肌細胞病變合并纖維化;(4)間質基質的改變,無明顯的膠原纖維堆積;其中纖維化在大多數原發性和繼發性心肌病中最為常見[13]。特發性房性心肌病與纖維化增加、房性心律失常和心房缺血有關,其中心房缺血可能是導致房性心肌病的常見原因[14]。

3.2 內分泌功能障礙

在心力衰竭(心衰)患者的研究中,Corin和ANP前體/腦鈉肽(brain natriuretic peptide,BNP)前體的表達隨心肌收縮功能下降而出現不同步性,Corin水平出現下降的趨勢,而血漿ANP、BNP水平表現出上升的趨勢,這損害了心衰患者的肽裂解激活,促進了心衰從早期到晚期的轉變[15]。動脈內皮功能障礙降低了血管對ANP的反應性,是NP抵抗發展的主要因素。總的來說,左心房內分泌功能障礙最初表現為ANP處理缺陷,隨后出現ANP合成缺陷和NP抵抗[16],最終影響心房整體功能。

3.3 神經調節功能障礙

Zucker[17]提出心衰時交感傳入神經受到刺激,使得交感神經抑制減少;傳入神經受損,使得額外的交感神經興奮性反射出現,交感神經活性增加,血管升壓素釋放增加。這些變化啟動了一個以血管緊張素Ⅱ為核心的正反饋循環,改變了交感神經與副交感神經的平衡,使得調定點上移[18]。自主神經調節功能以往被孤立地看待,實際上可能存在更微妙的平衡機制[19]。

3.4 心房重構

心房重構是指心肌細胞對機械、代謝或電活動應激物的時間依賴性反應,導致左心房結構、功能和電生理特性持續發生改變,此時心肌間質和血管周圍膠原蛋白和其他細胞外基質成分增加,心房順應性下降,引起舒張功能障礙。原因主要是快速性房性心律失常或壓力/容量超負荷引起心房不可逆的病理變化。疾病進展的復雜性因多種病理反應的參與建立正反饋循環而進一步放大,這可能引起心房衰竭[2,20]。

4 心房衰竭在常見疾病中的臨床表現

4.1 心房顫動

心房顫動(房顫)通過3個關鍵的病理生理過程促進心房衰竭的發生和發展:(1)心肌彌漫性纖維化;(2)短時且不規則的心室充盈;(3)心動過速誘發房性心肌病[21]。房顫患者收縮節律的喪失鈍化二尖瓣環的運動,降低了瓣環的收縮能力,同時由于瓣膜重構引起瓣環鞍部扁平,導致更大的瓣環收縮面積,加重二尖瓣環面積與瓣葉面積的不平衡性,使房顫患者容易發生新的房顫。心房衰竭的存在可能會使房顫患者容易發生新的房顫,使得左心房功能障礙進一步加重,甚至惡化,形成了惡性循環,被稱為“房顫產生房顫”[22]。

4.2 心衰

射血分數保留的心衰(heart failure with preserved ejection fraction,HFpEF)患者常伴隨心房功能障礙的情況,彼此之間既有聯系又有區別。

HFpEF和心房衰竭存在共同的危險因素。年齡相關的左心室舒張期功能障礙和收縮期心室-血管解偶聯在HFpEF和心房衰竭的病理生理學中發揮重要作用。全身性炎癥也可能將HFpEF和心房衰竭聯系到一起,肥胖等共病會引發廣泛的內皮功能障礙、氧化應激和微血管炎癥,導致心室舒張期功能障礙[23]。

HFpEF患者左心房儲備減少及管道功能受損與舒張早期左心室充盈受損相關。心衰可能是左心房衰竭的結果。在無癥狀的健康人群中,左心房重構與心衰的發作獨立相關,甚至先于心衰的發作,這表明左心房衰竭是HFpEF的早期驅動因素。HFpEF的促炎環境又是心房功能障礙發生和維持的關鍵機制。如果左心房功能可保留甚至改善,HFpEF患者的癥狀也能得到改善[24]。

4.3 血栓栓塞與卒中

心房衰竭相關因素促進血栓形成,增加腦卒中風險。卒中通過交感神經激活神經節叢,導致左心房微血管內皮細胞功能障礙、心肌炎癥和纖維化。有學者提出房性心肌病假說,認為房性心肌病是促使心房基質血栓形成增加的重要原因[25]。房顫可能是房性心肌病的標志,而不是血栓形成的原因。

