《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》：Left and right myocardial ventricular energetics during cardioplegic ischemic arrest and reperfusion in patients undergoing cardiac surgery
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为深入理解心脏手术中左右心室对缺血-再灌注损伤的代谢差异，本文通过采集CABG和AVR患者术前、术后配对心肌活检，利用HPLC等分析技术，发现左心室在缺血再灌注后代谢物耗竭更显著，尤其在CABG患者中，ATP、ADP、GTP等水平下降尤为明显。此研究结果提示，优化心肌保护策略需考虑心室特异性差异。
在心脏外科手术中，心肌保护是至关重要的环节。心脏需要经历一个“停止”与“重启”的过程：医生会使用心脏停搏液让心脏暂时停止跳动，以便在无血视野中进行精细操作，待手术关键步骤完成后再恢复其血液供应。这个过程在医学上被称为“缺血-再灌注”。然而，这个旨在保护心肌的干预本身，也伴随着一种难以完全避免的损伤风险——缺血-再灌注损伤。传统的心肌保护策略往往将心脏视为一个均质的整体，但实际上，心脏的左心室和右心室在结构、功能和能量需求上存在显著差异。一个长期悬而未决的核心问题是：在面对相同的手术应激时，左心室和右心室的代谢反应是否相同？哪一侧的心室更脆弱？明确这一问题，对于发展更精准、更有效的心肌保护方案具有重要的指导意义。
为了回答这个问题，一项发表在《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》上的研究，将目光投向了接受冠状动脉旁路移植术（CABG）和主动脉瓣置换术（AVR）的患者。研究团队设计了一项巧妙的实验：在同一患者身上，分别于心脏停搏前和再灌注后20分钟，从左心室和右心室的相同解剖区域（心尖部）采集配对的心肌活检样本。通过对比分析这两个关键时间点、左右两个心室组织的代谢物变化，研究人员得以直接“观察”到心脏在经历手术创伤时的内部生化动态。
为了开展此项研究，研究人员运用了以下主要技术方法：
本研究是一项在多家英国医疗中心进行的随机对照试验的预设子研究。研究纳入了89名接受CABG或AVR手术的患者，并获得了他们术前和术后的成对左、右心室心肌活检样本。研究人员采用高效液相色谱法对活检组织中的特定代谢物进行了精确定量分析，这些代谢物涵盖了高能磷酸化合物（如ATP、ADP、AMP）、嘌呤降解产物（如肌苷、次黄嘌呤）以及氨基酸等。基于测得的腺苷酸浓度，计算了能量负荷等能量状态指标。研究团队还对主动脉阻断时间和术后肌钙蛋白释放水平进行了记录和相关性分析。
研究结果
3.1. 代谢物变化程度：两个心室的比较
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总体队列：研究发现，缺血再灌注后，左心室中多种关键代谢物的下降程度显著大于右心室。例如，左心室ATP的下降幅度（中位数变化Δ = -1.00 μmol/mg）远大于右心室（Δ = -0.31 μmol/mg）。谷氨酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（B-NAD）、三磷酸鸟苷（GTP）等在左心室的减少也更为明显。相反，丙氨酸在右心室的增加则显著多于左心室。
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CABG组：在冠心病搭桥手术患者中，左心室的代谢脆弱性尤为突出。ATP、ADP、GDP、GTP和B-NAD在左心室的下降幅度均显著大于右心室。谷氨酸的左心室消耗也远高于右心室。
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AVR组：在主动脉瓣置换患者中，虽然左心室的ADP和谷氨酸下降也多于右心室，但多数代谢物的左右心室差异不如CABG组显著，部分指标（如ATP）的差异未达到统计学意义。
3.1.4. 能量负荷的差异
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在整体人群中，左、右心室术后的能量负荷均出现显著下降。然而，在分组分析中，CABG患者的左右心室能量负荷术后均显著降低；而AVR患者术后左右心室的能量负荷则保持稳定，无显著变化。尽管左心室单个代谢物变化更剧烈，但左右心室之间能量负荷变化的差值并无统计学差异，提示能量负荷作为一个综合缓冲指标，其变化相对稳定。
3.2. 磷酸化潜能的室间差异
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在总体队列中，左、右心室在能量相关代谢物比值（如ATP/AMP、ATP/ADP）的变化上无显著差异。但在CABG亚组中，观察到左心室的ATP/AMP、ATP/ADP和GTP/GMP比值有更大幅度下降的趋势，表明左心室的能量缓冲能力可能受损更重。
3.2.1. 心脏停搏缺血时间、心肌损伤与代谢及能量指标变化的相关性
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研究发现，主动脉阻断时间与左、右心室的能量负荷变化之间均无显著线性关联。这表明，观察到的能量代谢变化可能更多源于心室本身固有的生物学特性，而非单纯由手术缺血时间长短决定。
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此外，在CABG患者中，主动脉阻断时间与术后72小时内的总肌钙蛋白释放量呈正相关，但与能量负荷下降无关。这提示，反映心肌坏死（肌钙蛋白）和细胞内能量状态（能量负荷）的生物标志物可能捕捉了心肌损伤的不同维度。
结论与意义
本研究的结论清晰而有力：在心脏手术的缺血再灌注过程中，左心室比右心室承受了更显著的代谢物耗竭，这种差异在冠状动脉旁路移植术患者中尤为明显。尽管主动脉阻断时间更长，但主动脉瓣置换术患者的心肌能量状态相对稳定，这可能与其心肌微血管结构相对完好、心脏停搏液分布更均匀有关。
这项研究的发现具有重要的临床启示。首先，它首次在人体中系统性揭示了心脏左右心室对手术应激的差异性代谢反应，挑战了将心脏视为均质器官的传统保护理念。左心室表现出的更高代谢脆弱性，提示未来的心肌保护策略，特别是针对冠心病患者，可能需要更多地关注和优化对左心室的保护。其次，研究发现能量负荷变化与缺血时间无关，而与心肌损伤标志物（肌钙蛋白）的变化模式不同，这强调了直接的心肌组织代谢分析能提供超越传统循环标志物的、更精细的损伤信息。最后，该研究为开发“心室特异性”的心肌保护方案提供了坚实的科学依据，例如，考虑针对左心室设计更强化的心脏停搏液配方或靶向代谢调节策略，有望进一步提升心脏手术的安全性和患者的远期预后。
总之，这项由Marco Moscarelli、Katie L. Skeffington、Daniel Fudulu、Prakash Punjabi、Costanza Emanueli、Francesca Fiorentino、M-Saadeh Suleiman和Gianni D. Angelini团队完成的研究，通过精细的配对样本分析和代谢组学方法，为理解心脏手术中的心室特异性代谢反应打开了新的窗口，为推动精准心肌保护迈出了关键一步。
