心肌主要是由心肌细胞与心肌细胞外基质(extracellular matrix, ECM)共同组成,心肌细胞通过细胞外基质行使多种功能,两者之间相互依存,紧密联系,构成了一个完整的有机整体,在心肌损伤和修复过程中,心肌ECM起着重要的作用。近年来由于研究手段的进步,深化了人们对心肌ECM的结构、功能、生理学和病理学意义的认识,心肌损伤后心肌ECM成分代谢失衡,导致心肌纤维化与心肌重构,并逐渐演变为心力衰竭和心律失常等问题,日益引起临床的重视。心肌ECM主要由胶原蛋白和糖蛋白构成精密有序的网络结构,在心肌收缩和舒张过程中起着重要作用。胶原蛋白共有5型,其中Ⅰ型胶原属于成熟型胶原,主要聚合为粗纤维,抗张力强度大,伸展及回弹性小,僵硬度较大,有很强的抗牵拉特性,用于保持室壁的强度。Ⅲ型胶原属于胚胎型胶原,主要构成细纤维,伸展及回弹性较大,抗张性较差,但与室壁弹性和心肌顺应性有关。因此,可通过Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白比值调节,改善心肌舒张功能和血流动力学。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是一组存在于心肌ECM中的蛋白水解酶,激活的MMPs能降解细胞外基质蛋白,生理条件下是维持心脏胶原纤维网稳定的重要因素。心肌损伤后MMPs的过度激活导致心肌胶原纤维网稳定性破坏,心肌细胞滑动、拉长,进一步导致心脏组织结构的变形、坚硬度的降低、毛细血管密度降低,使心脏离心性肥大、心腔扩张、心室壁变薄、心功能下降。基质金属蛋白酶组织抑制物(tissue inhibitor of metalloproteinases,TIMP)是MMPs的内源性特异性抑制物,MMPs/TIMP失平衡,在心肌重构中起着重要作用。醛固酮(aldosterone,Ald)是体内重要的盐代谢皮质激素,传统认为,其通过与盐皮质激素受体结合达到保钠、排钾、排镁和调节水电解质平衡的作用。近来,醛固酮对于心脏的作用正受到越来越多的关注。心肌坏死和损伤后由于肾素-血管紧张素-醛固酮系统(Renin-Angiotensin-Aldosterone System,RAAS)的激活,使醛固酮的合成增加。研究表明,醛固酮持续增高可刺激心肌成纤维细胞合成胶原蛋白,使心肌胶原沉积和纤维化,导致心力衰竭。研究表明,血管紧张素转换酶抑制剂(Angiotensin converting enzyme inhibitor,ACEI)、血管紧张素II受体拮抗剂(Angiotensin II blockade,ARB)、β受体阻滞剂可部分阻断RAAS激活,改善心肌功能,但仍存在醛固酮逃逸等问题。醛固酮受体拮抗剂螺内酯与醛固酮有类似的化学结构,与受体结合后,阻断醛固酮的作用,抑制醛固酮诱导的蛋白形成,从而具有拮抗醛固酮的作用,联合应用可充分抑制RAAS,抑制胶原蛋白的沉积,改善心肌细胞外基质的重构,促进心肌损伤修复。近来EPHESUS、RALES等大规模临床试验中证明,醛固酮受体拮抗剂能延缓心室重构和心力衰竭的发生,显著降低心肌损伤后心力衰竭患者的死亡率。但目前还没有对心肌梗死急性期和高血压舒张功能障碍患者的临床应用研究报道,且对螺内酯改善心肌ECM重构和心功能的机制目前仍不十分不清楚。本研究在动物实验部分,通过结扎冠状动脉造成急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)大鼠模型,观察醛固酮受体拮抗剂螺内酯、血管紧张素II受体拮抗剂氯沙坦在急性期应用心肌ECM病理学、超微结构、Ⅰ/Ⅲ胶原蛋白、血流动力学和心脏功能的改变;通过冷冻左室心肌制作心肌损伤大鼠模型,观察醛固酮受体拮抗剂螺内酯长期干预后对MMP-2、TIMP-1及新生血管密度的影响,进一步研探讨螺内酯改善心肌ECM代谢,改善心肌重构,促进心功能恢复的机制。在临床研究部分,观察AMI患者早期螺内酯干预治疗和高血压舒张性心力衰竭患者心肌损伤后应用螺内酯长期治疗,对反映心肌ECM重构的血脑钠肽(brain natriuretic peptide,BNP)、Ⅲ型前胶原氨基末端肽(amino-terminal pro-peptide of type III procollagen,PⅢNP)等心肌重构生化标志物和心脏超声心功能指标变化。