PET-CT显像为什么能评价心肌细胞的存活？_好大夫在线
PET-CT显像为什么能评价心肌细胞的存活？
全网发布： 20:29:44
发表者：刘晓飞
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&&&&& 心肌代谢显像是近年来发展较为迅速的核医学影像检查方法。主要通过示踪心肌能量代谢底物如葡萄糖、脂肪酸等进行体外显像，可准确判断心肌细胞的代谢状态与存活性，在辅助临床决策中有重要价值。
正常生理条件下，心肌细胞维持心脏收缩和稳定离子通道所需的能量主要通过脂肪酸氧化来获取，游离脂肪酸供应心脏所需能量的 40% ～ 60% ；而在碳水化合物饮食或葡萄糖负荷后，心肌细胞转以葡萄糖作为能量的主要来源。心肌缺血条件下，由于局部氧供应量减少，脂肪酸氧化代谢受抑制，心肌细胞主要以葡萄糖的无氧糖酵解产生能量，大约相当于心脏所需能量的 10% ～ 30% ，以维持心肌细胞的完整性。因此，脂肪酸代谢的绝对减少和葡萄糖代谢的相对增加成为心肌缺血的重要表现，这个代谢模式的变化也成为心肌代谢显像的理论依据。由于氧和底物供应的水平与心肌灌注紧密相关，所以几乎所有的心肌代谢研究均能不同程度地反映心肌血流灌注状态。
二、显像剂
葡萄糖代谢显像剂
18F 是一种发射正电子放射性核素，由加速器生产，半衰期为 109 min ，可应用于正电子发射断层显像（PET）及单光子发射断层符合显像（ SPECT-PET）。FDG 的结构类似于葡萄糖，细胞摄取过程类似于葡萄糖的糖酵解过程，经细胞转运后，在己糖激酶作用下被磷酸化；但与天然葡萄糖不同，18F-FDG经磷酸化后，生成FDG-6-PO4，不再参与进一步的糖代谢过程，滞留在心肌细胞中作为示踪剂进行显像，反映心肌细胞葡萄糖代谢的初始过程。18F-FDG 在心肌中的摄取量取决于饮食状况及血中游离脂肪酸、葡萄糖和胰岛素等水平。显像前可通过葡萄糖负荷或药物介入调节代谢底物和胰岛素水平，刺激心肌细胞摄取 18F-FDG ，获得高质量的图像。
三、显像方法
放射性药物注射前应监测患者血糖，血糖高于正常范围者或患者应调节血糖在正常范围，显像前禁食12-16小时。18F-FDG显像也可在糖负荷后进行，以提高心迹葡萄糖的摄取，一般为口服葡萄糖50克。18F-FDG成人一般静脉给予剂量为260～370MBq（7～10mci）。静脉注射18F-FDG后 45-50min进行断层发射显像的图像采集。随后对采集所得数据进行时间和组织衰减校正、图像重建，获得横断面、冠状面及矢状面三维断层图像用于视觉分析。
四、图像分析
正常时，葡萄糖负荷试验的心肌18F-FDG显像一般呈现与心肌血流灌注显像相一致的放射性分布，心肌各壁放射性分布较均匀。而空腹状态下的心肌18F-FDG显像正常时表现为心肌的少量放射性分布。心肌18F-FDG代谢显像的判断一般与心肌灌注显像相结合，异常图像临床一般可分为以下两种情况。
1.&&& 灌注-代谢不匹配：心肌灌注显像呈现减低/ 缺损的节段，葡萄糖代谢显像显示相应节段对18F-FDG 摄取正常或相对增加。标志着心肌细胞缺血但仍然存活。
2.&& 灌注-代谢匹配：心肌灌注显像呈现减低/ 缺损的节段，葡萄糖代谢显像显示相应节段对18F-FDG 摄取减低。标志着心肌细胞不再存活。
