心力衰竭能量代谢治疗课件.ppt
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- 关 键 词:
- 心力衰竭 能量 代谢 治疗 课件
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1、0心力衰竭能量代谢治疗哈医大四院心脏中心李学奇心脏消耗能量最多脏器之一p心脏每天向全身输送心脏每天向全身输送68吨血液吨血液n心脏搏动作工:10万次/dn每搏输出量:60-80mlp心脏全天消耗约心脏全天消耗约43kg ATPn线粒体占心肌细胞体积的30%n每秒消耗1mmol ATP(0.507g)n心脏能量储备:仅20mmol Pi(ATP高能磷酸键)n90%的的Pi由磷酸肌酸(由磷酸肌酸(PCr)提供)提供n90%的的Pi来自心肌细胞线粒体来自心肌细胞线粒体心肌的心肌的ATP供应供应葡萄糖葡萄糖Glu游离脂肪酸游离脂肪酸FFA乳酸乳酸 lactate丙酮酸丙酮酸 pyruvate酮体酮体
2、ketone bodies正常时心肌供氧以有氧氧化为主正常时心肌供氧以有氧氧化为主心脏心脏供氧的调节供氧的调节 心肌提高从单位血液中摄取氧的潜力较小心肌提高从单位血液中摄取氧的潜力较小 冠脉血流经心脏后, 65%70%的氧已被心肌摄取 心肌供氧调节主要通过冠脉血管舒张,增加冠脉血流心肌供氧调节主要通过冠脉血管舒张,增加冠脉血流量量 心肌代谢产物:腺苷、H+、CO2、乳酸、缓激肽、前列腺素E等 非低氧的直接作用 神经和激素调节作用:短暂、弱 慢性供血不足和心力衰竭时,由增加能量供给改为增慢性供血不足和心力衰竭时,由增加能量供给改为增加能量利用加能量利用心力衰竭时心肌缺血缺氧机制心力衰竭时心肌缺血
3、缺氧机制 冠状动脉狭窄导致心肌供血不足冠状动脉狭窄导致心肌供血不足 心肌肥厚导致氧及其它代谢底物的弥散距离增心肌肥厚导致氧及其它代谢底物的弥散距离增大大 心肌细胞线粒体密度相对减少心肌细胞线粒体密度相对减少 室壁张力增大,心肌耗氧增加室壁张力增大,心肌耗氧增加 心肌微血管功能障碍心肌微血管功能障碍心肌缺血时能量代偿机制心肌缺血时能量代偿机制Ronald M. Witteles, MD, Michael B. Fowler, MB, FACC,Insulin-Resistant Cardiomyopathy,JACC,2010Sauer 2008Impact of short- and medi
4、um-chain acyl-CoAs (each 250,500, and 1000umol/L, in Tris -HCI, adjusted to pH 7.4) on PDHc activity. All investigated acyl-CoAs inhibited PDHc activity. The inhibitory effect was critically dependent on chain length and number of carboxylic groups. Short-chain monocarboxylic acyl-CoAs revealed the
5、strongest inhibitory effect on PDHc activity. Medium chain and dicaraboxylic acyl-CoAs were less effective inhibitors. Activities are given as percent of control. All data expressed as means S.D., experiments were performed intriplicates.0.5 m mol/L0.2 5m mol/L脂肪酸代谢中间产物抑制葡萄糖代谢脂肪酸代谢中间产物抑制葡萄糖代谢能量代谢异常致
6、收缩功能受损能量代谢异常致收缩功能受损Energy (ATP)Energy (ATP)Acetyl Acetyl Acetyl Acetyl coAcoAcoAcoAFatty acids Fatty acids Fatty acids Fatty acids AcylAcylAcylAcyl coAcoAcoAcoAFatty acid Fatty acid Fatty acid Fatty acid oxidationoxidationoxidationoxidationAnaerobicAnaerobicglycolysisglycolysisGlucoseGlucoseGlucoseG
7、lucosePyruvatePyruvatePyruvatePyruvateCell acidosisCell acidosisCalcium overloadCalcium overload Increase need of ATP Increase need of ATP for homeostasis.for homeostasis.Cell damageCell damageCell damageCell damageContractile dysfunctionContractile dysfunction改善心肌能量代谢的措施:改善心肌能量代谢的措施:缩小氧气供给和氧气消耗之间的差
8、距缩小氧气供给和氧气消耗之间的差距增加氧气供给增加氧气供给: :降低氧气需求降低氧气需求: :硝酸盐,抗凝、抗血小板药硝酸盐,抗凝、抗血小板药受体阻滞剂,钙离子拮抗剂,受体阻滞剂,钙离子拮抗剂,ACEI/ARBACEI/ARB 脂肪分解抑制剂脂肪分解抑制剂烟酸及其衍生物烟酸及其衍生物胰岛素胰岛素 促进葡萄糖利用及有氧代谢促进葡萄糖利用及有氧代谢1、6-二磷酸果糖二磷酸果糖二氯乙酸(二氯乙酸(DCA) 脂肪酸脂肪酸氧化抑制剂氧化抑制剂曲美他嗪曲美他嗪雷洛嗪雷洛嗪心肌能量代谢调节药物心肌能量代谢调节药物 肉毒碱脂酰转移酶(肉毒碱脂酰转移酶(CPTCPT)- -抑制抑制剂剂L L肉毒碱肉毒碱哌克西林