本研究分以下四部分:第一部分螺内酯对大鼠急性心肌梗死后心肌胶原重构的影响目的:研究螺内酯、氯沙坦以及两者合用早期干预对大鼠急性心肌梗死后血流动力学和心肌胶原重构的影响。方法:雄性健康Sprague Dawley大鼠150只,随机抽取18只为假手术组,其余132只通过结扎冠状动脉前降支制作心肌梗死模型,术后24小时将稳定存活大鼠72只随机分为:急性心肌梗死对照组、螺内酯干预组、氯沙坦组、螺内酯+氯沙坦组。术后24小时开始给药,使用生理盐水2ml分别溶解氯沙坦20mg/(kg·d),螺内酯20mg/(kg·d)。分别在第2、6周检测观察平均动脉压(Mean blood pressure,MBP)、左室舒张末压(left ventricular end-diastolic pressure,LVEDP)、左室相对重量、胶原含量、梗死面积、非梗死区心肌Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白含量及Ⅰ/Ⅲ型胶原比值。结果: (1)去除坏死面积大于55%及小于25%及死亡大鼠,最终纳入结果分析85只,其中包括假手术组18只和存活的心肌梗死模型制作成功大鼠67只(急性心肌梗死对照组n=16,螺内酯组n=17,氯沙坦组n=17,螺内酯+氯沙坦组n=17)。(2)急性心肌梗死对照组较假手术组LVEDP升高,心肌胶原含量及Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白比值增加(P<0.05);(3)第2周,氯沙坦组和螺内酯+氯沙坦组较急性心肌梗死对照组MBP、LVEDP、心肌胶原含量及Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白比值显著下降(P<0.05);(4)第6周,螺内酯组、氯沙坦组及螺内酯+氯沙坦组与急性心肌梗死对照组相比较LVEDP、心肌胶原含量及Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白比值均显著下降(P<0.05);(5)螺内酯+氯沙坦组较螺内酯组、氯沙坦组心肌胶原含量降低更显著(P<0.05)。结论:螺内酯、氯沙坦均可调节Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白平衡,抑制胶原增生,改善急性心肌梗死后血流动力学。两药早期联合应用可更充分抑制急性心肌梗死后胶原重构,有利于心脏功能恢复。第二部分螺内酯对心肌损伤大鼠心肌基质金属蛋白酶及新生血管的影响目的:研究螺内酯对心肌损伤大鼠心肌基质金属蛋白酶及新生血管的影响,探讨螺内酯改善心肌细胞外基质重构的机制。方法:雄性健康Wister大鼠使用铜棒冷冻左室心尖部制作心肌损伤模型。冷冻损伤后24小时,将成活并状态稳定的大鼠84只,随机分为假手术组(n=24),损伤对照组(n=30)、螺内酯组(n=30),术后24小时开始给药,使用生理盐水2ml溶解螺内酯20mg/(kg·d),于每日上午通过灌胃给予。假手术组和损伤对照组给予等容量自来水灌胃。分别在第2、14周,测量大鼠左室重量和体重比(the ratio of left ventricular weight and body weight,LVW/BW),用氯氨酮法检测胶原含量,用透射电镜观察超微结构,利用免疫组化的方法测定大鼠心肌损伤周围非坏死区心肌MMP-2、TIMP-1蛋白的表达、MMP-2/TIMP-1和毛细血管密度。结果: (1)去除坏死面积大于55%及小于25%及死亡大鼠,最终纳入结果分析85只,其中包括假手术组18只和存活的心肌梗死模型制作成功大鼠67只(急性心肌梗死对照组n=16,螺内酯组n=17,氯沙坦组n=17,螺内酯+氯沙坦组n=17)。(1)损伤对照组与假手术组比较,在心肌损伤第2、14周时MMP-2蛋白表达水平和MMP-2/TIMP-1升高,而TIMP-1蛋白表达水平降低,胶原含量增加,毛细血管密度降低,第14周LVW/BW升高(P<0.05);(2)螺内酯组与损伤对照组比较,在心肌损伤后第2、14周时,MMP-2蛋白表达水平和MMP-2/TIMP-1降低,TIMP-1蛋白表达水平升高,毛细血管密度增加(P<0.05);电镜观察螺内酯组超微结构明显改善;(3)螺内酯组与损伤对照组比较,第14周胶原含量显著降低,LVW/BW降低(P<0.05)。