劉琳 高鑫

肥胖與心臟結(jié)構(gòu)及功能的改變

劉琳 高鑫

肥胖者心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加。研究發(fā)現(xiàn)肥胖引起的心臟結(jié)構(gòu)及功能的改變，主要表現(xiàn)為心室重構(gòu)和心室肥厚，以及心室舒張和收縮功能障礙，這些結(jié)構(gòu)及功能異常嚴(yán)重時(shí)可引起心臟衰竭。而肥胖者心臟結(jié)構(gòu)和功能的改變受到多種因素影響，包括血流動力學(xué)異常、代謝紊亂、炎性反應(yīng)、線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激以及神經(jīng)體液因素。多數(shù)研究都發(fā)現(xiàn)，減輕體重尤其是減重手術(shù)能夠逆轉(zhuǎn)肥胖引起的心臟結(jié)構(gòu)和功能改變。

肥胖；心臟結(jié)構(gòu)；心臟功能

肥胖是一種多因素引起的慢性代謝性疾病，其發(fā)病率逐年增高，已成為全球普遍存在的問題。肥胖增加了全因死亡率和心因性死亡率，可作為心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。研究顯示，肥胖可導(dǎo)致相關(guān)心臟結(jié)構(gòu)和功能的改變，從而增加心血管疾病的發(fā)病率。近些年，肥胖對心臟結(jié)構(gòu)及功能的影響成為研究熱點(diǎn)。

1 肥胖時(shí)心臟結(jié)構(gòu)的改變

肥胖者可出現(xiàn)左心房體積增大，左心室肥厚和擴(kuò)張，部分出現(xiàn)右心室肥厚及擴(kuò)張。超聲心動圖可以發(fā)現(xiàn)左心房內(nèi)徑、左心室室壁厚度、左心室舒張末期內(nèi)徑、收縮末期內(nèi)徑與體重指數(shù)呈正相關(guān)。

肥胖與左心室肥厚獨(dú)立相關(guān)。近期的一項(xiàng)薈萃分析顯示，肥胖者中56%有左心室肥厚，且與體重指數(shù)呈正相關(guān)，證實(shí)肥胖和左心室肥厚的相關(guān)性[1]。早期的觀點(diǎn)認(rèn)為肥胖與離心性左心室肥厚相關(guān)，而后來的研究則表明肥胖者以向心性左心室肥厚為主要表現(xiàn)。一項(xiàng)對22個(gè)超聲心動圖研究的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，左心室離心性肥厚比向心性肥厚更多見（分別為66%和34%）[1]。但近期的一項(xiàng)心臟磁共振研究發(fā)現(xiàn)，男性肥胖者中左心室向心性肥厚更多見，而女性肥胖者中兩者持平[2]。

許多研究顯示肥胖者有左心房體積增大，是肥胖影響心臟結(jié)構(gòu)的早期表現(xiàn)之一。早期的Framingham心臟研究提示體重指數(shù)對左心房內(nèi)徑的影響超過年齡與血壓；心血管健康研究也表明，左心房體積與其他任何指標(biāo)相比，與體重指數(shù)的相關(guān)性最強(qiáng)。新近研究發(fā)現(xiàn)，隨著肥胖嚴(yán)重程度的增加，左心房前、后徑和縱徑逐漸變大，左心房呈橢圓形[3]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，肥胖者房顫的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加，該風(fēng)險(xiǎn)完全是由左心房體積增加引起的。對飲食誘導(dǎo)的肥胖綿羊模型進(jìn)行心臟磁共振檢查后發(fā)現(xiàn)兩側(cè)心房體積均增大和心包脂肪增加[4]。

有關(guān)肥胖者右心室的研究比較少。為數(shù)不多的研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者右心室體積增大、右心室肥厚，并且獨(dú)立于睡眠呼吸障礙。有研究對4 127例受試者進(jìn)行心臟磁共振檢查后發(fā)現(xiàn)，超重和肥胖者表現(xiàn)為右心室重量增加和右心室舒張末期容積增大，這些差異在校正身高、左心室體積、高血壓后仍然存在[5]。

