负荷量曲美他嗪对冠心病介入治疗患者内皮功能和运动耐量的影响
课题摘要
冠状动脉粥样硬化性心脏病指冠状动脉粥样硬化使血管腔狭窄或阻塞，或（和）因冠状动脉功能性改变（痉挛）导致心肌缺氧或坏死而引起的心脏病，统称冠状动脉性心脏病，简称冠心病，亦称缺血性心脏病。在 CHD 的发展过程中，血管内皮功能不全是最重要的始动环节，同时也伴发于心血管事件的整个过程中，对 CHD 的进展及并发症（血管痉挛、血栓形成、不稳定斑块等）都有重要影响。介入治疗过程中，不可避免造成医源性血管内皮损伤。保护血管内皮功能是目前心血管病研究的重要课题之一。本研究旨在探讨PCI术前负荷量曲美他嗪对血管内皮功能的保护作用。曲美他嗪增加NO释放，降低ET-1水平，继而发挥抗炎、抗血小板、舒张血管作用。同时现代缺血性心脏病面临着更全面的康复管理的挑战。经过介入治疗及最佳药物治疗后，仍有患者出现心绞痛的发作，部分患者术后无法工作、活动受限，或出现焦虑、抑郁情绪，从而影响着其术后的生活质量。本研究探讨负荷量曲美他嗪对冠心病介入术患者运动耐量的影响。曲美他嗪提高冠心病PCI术后患者的运动耐量，从而改善心绞痛症状，提高生活质量，恢复社会功能。
二、立论依据
冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary atherosclerotic heart disease）指冠状动脉粥样硬化使血管腔狭窄或阻塞，或（和）因冠状动脉功能性改变（痉挛）导致心肌缺氧或坏死而引起的心脏病，统称冠状动脉性心脏病（coronary heart disease，CHD），简称冠心病，亦称缺血性心脏病（ischemic heart  disease，IHD）[1]。在 CHD 的发展过程中，血管内皮功能不全是最重要的始动环节，同时也伴发于心血管事件的整个过程中，对 CHD 的进展及并发症（血管痉挛、血栓形成、不稳定斑块等）都有重要影响[2]。介入治疗过程中，不可避免造成医源性血管内皮损伤[3, 4]。血管内皮细胞分泌多种血管活性物质，在调节血管张力保持正常血液循环中起重要作用。“内皮细胞功能不全”是CHD等多种心血管疾病发生发展的病理基础。因此，保护血管内皮功能是目前心血管病研究的重要课题之一。
内皮功能不全可能通过下列途径在冠心病尤其是动脉粥样硬化和血栓早期形成和发展阶段的病理生理机制中起关键作用：（1）导致冠状动脉血管张力调节机能受损，血管舒张-收缩因子失衡；（2）加速冠状动脉血管壁重塑过程；（3）促进血小板活化和聚集；（4）促进单核细胞和中性粒细胞活化和粘附。内皮功能不全和许多冠心病危险因素如血脂异常、高血压、吸烟、糖尿病、肥胖、年龄、性别等密切相关，同时与冠心病的许多临床类型如心绞痛（UAP）、急性心肌梗死（AMI）、急性冠状动脉综合征（ACS）、心衰（HF）甚至心律失学相关联，内皮功能不全还与冠心病的药物治疗、介入性治疗和预后有关。
内皮细胞释放一氧化氮(Nitrogen monooxide, NO)，其心血管病理生理作用如下：（1）NO与动脉粥样硬化：NO释放减少易导致血管痉挛，形成血栓。内皮细胞介导NO的舒血管作用，该功能紊乱可能引起粥样硬化进而引起冠脉狭窄、冠状动脉收缩和缺血性胸痛综合征[5]。（2）NO与心肌再灌注损伤：心肌缺血早期，出现内皮功能紊乱，短期缺血可引起内皮依赖性血管舒张反应减弱；组织损伤时，冠状动脉出现收缩反应，一氧化氮产物减少意味着嗜中性白细胞更易黏附在冠状动脉内皮细胞上。嗜中性白细胞被认为参与损伤心肌细胞。（3）NO与充血性心脏衰竭：在慢性自发心肌扩张病人的心室肌活组织检查中发现活性一氧化氮合成酶。