心脏能量代谢特点和治疗进展培训课件.ppt
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- 心脏 能量 代谢 特点 治疗 进展 培训 课件
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1、心脏能量代谢特点和心脏能量代谢特点和治疗进展治疗进展内容提纲内容提纲 能量代谢概述能量代谢概述 心脏能量代谢及调节 1,6二磷酸果糖(FDP)的机制及应用 磷酸肌酸的机制及应用 左卡尼汀的机制及应用 曲美他嗪的机制及应用 雷诺嗪的机制及应用 其它心脏能量代谢特点和治疗进展2机体能量代谢概述机体能量代谢概述 营养物质的吸收消化 carbohydrates glucose fats(triglycerides)fatty acids proteins amino acids 运输至肌肉,转化为ATP ATP为“最终供能物质”food+O2 ATP+CO2+H2O+heat心脏能量代谢特点和治疗进展
2、3机体能量来源机体能量来源 运输:葡萄糖为主要形式 储存 存储形式:糖原 存储部位:肝脏和肌肉 ATP转化效率:与脂肪和蛋白质相比最快 储备可以耗竭碳水化合物碳水化合物心脏能量代谢特点和治疗进展4机体能量来源机体能量来源 运输:以脂肪酸形式 存储:脂肪组织、肌肉 ATP转化效率:慢于葡萄糖 供能特点 静息状态下供能(the ATP)剧烈活动时较少参与供能 存储通常不会耗竭脂肪脂肪(甘油三酯甘油三酯)心脏能量代谢特点和治疗进展5机体能量来源机体能量来源 运输:以氨基酸的形式 主要参与机体的构成和修复 供能特点:仅占ATP来源的515%蛋白质蛋白质心脏能量代谢特点和治疗进展6脂肪脂肪-重要能量底物
3、重要能量底物不同生化物质的能量效率不同生化物质的能量效率人体可供能物质的含量人体可供能物质的含量能量产量能量产量(kcal/g)(kcal/g)碳水化合物蛋白质脂肪 汽油 乙醇以以70kg70kg成人为例成人为例 Mass Energy kg%Fat 10.5 15 61 Proteins 14 20 35 Carbohydrates 0.7 1 2 Minerals 3.5 5 Water 42 58 心脏能量代谢特点和治疗进展7内容提纲内容提纲 能量代谢概述 心脏能量代谢及调节心脏能量代谢及调节 1,6二磷酸果糖(FDP)的机制及应用 磷酸肌酸的机制及应用 左卡尼汀的机制及应用 曲美他嗪的
4、机制及应用 雷诺嗪的机制及应用 其它心脏能量代谢特点和治疗进展8心脏心脏耗氧最多的器官耗氧最多的器官 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!心脏搏动:平均10万次/天 每搏输出量:60-80ml 心脏全天消耗约心脏全天消耗约43kg ATP 每秒消耗1mmol ATP(0.507g)能量储备:仅20mmol Pi(ATP 和PCr中的高能磷酸键)90%的的Pi由磷酸肌酸(由磷酸肌酸(PCr)提供)提供 90%的的Pi来自心肌细胞线粒体来自心肌细胞线粒体 线粒体占心肌细胞体积的30%剧烈运动时,心脏动用剧烈运动时,心脏动用90%的氧化能力的氧化能力心脏能量代谢特点和治疗进展9心
5、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 因为冠脉血流经心脏后,65%70%的氧已被心肌摄取 心肌供氧调节心肌供氧调节主要通过冠脉血管舒张主要通过冠脉血管舒张,即增加冠,即增加冠脉血流量的途径脉血流量的途径 心肌代谢产物引起: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 慢性供血不足时,由慢性供血不足时,由增加能量供给改为增加能量增加能量供给改为增加能量利用利用心脏能量代谢特点和治疗进展10心脏的供能方式心脏的供能方式葡萄糖葡萄糖Glu游离脂肪酸游离脂肪酸FFA乳酸乳酸 lactate
6、丙酮酸丙酮酸 pyruvate酮体酮体 ketone bodies在正常情况下心肌供氧以有氧氧化为主在正常情况下心肌供氧以有氧氧化为主心脏能量代谢特点和治疗进展11正常心肌正常心肌ATP的来源的来源葡萄糖氧化多产生葡萄糖氧化多产生15%能量能量心脏能量代谢特点和治疗进展12正常心肌细胞肌丝结构正常心肌细胞肌丝结构 粗肌丝:粗肌丝:肌凝蛋白(收缩蛋白)肌凝蛋白(收缩蛋白)细肌丝:细肌丝:肌动蛋白(收缩蛋白)肌动蛋白(收缩蛋白)原肌球蛋白原肌球蛋白 肌钙蛋白肌钙蛋白(调节蛋白调节蛋白):TnC:与钙离子结合,调与钙离子结合,调 节收缩过程节收缩过程 TnI:抑制肌动抑制肌动肌凝蛋白肌凝蛋白 TnT