结论:螺内酯可能通过调节MMPs/TIMP的平衡,增加毛细血管的密度,改善细胞外基质的重构,并有利于心肌细胞缺氧的改善,使心肌细胞的代谢增强,最终使心室功能改善。第三部分螺内酯早期干预对急性心肌梗死患者心肌胶原重构的影响目的:探讨急性心肌梗死(AMI)患者应用螺内酯干预对于左室重构(LVRM)的影响。方法:入选AMI患者88例,采用多中心、随机、对照的方法,对46例AMI患者在常规治疗的基础上加用螺内酯40mg/d(螺内酯组),对照组(n =42)常规治疗。在6个月干预期内应用夹心酶联免疫吸附法检测两组血清Ⅲ型前胶原氨基端肽(PⅢNP)、脑钠肽(BNP)及超声心动图,以评价左室纤维化、左室功能和左室容积。结果: 88例中,急性前壁心肌梗死患者43例,螺内酯组23例、对照组20例;急性下壁心肌梗死患者45例,螺内酯组23例、对照组22例。急性前壁心肌梗死组在治疗3、6个月时螺内酯组与对照组相比,血清PⅢNP和BNP明显降低[PⅢNP分别为(260.2±59.9)ng/L比(328.0±70.3)ng/L, P =01001,(197.1±46.3) ng/L比(266.7±52.4) ng/L, P <0.001, BNP分别为(347.4±84.0)ng/L比(430.1±62.9)ng/L, P <0.001,(243.7±79.7)ng/L比(334.6±62.8)ng/L, P <0.001]。治疗6个月时螺内酯组较对照组左室舒张末期内径、左室收缩末期内径明显降低[分别为(51.0±5.5)mm比(55.6±4.5)mm, P =0.005,(35.7±4.6)mm比(39.1±5.6)mm,P =0.046]。急性下壁心肌梗死组在治疗6个月时螺内酯组与对照组相比血清PⅢNP、BNP水平无统计学意义,(P >0.05),并且左室内径及左室射血分数方面差异也无统计学意义(P >0.05)。结论:急性前壁心肌梗死组在常规治疗的基础上联合应用小剂量(40mg/d)的螺内酯,可进一步抑制左室的扩张和纤维化,防止左室重构的发生;而在急性下壁心肌梗死组对于防止左室重构方面未见显著影响。第四部分螺内酯对老年高血压舒张性心力衰竭心脏功能的影响目的:观察螺内酯长期干预对老年高血压舒张性心力衰竭(DHF)的心脏功能的影响与机制。方法:入选老年高血压伴有DHF病人78例,随机分入螺内酯组(n= 40)和对照组(n=38)。对照组采用常规治疗,螺内酯组加用螺内酯平均剂量47mg·d-1,疗程6个月。在治疗前后检测血清Ⅲ型前胶原氨基端肽(PⅢNP)、脑钠肽(BNP)、6分钟步行试验及心脏超声。结果:治疗后螺内酯组6分钟步行距离(559±62)m,较治疗前(318±41)m改善;与对照组(442±57)m比较有显著差异(P<0.01)。两组治疗后左心室舒张功能超声指标优于治疗前,并优于对照组(P<0.01)。两组在治疗后肾素、血管紧张肽、醛固酮水平轻度降低,但无统计学差异(P>0.05)。治疗前后2组BNP、PⅢNP均显著降低(P<0.01)。螺内酯组较对照组治疗后BNP、PⅢNP降低明显(P<0.01)。结论:螺内酯长期干预治疗老年高血压DHF病人可改善心脏舒张功能,提高活动耐量,其作用可能与螺内酯改善心肌细胞外基质重构,降低胶原沉积有关。总结,我们的研究结果表明:1.螺内酯、氯沙坦均可调节Ⅰ/Ⅲ型胶原蛋白平衡,抑制胶原增生,改善心肌梗死后血流动力学。两药联合应用可更充分抑制心肌梗死后胶原重构,有利于心脏功能恢复。2.螺内酯可能通过调节MMPs/TIMP的平衡,增加毛细血管的密度,改善的细胞外基质的重构,并有利于心肌细胞缺氧的改善,使心肌细胞的代谢增强,最终使心室功能改善。3.急性前壁心肌梗死患者在常规治疗的基础上早期联合应用小剂量(40mg/d)的螺内酯,可进一步抑制左室的扩张和纤维化,防止左室重构的发生。4.螺内酯长期干预治疗老年高血压DHF病人可改善心脏舒张功能,提高活动耐量,其作用可能与螺内酯改善心肌细胞外基质重构,降低胶原沉积有关。