只有極少數(shù)研究針對肥胖者心臟瓣膜。曾有研究發(fā)現(xiàn)減肥藥物可引起二尖瓣和主動脈瓣關(guān)閉不全，使得肥胖者的瓣膜病受到關(guān)注。Framingham心臟研究發(fā)現(xiàn)肥胖者心臟瓣膜返流低于正常體重者。但是，肥胖者較難得到清晰的超聲心動圖成像這一問題使定量評估瓣膜病變得較為困難。

2 肥胖時(shí)心臟功能的改變

研究表明超重和肥胖者即使沒有臨床癥狀，心功能也已經(jīng)出現(xiàn)異常改變。傳統(tǒng)的超聲心動圖多使用負(fù)荷依賴性指標(biāo)如左心室射血分?jǐn)?shù)（EF）、二尖瓣舒張?jiān)缙谘鞣逯邓俣龋‥）和二尖瓣舒張晚期血流峰值速度（A）的比值（E/A）等來評價(jià)心室功能，上述指標(biāo)易受到負(fù)荷狀態(tài)的影響，可出現(xiàn)“假性正常化”，敏感性低。目前，多普勒超聲心動圖通過測量心肌組織的收縮期和舒張期運(yùn)動速度，不受負(fù)荷條件和心臟結(jié)構(gòu)的影響，在評價(jià)心室功能方面更為敏感，甚至可以發(fā)現(xiàn)一些亞臨床的心室功能改變。評價(jià)收縮功能指標(biāo)有心室中層縮短分?jǐn)?shù)、心肌收縮速度和收縮應(yīng)變率、心室扭轉(zhuǎn)率等；評價(jià)舒張功能指標(biāo)有二尖瓣瓣環(huán)舒張?jiān)缙诜逯邓俣龋‥a）、二尖瓣瓣環(huán)舒張晚期峰值速度（Aa）、Ea/Aa及E/Ea比值、舒張?jiān)缙诮M織速度和應(yīng)變速率等。

傳統(tǒng)超聲心動圖顯示體重指數(shù)與EF值之間無關(guān)，即使在體重指數(shù)≥40 kg/m2的患者中EF值也可以為正常。研究發(fā)現(xiàn)，EF正常的肥胖者左心室收縮速度及應(yīng)變率降低，并出現(xiàn)左心室扭轉(zhuǎn)，即有收縮功能異常[6]。在肥胖的兒童和青少年中也觀察到左心室收縮功能輕度異常。在不同的肥胖動物模型中有不同的發(fā)現(xiàn)。在肥胖糖尿病Zucker大鼠、轉(zhuǎn)基因高脂喂養(yǎng)的肥胖胰島素抵抗小鼠和轉(zhuǎn)基因心臟脂肪變性小鼠中可以發(fā)現(xiàn)，左心室收縮功能輕度減退。瘦素缺乏肥胖小鼠左心室收縮功能正常，飲食誘導(dǎo)的肥胖大鼠左心室收縮功能正?；蜉p度減退[7]。

大量研究表明肥胖者有左心室舒張功能異常，并且隨著肥胖嚴(yán)重度增加，舒張功能障礙加重。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者舒張?jiān)缙谛募〗M織運(yùn)動速度和應(yīng)變率降低，Ea、Ea/Aa與體重指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，E/Ea與體重指數(shù)呈正相關(guān)，表明左心室舒張功能受損。左心室舒張功能障礙常早于或伴隨收縮功能減退而出現(xiàn)，即使是超重時(shí)也存在舒張功能障礙[8]。動物研究發(fā)現(xiàn)，瘦素缺乏肥胖小鼠、飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠、飲食誘導(dǎo)的肥胖兔、飲食誘導(dǎo)的肥胖綿羊和心臟脂肪變性的轉(zhuǎn)基因小鼠均有左心室舒張功能障礙[7]。