9、哌克西林乙莫克舍乙莫克舍增加能量代谢底物增加能量代谢底物磷酸肌酸钠磷酸肌酸钠 糖代谢的中间产物糖代谢的中间产物 糖代谢的重要催化剂糖代谢的重要催化剂 通过酶变构效应,直接激活细胞膜上的6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶 促进糖酵解、糖利用 促进ATP生成 提高功能效率提高功能效率 进入病损细胞内部,绕过耗能的磷酸化步骤,直接进入糖酵解过程,免去体内产生FDP时消耗ATP 减少心肌细胞的能源消耗,有益于细胞在损伤状态下的细胞能量代谢和葡萄糖的利用1,6二磷酸果糖:药理作用二磷酸果糖:药理作用 抑制氧自由基及组织胺等有害物质释放抑制氧自由基及组织胺等有害物质释放 减轻自由基对组织的直接损害 增加红细胞内
10、增加红细胞内2,3二磷酸甘油二磷酸甘油(DPG)含量含量 提高红细胞携氧能力,改善缺血缺氧时的微循环 有利于红细胞向周围组织释放氧 抗心律失常作用抗心律失常作用 使心肌细胞释放ATP增加(ATP具有短暂而强力的迷走神经兴奋作用),并迅速分解腺苷酸,二者均有终止室上性心动过速作用 稳定细胞膜,改善心肌传导作用 改善心肌代谢改善心肌代谢 增强心肌收缩,改善心功能 新型的新型的3-KAT(3-3-KAT(3-酮烷酰辅酶酮烷酰辅酶A A硫解酶硫解酶) )抑制剂抑制剂通过抑制线粒体通过抑制线粒体3-KAT,3-KAT,可抑制脂肪酸可抑制脂肪酸氧化,刺激葡萄糖的有氧氧化,氧化,刺激葡萄糖的有氧氧化,提高心
11、肌细胞的能量产生提高心肌细胞的能量产生 可明显改善缺血性心脏病的心肌存活情况可明显改善缺血性心脏病的心肌存活情况 能增加心肌能量代谢,改善能增加心肌能量代谢,改善LVEFLVEF和和NYHANYHA功能分级功能分级 已被已被ESC/ACC/AHAESC/ACC/AHA指南收录为指南推荐的第一个代谢药物指南收录为指南推荐的第一个代谢药物部分抑制耗氧多的FFA氧化, 促进葡萄糖氧化利用有限的氧产生更多ATP, 增加心脏收缩功能减少缺血再灌注时细胞内离子改变减少酸中毒,减少钙离子过载增加细胞膜磷脂的合成Ref:El Banani, Bernard M, Baetz D, et al. Cardiov
12、asc Res. 2000;47:637-639.优化线粒体能量代谢优化线粒体能量代谢保护心肌细胞保护心肌细胞临床相关研究临床相关研究慢性稳定型心绞痛慢性稳定型心绞痛Sellier et al 1986Sellier et al 1986Dalla-Volta et al 1990Dalla-Volta et al 1990Detry et al (TEMS) 1994Detry et al (TEMS) 1994Michaelides et al 1997Michaelides et al 1997TRIMPOL,1997TRIMPOL,1997胡大一等胡大一等 20002000Ciappo
13、ni et al 2006 Ciapponi et al 2006 左心功能不全左心功能不全 Lu et al 1998Lu et al 1998 Belardinelli et al 2001 Belardinelli et al 2001 Vitale 2004 Vitale 2004朱文玲等朱文玲等20052005Fragasso et al 2006Fragasso et al 2006PTCAPTCAKober et al 1993Kober et al 1993Birand et al 1997Birand et al 1997Steg et al 2001Steg et al 2
14、001Polonski et al 2002Polonski et al 2002CABGCABGFebiani et al 1992Febiani et al 1992Vedrinne et al 1996Vedrinne et al 1996Tunerir et al 1999Tunerir et al 1999Iskesen et al 2006Iskesen et al 2006糖尿病性冠心病糖尿病性冠心病Szwed et al Szwed et al (TRIMPOL I)(TRIMPOL I)19991999Fragasso et al 2003Fragasso et al 200
15、3Rosano et al 2003Rosano et al 2003Padial et al 2005Padial et al 2005老年冠心病老年冠心病Rosano et al 2003 Rosano et al 2003 Kolbel et al Kolbel et al (TIGER)(TIGER) 2003 2003Vitale et al 2004Vitale et al 2004缺血性心肌病缺血性心肌病Di Napoli et al 2005 Di Napoli et al 2005 El-Kady et al 2005El-Kady et al 2005雷诺嗪雷诺嗪:抗心绞痛
16、研究抗心绞痛研究 (ERICA Study)Ranolazine extended-release 500 mg bid (1 week) then 1000 mg bidn = 281Placebon = 284History of CAD* Stable angina (3 angina episodes/week) Amlodipine 10 mg/dayN = 5657 weeksPrimary efficacy variable:Angina frequency (weekly average)RandomizedDouble-blindEvaluation of Ranolazin
