心肌纤维化是高血压、心肌梗死及心肌病等多种心血管疾病的共同病理生理过程。心肌纤维化不仅能够导致心肌组织顺应性下降及舒张功能受损,并且可以增加心律失常、终末期心力衰竭的发生率以及心源性猝死风险。心肌纤维化可分为局部性纤维化和广泛性纤维化两种类型。前者主要发生于心肌梗死后,梗死区修复性纤维组织增加,进而产生心肌瘢痕组织;后者可见于压力或容量负荷作用下,心肌间质纤维组织增加,心脏出现广泛纤维化。目前大量的动物实验结果提示抗心肌纤维化治疗已有长足进展,但相关临床试验结果不容乐观。此外,虽然目前心脏组织活检,纤维化循环标志物检测以及心脏核磁共振检查均可用于心肌纤维化的诊断和筛查,但均存在明显不足,并不能简便有效地对心肌纤维化进行诊断。本文总结目前用于临床的心肌纤维化诊断方法以及临床抗纤维化试验结果,为今后探索新的抗心肌纤维化治疗策略提供思路。
1 心肌纤维化的评估 1.1 心脏组织活检心脏组织活检主要通过获取心内膜组织后行胶原特异性染色,计算胶原容积百分比(CVF)以评估心肌组织当中间质纤维化或血管周围纤维化程度和比例。心内膜活检虽可明确诊断心肌纤维化,对广泛性心肌纤维化诊断有效,但作为有创检查且技术难度较大限制了其在临床的应用,同时对修复性纤维化容易出现漏诊。
1.2 纤维化循环标志物检测以往用于检测心肌纤维化的方法主要是通过分光光度法检测心脏组织中特异性羟脯氨酸的浓度,除以其在胶原组织中的固定比率后评价胶原的合成代谢水平。目前血清前胶原末端肽的检测因操作无创、简便,被用于心肌纤维化程度的评估。研究表明Ⅰ型前胶原羧基端肽(PⅠCP)和Ⅲ型胶原前体氨基端肽(PⅢNP)水平与高血压伴有心衰患者的心衰水平密切相关[1, 2],PⅠCP和PⅢNP可作为心力衰竭过程中心肌纤维化的分子标志物。血清前胶原末端肽检测不仅能够早期评估心肌纤维化程度和归转,还可以作为抗心肌纤维化药物疗效观察和预后的重要指标。虽然纤维化循环标志物检测作为一种无创检查手段可对纤维化评估起到一定的作用,但其诊断可靠性较差。在分析心肌纤维化的过程中,仍需注意排除肝纤维化、肺纤维化、肢端肥大症、多发性损伤、风湿病等疾病的影响,同时纤维化标志物检测也无法有效区分局部性心肌纤维化和广泛性心肌纤维化。
1.3 心脏核磁共振检查心脏核磁共振检查可无创、准确地评价心脏局部性心肌纤维化和广泛性心肌纤维化,通过观察钆增强后心脏纵向舒张时间可评价心肌纤维化[3],但其检查费用昂贵,限制了其在心肌纤维化诊断中的应用。
2 抗心肌纤维化治疗临床试验既往研究表明,肾素-血管紧张素-醛固酮(RAAS)系统激活、转化生长因子-β(TGF-β)、内皮素、结缔组织生长因子及多种促炎因子(肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6)可参与心肌纤维化的发生发展。在多种病理刺激下,上述生长因子、细胞因子及激素可促进成纤维细胞增殖及向肌成纤维细胞转化,心肌细胞及浸润的炎症细胞可分泌细胞因子作用于成纤维细胞,致使胶原蛋白分泌增加,同时在病理状态下心肌组织胶原合成与降解失衡[4]。虽然有研究表明心脏营养素-1、半乳糖凝集素及miRNA等对心肌纤维化有一定治疗作用[5],但其抗心肌纤维化作用主要局限于动物试验,尚缺乏临床试验结果予以证实。目前临床治疗结果发现,RAAS抑制剂可减轻心肌纤维化,但其他抗纤维化药物对心肌纤维化临床治疗效果不佳。
2.1 RAAS抑制剂血管紧张素Ⅱ可作用于血管紧张素受体Ⅰ,促进心脏成纤维细胞增殖及胶原蛋白的合成[4]。大量临床试验发现血管紧张素转化酶抑制剂和血管紧张素受体拮抗剂可降低高血压患者血压,同时减轻心肌纤维化。高血压心肌病患者经12个月氯沙坦治疗后,心肌纤维化程度重患者心肌组织活检发现CVF比值下降及左心室顺应性改善,而在心肌纤维化程度轻的患者未见明显抗纤维化作用[6]。一项小样本非梗阻性肥厚性心肌病患者中,经氯沙坦治疗后可观察到心肌纤维化程度减轻[7]。此外,对房颤患者给予坎地沙坦治疗24个月后,血清中Ⅲ型胶原氨基末端肽(PⅢNP)浓度明显下降[8]。
