心血管手术病人血清瘦素和脂联素水平与超声心动图参数和病理生理状态的关系

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王贵罗,樊顺克,赵施竹

脂联素和瘦素在维持代谢稳态中发挥重要作用,与多种病理生理条件和包括心血管疾病(CVD)在内的疾病有关。脂联素具有抗炎、胰岛素增敏和抗动脉粥样硬化的特性,是在脂肪组织中大量合成和分泌的心脏保护脂肪因子[1-2]。高水平的循环脂联素对代谢过程有良好的影响,并能防止肥胖、代谢综合征、动脉粥样硬化及心血管疾病的发生[1-3]。肥胖与高血清瘦素水平(高瘦素血症)和低血清脂联素水平(低脂联素血症)有关[4-5],瘦素是与肥胖相关的许多心血管疾病的影响因素[6]。脂联素和瘦素与心脏的收缩和舒张功能障碍有关[7-10]。但也有研究报道,高脂联素水平与急性心肌梗死病人发生心肌肥厚和心力衰竭有关[11]。脂联素的抗凋亡作用可减少心肌纤维化和氧化应激[12-14],低脂联素水平与左室肥厚和心血管事件及死亡率增加有关[15]。此外,在收缩性和舒张性心力衰竭病人中,循环脂联素水平的增加结果并不一致,血浆中较高的激素浓度与心力衰竭和心血管手术病人的预后不良有关[16-19],存在一种可能的机制,心脏恶病质和肌肉消瘦(肌肉减少)导致心力衰竭病人脂联素水平升高[20-21]。肥胖与左心房(LA)增大、左心室质量、室壁厚度增加及舒张功能障碍有关[22-24],肥胖使心力衰竭的风险增加[25]。实验研究报道,瘦素可促进离体心肌细胞肥大[26]。但也有研究表明,瘦素可能具有心脏保护作用,在>70岁未患心血管疾病的受试者中,较高的瘦素水平与较低的左心室质量、室壁厚度和左心房大小有关[27-29]。有实验研究表明,对瘦素缺乏小鼠诱导其发生心肌梗死后,小鼠可出现心脏功能障碍和预后恶化[30]。此外,瘦素代谢异常还可导致心肌肥厚[31],脂肪因子(脂联素和瘦素)浓度与心外膜脂肪质量相关[32]。因此,瘦素和脂联素在心血管疾病病人中的病理生理意义尚未阐明。本研究探讨血清瘦素和脂联素在心血管手术病人中的病理生理作用,并对血清瘦素和脂联素水平与超声心动图结果、病理生理状态以及临床实验室数据之间的关系进行分析。

1.1 临床资料 选取2017年1月—2019年6月南阳市第二人民医院收治的择期心血管手术病人108例作为研究对象。入选病人均进行包括β受体阻断剂、血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂(ARB)或血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、利尿剂、他汀类药物、降糖药物等治疗。其中,男60例,女48例;
年龄30~87(68.6±12.4)岁;
体质指数(BMI)为(23.6±4.1)kg/m2;
纽约心脏病协会(NYHA)心功能分级Ⅰ级6例,Ⅱ级58例,Ⅲ级44例;
心房颤动38例;
高血压病86例,糖尿病30例,血脂异常70例,吸烟25例;
血液透析12例,冠状动脉旁路移植术(CABG)30例,主动脉瓣置换术(AVR)22例,二尖瓣置换(MVR)[二尖瓣成形术(MVP)]伴或不伴三尖瓣置换术(TVR)[三尖瓣成形术(TVP)]20例,CABG联合瓣膜置换/修复术(AVR、MVP、TVP)10例,AVR联合其他瓣膜(MVP、TVP)或主动脉全弓置换术(TAR)7例,TAR11例,其他术式8例;
β受体阻断剂治疗61例,钙离子拮抗剂治疗42例,ACEI或ARB治疗72例,利尿剂治疗62例,他汀类药物治疗60例,降糖药物治疗25例;
超声心动图指标:左房直径(LAD)为(43.5±9.1)mm,左室舒张末期内径(LVEDD)为(51.9±10.5)mm,左室收缩末期内径(LVESD)为(36.0±9.8)mm,左室射血分数(LVEF)为(57.7±12.6)%,左室质量指数(LVMI)为(113.0±39.0)g/m2,舒张早期左室流入速度(E)与舒张早期二尖瓣环速度(e′)比值(E/e′)为 20.3±11.2,左心房容积指数(LAVI)为(41.1±26.4)mL/m2。所有入选病人均知情同意并签署知情同意书。