7、:链接作用链接作用粗肌丝示意图粗肌丝示意图细肌丝示意图细肌丝示意图心脏能量代谢特点和治疗进展13心肌收缩机制动态图示心肌收缩机制动态图示 粗肌丝粗肌丝细肌丝细肌丝Ca2+与与TnC结合后结合后TnI的活性被抑制,原肌凝蛋白构型改变,的活性被抑制,原肌凝蛋白构型改变,开放肌动蛋白和肌凝蛋白的活性部位而发生收缩开放肌动蛋白和肌凝蛋白的活性部位而发生收缩Ca2+在肌质网钙在肌质网钙ATP酶作用下返回肌质网时肌肉舒张酶作用下返回肌质网时肌肉舒张心脏能量代谢特点和治疗进展14心力衰竭时心肌缺血缺氧心力衰竭时心肌缺血缺氧的主要原因的主要原因 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
8、厚导致氧及其它代谢底物的弥散距心肌肥厚导致氧及其它代谢底物的弥散距离增大离增大 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脏能量代谢特点和治疗进展15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,2010心脏能量代谢特点和治疗进展16心力衰竭患者心脏能量代偿机制受损心力衰竭患者心脏能量代偿机制受损FTHA Ki 11 20(ml
9、/min/100g)FTHA MUR 6 19(mol/min/100g)FDG MUR 24 12 (mol/min/100g)Serum FFA 0.56 1.01(mol/ml)扩张性心肌病扩张性心肌病 心力衰竭心力衰竭Taylor M J.Nuclear Medicine 42(1)Jan 2001 55-62果糖脂肪心脏能量代谢特点和治疗进展17Cellular distribution of CoA in the heart.Kobayashi A,Fujisawa S.J Mol Cell Cardiol.1994;26:499-508.*心肌缺血时能量代偿受损心肌缺血时能量代偿
10、受损导致脂肪酸代谢不全导致脂肪酸代谢不全心脏能量代谢特点和治疗进展18Sauer 2008Impact of short-and medium-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 carboxyl
11、ic groups.Short-chain monocarboxylic acyl-CoAs revealed the 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
12、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心脏能量代谢特点和治疗进展19能量代谢异常致收缩功能受损能量代谢异常致收缩功能受损Energy(ATP)Acetyl Acetyl coAcoAFatty acids Fatty acids AcylAcyl coAcoAFatty acid Fatty acid oxidationoxidationAnaerobicglycolysisGlucoseGlucosePyruvatePyruvateCell acidosisCalcium overloadIncrease need of ATP f
13、or homeostasis.Cell damageCell damageContractile dysfunction心脏能量代谢特点和治疗进展20干预措施:干预措施:缩小氧气供给和氧气消耗之间的差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/ARB心脏能量代谢特点和治疗进展21 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(
14、DCA)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干预措施:干预措施:代谢调节药物增加氧使用效率代谢调节药物增加氧使用效率 肉毒碱脂酰转移酶(肉毒碱脂酰转移酶(CPT)-抑制剂抑制剂L肉毒碱肉毒碱哌克西林哌克西林乙莫克舍乙莫克舍 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脏能量代谢特点和治疗进展22Heart Metab.2008;38:5-14心脏能量代谢调节药物心脏能量代谢调节药物心脏能量代谢特点和治疗进展23内容提纲内容提纲 能量代谢概述 心脏能量代谢及调节 1,6二磷酸果糖(二磷酸果糖(FDP)的机制及应用)的机制及应用 磷酸肌酸的机制及应用 左卡尼汀的机