醛固酮受体拮抗剂螺内酯和依普利酮在临床试验中也具有抗纤维化作用。对80名代谢综合征患者给予血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂治疗基础上加用螺内酯治疗6个月,心脏舒张功能改善同时血清中PⅠCP及PⅢNP的浓度下降[9]。另一项研究纳入113名肥胖伴心室舒张功能受损患者,给予螺内酯治疗6个月可明显改善心室重构,同时也可观察到血清中PⅠCP及PⅢNP浓度下降[10]。对44例舒张性心力衰竭患者给予依普利酮治疗12个月,血清中PⅢNP浓度下降,同时PⅢNP浓度下降水平与心脏舒张功能成正相关[11]。对44例射血分数保留的心衰患者经依普利酮治疗,血清中PⅠCP及Ⅰ型胶原氨基末端肽(PINP)的浓度下降。RAAS抑制可以减轻心肌纤维化,但是相关临床研究的样本量比较小,需扩大样本量确切其抗纤维化作用[12]。并且在临床治疗过程中,虽经规范化的抗心力衰竭治疗,心肌纤维化仍可伴随心衰进展。
2.2 炎症调节剂炎症参与心肌纤维化的启动及进展,炎症调节可能对心肌纤维化发挥有益作用,肿瘤坏死因子-α(TNF-α)在心肌纤维化发展过程中起到举足轻重的作用。RENEWAL研究中TNF-α拮抗剂依那西普对心衰患者治疗未见有益作用,而ATTACH试验中使用大剂量TNF-α拮抗剂英夫利昔可使中期及终末期心衰患者全因死亡率增加,因而该试验提前终止。他汀类药物在动物试验中观察到对心血管疾病具有抗炎作用,在纳入56例心衰患者的临床研究中发现,经他汀药物治疗6个月后心衰患者血清中PⅢNP浓度下降[13]。CORONA和GISSIF-HF两项大规模临床研究发现,经瑞舒伐他汀治疗后心衰患者未得到有益的临床结果。另一项他汀临床研究UNIVERSAL试验发现,给予瑞舒伐他汀治疗也未观察到对心衰患者有益作用[14],因此,他汀类药物应用于抗心肌纤维化治疗前途阴暗。前期临床研究发现,PPAR-α激动剂可减轻心肌纤维化,同时改善心功能,然而其在心血管疾病应用的安全性尚存在争议[15]。上述临床结果提示,目前尚未发现抗心肌纤维化有效的炎症调节剂。
2.3 TGF-β抑制剂TGF-β可通过经典信号通路ALK/Smad2/3/Smad4及非经典通路(TAK/p-38/JNK和NOX4/ROS)参与心肌纤维化发生发展。TGF-β抗体及ALK5抑制剂虽可在动物试验中减轻心肌纤维化,但却具有明显的心肌毒性,动物试验结果提示抑制TGF-β经典通路或许不能在临床中应用[16]。TGF-β虽可促进心肌纤维化,但亦抑制炎症,其广泛的生理作用限制了TGF-β抑制剂在抗心肌纤维化中的应用。抑制TGF-β下游分子TAK或NOX4药物或许可抑制心肌纤维化发生,吡非尼酮和曲尼司特可有效抑制TGF-β及其他生长因子,动物试验结果发现吡非尼酮和曲尼司特可显著减轻心肌纤维化[17]。然而,PRESTO研究[18]未发现曲尼司特治疗后对经皮冠脉支架植入术后患者具有减轻心肌纤维化作用,同时吡非尼酮和曲尼司特联合使用具有肝毒性等副作用,从而限制了吡非尼酮和曲尼司特对心肌纤维化在临床的应用。因此,探索针对TGF-β信号通路低毒性药物或能应用于临床抗心肌纤维化治疗。
2.4 内皮素受体阻断剂内皮素可通过内皮素受体A和B对心肌纤维化的发生发挥重要调节作用,内皮素受体A和B阻断剂波生坦可在动物实验中抑制多种器官纤维化。波生坦和马西替坦已经被美国FDA批准用于肺动脉高压的治疗,小样本临床试验发现对心力衰竭患者在给予血管紧张素转换酶抑制剂基础上加用波生坦可改善肺血流,然而后续多项临床研究发现内皮素受体抑制剂对心肌纤维化的治疗效果无益[19]。内皮素受体阻断剂主要副作用是液体潴留,虽早期可通过利尿剂消除液体潴留,但心力衰竭患者需长期使用血管紧张素抑制剂治疗,加用内皮素受体阻断剂其治疗的远期效果病人并非受益。因此,内皮素受体阻断剂的临床应用有待进一步临床研究结果予以验证。