1.2 实验室检查

1.2.1 生化指标检测 于术前检测病人空腹血总胆固醇(TC)、血红蛋白(Hb)、糖化血红蛋白(HbA1c)、清蛋白(Alb)、脑利钠肽(BNP)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、非HDL-C、三酰甘油(TG)、估计的肾小球滤过率(eGFR)。生化数据采用常规化学方法于医院临床实验室进行分析,采用乳胶增强新螺旋免疫法测定炎症标志物超敏C反应蛋白(hsCRP)水平。

1.2.2 血清空腹脂联素、瘦素和肿瘤坏死因子(TNF)-α水平检测 于手术当天上午采集外周静脉,测量空腹脂联素、瘦素和TNF-α水平。4 ℃,3 000 r/min离心10 min,分离血清放置于-80 ℃待测。血清联素水平检测采用人脂联素(Adiponectin/Acrp30)酶联免疫吸附(ELISA)试剂盒(上海心语生物技术有限公司,DRP300,R&D Systems),检测阈值为 0.24 ng/mL。采用放射免疫测定法测定血清瘦素,通过多功能液相芯片分析系统(Luminex200TM系统)测定读数,计算血清瘦素、TNF-α浓度,检测阈值分别为10.2 pg/mL、1.2 pg/mL。

1.3 超声心动图检测 行经于术前胸超声心动图检测LAD、LVEDD、LVESD、左室舒张期末室间隔厚度(IVST)、左室舒张期末后壁厚度(LVPWT),测量使用M-模式。从心尖两室和四室的角度,用改良辛普森(Simpson)法和计算机辅助平面测量左室舒张末期容积(LVEDV)和左室收缩末期容积(LVESV),根据公式LVEF=(LVEDV-LVESV)/LVEDV计算LVEF值,采用Devereux校正公式:左心室质量(LVM)=0.8×[1.04×(LVEDD+IVST+LVPWT)3-LVEDD3] +0.6计算LVM。

1.4 步态速度、手握力和自主等长收缩力的测量 步态速度的测量采用6 min步行试验(6MWT)实验:测定以最快速度行走6 min的距离。自主等长收缩测量:应用数字测力计测量膝关节伸肌最大自主等长收缩(MVIC)力量,测量3次,取最大值。手握力的测量:采用英国 Biometrics公司生产的 G100手部握力计(Dynamometer)进行测量,测试前受试者进行1~3次施力练习以熟悉如何用力,待发出开始命令后,受试者以个人最大努力快速增加力量至最大,并持续施力,直至无法或不愿继续维持施力为止,整个施力过程由计算机监控并观察施力是否继续,进行3次,取最大值。

1.5 生物电阻抗测量 使用多频生物电阻阻抗分析仪(BIA,Biospacte Co,Ltd,Korea/Model JMW140)进行人体组分测量,电导率随着体脂的增加而降低[33]。将电极放置在身体的8个精确触觉点,以实现多段频率分析。在左、右手臂,躯干,左、右腿部位用6种不同频率(1 kHz、5 kHz、50 kHz、250 kHz、500 kHz和1 000 kHz)进行30次阻抗测量。在安静状态下,取仰卧位,肘部伸展放松并放于躯干旁,记录体脂质量(BFM)、体脂百分比(BF%)、瘦体质量(LBM)和骨骼肌质量(SMV)。此外,四肢骨骼肌质量指数(SMI,SMI=四肢骨骼肌质量/身长2)为两上肢和两下肢的瘦肌组织之和。其中肌肉减少症的诊断符合亚洲肌肉减少症工作组的诊断标准:年龄≥65岁;
男性手握力<26 kg,女性手握力<18 kg或步态速度≤0.8 m/s;
SMI女性<7.0 kg/m2,男性<5.7 kg/m2[34]。