一氧化氮能减弱心肌细胞收缩力。心脏衰竭的清醒动物，内皮一氧化氮介导的冠脉循环被抑制。一氧化氮功能的生物学功能失调也存在于充血性心脏衰竭病人的外周循环。慢性心脏衰竭动物和病人的内皮依赖性血管收缩减弱，血流引起的血管扩张也减小。尽管这些机制尚未确定，但这些机制促使血管收缩异常，这也是慢性心脏衰竭的特征之一。（4）一氧化氮与高血压：在动物试验中，抑制一氧化氮合成酶可以引起平均动脉压上升约 40%。这表明，一氧化氮的持续释放抑制血压升高。原发性高血压人的小动脉平滑肌细胞肥大。在肥大的小动脉细胞中，平滑肌细胞与内皮细胞的比率增加，这可以减弱刺激引起一氧化氮释放的血管舒张反应，而不影响非内皮依赖性血管舒张反应。（5）一氧化氮与内毒素休克：血管壁中一氧化氮合成酶产生的过量一氧化氮引起极度的低血压，这成为内毒素休克的特征。心肌细胞自身的一氧化氮合成酶诱导可能促使心肌收缩力下降。（6）一氧化氮与炎症：炎症的一个特征是提高毛细血管血流量，一氧化氮能促进这个过程。一氧化氮在心血管系统中发挥作用的可能机制是通过提高细胞中鸟苷酸环化酶（guanylate cyclase , GC）的活性，促进磷酸鸟苷环化产生环一磷酸鸟苷（guanosine  3′, 5′–cyclic  monophosphate  cGMP），使细胞内cGMP 水平增高，继而激活依赖 cGMP 的蛋白激酶对心肌肌钙蛋白Ⅰ的磷酸化作用加强，肌钙蛋白 c 对 Ca2+的亲合性下降，肌细胞膜上 K+通道活性也下降，从而导致血管舒张。
内皮素（(Endothelin-1,ET-1)是内皮细胞释放的缩血管肽[6]，有三种异构体是 ET-1、ET-2 和 ET-3，血管内皮细胞生成的是 ET-1。ET-1与血管平滑肌细胞膜上的特殊受体结合，通过增加钙内流使血管收缩。少量ET-1 的释放就能引起冠状动脉剧烈收缩，导致整个冠状动脉血流量下降。病理状态如心绞痛、急性心肌梗死时，ET-1 浓度升高，是因为严重缺血、缺血—再灌注及冠状动脉痉挛导致 ET-1 释放增多，而增多的 ET-1又加重这些损伤。Lerman[7]研究表明，ET-1 可以引起心肌缺血和心绞痛的发生，而心肌缺血的患者和心肌缺血的动物模型中 ET-1 过度表达，当影响 ET-1 的作用系统时，心肌缺血和心绞痛都有所改善。冠状动脉内皮功能异常时，冠状动脉和体循环中 ET-1 水平增加，NO 水平降低，表现为内皮依赖性收缩因子和舒张因子失衡。血管内皮细胞受损的疾病中，NO 水平明显下降，ET-1／NO 比值明显增高，动态平衡受损[8]。
总之，内皮细胞分泌的ET-1和NO被认为是内皮功能标志物。NO具有强烈的血管舒张作用，并可通过协同前列腺素，抑制血小板聚集，保护血管，在血管壁产生天然的抗凝作用。一氧化氮释放减少，ET-1 释放增加，引起内皮依赖性舒张功能障碍[9]。通过检测NO、ET-1水平，可以间接反应内皮功能。
CHD患者的冠状动脉存在内皮依赖性的血管舒张功能异常，研究表明肱动脉超声以检测血流介导的血管扩张变化率(flow-mediated dilation,FMD)，是冠状动脉内皮功能的重要预测指标[10]，通过检测肱动脉的FMD来间接反映冠状动脉内皮功能。其方法及原理为：用血压计袖带充气对肱动脉远端加压5min后迅速放气，引起肱动脉反应性血流增加，导致作用于血管壁的切应力增加，促使内皮细胞释放 NO，致使血管扩张。用高分辨率超声测量反应性充血前后肱动脉内径，得出 FMD，FMD=（反应后血管内径—血管基础内径）／血管基础内径×100%，正常值为 10%～20%。肱动脉超声是无创性评价血管内皮功能的可靠方法。
