HFpEF中低相位角（PhA）与骨骼肌功能及分解代谢/脂肪酸代谢分子表型相关：SAUNA-HFpEF研究探索性亚分析

《Nutrients》：Phase Angle, Skeletal Muscle Function, and Molecular Phenotype in HFpEF: A Subanalysis of the SAUNA-HFpEF Study

　　

背景：由生物电阻抗分析（bioelectrical impedance analysis, BIA）得出的相位角（phase angle, PhA）是细胞完整性的无创标志物，在心力衰竭（heart failure, HF）中与营养状态、功能状态和预后相关。PhA是否与射血分数保留的心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF）中的骨骼肌分子表型相关仍未知。方法：在这项SAUNA-HFpEF试验的探索性亚分析中，17例HFpEF患者在10周桑拿干预前后接受BIA并评估身体成分、心肺运动试验、股四头肌等速肌力评估，以及循环生长分化因子-15（growth differentiation factor-15, GDF-15）和营养相关及代谢实验室参数测量。对配对股外侧肌活检（n = 12）采用定量实时聚合酶链反应（quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR）分析分解代谢（FBXO32、GSK-3β）、脂肪酸代谢（ACADL、CPT1B、CD36）和合成代谢（mTOR、IGF-1）标志物。采用Spearman相关和重复测量相关（repeated-measures correlation, rmcorr）评估与PhA的关联，并对多重检验进行错误发现率（false discovery rate, FDR）校正。结果：横断面分析中，较低的基线PhA与较高的GDF-15（r = ?0.758；95% CI ?0.936至?0.412）、较高的细胞外水与总身体水比值（extracellular water to total body water, ECW/TBW）（r = ?0.744；95% CI ?0.941至?0.350）、较高的GSK-3β、ACADL、FBXO32、CD36和CPT1B表达（所有r ≤ ?0.620）以及较低的股四头肌等速肌力（r = 0.523）相关（所有FDR校正p < 0.05）。IGF-1、mTOR或肌肉质量未见显著关联。使用既往发表的PhA截断值4.65°进行的探索性比较显示一致差异。纵向分析中，PhA在干预期间未显著变化，PhA的纵向变化与分子标志物变化无关，但与ECW/TBW比值变化相关（rmcorr r = ?0.708；95% CI ?0.883至?0.360）。身体成分、腰围、血脂谱、HbA_1c和铁状态也在两个时间点评估，未观察到变化（所有FDR校正p > 0.05）。结论：在这项小型探索性分析中，较低的PhA与HFpEF中更分解代谢和代谢改变的骨骼肌基因表达谱相关。PhA可能提供关于肌肉质量以及细胞和液体状态的补充性无创信息。其在识别需要结构化营养评估的患者中的潜在作用值得进一步研究。这些产生假设的发现需要在更大的前瞻性研究中验证。

射血分数保留的心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF）目前约占所有心力衰竭（heart failure, HF）诊断的50%，以运动不耐受严重限制生活质量为特征。传统上HFpEF病理生理聚焦心脏机制，但越来越多的证据强调外周骨骼肌功能障碍是运动能力下降的重要因素。与健康对照和射血分数降低的心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction, HFrEF）患者相比，HFpEF患者存在骨骼肌功能受损、以肌肉萎缩为主、脂肪酸和葡萄糖代谢改变及线粒体异常；包括生长分化因子-15（growth differentiation factor-15, GDF-15）在内的分解代谢和炎症循环标志物已被确定为HFpEF患者肌肉功能下降的独立预测因子。尽管骨骼肌改变在HFpEF中重要，但精确评估通常需要肌肉活检等侵入性操作。由50 kHz生物电阻抗分析（bioelectrical impedance analysis, BIA）得出的相位角（phase angle, PhA）已成为反映细胞完整性、体细胞量及细胞内外水分分布的床旁无创参数；低PhA在HF中与较差功能状态、较高N末端B型利钠肽原（N-terminal pro-B-type natriuretic peptide, NT-proBNP）浓度和死亡风险增加相关。一项包含7项研究、1070例患者的meta分析提出4.65°为预测HF人群死亡风险增加的最佳截断值（风险比[hazard ratio, HR] 2.10；p = 0.002），该人群以HFrEF为主；PhA还可在肥胖合并HFpEF患者中独立预测心肺适能。然而，PhA与HFpEF骨骼肌功能及分子病理，包括蛋白降解、脂肪酸代谢和合成代谢信号标志物的关系尚未研究；PhA是否反映特定分子肌肉表型、桑拿等干预后PhA变化是否与骨骼肌分子标志物或临床结局变化相关仍不清楚。SAUNA-HFpEF研究是首个前瞻性机制试点研究，显示监督下桑拿浴改善HFpEF患者运动能力、骨骼肌功能和生活质量，肌肉活检显示合成代谢上调和分解代谢下调；该研究数据集包含系列BIA测量，为探索PhA与HFpEF骨骼肌分子生物学关系提供了新机会。因此，本探索性亚分析目的有二：一是研究基线PhA与骨骼肌分子标志物、循环生物标志物、身体成分和功能能力的横断面关联；二是评估桑拿干预后PhA变化是否与这些参数变化相关。