1.6 肌肉厚度测量 采用日立 EUB-8500 B超实时采集肌肉的动态超声图像,配备96阵元线阵超声探头,频率为7 MHz。用一个定制的、多角度可调节的支架固定超声探头,使探头的长轴与受试者大腿方向平行。受试者坐于凳子上做大腿肌肉自由收缩运动。超声扫描仪的视频输出通过视频卡采集,视频帧率为 25 Hz,图像分辨率为 0.15 mm。从超声图像中识别皮下脂肪组织-肌肉界面和肌肉-骨界面。从脂肪组织-肌肉界面到肌肉-骨界面的垂直距离作为大腿股前肌群厚度(TMTH)。在仰卧位和站立位分别进行两次测量,并采用平均值进行分析。

2.1 各参数性别差异比较 女性年龄、体脂百分比高于男性,步态速度、手握力、膝伸展强度和骨骼肌肌量低于男性,血清HDL-C、脂联素、瘦素水平高于男性,血清TC、TNF-α水平低于男性,差异均有统计学意义(P<0.05)。详见表1。

表1 各参数的性别差异(±s)

2.2 血清脂联素、瘦素水平与其他临床指标的关系 血清脂联素水平与年龄、BNP、HDL-C、TNF-α呈正相关(P<0.05),与BMI、eGFR、TG、非HDL-C、HbA1c、Hb、Alb呈负相关(P<0.05);
血清瘦素水平与BMI、TC、TG、LDL-C、非HDL-C、Alb呈正相关(P<0.05),与BNP呈负相关(P<0.05);
血清脂联素水平与瘦素水平呈负相关(P<0.05)。详见表2。

表2 血清脂联素、瘦素水平与其他临床指标的相关性

分别以血清脂联素、瘦素水平为因变量,BNP、eGFR、TG、HDL-C、LDL-C、HbA1c、Hb、Alb为自变量,调整年龄、性别和BMI影响因素后,进行线性回归分析,结果显示:BNP、eGFR、TG、HDL-C为血清脂联素的影响因素;
Alb为血清瘦素的影响因素。详见表3、表4。

表3 血清脂联素影响因素的线性回归分析

表4 血清瘦素影响因素的线性回归分析

2.3 血清脂联素、瘦素水平与超声心动图参数的相关性 血清瘦素水平与LAD、LVEDD、LVESD、LVM、LVMI、LAVI呈负相关(P<0.05),与LVEF呈正相关(P<0.05)。血清脂联素水平与LAD、LAVI、E/e′呈正相关(P<0.05)。详见表5。

表5 血清脂联素、瘦素水平与超声心动图参数的相关性

以血清瘦素水平为因变量,LAD、LVEF、LVMI、E/e′为自变量进行线性回归分析结果显示,调整年龄、性别和BMI影响因素后,LAD(P=0.002)、 LVMI(P=0.036)为血清瘦素的影响因素。以LAVI、E/e′和LVMI为因变量,血清瘦素和脂联素水平为自变量,进行线性回归分析结果显示,调整年龄、性别和BMI影响因素后,瘦素和脂联素水平均为LAVI、E/e′和LVMI的影响因素(瘦素P<0.001,脂联素P<0.001)。以E/e′为因变量,血清瘦素和脂联素水平为自变量,进行线性回归分析结果显示,调整年龄、性别和BMI影响因素后,脂联素水平为E/e′的影响因素(P=0.022)。以LVMI为因变量,血清瘦素和脂联素水平为自变量,进行线性回归分析结果显示,调整年龄、性别和BMI影响因素后,瘦素水平为LVMI的影响因素(P=0.003)。详见表6。