曲美他嗪（trimetazidine，TMZ）是一种哌嗪类新型代谢性药物，化学名称是1-（2,3,4-三甲氧基苯基）哌嗪二盐酸盐，是第一个应用于临床的治疗冠心病的代谢性药物。曲美他嗪通过选择性抑制线粒体长链3-酮酰辅酶A硫解酶（3-KAT），使心肌能量代谢中的游离脂肪酸氧化速率降低，葡萄糖氧化比例增加，因产生等量的 ATP 游离脂肪酸要比葡萄糖多消耗 10%的氧，则曲美他嗪提高了氧的利用率，使心肌利用有限的氧产生更多的 ATP，维持缺血、缺氧状态下心肌细胞的能量代谢和收缩功能；同时在心肌缺血时碳水化合物利用增加，降低心肌细胞内 Ca2+超载及H+聚集，明显减轻细胞内的酸中毒；减少氧自由基的产生，进而对心肌细胞起到保护作用[11, 12]。近年来研究表明，曲美他嗪同时具有内皮保护作用，其可能通过影响NO、ET-1和前列腺素等血管活性因子改善内皮功能[13]。
内皮功能不全和冠心病之间存在密切关系，PCI治疗对血管内皮造成医源性损伤。目前尚无研究表明PCI术前负荷量曲美他嗪对内皮功能造成何种影响，本研究旨在对比分析测定PCI术前给予负荷量盐酸曲美他嗪60mg后血浆NO、ET-1水平及FMD变化，评估曲美他嗪对冠心病患者术后血管内皮的保护作用，指导临床上盐酸曲美他嗪的应用。
现代缺血性心脏病面临着更全面的康复管理的挑战。经过介入治疗及最佳药物治疗后，仍有患者出现心绞痛的发作，部分患者术后无法工作、活动受限，或出现焦虑、抑郁情绪，从而影响着其术后的生活质量。尽管冠状动脉血运重建不断出现重大进展，但是绝大多数患者冠状动脉介入术后仍需服用抗血小板聚集和心肌缺血药物及其他药物来预防再狭窄发生及心绞痛发作。已有研究证实即使给予冠状动脉血运重建和药物治疗，仍有26%的患者出现心绞痛发作。在抗心肌缺血治疗中，优化心肌能量代谢治疗成为进一步提高疗效，保护心功能的重要手段之一。曲美他嗪通过部分抑制耗氧多的游离脂肪酸氧化，促进葡萄糖氧化，产生更多ATP，从而增强心肌收缩功能。与β-受体阻滞剂 、钙通道拮抗剂和硝酸酯类药物有协同作用。我们旨在评价负荷量曲美他嗪对冠状动脉介入术后患者心绞痛发作频率及运动耐量的影响，从而评估其对患者术后的生活质量的影响。
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三、研究内容及研究方案
【研究目标】
1.探讨PCI术前负荷量曲美他嗪对血管内皮功能的保护作用。曲美他嗪增加NO释放，降低ET-1水平，继而发挥抗炎、抗血小板、舒张血管作用。
2.负荷量曲美他嗪对冠心病介入术后患者近期预后的影响。曲美他嗪提高冠心病PCI术后患者的运动耐量，从而改善心绞痛症状，提高生活质量，恢复社会功能。
【研究内容】
1.研究PCI术前负荷量曲美他嗪对患者血清NO、ET-1的影响。
符合 WHO 冠心病诊断标准并首次行介入治疗的患者100例,年龄 50-60岁。随机分为2组，对照组常规服用硝酸酯类、钙离子拮抗剂、β受体阻滞剂、血小板抑制剂等，曲美他嗪组在服用以上药物治疗基础上，术前加用负荷量曲美他嗪60mg，术后维持20mg，每日3次,服4周。通过彩色多普勒观察受试者在休息时、反应性充血试验及含服硝酸甘油后的肱动脉内径(D0，D1及D2)，反应性充血试验及含服硝酸甘油后的肱动脉内径变化。通过放射免疫的方法测定血浆ET-1，通过硝酸银还原酶法测定NO。
2.研究PCI术前负荷量曲美他嗪对患者运动耐量及心脏康复中的作用。
受试者于开始治疗后每月门诊或电话随访1次，填写表格，包括心绞痛发作次数、持续时间、硝酸甘油应用、运动耐量、主要不良事件（心源性死亡、急性心肌梗死）等，随访半年。治疗起始及终点通过超声心动图检测左室射血分数（EF值）、监测BNP、完成6min步行试验、完成Macnew生活质量量表。