五、适应证
1.&&&&&& 诊断与鉴别诊断，并定位心肌缺血的部位与范围。
2.&&&&&& 检测心肌梗塞区存活心肌，治疗前预测心肌功能改善的可能性。
3.&&&&&& 冠心病患者手术或介入手术后疗效检测与随访。
4.&&&&&& 鉴别诊断扩张性心。
六、临床应用：
㈠ 在冠心病中的应用
在冠心病患者的临床诊断和治疗中，检测心肌存活是一个很重要的问题。精确探测冠脉疾病和心肌组织存活的特点，对有效的使用各种治疗手段具有重要意义。
1.&&&&&& 评价心肌存活
坏死或疤痕组织节段表现为心肌血流灌注与18F-FDG摄取一致减少，即血流灌注与代谢匹配性减低；而缺血心肌表现为局部血流减低区的18F-FDG摄取相对增加。在缺血区心肌存活的判断中18F-FDG PET被公认为最准确的非创伤性检查。Brunken等研究报道， ECG显示为病理性Q波的区域约40%可见18F-FDG摄取，提示为存活心肌。Bonow总结了146例在冠脉再通术前进行FDG-PET进行评价的患者，发现对存活心肌的预测准确性为82%。
2.&&&&& 预测心肌功能改善
鉴别左室功能不全是由疤痕组织还是由存活心肌（冬眠和顿抑心肌）引起，在临床治疗决策中十分重要。FDG-PET显像可以通过对心肌存活性的探测，较准确的估计左室功能的改善。心肌存活数量与血管再通后LVEF、运动能力及心衰症状的改善明显相关。在功能不全的患者中，PET显像见FDG摄取的心肌节段，经治疗后其中有85%的节段收缩功能得到改善；相反，没有FDG摄取区域，有92%运动功能不能得到改善。
3.辅助临床决策
&&& 考虑FDG-PET可以估计左室功能、症状，运动能力和长期生存率改善，可以前瞻性指导临床决策。Beanland等报道FDG-PET对患者治疗决策的影响,基于FDG-PET结果，46%的患者改变了治疗决定，8例患者中有7例从心脏移植计划改为血管再通。8/18的患者由药物治疗改为血管再通，16/38的患者由血管再通改为药物治疗。
总之，通过心肌代谢显像对冠心病患者进行心肌存活性的评估，在临床上具有重要价值，可准确区别和估计冠心病患者治疗后的功能恢复，从而指导临床作出最准确的选择，使患者从这些诊断中得到最大的效益。
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曲美他嗪作用的研究进展
来源：康易网　　时间：
　　三甲氧苄嗪（又称心康宁、曲美他嗪，Trimetazidine简写为TMZ）用于心绞痛的治疗已有三十余年的历史，与其它抗心绞痛药物相比，TMZ不引起或引起最小的血流动力学改变[1]，但对缺血心肌有明显的保护作用。作用机制 　　研究表明TMZ对缺血心肌的保护作用，主要是在细胞水平发挥抗心肌缺血的功能而无负性肌力不影响冠脉血流等血流动力学特点；提供代谢性心肌保护作用，其主要途径是通过降低游离脂肪酸的氧化速率，更有效的控制游离脂肪酸/葡萄糖氧化的供能平衡，减少高能磷酸盐生成过程中对氧的需求，维持ATP的产生，维持缺血心肌细胞的能量代谢[2]，维持心肌细胞的收缩功能；降低细胞内Na+、Ca2+超载[3]，减少心肌细胞内H+的聚集，减轻细胞内酸中毒；减少氧自由基的生成；促进游离脂肪酸更多地合成磷脂而参与细胞膜的构建，保护细胞膜；影响心肌细胞的动作电位以及类似于局麻药的作用，而在细胞水平发挥作用，是一种细胞保护剂。