表6 血清瘦素、脂联素浓度及超声心动图表现的多元线性回归分析

2.4 血清脂联素、瘦素水平与握力强度、膝伸展强度、步态速度、股前肌群厚度、骨骼肌质量、SMI、体脂量、体脂百分比呈相关性 血清瘦素水平与体脂量、体脂百分比呈正相关。男性血清瘦素与骨骼肌质量和SMI呈正相关;
脂联素与股前肌群厚度、骨骼肌质量和SMI呈负相关。女性脂联素水平与SMI、骨骼肌质量呈负相关。Logistic回归分析男性和女性肌肉减少症的优势比(OR),结果显示,在年龄调整后,血清脂联素水平是男性肌肉减少的独立预测因子[P=0.037,OR=1.119,95%CI(1.007,1.124)],且血清瘦素水平不是男性肌肉减少症的独立预测因子(P=0.440)。经年龄调整后,脂联素、血清瘦素水平均不是女性肌肉减少症的独立预测因子(脂联素P=0.955,瘦素P=0.405)。绘制ROC曲线,以确定血清脂联素浓度的最佳截断值,以检测男性的肌肉减少症,ROC曲线下面积(AUC)为 74.7%,敏感性和特异度分别为84.2%、64.0%,最佳截断值为 6.2 μg/mL。详见表7、图1。

表7 血清脂联素强度、瘦素水平与握力强度、膝伸展、步态速度、股前肌群厚度、骨骼肌质量、SMI、体脂量、体脂百分比的相关性

图1 血清脂联素预测男性肌肉减少症的ROC曲线

2.5 低脂联素水平和高脂联素水平男性病人各项指标比较 根据脂联素水平是否<6.2 μg/mL将男性病人分为低脂联素组(22例)和高脂联素组(38例)。与低脂联素组比较,高脂联素组eGFR、Hb、TG、LVEF、手握力、膝伸展强度和SMI较低,差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01);
年龄、BNP、LAD、E/e′、LAVI、TNF-α较高,差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。两组血清瘦素水平比较,差异无统计学意义(P>0.05)。详见表8。

表8 低脂联素水平和高脂联素水平男性病人各项检测指标比较(±s)

本研究结果显示,接受手术的CVD病人血清瘦素水平与LVEF、Alb、体脂量呈正相关,与BNP、LAD、LVMI、LAVI呈负相关;
血清脂联素水平与 BNP、LAD、LAVI呈正相关,与BMI、Hb、Alb呈负相关;
多因素分析显示,瘦素或脂联素水平和超声心动图参数相关;
血清脂联素与瘦素呈负相关,与TNF-α呈正相关;
男性血清瘦素水平与骨骼肌质量、SMI呈正相关,而脂联素水平与股前肌群质量、骨骼肌质量及SMI呈负相关;
经年龄调整后,脂联素水平是男性肌肉减少症的独立预测因子。提示血清瘦素和脂联素在接受心血管手术CVD病人的心脏重塑中发挥作用;
脂联素可能是代谢信号受损的标志,可能与炎症、营养不良和心血管外科手术病人的肌肉消瘦等心力衰竭的进展有关。