2.5 β-受体阻断剂动物研究发现,美托洛尔治疗可抑制心肌纤维化并提高大鼠生存率。Meta分析结果发现,β-受体阻断剂可降低射血分数保留心力衰竭患者的全因死亡率[20]。而心脏纤维化和重构可能决定心脏对β受体阻断剂的反应和心力衰竭患者的死亡率。但β-受体阻断剂对心脏有益作用具体机制有待进一步研究,同时其在临床中能否减轻心肌纤维化尚须证实。
2.6 选择性减慢心率药物伊伐布雷定SHIFT研究[21]对射血分数 < 35%同时心率>70次/min心力衰竭患者给予伊伐布雷定治疗22.9个月(中位数时间),研究结果显示伊伐布雷定可减少心血管病死亡风险及降低心血管病再入院率。SHIFT研究亚组研究继续随访8个月,心脏超声检查结果发现伊伐布雷定治疗后可改善左室舒张末和左室收缩末容积指数[22],因此伊伐布雷定已经建议用于心力衰竭的治疗[23],但伊伐布雷定能否减轻心力衰竭患者的心肌纤维化有待进一步临床研究。
2.7 髓袢利尿剂研究发现托拉塞米可降低高血压伴心力衰竭患者血清中P Ⅰ CP浓度及心脏胶原沉积,但经呋塞米治疗后未观察到抗心肌纤维化作用。22例慢性心衰患者给予托拉塞米治疗后发现Ⅰ型胶原前体C-末端蛋白水解酶(PCP)水平下降[24],同时经托拉塞米治疗后可降低心衰患者心脏赖氨酰氧化酶过表达及左室间质胶原交联,从而改善左心室顺应性[25]。TORAFIC研究[26]纳入155例高血压伴慢性心力衰竭患者随机分为托拉塞米治疗组和呋塞米治疗组,研究结果发现两种治疗患者血中PⅠCP的浓度未见差异,该研究纳入的患者心衰患者程度较轻及基础状态下血中PⅠCP的浓度低,因此临床结果没有获得抗纤维化作用,但目前研究结果仍提示托拉塞米是有前景减轻心肌纤维化的利尿剂。
2.8 西地那非西地那非可抑制环磷酸特异性磷酸二酯酶5A(PDE5),并已经用于特发性肺纤维化的治疗。一项纳入59例糖尿病心肌病患者给予西地那非治疗3个月,西地那非治疗组可改善左室收缩功能,同时降低TGF-β和单核细胞趋化因子-1的水平[27]。对113例射血分数保留心力衰竭患者给予西地那非治疗24周,并未发现改善患者的运动耐量和临床症状[28],但上述两项研究并没有对心肌纤维化相关指标进行检测。
3 抗心肌纤维化临床展望动物试验结果发现的抗心肌纤维化药物在临床应用并未获得有益临床结果,主要有以下几个原因:首先,小鼠与人之间种属差异,导致心肌纤维化发生的病理生理机制存在差异。其次,相比小鼠心肌纤维化发生过程,人体发生心肌纤维化病理过程更加漫长,在动物实验上建立心肌纤维化模型并不能完全模拟人体心肌纤维化病理生理过程。基于上述动物研究不足,在未来的动物实验研究中需更加合理设计以尽量契合人体心肌纤维化病理生理过程,同时要进行从低等到高等动物试验,进一步确定药物抗心肌纤维化作用。此外,许多临床研究纳入研究样本量较小,药物干预周期短,也是临床研究结果晦暗的重要原因。因此,在临床试验设计上,也应严格规范纳入病人的标准及选取合适剂量的药物剂量进行临床试验。
未来抗心肌纤维化临床研究展望:①心脏核磁共振钆显像价格昂贵但可有效评估心肌纤维化,条件允许情况下增加其使用以有效评估心肌纤维化;②发现针对TGF-β信号通路高安全性、低毒性的药物或许也能为抗心肌纤维化治疗的临床应用提供新思路;③在心肌纤维化治疗中选择多种抗纤维化药物联合应用,以降低药物的不良反应;总之,目前大量的抗心肌纤维化临床试验尚未能找到有效的治疗药物,寻求抗心肌纤维化治疗策略任重道远。
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表 1 抗心肌纤维化治疗临床研究总结 |
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