研究人员开展的是一项SAUNA-HFpEF研究的探索性亚分析。该研究为前瞻性、单臂、机制试点研究，纳入稳定门诊HFpEF患者，受试者接受10周监督下桑拿干预（每周2次，60 °C，每次从8分钟逐步增至15分钟），在基线和干预结束时评估。本亚分析纳入17例患者（1例因心脏起搏器无法行BIA而排除），其中12例有配对股外侧肌活检。研究得出，较低基线PhA与更高GDF-15、更高ECW/TBW比值、更高骨骼肌分解代谢和脂肪酸代谢基因表达以及较低等速股四头肌力量相关；IGF-1、mTOR和肌肉质量与PhA无显著相关；纵向PhA未显著变化，且PhA变化仅与ECW/TBW比值变化相关，与分子或功能标志物变化无显著相关。结论认为，低PhA与HFpEF更分解代谢和代谢改变的骨骼肌基因表达谱相关，PhA可能提供关于肌肉质量以及细胞和液体状态的补充性无创信息，并可能有助于识别需要结构化营养评估的患者。其重要意义在于提出PhA作为床旁无创标志物反映HFpEF骨骼肌分子表型的假设，但作者强调这些是产生假设的发现，需在更大前瞻性研究中验证。

方法概述：本研究为SAUNA-HFpEF前瞻性单臂机制试点研究的探索性亚分析，样本来自该研究；17例HFpEF患者完成10周监督下桑拿干预，12例有配对股外侧肌活检。评估包括BIA测PhA及身体成分、心肺运动试验测峰值氧耗量（peak oxygen consumption, peak VO₂）、Biodex测右股四头肌60°/s等速肌力、酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）测循环GDF-15、qRT-PCR测FBXO32、GSK-3β、ACADL、CPT1B、CD36、mTOR、IGF-1相对GAPDH表达；统计采用Spearman相关、rmcorr、Wilcoxon符号秩检验、McNemar检验及FDR校正。

研究结果如下。3.1 研究人群：2023年10月至2024年2月，SAUNA-HFpEF研究18例患者中17例纳入本亚分析（1例因心脏起搏器排除），年龄67.9 ± 8.6岁，女/男为10/7；12例有配对骨骼肌活检。该部分通过队列描述确定样本特征和活检子集。3.2 纵向分析：PhA变化及个体内关联：PhA从基线至干预结束无显著变化（中位数4.5° vs. 4.9°；p(FDR) = 0.782）。rmcorr显示ECW/TBW比值与PhA存在显著负向个体内关联（r = ?0.708；95% CI ?0.883至?0.360；p(FDR) = 0.012）；其他参数经多重校正后均未达显著（p(FDR) ≥ 0.05）。该部分通过重复测量相关分析得出纵向仅液体分布与PhA相关。3.3 身体成分和营养相关参数的纵向变化：包括PhA、腰围、肥胖和肌肉质量指标、ECW/TBW比值、血脂谱、HbA_1c、铁状态、促甲状腺激素和血清电解质，基线至研究结束均无显著变化（p(FDR) ≥ 0.05）。该部分通过配对比较表明干预未显著改变这些参数。3.4 基线PhA与研究参数的横断面关联：Spearman相关显示最强负相关为GDF-15（r = ?0.758；95% CI ?0.936至?0.412；p(FDR) = 0.004）和ECW/TBW比值（r = ?0.744；95% CI ?0.941至?0.350；p(FDR) = 0.004）。骨骼肌分子标志物中，分解代谢标志物GSK-3β（r = ?0.699；95% CI ?0.892至?0.245；p(FDR) = 0.028）、FBXO32（r = ?0.692；95% CI ?0.878至?0.237；p(FDR) = 0.028），以及脂肪酸转运和氧化标志物ACADL（r = ?0.696；95% CI ?0.885至?0.258；p(FDR) = 0.028）、CD36（r = ?0.685；95% CI ?0.876至?0.256；p(FDR) = 0.028）、CPT1B（r = ?0.622；95% CI ?0.911至?0.104；p(FDR) = 0.047）均与PhA显著负相关。合成代谢标志物mTOR、IGF-1及骨骼肌质量无显著相关（p(FDR) > 0.05）。60°/s最大扭矩伸展与PhA正相关（r = 0.523；95% CI 0.126至0.789；p(FDR) = 0.047）。该部分通过横断面相关分析得出低PhA与更分解代谢、脂肪酸代谢改变及较低等速肌力相关，而与合成代谢和肌肉质量无关。3.5 使用4.65°截断值的探索性分析：按基线PhA < 4.65°和≥4.65°分组，低PhA组分解代谢和脂肪酸代谢标志物表达更高，GDF-15水平更高；由于亚组很小，该分析仅为探索性。该部分通过分组比较得出方向与连续分析一致的差异，但不能确定该截断值在HFpEF中可识别独特分子表型。