TMZ的药理学特点　　TMZ为白色结晶或结晶状粉末，味苦，极易溶于水，难溶于乙醇，几乎不溶于乙醚，苯和丙酮。具有对抗肾上腺素和去甲肾上腺素的加压作用，能降低血管阻力，增加冠脉血流量和周围循环血量，促进心肌代谢与能量产生，能降低心脏工作负荷与心肌氧耗，改善心肌氧的供需平衡。药代动力学研究表明：本药在体内吸收很快，半衰期相对较短（t1/2=6.0±1.4h）,TMZ浓度可在24小时内稳定，且在给药期间（15天）浓度可维持相对不变。TMZ对心肌的保护作用　　目前认为TMZ是一种细胞保护剂，在细胞水平发挥保护作用。细胞保护剂有严格的概念[4]，是指一种药物或介入方法能在细胞水平发挥抗心肌缺血的作用，不影响冠脉循环，不引起或引起最小的血流动力学变化。1 TMZ对葡萄糖代谢的影响： 　　缺血时有氧代谢减慢，无氧代谢加快，冠脉血流减慢时，心肌对葡萄糖，脂肪酸的摄取增加，在体的缓慢的轻度缺血，葡萄糖代谢的上调仅限于胞液途径，而脂肪酸仍是主要的能量代谢底物来源。在重度缺血时，脂肪酸的代谢明显受抑而葡萄糖的摄取占主导地位，葡萄糖、乳酸盐、丙酮酸盐均为心肌重要的能量代谢底物，而脂肪酸、酮体为非重要的代谢底物，葡萄糖对维持细胞的某些功能是必需的。研究发现TMZ对葡萄糖的代谢有明显的影响，可使葡萄糖的摄取明显增加且这种增加与冠脉血流有关。缺血时葡萄糖转位到了内质网膜，在缺血时糖原的快速降解可因此期葡萄糖摄取的增加而阻止储存糖原的快速耗竭。动物与临床的研究表明在缺血再灌时给以葡萄糖，胰岛素K+可提高缺血赖受性与心肌收缩功能，这可能是因为糖酵解可作为一种缓冲机制起作用，有助于防止缺血再灌转换期有过多氧化底物时仅由氧化磷酸化产生的去赋能化,也可能是因为此期仅由氧化磷酸化产生的 ATP是不足以维持心脏代谢与功能恢复的。TMZ可抑制豚鼠心室肌细胞Na+-K+ATP酶的活性，明显提高离体灌注鼠心急性严重缺血后心肌细胞ATP水平。长时间低温保存的鼠心在灌注液中加入TMZ可产生明显的保护作用，这与TMZ保存糖原，增加ATP/Pi比值，ATP消耗明显减少有关，缺血前能量耗竭降低有助于增加离体鼠心、兔心对缺血的赖受性[5]。TMZ可使细胞代谢开关预先处于一种准备接受低氧刺激的应急状态，使细胞合成ATP时的耗能降低，因而在缺血再灌注损伤时高能磷酸盐的耗竭降低，保护心肌细胞，这就是有关TMZ 的代谢开关转换假说。2 TMZ对脂代谢的影响：　　TMZ被认为是一种脂肪酸氧化抑制剂，可刺激线粒体Ca2+的转移，脱氢酶的活性与Krebs循环的通道，进而增加线粒体ATP的合成。增加ATP合成的底物有助于ATP的合成，改善缺血后心功能。　　缺血再灌时心功能的改变与脂代谢改变引起的生化改变有关，这种生化改变不仅影响脂类的能量代谢，也可影响膜的完整性，TMZ治疗四周后的鼠心脏磷脂的脂肪酸的构成发生明显的改变：亚油酸的浓度下降，代之以18：O和18：ω1 9脂肪酸的升高。交感肾上腺素能亦可引起亚油酸浓度的下降[6]，这与TMZ直接参与心肌细胞的脂质代谢有关，亚油酸为心脏脂质的主要成分，亦为线粒体膜的主要成分。TMZ的上述效应在血小板中亦可看到，TMZ对红细胞磷脂的脂肪酸在分子水平上的一种效应所致。