4.4 肺動脈高壓

心房功能障礙引起左心房發生重構后,持續的左心房壓力變化可能導致肺血管結構異常,出現內膜纖維化和中膜增厚,從而導致肺動脈高壓,引起毛細血管壁壓力性損傷(應力衰竭),影響液體過濾和重吸收作用[26]。當血流動力學紊亂得到糾正時,存在可逆性治療的可能,但需更多的研究來探討心房功能障礙與肺動脈高壓之間的關系。

5 影像學診斷

5.1 心電圖

PR間期延長是心血管退行性衰老的標志[27]。V1導聯P波終末電勢(P-terminal force in lead V1,PTFV1)是預測左心房大小和功能的工具[28]。左心房越大,V1導聯P波末端負波越深,PTFV1越大,這說明了左心房纖維化嚴重導致左心房充盈受損,引起左心房壓力增加,從而增加了左心房壁張力。P波離散度定義為不同導聯中測定的P波最長時限與最短時限的差值,一般<40 ms,是代表心房重構的標志,反映了心房內不同部位存在非均質性電活動,進而能引發房顫和心房衰竭[29]。

5.2 超聲心動圖

左心房容積測量:左心房大小與心臟功能密切相關,可用于心房衰竭的預測。心房收縮前容積在心電圖P波開始時測量,最小容積在舒張末期二尖瓣關閉時測量,最大容積在收縮末期二尖瓣開放時測量。左心房機電耦合測量:脈沖波組織多普勒超聲心動圖被證明可用于評估心房間和心房內機電延遲,并將心房機電延遲定義為心電圖上P波和舒張末期A’波(左心房機械激動開始)之間的間隔。應變與應變率技術:用于量化局部心肌功能,應變表示心肌變形,應變率表示心肌變形發生的速度。在心房進行標準節段和區域的心肌局部分析可檢測患者心房功能障礙的狀態,防止功能障礙進一步惡化為心房衰竭[30]。

5.3 心臟磁共振

心臟磁共振是心房疾病診斷的金標準,結合心電圖和呼吸同步采集序列,提供了左心房的精確容積和時間序列的左心房圖像信息,包括心房中渦流的存在和范圍、血流的不對稱重定向等信息,提高了心臟內血流定量的可靠性和準確性,以評估心房整體功能,被認為是心房疾病診斷的金標準。心臟磁共振作為提供心房纖維化信息的工具,可量化瘢痕。在了解心房壁上纖維化分布后,對于心房功能障礙及衰竭治療可起到臨床指導作用[31]。

6 治療與干預措施

心房衰竭患者多數為繼發性心房衰竭,需常規治療引起心房衰竭癥狀的原發病癥。臨床診斷治療指南目前還未提出針對心房衰竭系統的藥物療法,具體治療方式尚無循證醫學研究,編者根據國外心房衰竭相關的臨床研究進行了整理。

臨床研究中發現左心房增大的患者服用奎那普利后左心房體積減小,逆轉了結構重構[32],其他研究表明使用氯沙坦和阿替洛爾也有類似的效果[33]。患者使用血管緊張素轉化酶抑制劑和血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑可降低左心房內壓,同時減少心房過度拉伸,降低房顫的易感性[34]。

NP可用于治療心房功能障礙。外源性合成肽升高患者循環中的NP水平后,限制了左心房壓力升高和水鈉潴留,改善了左心房功能障礙[35]。輸注BNP降低了患者的肺動脈壓、肺毛細血管楔壓、右心房內壓和血壓,增加了心輸出量,產生了利尿效果。由于NP容易在體內被降解,因此多推薦使用靜脈給藥,進行ANP/BNP輸注[36]。

心房與心室成纖維細胞對病理刺激反應不同,心房表現出比心室更強的纖維化反應。血小板源生長因子受體基因在正常心房中表達水平高于其他部位,血小板源生長因子信號在心房選擇性成纖維細胞反應中發揮重要作用,這可能是預防致心律失常性心房重構的新靶點[37]。

7 小結與展望

在心衰的研究中,左心房在心臟功能中的作用經常被低估。然而左心房的主要功能是優化左心室充盈和心輸出量,也包括電信號傳導功能、內分泌功能和自主神經調節功能,這與整體心臟功能密切相關。左心房的生理功能與血流動力學出現異常時會引起心房功能障礙,然而心房功能障礙普遍被認為是其他心臟疾病的結果,而不是潛在的病因,這使得許多心房疾病在早期出現時被忽略。本文討論的心房衰竭內容為該領域提供部分見解,但仍需專家共識對相關內容進行更精確的定義,這將有利于心房疾病的早期精準化診斷與治療,更好地推動心房衰竭領域的發展。