瘦素是一种体重调节因子,血清瘦素水平与体脂量直接相关[35]。研究显示,血清瘦素浓度与TC、TG、LDL-C、非HDL-C、BMI、体脂质量和体脂百分比呈正相关[32]。肥胖与左心房大小、室壁厚度、舒张功能障碍及心力衰竭有关[22-25]。本研究显示,CVD病人血清瘦素浓度与LAD、LVMI和LAVI呈负相关;
回归分析还表明,LAD和LVMI是在年龄、性别和BMI调整后血清瘦素浓度的影响因素;
另一方面,血清瘦素水平是调整年龄、性别和BMI后预测LAVI和LVMI的影响因素;
血清瘦素水平与LVEF呈正相关;
血清瘦素水平与心力衰竭严重程度的标志物血浆BNP水平呈负相关,而血清脂联素浓度与血浆BNP水平呈正相关。这些均表明,瘦素对CVD病人的心脏结构和功能有良好的影响,与以往研究结果[27,29,36]一致。然而,一些关于瘦素的矛盾发现可解释为肥胖引起的瘦素抵抗,通常与LAD、LVM的增加和舒张功能障碍有关[22-24],也就是说,随着体重的增加,瘦素受体脱敏的可能性增加[37]。本研究中BMI在正常范围内,表明瘦素可能是一种心脏保护脂肪因子,可减少接受心血管手术的非肥胖CVD病人的心脏重塑。因此,较低的瘦素水平可能与失去这种脂肪因子的保护作用有关[38]。

本研究结果还显示,血清脂联素水平与年龄、BNP和HDL-C呈正相关,与BMI、eGFR和TG呈负相关。已有研究表明,慢性心力衰竭(CHF)病人血清脂联素水平与NYHA分级和BNP水平有关[16-17,20,32],提示血清脂联素水平可作为CHF病人的预后指标之一。且有研究表明,BNP可增强CHF病人脂肪细胞中脂联素的产生[39-40],提示血清脂联素水平的升高与心脏功能障碍和预后较差有关。有研究表明,老年男性血清脂联素水平升高[41],与LVEF呈负相关,但其他研究未能证实这一现象[42-43],可能与病例选择、检测方法、检测时机等因素有关。此外,研究显示脂联素水平与肥厚型心肌病病人舒张功能障碍呈正相关[44]。本研究中,脂联素浓度与LVEF之间没有明显的相关性,但脂联素浓度与舒张功能障碍的标志物LAD、LAVI和E/e′呈正相关。因此,可推测脂联素在心功能不全中有至关重要的作用,可能与心血管外科手术CVD病人的心力衰竭进展有关。

研究报道,心脏恶病质和肌肉消瘦导致心力衰竭病人血清脂联素水平升高[17,20-21]。血清脂联素水平的升高为骨骼肌力量减弱[45-47]、肌纤维长度[48]减少、肌萎缩和恶病质[49-51]的标志。本研究结果显示,男性血清瘦素水平与骨骼肌容量和SMI呈正相关,脂联素与股前中肌群厚度、部分骨骼肌质量和SMI呈负相关;
女性血清瘦素水平与SMI呈负相关。血清脂联素水平与营养不良标志物BMI和营养因子Hb、Alb呈负相关,提示脂联素可能在恶病质或肌肉减少症的发病机制中发挥作用,特别是在男性病人中[17,20-21]。脂联素与炎性因子TNF-α呈正相关,而瘦素与炎性因子无相关性。

本研究通过ROC曲线分析脂联素预测肌肉质量减少的效能,结果显示,AUC为74.7%,截断值为6.2 μg/mL。根据血清脂联素水平截断值分为低脂联素组和高脂联素组,与低脂联素组比较,高脂联素组Hb、LVEF、握力、膝关节伸展强度、大腿前肌厚度和SMI较低(P<0.05或P<0.01);
BNP、LAD、E/e′、LAVI、TNF-α较高(P<0.05或P<0.01)。血清脂联素水平与营养因子Hb、Alb呈负相关,与血清瘦素水平和Alb呈正相关,提示升高的血清瘦素与较好的营养状态有关,而脂联素则与之相反,均表明瘦素是评价营养不良[52-53]的生物学标志。

综上所述,瘦素和脂联素可能在接受心血管手术的CVD病人心脏重塑中发挥重要作用,且脂联素可能是代谢信号受损的标志物,与炎症、营养不良和心血管外科手术病人的肌肉消瘦等心力衰竭的进展有关。此外,瘦素和脂联素可能是CVD病人手术风险的生物标志物。

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