研究表明，肥胖者有顯著的早期右心室收縮功能和舒張功能受損。肥胖者右心室收縮期峰值速度、收縮應(yīng)變和應(yīng)變率、舒張?jiān)缙谒俣冉档停环逝謨和杏倚氖沂湛s期峰值應(yīng)變降低；肥胖成年人有右心室縱向應(yīng)變降低[5，9-10]。總之，超重和輕度肥胖者有相似且程度較輕的右心室收縮功能降低。

3 肥胖導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)及功能改變的機(jī)制

肥胖者心臟結(jié)構(gòu)和功能改變受多種因素影響，血流動力學(xué)異常為始動因素。肥胖者循環(huán)血量及心輸出量增加，同時(shí)外周阻力不低，高排高阻的模式促使心臟重構(gòu)（向心性和離心性肥厚），當(dāng)室壁增厚不能代償心室擴(kuò)張時(shí)，心室收縮和舒張功能下降[11]。心肌細(xì)胞逐漸肥大、纖維化，最終出現(xiàn)心力衰竭和肺動脈高壓。

各種代謝紊亂也參與了發(fā)病過程。近幾年，心肌脂毒性引起廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者存在胰島素抵抗，心肌脂肪酸攝取過度，心肌耗氧增加，脂肪酸代謝中間產(chǎn)物如長鏈非酯化脂肪酸、神經(jīng)酰胺等積聚會損害心肌細(xì)胞[12]。心肌脂肪酸攝取大于利用可導(dǎo)致脂肪酸和甘油三酯積聚于心肌細(xì)胞，使心肌細(xì)胞肥大和凋亡，導(dǎo)致心臟功能障礙。對肥胖動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，心肌中脂質(zhì)過度沉積、甘油三酯水平升高同左心室肥厚和功能障礙相關(guān)。由于脂肪細(xì)胞同許多影響脂質(zhì)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的酶和蛋白相關(guān)，因此對轉(zhuǎn)基因的脂肪變性動物模型研究發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞過度表達(dá)過氧化物酶體增殖物活化受體α、?；o酶A合成酶、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等均和心臟重構(gòu)相關(guān)。

另外，肥胖者存在線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激。研究發(fā)現(xiàn)肥胖者的心肌氧化應(yīng)激標(biāo)志物增加，并且肥胖小鼠的心臟線粒體活性氧簇產(chǎn)生增加，表明肥胖者氧化應(yīng)激增加。當(dāng)線粒體暴露于過多脂肪酸和超氧化物時(shí)，線粒體解耦聯(lián)蛋白被激活使線粒體功能障礙，線粒體耗氧量增加和ATP生成率降低使心肌能量代謝受損，最終導(dǎo)致心臟功能障礙[13]。

動物模型和臨床研究中的證據(jù)表明，肥胖與全身性的炎性反應(yīng)有關(guān)[14]。炎性反應(yīng)通路的激活和各種炎性細(xì)胞因子（如白細(xì)胞介素-6、-1β、心房利鈉肽、腫瘤壞死因子-α等）參與了心肌細(xì)胞肥大、凋亡、纖維化和心臟重構(gòu)[15]。

研究顯示，肥胖者有交感神經(jīng)系統(tǒng)激活，而交感神經(jīng)張力增加一方面可加重血流動力學(xué)因素，加速左心室重構(gòu)，另一方面兒茶酚胺可能對心室肥厚有直接作用。此外，肥胖者還有腎素-血管緊張素系統(tǒng)的激活[16]。這兩種神經(jīng)系統(tǒng)的激活相互聯(lián)系、相互協(xié)同，共同導(dǎo)致了肥胖者血壓升高和心臟重構(gòu)。

4 減重對心臟結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)