17、e In Chronic Angina*60% stenosis, previous MI, and/or stress-induced perfusion defectStone PH et al. J Am Coll Cardiol. 2006;48:566-75.雷诺嗪:减少心绞痛和硝酸酯类用量PlaceboRanolazine 1000 mg bidNitroglycerin useAngina episodesP = 0.028P = 0.0140123456BaselineWeek 7BaselineWeek 7Mean number per week Stone PH et al
18、. J Am Coll Cardiol. 2006;48:566-75.RanolazineIV to PO Placebo Matched IV/PO Long-term Follow-upLong-term Follow-up(Median 348 Days)(Median 348 Days)N = 6560Morrow DA et al. JAMA 2007; 297: 1775-83雷诺嗪雷诺嗪: 改善改善UA/NSTEMIUA/NSTEMI患者预后的研究患者预后的研究Fragakis N et al. Am J Cardiol. 2012 May 21. Epub ahead of
19、print雷诺嗪:抗房颤作用与胺碘酮联用,增加房颤转复成功率与胺碘酮联用,增加房颤转复成功率 L- L-卡尼汀是脂肪酸代谢的必需辅助因子,它能将心肌细胞胞浆中堆积的卡尼汀是脂肪酸代谢的必需辅助因子,它能将心肌细胞胞浆中堆积的FFAFFA转入线粒体,促进心肌由转入线粒体,促进心肌由CHFCHF时的无氧糖酵解重新回到脂肪酸氧化,使心时的无氧糖酵解重新回到脂肪酸氧化,使心肌能量代谢恢复正常。肌能量代谢恢复正常。 心肌代谢疗法底物的调节促进脂肪酸氧化: L-卡尼丁肉毒碱缺乏肉毒碱缺乏 脂肪酸脂肪酸-氧化障碍氧化障碍 游离脂肪酸增多能量产生障碍脂肪酸代谢产物堆积Effect of L-carnitine
20、 on glucose oxidation rates in control and diabetic rat heart hearts before and after ischaemia. Values are the means of 7 untreated control, 8 L-carnitine treated control, 8 untreated diabetic and 8 L-carnitine treated diabetic rat hearts. Glucose oxidation rates were determined as described in Met
21、hods. *P 0.05 v L-carnitine treated hearts.Broderick 1995有氧氧化缺血再灌注左卡尼汀:缺血再灌注损伤时增加葡萄左卡尼汀:缺血再灌注损伤时增加葡萄糖氧化的作用糖氧化的作用Lupaschuk 1994灌注物质灌注物质糖酵解糖酵解 (nmol 3H- glucose/g dry wt- min)有氧氧化有氧氧化(nmol 14C- glucose/g dry wt- min)No addition (n=9)291 0.23158.4 21.4Carnitine loaded4.63 0.46*454.1 85.3* Significantly
22、 different from those in hearts perfused in the absence of fatData are the mean S.E.M. of a number of hearts indicated in brackets. Carnitine-loaded hearts were pre-perfused in the working mode for 1 hour with 10 mM carnitine. Glycolysis and glucose oxidation was measured by perfusing hearts with 11
23、 mM (2-3H/U-14C) glucose and 1.2 mM palmitate. Glycolytic rates were determined by measuring CO2 production.左卡尼汀:改善心肌缺血时糖代谢左卡尼汀:改善心肌缺血时糖代谢 糖 脂肪 蛋白质 (某些氨基酸)FDP、曲美他嗪 通过影响糖酵解通道间接产生ATP供能30分钟后,需氧+ADP Cr+ATP PCr通过进入细胞释放高能磷酸键合成ATP直接供能即刻起效,不须氧CPK左卡尼汀与左卡尼汀与PCr的差异:的差异:CO2+H2O+ATP三羧酸循环氧化磷酸化曲美他嗪曲美他嗪PCrPCr可穿透细胞膜
24、,进行无氧供能可穿透细胞膜,进行无氧供能 PCr是哺乳动物体内主要的高能磷酸化合物,存在于心肌及骨骼肌中 PCr12000卡/mol ATP7300卡/mol ADP3800 卡/mol PCr是心脏内可被迅速动用的能源储备 在心肌细胞内ATP浓度是靠PCr的消耗来维持 当心肌缺血时,早期少量ATP减少发生在大量PCr减少之前,即先消耗PCr来维持ATP浓度u 在线粒体膜发生磷酸肌酸穿梭;v 在细胞膜为钠/钾/钙离子通道提供能量;w 在肌浆网为Ca2+通道提供能量;x 在肌原纤维为肌动蛋白肌球蛋白丝的滑动提供能量,具有保护纤维抵抗心肌缺血性损伤的作用。磷酸肌酸:维持细胞内高能磷酸盐水平磷酸肌酸
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