15、制及应用 曲美他嗪的机制及应用 雷诺嗪的机制及应用 其它心脏能量代谢特点和治疗进展24 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心脏能量代谢特点和治疗进展25心脏能量代谢特点和治疗进展261,6二磷酸果糖: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
16、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,改善心功能心脏能量代谢特点和治疗进展27 低磷酸血症低磷酸血症 输血 体外循环 胃肠外营养 慢性疾病慢性疾病 慢性酒精中毒 长期营养不良 慢性呼衰:碳酸增加、磷酸减少1,6二磷酸果
17、糖:适应症及禁忌症二磷酸果糖:适应症及禁忌症适应症适应症 遗传性果糖不耐受遗传性果糖不耐受症症 高磷酸血症高磷酸血症 肾衰肾衰 CCr50ml/min时严密监测磷酸盐禁忌症禁忌症心脏能量代谢特点和治疗进展28 FDP 5g 每天2次,连续7-10天 溶于5%葡萄糖或灭菌注射用水100ml 滴速:10ml/min,至少4ml/min 注意事项 10%输液引起局部剧痛 患者可出现脸红、心悸1,6二磷酸果糖:用法及注意事项二磷酸果糖:用法及注意事项心脏能量代谢特点和治疗进展29内容提纲内容提纲 能量代谢概述 心脏能量代谢及调节 1,6二磷酸果糖(FDP)的机制及应用 磷酸肌酸的机制及应用磷酸肌酸的机
18、制及应用 左卡尼汀的机制及应用 曲美他嗪的机制及应用 雷诺嗪的机制及应用 其它心脏能量代谢特点和治疗进展30 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浓度心脏能量代谢特点和治疗进展31携带,能直接生成ATP (PCr+ADP=Cr+ATP)心脏能量代谢特点和治疗进展32u 在线粒体膜发生磷酸肌酸穿梭;v 在细胞膜为钠/钾/钙
19、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。心脏能量代谢特点和治疗进展33心脏能量代谢特点和治疗进展34磷酸肌酸:维持细胞内高能磷酸盐水平磷酸肌酸:维持细胞内高能磷酸盐水平心脏能量代谢特点和治疗进展35促进腺苷酸合成促进腺苷酸合成在在ADP(0.2mM)存在时)存在时PCr增加增加PRPP合成酶活性合成酶活性10mM的的PCr可抑制可抑制5-核苷酸酶活性核苷酸酶活性(依赖于(依赖于PH)抑制腺苷酸分解抑制腺苷酸分解心脏能量代谢特点和治疗进展36 磷酸肌酸钠分子与膜磷脂之间存在电荷反应。在这一反应中
20、,PCr表现得象有阳性和阴性双重极性的两性离子,分别和膜磷脂上相反的电荷起作用。磷酸肌酸钠分子通过电荷反应粘附于膜磷脂 减少磷脂的流动性而稳定细胞膜 稳定了膜电位,减少了细胞内酶的漏出及心律失常的发生心脏能量代谢特点和治疗进展37磷脂酶 溶血磷脂 PCr通过支持Ca2+泵的功能和抑制无氧酵解,能够减少Ca2+及H+在胞浆内的分布,从而可以抑制膜磷脂降解成溶血磷脂而维持膜的完整性(-)心肌缺血缺氧Ca2+积蓄 无氧酵解供能 氧供应不足 H+增加膜磷脂酶(-)(+)(+)膜磷脂降解 二、抑制膜磷脂的降解心脏能量代谢特点和治疗进展38通过两性离子作用粘附于膜磷脂,稳定了细胞膜,减少过氧化损害。通过抑
21、制5-核苷酸酶,抑制腺苷酸的不可逆降解,从而减少了氧自由基生成。心脏能量代谢特点和治疗进展39心脏能量代谢特点和治疗进展40磷酸肌酸钠磷酸肌酸钠1.61.6二磷酸果糖(二磷酸果糖(FDPFDP)能否供能能否供能可以,直接生成可以,直接生成ATPATP可以,间接生成可以,间接生成ATPATP供能效力供能效力1200012000卡卡/摩尔摩尔38003800卡卡/摩尔摩尔起效时间起效时间5-10min5-10min30min30min以上以上安全性安全性不良反应不良反应高,不良反应极少高,不良反应极少见见皮疹、口唇麻木、偶见头晕、胸闷及过敏反皮疹、口唇麻木、偶见头晕、胸闷及过敏反应,应,肝肾功能不
22、全慎用肝肾功能不全慎用刺激性刺激性没有刺激性没有刺激性滴注部位疼痛滴注部位疼痛 ,小儿不易耐受,小儿不易耐受配配 伍伍无禁忌无禁忌不能与其它药物相溶,尤忌酸、碱,钙盐混不能与其它药物相溶,尤忌酸、碱,钙盐混用用心脏能量代谢特点和治疗进展41磷酸肌酸钠:用法用量磷酸肌酸钠:用法用量 用法:用法:以静滴为主,紧急时静注。以静滴为主,紧急时静注。静滴:每静滴:每1g PCr可溶于可溶于50-100ml注射用水(或生理盐水、注射用水(或生理盐水、5%GS),静滴速度依病情而定,严重者可缓滴数小时,一),静滴速度依病情而定,严重者可缓滴数小时,一般病例可以般病例可以30-60min滴完。滴完。静推:每静
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