證據(jù)表明，減輕體重能逆轉(zhuǎn)肥胖引起的心臟結(jié)構(gòu)和功能改變。研究發(fā)現(xiàn)，不考慮減輕體重的方法，減重1年可使心肌肥厚、舒張功能障礙和主動脈擴(kuò)張逆轉(zhuǎn)[17]。通常減輕體重的方法有生活方式調(diào)整和減重手術(shù)。輕、中度肥胖者的主要治療方法是減少熱量攝入和通過改變生活方式增加熱量消耗。研究發(fā)現(xiàn)，低熱卡飲食可以改善左心室肥厚和舒張功能障礙，使擴(kuò)張的左心房體積縮小[18]。除了熱量的攝入量，飲食中營養(yǎng)素的成分也影響心臟結(jié)構(gòu)和功能。Haufe等[19]對超重和肥胖人群給于低脂、低碳水化合物飲食6個(gè)月后發(fā)現(xiàn)，體重減輕改善了左心室重量，且N-3多不飽和脂肪酸的攝入對左心室重量有獨(dú)立改善作用。因此，肥胖者應(yīng)該限制碳水化合物和脂肪的攝入。然而，僅靠生活方式干預(yù)不能達(dá)到持久減重。有研究對肥胖者進(jìn)行飲食控制使體重減輕5%～10%，并隨訪了2年，發(fā)現(xiàn)飲食引起的體重減輕改善了心臟結(jié)構(gòu)和功能，但隨后的體重反彈使之前的獲益部分喪失[20]。

目前諸多研究表明減重手術(shù)可以明顯改善心臟結(jié)構(gòu)和功能，已成為最有效而持久的減重策略。研究發(fā)現(xiàn)，重度肥胖的青少年在行胃分流手術(shù)后，左心室向心性肥厚逆轉(zhuǎn)，左心室舒張功能改善[21]。另一項(xiàng)研究對423名減重手術(shù)者隨訪2年后發(fā)現(xiàn)，左心室重量減少和右心室擴(kuò)張改善[22]。一項(xiàng)薈萃分析納入了約20 000例患者，平均隨訪近5年，發(fā)現(xiàn)減重手術(shù)能顯著減少心血管疾病危險(xiǎn)因素，并改善心臟的結(jié)構(gòu)與功能[23]。薈萃分析顯示，手術(shù)前約有44%的患者患高血壓，24%患糖尿病，44%患高血脂；手術(shù)后63%的患者血壓下降，73%的患者糖代謝紊亂得到改善，還有65%的患者血脂水平得到改善。其中713例患者行超聲心動圖顯示，手術(shù)后左心室重量及舒張功能得到顯著的改善[23]。因此，可以認(rèn)為減重手術(shù)有利于降低心血管疾病的危險(xiǎn)因素，能改善心室重構(gòu)和心臟的舒張功能。

綜上所述，肥胖可以引起心臟結(jié)構(gòu)和功能的改變，主要表現(xiàn)為心室重構(gòu)和肥厚，并存在舒張和收縮功能障礙，在超重患者即可有上述心臟改變，其中有一些隨著體重的減輕是可逆的，而減重手術(shù)為首選。超聲心動圖和心臟磁共振的新技術(shù)對于早期發(fā)現(xiàn)和評價(jià)代謝性疾病引起的心臟結(jié)構(gòu)和功能改變有一定優(yōu)勢。

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Relationship between obesity and changes of cardiac structure and function

Liu Lin，Gao Xin.Department of Endocrinology，Zhongshan Hospital，F(xiàn)udan University，Shanghai 200032，China

Gao Xin，Email：happy20061208@126.com

The risk of cardiovascular disease is increased in obese patients.Changes in cardiac structure and function such as ventricular remodeling and hypertrophy as well as diastolic and systolic dysfunction exist in obese patients.These structural and functional abnormalities can eventually cause heart failure.These changes are caused by multiple factors，including the hemodynamic abnormalities，metabolic disorders，inflammation，mitochondrial dysfunction，oxidative stress，and neurohormonal factors.Most studies have found that changes in cardiac structure and function can be reversed by medications of weight loss，especiallybybariatric surgery.

Obesity；Cardiac structure；Cardiac function

（Int J Endocrinol Metab，2015，35：187-189）

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2015.03.012

200032 上海，復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院內(nèi)分泌科

高鑫，Email：happy20061208@126.com

2014-12-11）