讨论部分总结：研究人员指出，本探索性亚分析首次提示PhA这一无创BIA参数与HFpEF骨骼肌分子表型特征相关。横断面分析中，低PhA与FBXO32、GSK-3β、ACADL、CPT1B、CD36表达升高、循环GDF-15升高及等速股四头肌力量降低相关，扩展了PhA已知临床关联。FBXO32和GSK-3β与PhA的负相关具有生物学合理性；GSK-3β既抑制mTOR通路合成信号并促进肌肉蛋白分解，又通过磷酸化抑制糖原合成酶而影响糖原储存和葡萄糖代谢；SAUNA-HFpEF研究曾将桑拿后GSK-3β下调解释为分解代谢驱动降低和代谢信号改善，因此低PhA伴高GSK-3β可能反映更分解代谢和代谢改变的肌肉表型。脂肪酸代谢基因与PhA负相关可能反映线粒体低效时的补偿反应，或葡萄糖代谢受损下的代谢底物转移；研究人员认为后一种解释至少同样合理，即该模式反映底物过量而非氧化能力增强。CD36介导的脂肪酸摄取超过线粒体氧化能力时，脂肪酸可转向脂滴储存和完全氧化中间产物，损害胰岛素信号并促进线粒体应激和脂毒性。合成代谢标志物mTOR、IGF-1及骨骼肌质量与PhA无显著相关，可能因样本量小、PhA对破坏细胞完整性的分解代谢过程更敏感，以及PhA反映肌肉质量而非数量；本队列体重指数升高、去脂体重指数和骨骼肌质量保留且高于定义肌肉量减少的阈值，常规营养耗竭指标不显著，但低PhA仍与更分解代谢和代谢改变的基因表达谱相关，提示PhA可能提供超越体重和肌肉质量的补充信息，但是否反映营养不良不能确定，因未评估饮食摄入和验证性营养筛查工具。PhA与GDF-15相关性最强；GDF-15是应激反应细胞因子，与HF肌肉消耗和恶病质相关，驱动分解代谢、通过脑干胶质细胞源性神经营养因子家族受体α样（GFRAL）信号抑制食欲并刺激外周脂解，在HFpEF中可独立预测肌肉耐力下降。低PhA伴高GDF-15及分解代谢和代谢标志物升高提示PhA可能同时关联系统性分解代谢负担和局部肌肉改变，从营养角度低PhA可提示对HFpEF患者进行结构化食欲、饮食摄入和营养状态评估，但本分析未捕获这些内容，需在包含正式营养评估的研究中检验。4.65°截断值来自以HFrEF为主的死亡meta分析，探索性分组显示低于该值者GDF-15及分解代谢和脂肪酸代谢基因表达更高，方向与连续分析一致，但亚组很小且置信区间宽，不能确定该截断值在HFpEF中识别独特分子表型。PhA与等速股四头肌力量正相关，与peak VO₂无显著相关；需更大队列研究。纵向唯一显著关联为PhA与ECW/TBW比值，证实二者生物物理关系；PhA在10周干预中未显著变化，且PhA变化与分子或功能标志物变化无显著个体内相关，而主研究已显示桑拿干预改善运动能力、肌力和分子标志物，可能因PhA对治疗反应较慢、需更长干预或更强刺激，以及样本量小；本分析主要发现为横断面，不能推断因果。临床意义方面，PhA仅需标准BIA设备，可在床旁快速评估；若在更大队列验证，可能帮助识别分解代谢肌肉功能障碍更明显、可能受益于运动训练或营养支持的患者；低PhA可提示按全球营养不良领导倡议（Global Leadership Initiative on Malnutrition, GLIM）标准进行结构化营养评估，并在有指征时采用充足蛋白摄入联合监督下运动；HFpEF中热量限制改善运动能力但降低瘦体重，仅以体重指导干预可能加重肌肉不足；PhA是否可指导新药患者选择仍属推测，需专门试验。局限性包括样本量小（n = 17，活检n = 12）、横断面和单臂设计不能因果推断、4.65°截断值未在HFpEF或肌肉结局中验证且亚组小、分子分析仅限基因表达、营养状态未正式评估、BIA受水合状态影响且利尿剂按处方使用、习惯性体力活动未纳入、探索性多重比较需谨慎解释。

研究结论翻译：在这项SAUNA-HFpEF研究的探索性亚分析中，较低的基线PhA与HFpEF患者骨骼肌中分解代谢和脂肪酸代谢相关基因表达更高、循环GDF-15更高、ECW/TBW比值更高以及等速股四头肌力量更低相关。因此，PhA可能提供关于肌肉质量以及细胞和液体状态的补充性无创信息，而这些信息可能无法仅通过体重或肌肉质量捕获。在10周桑拿干预期间，PhA的个体内变化与ECW/TBW比值变化相关，但与分子或功能标志物变化无显著相关。低PhA是否可识别需要结构化营养和功能评估的患者，以及4.65°截断值是否适用于HFpEF，应在包含正式营养评估的更大前瞻性研究中检验。