TMZ可增加心肌细胞磷脂总量，心脏磷脂的合成有多条TMZ可有不同效应的途径，磷脂酰肌醇的生物合成途径不同于磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成，磷脂酸通过三磷酸胞苷(CTP)-磷脂酸-胞苷酸转移酶激活为二磷酸胞苷-二酰基甘油，磷脂酰肌醇合成酶的作用是通过肌醇把部分磷酸胞苷合成为磷脂酰肌醇，这一途径中，CDP―二酰基甘油是心脏脂质和磷脂酰肌醇合成的共同中间产物，在TMZ作用下，合成磷脂酰肌醇的两个主要底物―肌醇和甘油明显增加了，这表明磷脂酰肌醇合成增加TMZ强烈刺激作用的结果，使这两种底物在胞内的利用改变所致，而非对肌醇摄取增加所致，心脏中磷脂酰乙醇胺的合成主要是通过CDP―乙醇胺途径，乙醇胺通过乙醇胺激酶转变为磷酸乙醇胺，在由CDP―磷酸乙醇胺胞苷酸转位酶作用于1、2―二酰基甘油和CDP―乙醇胺所致，磷脂酰胆碱的生物合成途径与磷脂酰乙醇胺相似，但有特殊酶起作用， TMZ可激活磷脂酰乙醇胺的合成（以乙醇胺和甘油作底物），增加磷脂酰乙醇胺的合成，TMZ对磷脂酰胆碱 作用于对磷脂酰乙醇胺的作用相似，但TMZ可明显增加合成磷脂酰胆碱的甘油的量，TMZ 对胆碱并无此作用，这与胆碱可能通过特殊载体摄取有关，在TMZ作用下，胆碱的摄取比乙醇胺的摄取要少，这可能与胆碱的磷酸化比乙醇胺、甘油的摄取要慢有关，这可解释TMZ在心脏磷脂酰胆碱合成的减少。　　TMZ对心脏脂代谢的另一效应是可增加甘油在二酰基甘油代谢池和减少三酰基甘油代谢池的量。这与TMZ对甘油向二酰基甘油转化作用有关（通过磷脂酸），TMZ也很可能影响二酰基甘油向磷脂转化的其他环节，如改变磷脂的合成―不合成中性磷脂而合成酸性磷脂[7]，但有待于进一步证实。已有研究表明TMZ的作用是多位点的，TMZ可抑制磷脂酰磷酸酶的活性，还可直接抑制磷脂酰胆碱胞酰基转位酶的活性，减少胆碱结合到磷脂酰胆碱的量。　　TMZ还有类似局麻药的作用而影响细胞的功能，甲基利多卡因可激活磷脂酰磷酸酶和CTP磷脂酸胞酰基转位酶，进而激活磷脂酰肌醇，二酰基甘油的生物合成，TMZ是否可影响磷脂酰肌醇或磷脂酰乙醇胺的合成还不清楚。但利多卡因可增加磷脂酰肌醇或磷脂酰乙醇胺的合成，降低磷脂酰胆碱的合成（通过抑制磷酸胆碱二酰基甘油转位酶），TMZ可通过影响二酰基甘油池向磷脂转化和不合成三酰基甘油而影响CTP代谢池的活动。近来认为CTP代谢池的活动是反应磷脂合成的一个万能信号。　　TMZ可影响心肌细胞的脂肪酸的代谢，使亚油酸，花生四烯酸的代谢加快，花生四烯酸上心脏磷脂酰基醇和磷脂酰乙醇胺的主要成分，TMZ并不增加心脏脂质中花生四烯酸或磷脂酸。这种脂肪酸在心脏磷脂中的浓度很低，而且磷脂酸常含很少的多不饱和脂肪酸。TMZ可使心脏脂质中的亚油酸合成增加（摄取增加），TMZ可降低β氧化或降低可利用的脂肪酸的量[8]，这说明TMZ可降低脂肪酸用于产能和增加葡萄糖的利用，TMZ可降低产生ATP的氧需，这在缺氧时为一有利变化，说明TMZ是DE NOVO的水平上影响其合成，TMZ可增加鼠心脏脂肪酸中不饱和脂肪酸。　　此外，TMZ可抑制鼠心肌细胞CPT-1的活性而抑制长链脂肪酸的氧化，进而增加心肌利用氧的效能。　　目前认为TMZ对心肌细胞的保护效应可能与改变脂肪酸的利用，通过CTP途径影响磷脂的合成，使可利用的脂肪酸减少，非磷脂基质多用于产能有关。