脑啡肽酶抑制对高血压大鼠心脏功能的影响——离体心脏研究

《Physiologia》：Study of the Effects of Neprilysin Inhibition on Cardiac Function in Hypertensive Rats—Isolated Heart Study

　　

：背景/目的：缬沙坦/沙库巴曲可改善心力衰竭患者的预后，但其对慢性高血压状态下心脏功能的影响尚不明确。研究人员探讨了慢性缬沙坦/沙库巴曲治疗对自发性高血压大鼠（SHR）血流动力学、心脏形态与功能、冠状动脉灌注压及左心室反应的影响。方法：将32只雄性SHR随机分为溶媒组、缬沙坦组、缬沙坦/氢氯噻嗪组及缬沙坦/沙库巴曲组（每组n = 8），连续治疗12周。分别于18周龄和30周龄时评估血流动力学及超声心动图参数。30周龄时，采用Langendorff技术评估离体心脏对冠状动脉流量递增及β-肾上腺素能刺激的反应。结果：与溶媒组相比，所有药物干预组血压均显著降低，联合治疗与缬沙坦单药相比未产生额外降压效应。超声心动图参数呈现时间依赖性变化，但未见治疗特异性效应。在最高冠状动脉流量水平下，缬沙坦/沙库巴曲组左心室压得以维持，且其dP/dtmax高于所有其他组，dP/dtmin负值更大。各组间β-肾上腺素能反应亦存在差异，尤其在高激动剂剂量下更为明显。结论：在SHR中，所有药物干预均产生程度相近的降压效应，缬沙坦联合氢氯噻嗪或沙库巴曲均未带来额外降压作用。然而在离体心脏中，仅缬沙坦/沙库巴曲维持了左心室收缩功能。

论文解读

一、研究背景与问题

系统性动脉高血压是成人群体中极为常见的慢性疾病，全球患病人数超过十亿。血压长期持续升高使心脏承受持续的血液动力学负荷，是心脏结构与功能改变以及心力衰竭发生发展的重要危险因素。持续的压力超负荷可促进左心室肥厚、心肌纤维化和舒张功能受损，进而逐步损害心室功能，最终可能进展为心力衰竭。因此，除有效控制血压外，理解降压治疗策略如何影响心脏功能，对于全面评估其心血管效应具有重要意义。

在现有高血压药物治疗策略中，血管紧张素II受体阻滞剂（ARB）被广泛用于单药或联合治疗。然而，既往基于SHR离体心脏的研究显示，氯沙坦治疗尽管降低了血压，却未能增强左心室收缩反应。这一发现提示血压下降与心脏功能反应之间未必同步发生，也引发了一个核心问题：基于ARB的不同治疗策略是否会对心脏功能产生不同的效应。在此背景下，缬沙坦可与脑啡肽酶抑制剂沙库巴曲联用，实现血管紧张素II 1型（AT1）受体阻断与脑啡肽酶抑制的双重作用。该联合方案已在射血分数降低的心力衰竭患者中显示出临床获益。脑啡肽酶抑制可提高利钠肽的生物利用度，从而对抗肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活，并促进钠尿排泄和利尿。既往实验研究显示，缬沙坦/沙库巴曲可改善SHR的内皮功能障碍并减轻卒中倾向型SHR的靶器官损伤，但该效应是否延伸至慢性高血压状态下的左心室收缩功能，尤其在可排除全身血液动力学影响的离体心脏条件下，仍不清楚。此外，设置缬沙坦/氢氯噻嗪组作为基于传统利尿策略的对照，有助于评估脑啡肽酶抑制相关的心脏效应是否区别于另一类通过不同机制改变容量和血液动力学负荷的缬沙坦联合方案。因此，本研究旨在探讨慢性缬沙坦、缬沙坦/氢氯噻嗪及缬沙坦/沙库巴曲治疗对SHR血液动力学参数、心脏形态与功能以及离体心脏性能的影响，重点考察冠状动脉灌注压及左心室对冠状动脉流量递增和β1、β2-肾上腺素能刺激的收缩反应。