【拟解决的关键问题】
1. 探索PCI术前负荷量曲美他嗪对血管内皮细胞的保护作用。
2. 研究PCI术前负荷量曲美他嗪对患者运动耐量及全面心脏康复中的作用。 
【研究方法】
1. 研究对象：
所有研究对象均来自南京医科大学附属常州第二人民医院住院的冠心病患者。入选冠心病首次行介入治疗患者。包括AMI（急性心肌梗死）患者、UAP（不稳定型心绞痛）患者、AP（稳定型心绞痛）。冠心病诊断标准：1979 年 WHO 将冠心病分为以下五型：无症状性心肌缺血、心绞痛、心肌梗死、缺血性心肌病、猝死。其诊断标准分别为：无症状性心肌缺血：诊断主要根据静息、动态或负荷试验的心电图检查，和（或）放射性核素心肌显像，发现患者有心肌缺血的改变，而无其他原因，又伴有动脉粥样硬化的危险因素。进行选择性冠状动脉造影检查可确立诊断。心绞痛：根据典型的发作特点和体征，含用硝酸甘油后缓解，结合年龄和存在冠心病危险因素，除外其他原因所致心绞痛，一般即可建立诊断。发作时心电图检查可见以 R 波为主的导联中，ST 段压低，T 波平坦或倒置，发作过后数分钟内逐渐恢复。心电图无改变的患者可考虑作心电图负荷试验。发作不典型者，诊断要依靠观察硝酸甘油的疗效和发作时心电图的改变；如仍不能确诊，可多次复查心电图或心电图负荷试验，或作 24 小时的动态心电图连续监测，如心电图出现阳性变化或负荷试验诱致心绞痛发作时亦可确诊。诊断有困难者可考虑行选择性冠状动脉造影。不稳定型心绞痛胸痛的部位、性质与稳定型心绞痛相似，但具有以下特点之一：原为稳定型心绞痛，在 1 个月内疼痛发作的频率增加，程度加重，时限延长，诱发因素变化，硝酸类药物缓解作用减弱；1 个月内新发生的心绞痛，并因较轻的负荷所诱发；休息状态下发作心绞痛或较轻微活动即可诱发，发作时表现有 ST 段抬高的变异型心绞痛也属此列。对药物治疗中心绞痛仍较重者，明确动脉病变情况以考虑介入性治疗或旁路移植手术。胸痛似心绞痛但不能确诊者，可行选择性冠状动脉造影术以确立诊断。心肌梗死诊断：根据典型的临床表现，特征性的心电图改变以及实验室检查发现诊断。对老年患者，突然发生严重心律失常、休克、心力衰竭而原因未明，或突然发生较重而持久的胸闷或胸痛者，都应考虑本病的可能。宜先按心肌梗死来处理，进行心电图、血清心肌酶测定和肌钙蛋白测定等的动态观察以确定诊断。对非 ST 段抬高的心肌梗死，血清肌钙蛋白测定的诊断价值更大。缺血性心肌病：诊断主要依靠动脉粥样硬化的证据和排除可引起心脏增大、心力衰竭和心律失常的其他器质性心脏病。心电图检查除可见心律失常外，还可见到冠状动脉供血不足的变化，包括 ST 段压低、T 波低平或倒置、QT 间期延长、QRS 波群电压低等。放射性核素检查示心肌缺血和室壁运动异常。二维超声心动图也可显示室壁的异常活动。如以往有心绞痛或心肌梗死病史，则有助于诊断。选择性冠状动脉造影和（或）冠状动脉内超声显像可确立诊断。冠心病的介入诊断：冠状动脉造影是用特形的心导管经股动脉、肱动脉、或桡动脉送到主动脉根部，分别插入左、右冠状动脉口，手推注射器注入少量造影剂。这种选择性冠状动脉造影可使左、右冠状动脉极其主要分支得到清楚的显影。并可进行电影摄影、快速连续摄片、磁带录像或光盘记录。可发现各支动脉狭窄性病变的部位并估计其程度。一般认为，管腔直径减少 70-75%以上会严重影响血供，50-70%者也有一定意义。做冠状动脉造影评价冠状动脉的狭窄程度，一般用 TIMI 分级指标：0 级，无血流灌注，闭塞血管远端无血流；Ⅰ级，造影剂部分通过，冠状动脉狭窄远端不能完全充盈；Ⅱ级，冠状动脉狭窄远端可完全充盈，但显影慢，造影剂消除也慢；Ⅲ级，冠状动脉远端造影剂完全而且迅速充盈和消除，同正常冠脉血流。