3 TMZ对心肌细胞动作电位的影响与抗心律失常作用：　　在生理条件下，TMZ可引起动作电位平台期的下移，为TMZ对Ca2+通透性下降的结果。TMZ可降低钙离子电流的最大振幅，阻止慢钙电流，降低细胞内钙离子的浓度。TMZ可使动作电位的最大上生速率减慢，表明TMZ对快钠内流电流有阻滞作用。在离体鼠心高浓度的TMZ可产生负性变时性效用，在培养鼠心肌细胞中亦可观察到同样的效应。后者的效应可能为钙离子拮抗剂所致，因为在培养基这一模型中，心肌细胞电位的自发上升速率取决于外源性钙离子的浓度和对钙离子拮抗剂的敏感性，这提示TMZ 去极化钾的传导可产生影响[9]。在无TMZ的培养基中，低氧可导致动作电位的平台期下降，去极化上升速率减慢和动作电位持续时间延长，常伴有收缩功能的衰竭和心率失常，培养基中一定浓度的TMZ (500uM)可明显降低低氧所致的这些损害作用，呈现出明显的保护作用：缩短动作电位时程，预防低氧所致的心率失常，收缩性不变。TMZ在低氧时亦可表现出钾通道阻滞作用和降低钙内流。TMZ的抗心率失常作用与它维持动作电位持续时程不变，延长不应期有关，此外与组滞内钠电流有关，类似于局麻药而发挥抗心率失常作用。4 TMZ对血流动力学的作用：　　TMZ是作为抗心绞痛药物用于临床的，但与其它同类药物相比，其最大特点是不引起或仅有最小的血流动力学的改变。在离体工作的鼠心，TMZ不引起冠脉血流的改变，对缺血心肌发挥明显的保护作用。临床研究表明，TMZ与心得安治疗心绞痛时病人的活动量都增加，心电图ST段改变相似，但在TMZ治疗组，心率与血压的乘积无明显改变。研究表明[10]用TMZ30mg tid和心得安40mg tid治疗心绞痛，病人的心率，心率与血压的乘积在静息和最大活动量时，TMZ治疗组未引起明显的改变而在心得安治疗组则明显下将，表明TMZ并不是通过降低氧耗起作用的。TMZ与硝苯地平治疗心绞痛的双盲研究表明，在相同的前负荷下，心率与血压的乘积在硝苯地平治疗组后负荷较对照组明显下降，TMZ治疗组则无明显的改变。TMZ与β-阻滞剂或钙离子拮抗剂合用可明显提高心绞痛病人的活动赖受性。TMZ还可降低心肌梗塞的面积，减少心肌酶的漏出。离体培养的鼠心肌细胞在低氧的环境中，乳酸脱氢酶的漏出明显增加，但在培养液中加入TMZ后可明显减少该酶的漏出。TMZ可减轻冠心病人缺血性左室功能失调的发生率，减小心肌梗塞的面积。对一组患过心肌梗塞再接受CABG的病人进行同位素99m-Tc―Se灌注液闪研究，口服TMZ组的病人术后室壁运动得分指数较对照组明显提高。对离体灌注鼠心缺血再灌注损伤的研究表明：TMZ可明显降低再灌注后心室舒张末压的升高。5 TMZ对心功能衰竭病人血生化的影响[11]：　　对一组慢性心衰病人长期（6月）口服TMZ (60mg/day)前后血生化研究发现：与对照组相比，TMZ治疗组治疗前凝血因子VII,X上升23.9%，纤维蛋白原上升29.8%，SFMC上升227.6%，治疗后凝血因子VII,X下降17%，纤维蛋白原下降21.1%，SFMC下降35.5%，凝血酶原时间上升17.9%，肌酐呈下降趋势，其余指标变化幅度不大，TMZ治疗可改善慢性心功能不全病人的血生化水平。