二、研究设计与主要结论

研究人员将32只18周龄雄性SHR随机分为四组（每组n = 8）：溶媒组（饮水中不含药物）、缬沙坦组（30 mg·kg^-1·day^-1）、缬沙坦/氢氯噻嗪组（30和10 mg·kg^-1·day^-1）及缬沙坦/沙库巴曲组（30和28 mg·kg^-1·day^-1），自18周龄起经饮水给药连续治疗12周至30周龄。研究主要发现：所有药物干预均显著降低血压且降压幅度相近，联合治疗未带来额外降压优势；在离体心脏中，仅缬沙坦/沙库巴曲组在冠状动脉流量递增过程中维持了左心室收缩性能，表现为更高的dP/dt_max和更负的dP/dt_min；该组对β-肾上腺素能激动剂的反应在最高剂量下亦优于其他各组。这些结果提示脑啡肽酶抑制对左心室功能的影响不能仅以血液动力学负荷减轻来解释，其潜在机制有待进一步阐明。该研究的重要意义在于揭示了降压治疗与心脏功能改善之间可能存在解耦联，为评估以ARB为基础的联合治疗方案的心脏保护效应提供了新的实验依据。

三、主要技术方法

研究采用以下关键技术手段：采用尾袖容积压力记录法（CODA系统）于18周龄和30周龄无创评估收缩压、舒张压、平均动脉压及心率；采用Vevo 2100高分辨率超声成像系统（30 MHz探头）进行二维及M型超声心动图检查，评估左心室形态学与功能参数；采用Langendorff离体心脏灌流技术，以恒流模式（基础流量8 mL·g^-1·min^-1）评估冠状动脉灌注压及左心室压力、dP/dt_max、dP/dt_min对冠状动脉流量递增（每2分钟递增基础流量的20%，直至200%）的反应，并通过多巴胺（β1-肾上腺素能激动剂，0.5–50 nmol）和沙丁胺醇（β2-肾上腺素能激动剂，1–100 nmol）递增剂量给药评估β-肾上腺素能反应性；采用双因素重复测量方差分析及Tukey事后检验进行统计分析。实验动物来源于巴西圣保罗大学生物医学科学研究所，饲养于圣保罗大学里贝朗普雷图医学院动物设施，实验方案经该院动物使用伦理委员会批准（方案编号1205/2023）。

四、研究结果

1. 1.
   人体测量学与血液动力学参数
   体质量随时间显著增加（p < 0.001），但组间无差异。心率亦呈显著时间效应（p < 0.001），无组间差异。收缩压、舒张压和平均动脉压均观察到显著的组别×时间交互作用（p ≤ 0.005）。18周龄时各组间无差异；30周龄时所有药物干预组血压均显著低于溶媒组（p < 0.05），且各治疗组较自身18周龄值均显著降低（p < 0.05）。终末心脏测量显示，缬沙坦/氢氯噻嗪组和缬沙坦/沙库巴曲组的绝对及相对心脏质量均显著低于溶媒组（p < 0.05）。
2. 2.
   超声心动图评估
   所有分析参数均未见显著的组别效应或组别×时间交互作用。左心室质量（LVM）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室收缩末期内径（LVESD）、左心室舒张末期容积（LVEDV）、左心室收缩末期容积（LVESV）、每搏输出量及心输出量均呈显著时间效应（p < 0.05或p < 0.001），各组数值均较基线增加。相对左心室质量（RLVM）、相对室壁厚度（RWT）、后壁厚度（PWT）、室间隔厚度（IVST）、心率、射血分数（EF）、缩短分数（FS）及心脏指数均无显著时间效应。
3. 3.
   冠状动脉流量递增过程中的心率反应
   双因素重复测量方差分析显示无显著组别效应，但存在显著流量效应（F(5,140) = 17.133，p < 0.001）及组别×流量交互作用（F(15,140) = 1.996，p = 0.019）。尽管交互作用显著，事后比较在各流量水平下均未检出组间心率差异。
4. 4.
   冠状动脉流量递增过程中的冠状动脉灌注压与左心室收缩反应
   冠状动脉灌注压、左心室压力、dP/dt_max和dP/dt_min均呈现显著的组别、流量及组别×流量效应（p < 0.05）。基线时各参数无组间差异。自40%流量递增起，溶媒组冠状动脉灌注压显著高于所有药物干预组（p < 0.05）。左心室压力方面，40%递增时溶媒组高于缬沙坦组和缬沙坦/氢氯噻嗪组；60%至100%递增时，溶媒组和缬沙坦/沙库巴曲组均显著高于缬沙坦组和缬沙坦/氢氯噻嗪组（p < 0.05）。dP/dt_max方面，缬沙坦/沙库巴曲组在40%递增时高于缬沙坦组和缬沙坦/氢氯噻嗪组，在60%至100%递增时高于所有其他组（p < 0.05）。dP/dt_min方面，缬沙坦/沙库巴曲组在20%和40%递增时较溶媒组更负，在60%至100%递增时较所有其他组更负（p < 0.05）。
5. 5.
   β-肾上腺素能刺激下的左心室收缩反应
   β-肾上腺素能刺激前基线左心室压力各组间无差异（F(3,28) = 1.376，p = 0.271）。多巴胺反应中，组别（F(3,28) = 9.566，p < 0.001）、剂量（F(6,168) = 294.301，p < 0.001）及组别×剂量交互作用（F(18,168) = 7.960，p < 0.001）均显著。0.5 nmol时无组间差异；1至10 nmol时所有药物干预组ΔLVP均高于溶媒组（p < 0.05）；20和50 nmol时各治疗组仍高于溶媒组，且缬沙坦/沙库巴曲组反应大于缬沙坦组（p < 0.05）。沙丁胺醇反应中，组别（F(3,28) = 5.907，p = 0.003）、剂量（F(6,168) = 183.782，p < 0.001）及交互作用（F(18,168) = 4.399，p < 0.001）均显著。1和2 nmol时无组间差异；5 nmol时缬沙坦/沙库巴曲组ΔLVP大于溶媒组，10 nmol时该组同时大于溶媒组和缬沙坦/氢氯噻嗪组（p < 0.05）；20和50 nmol时缬沙坦组和缬沙坦/沙库巴曲组反应均大于溶媒组（p < 0.05）；100 nmol时缬沙坦/沙库巴曲组ΔLVP大于所有其他组（p < 0.05）。