2 研究方法  
2.1 检测所有入选患者PCI术前、术后2h、术后1月，采血2ml，加入真空EDTA抗凝管，在半小时内应用离心机，转速 2000 r/min，离心 10 分钟，留取血浆，置于 Eppendorf 管中，-70 ℃冰箱内保存，待标本全部收集完毕后一次测定。采用放射免疫的方法测定血浆 ET-1（ET -1 试剂盒购自北京北方生物技术研究所）,用硝酸银还原酶法测定NO（NO试剂盒购自南京弘阳生物技术公司），比较患者服药前后血浆NO、ET-1水平。
2.2 PCI术前、术后1月行右上肢肱动脉超声。肱动脉超声的测量内容为：舒张末期内径(取 3 个心动周期平均值，即 D0)，行反应性充血试验（D1 及 D2，其中 D1 为服药前测定，D2 为服药后测定），记录D0，D1，D2，计算 FMD 值（FMD%=（D1 或 D2-D0）/D0×100%）。FMD表示内皮细胞依赖性血管舒张功能。
2.3 检测PCI术前负荷量曲美他嗪对冠心病患者运动耐量影响。受试者于开始治疗后每月门诊或电话随访1次，填写表格，包括心绞痛发作次数、持续时间、硝酸甘油应用、运动耐量、主要不良事件（心源性死亡、急性心肌梗死）等，随访半年。治疗起始及终点通过超声心动图检测左室射血分数（EF值）、监测BNP、完成6min步行试验、完成Macnew生活质量量表。
【技术路线】
1.PCI术前负荷量曲美他嗪对血管内皮细胞的保护作用。
2.PCI术前负荷量曲美他嗪对患者运动耐量及全面心脏康复中的作用。
3.研究计划及预期研究成果。
3.1研究计划：
全部研究将在1年内（2015.01-2016.01）完成
第一阶段：2015.01-2015.10，病历资料收集，患者随访。
第二阶段：2015.10-2016.01，资料整理及文章撰写发表。
3.2 预期研究结果：
1）通过检测ET-1、 NO、FMD，明确PCI术前负荷量曲美他嗪对冠心病介入患者血管内皮的保护作用。
2）研究PCI术前负荷量曲美他嗪对患者运动耐量及心脏康复中的作用。
四、研究基础
（申请者与本项目有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩，申请者已具备的实验条件、尚缺少的实验条件和拟解决的途径）
.申请人简介：
申请人：孙铃，女，29岁，医学硕士，主治医师，2003.9-2010.6就读东南大学医学院，获医学硕士学位，导师为刘乃丰教授。2010.08至今在南京医科大学附属常州第二人民医院心血管内科工作。硕士研究生阶段在导师指导下主要从事生长分化因子GDF-15在急性冠脉综合征与心力衰竭患者中的变化及临床意义的相关研究，并研究其与MCP-1、AGEs和CRP等生物标志物的相关性，对于临床病历资料收集、统计分析具有较强的能力，熟练掌握Western-Blot、PCR、细胞培养、免疫组化、Elisa等实验技术。发表文章有《心力衰竭的生物标志物研究进展》、《生长分化因子-15与心血管疾病》、《生长分化因子-15在急性心肌梗死患者中的表达水平及临床意义》。
申请者所在单位南京医科大学附属常州第二人民医院是江苏省级重点学科，为内科学硕士学位授权点。常州第二人民医院心血管病研究所拥有较先进和完备的基础研究实施，拥有层流式细胞培养室、低温离心机、酶标分析仪、三恒多用高压电泳仪及垂直电泳槽、CO2培养箱、全自动高速冷冻离心机、ABI-7900 PCR仪、电泳仪、Western--Blot电泳和转膜仪等设备，满足实验所必须。常州第二人民医院超声诊断科已普遍开展彩色多普勒血管超声检测和分析。