6 TMZ对心肌肌球蛋白的影响：　　利用苍鼠制成实验性心肌病模型（心肌病苍鼠CMH）,用健康金色仓鼠（FIB）作对照，研究长时（350天）使用TMZ 是否引起心室肌肌球蛋白重链（MMC）同分异构体组成的改变，结果表明：心功能不全期，CMH出现明显的表现型的改变：53%V1～24%V3,FIB的变化为79%V1～7%V3,变化有显著性差异，从疾病的急性期（30天）到充血性心衰期（220～350天）给予TMZ 治疗，V1降低到低水平，CMH为53%，FIB为62%，且在整个治疗期间维持不变，这一水平与220-350天未治疗的CMH相比基本相似。这种TMZ治疗过程中表现型的这种改变未必是疾病恶化的一个预报因子，它可能是心肌病时心肌的一种适应性和代偿性反应。结语　　越来越多的临床和实验研究表明：心脏最优化的能量代谢是降低心肌缺血所致的症状的有效途径，增加葡萄糖的氧化代谢更能改善心功能和/或减轻心肌缺血性损伤，血中高水平的脂肪酸会显著降低心脏葡萄糖的氧化代谢，而这种血中高水平的脂肪酸又常出现于临床上多见的心肌缺血的疾病中，血中高水平的脂肪酸可加重心肌缺血性损伤的程度，目前有许多药物可通过抑制脂肪酸的代谢而直接或间接刺激心肌葡萄糖的代谢，TMZ就是通过这种机制起作用的代表药物之一，离体鼠心用富含脂肪酸的灌注液灌注，TMZ可明显刺激葡萄糖的氧化代谢，诸多临床研究也表明TMZ在心肌缺血时有明显的心肌保护作用，因此，使心脏能量代谢最优化的药物如TMZ在缺血性心肌病的治疗中会发挥越来越重要的作用。
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2013临床助理医师考试病理生理辅导：心肌能量代谢障碍机制
来源：青年人()& 【临床执业助理医师】
　　（一）能量生成（释放）障碍
　　心肌主要借各种能源物质包括脂肪酸，葡萄糖等的有氧氧化而获得能量。心肌细胞对氧的需要量很大，摄取能力很强，在正常安静情况下，冠状动静脉血氧含量差可高达14ml%.可见，心肌氧供给不足或有氧氧化过程的障碍，均可使心肌细胞内能量生成不足而导致心肌收缩性减弱。
　　严重的贫血、冠状动脉硬化等所引起的心肌缺氧，是导致心肌细胞内能量生成不足的常见原因。维生素B1缺乏时，由于焦磷酸硫胺素（丙酮酸脱羧酶的辅酶）生成不足，丙酮酸的氧化发生障碍，故也可引起心肌能量生成不足。肥大的心肌也可因心肌缺氧而导致能量生成不足。
　　（二）能量利用障碍
　　心肌细胞内氧化磷酸化过程中所产生的ATP，在心肌兴奋-收缩偶联过程中受到肌球蛋白头部ATP酶的作用而水解，为心肌收缩提供能量。实验表明，部分动物的心肌由肥大转向衰竭时，心肌耗氧量和ATP含量并不减少而完成的机械功却显著减少，说明心肌利用ATP中的化学能作机械功的过程有障碍，即心肌的能量利用发生障碍。有人发现，随着心肌负荷过重而发生心肌肥大时，心肌收缩蛋白的结构发生变化，肌球蛋白头部ATP酶的活性降低，ATP水解发生障碍，因此能量利用发生障碍，心肌收缩性乃因而减弱。这种现象也可见于老年人及甲状腺功能低下的心脏。关于心肌收缩蛋白质结构发生变化的机制尚未阐明。
责任编辑：刀刀
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心脏能量代谢及治疗
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