五、讨论与结论

讨论部分指出，经12周治疗后所有药物干预组血压均较基线显著降低，但缬沙坦联合沙库巴曲或氢氯噻嗪均未产生较缬沙坦单药更显著的额外降压效应，这一发现与既往部分联合治疗研究结果不一致，可能反映实验模型、给药方案、治疗时长、性别及观察终点等方面的差异。超声心动图参数未显示治疗特异性效应，18至30周龄间的变化主要反映年龄相关进展。然而，离体全心脏质量在缬沙坦/氢氯噻嗪组和缬沙坦/沙库巴曲组显著低于溶媒组，该测量包含心房和右心室，与超声心动图评估的左心室质量不同；由于三组治疗组间血压水平相当，这一差异难以仅以血压降低解释，可能反映氢氯噻嗪对容量状态的影响和脑啡肽酶抑制对利钠及利钠肽生物利用度的作用，通过部分独立于血压的通路参与心脏重塑调节。离体心脏实验揭示了最具意义的组间差异：在高流量水平下，所有缬沙坦为基础的方案均较溶媒组降低冠状动脉灌注压，但心室反应模式不同——缬沙坦组和缬沙坦/氢氯噻嗪组左心室压力低于溶媒组和缬沙坦/沙库巴曲组，而缬沙坦/沙库巴曲组左心室压力与溶媒组无差异；同时仅缬沙坦/沙库巴曲组dP/dt_max更高且dP/dt_min更负。冠状动脉灌注压反应与心室反应的解耦联提示脑啡肽酶抑制的效应不能仅以冠状动脉成分变化解释。由于各流量水平下心率无组间差异，上述心室反应差异亦非变时性差异所致。β-肾上腺素能反应方面，缬沙坦/沙库巴曲组在多巴胺20和50 nmol时反应大于缬沙坦单药组，在沙丁胺醇100 nmol时反应大于所有其他组，提示该治疗可能改变了心室对肾上腺素能刺激的反应性。脑啡肽酶抑制提高利钠肽生物利用度可能是部分效应的机制基础——利钠肽促进钠尿排泄、利尿和血管舒张，对抗肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活，并具有抗肥厚和抗纤维化的直接心肌作用。利钠肽通过cGMP依赖性通路调节兴奋-收缩耦联，但急性心房利钠肽（ANP）暴露并不产生单纯正性肌力效应，因此缬沙坦/沙库巴曲组观察到的更高dP/dt_max和更负dP/dt_min不太可能反映利钠肽信号的直接急性作用；由于离体心脏灌流液中不含外源性利钠肽，这些通路的贡献可能反映治疗期间建立的慢性适应，包括环核苷酸区室化改变。研究局限性包括缺乏正常血压对照组以及未直接检测利钠肽水平和相关细胞内信号通路。

研究结论：在SHR中，所有药物干预均产生程度相近的降压效应，缬沙坦联合氢氯噻嗪或沙库巴曲均未带来额外降压作用。然而在离体心脏中，仅缬沙坦/沙库巴曲维持了左心室收缩性能。脑啡肽酶抑制联合AT1受体阻断因此似乎赋予超越血压控制的心脏效应，其机制有待进一步阐明。