震波 体外心脏震波治疗——晚期冠心病患者的新曙光

体外心脏冲击波疗法——晚期冠心病

病人的新黎明

心脏冲击波疗法-黎明

冠心病晚期

Jana Heqing

单位:北京医院心内科100730国家老年医学中心

通信作者:何晴，电子邮件:heqingli2001@126.com

心脏冲击波疗法(CSWT)是近十年来我国治疗严重冠心病的一种新疗法。其作用机制是利用物理方法用低能冲击波刺激缺血心肌，通过各种作用机制改善心肌血液灌注。CSWT为严重冠心病患者，尤其是晚期难治性心绞痛和缺血性心力衰竭患者带来曙光。CSWT的研究更多是在欧洲和亚洲进行的。相关基础研究和临床研究表明其有效性和安全性。自2012年以来，我们开展了与CSWT相关的工作，尝试并研究了其临床应用，并从动物实验和分子生物学研究的角度逐步探讨了地震波的可能机制。初步结果表明，心脏冲击波疗法具有良好的效果。

一个

体外地震波的实验室研究

以往的研究证明，冲击波(SW)治疗可以上调血管内皮细胞中血管内皮生长因子的表达水平。增强内皮型一氧化氮合酶的活性，促进一氧化氮的产生；并通过诱导基质细胞衍生因子1 (SDF1)的表达来促进内皮祖细胞的归巢。SW还能拮抗血管内皮细胞的局部炎症反应，降低炎症细胞因子(包括白细胞介素(IL)-1α、IL-4、IL-6、IL-12p70、IL-13、IL-17和干扰素γ(IFN-γ)等)的表达。)，最后促进缺血区血管的形成，抑制缺血心肌的局部炎症反应，改善心肌的缺血状态我们的研究重点是SW疗法对心肌细胞凋亡和自噬的调节。

1.1短波疗法在缺血和缺氧诱导的细胞凋亡和自噬中的作用

大量研究表明，细胞凋亡在冠心病的病理生理过程中起着重要作用。有证据表明，缺血、缺氧、再灌注损伤、氧化应激等因素可导致心肌和内皮细胞凋亡。氧化应激、缺氧、化学和物理毒性损伤等多种因素可以通过激活线粒体和内质网途径引发细胞凋亡。许多研究报道，抑制细胞凋亡可以阻断心力衰竭的发展，改善心脏功能。选择大鼠心肌细胞株H9c2为研究对象，建立缺血缺氧损伤模型，并给予不同剂量的SW治疗，观察其对细胞凋亡的影响。结果表明，缺血缺氧可诱导H9c2细胞凋亡，其特点是细胞活力下降，凋亡率增加，凋亡相关蛋白Bax和活化Caspase-3表达增加，抗凋亡蛋白Bcl-2表达减少，细胞内活性氧产生增加。而SW可以减少缺血缺氧诱导的H9c2细胞凋亡，细胞内活性氧的产生也明显减少。与单纯缺血缺氧组相比，SW治疗组Bax蛋白、Create-Caspase-3蛋白和Bcl-2蛋白的表达降低，提示SW可能通过降低凋亡相关蛋白的表达、增加抗凋亡蛋白的表达、减少细胞内活性氧的产生来减少心肌细胞的凋亡[1]。与单纯缺血缺氧组相比，SW治疗组H9c2细胞磷酸化AKT蛋白表达增加，提示PI3K-AKT通路可能参与了SW减少心肌细胞凋亡的调节。

在自噬研究中，相同条件下缺氧处理后，发现H9c2细胞的活力和ATP水平随着缺氧时间的延长而逐渐降低，LC3B-ⅱ/LC3B-ⅰ的比值从6 h开始升高，到24 h达到峰值，然后逐渐降低。经过一定能量的SW处理后，LC3B-ⅱ/ⅰ比值和自噬小泡数量显著增加，原有的细胞活性下降和细胞内ATP水平有所升高。在缺氧条件下，磷酸化AMPK、Beclin-1和HIF-1α表达上调，而磷酸化mTOR和Sirt1表达下调。SW治疗可进一步增强磷酸化AMPK的上调和磷酸化mTOR的下调，增加Sirt1的表达，降低HIF-1α的表达。因此推测心肌细胞自噬活性在缺氧条件下上调，SW疗法可通过AMPK/mTOR信号通路进一步增强心肌细胞自噬，提高细胞活力和细胞内ATP水平。SW疗法可能通过Sirt1和HIF-1α途径促进细胞存活，并在心脏中发挥保护作用[2]。

1.2 SW疗法对急性心肌梗死大鼠心肌细胞凋亡的影响及机制研究

我们采用急性心肌梗死大鼠模型，观察SW对急性心肌梗死后心肌细胞凋亡的影响。结果表明，急性心肌梗死死亡后，梗死边缘区心肌细胞线粒体Cyt C释放到细胞质中，凋亡蛋白Bax表达增加，胱天蛋白酶-3被剪切和激活，抗凋亡蛋白Bcl-2表达降低，促进大鼠梗死边缘区心肌细胞凋亡，导致心肌梗死后心肌细胞功能持续丧失和下降。CSWT可减少Cyt C从线粒体向细胞质的释放，降低凋亡蛋白Bax的表达和胱天蛋白酶-3的剪切激活，增加抗凋亡蛋白Bcl-2的表达，减少梗死边缘区心肌细胞的凋亡。对调节机制的进一步探讨表明，CSWT可能通过抑制JNK信号通路和抑制凋亡信号的激活来实现心肌保护。目前，CSWT尚未应用于AMI患者的临床治疗，我们的研究成果为CSWT的临床应用提供了新的思路和依据。

1.3软件疗法的安全性研究

SW对组织和细胞有非选择性作用。它可以直接影响细胞膜、细胞骨架和微血管。会对缺血的肌肉组织产生不良影响吗？CSWT发挥其治疗作用时，SW的机械剪切力和空穴位效应是否会造成额外的组织损伤？我们的动物实验研究表明，治疗剂量的CSWT是一种安全的治疗大鼠。SW未引起大鼠血流动力学改变，治疗前后心电图未见异常变化，血肌钙蛋白无明显变化，心肌组织病理形态学特征无明显变化。心肌组织HE染色显示对照组与冲击波组相似，心肌纤维排列规则，胞浆均匀，细胞核无异常，心肌细胞无变性或坏死，心肌间质无炎性细胞浸润。心肌组织Masson染色显示，对照组和SW组均未发现胶原纤维异常染色，提示SW治疗未引起心肌组织炎症反应和纤维化[3]；心肌细胞凋亡率无明显增加。Cyt-C在心肌细胞线粒体细胞质中的分布无明显变化。凋亡相关蛋白(Bcl-2、Bax和裂解半胱天冬酶-3)的表达无明显变化。扫描电镜观察心肌细胞的超微结构。结果表明，心肌梗死大鼠心肌梗死边缘区血管新生明显，且比单纯心肌梗死大鼠血管新生明显，CSWT对心肌细胞的影响在微观结构(光镜水平)上不明显。然而，扫描电镜可以观察到心肌细胞在短波治疗后受到一定程度的损伤。但根据超微结构损伤程度半定量评价体系，对照组和SW组心肌超微结构损伤评分无差异，心肌损伤程度无明显增加。提示CSWT后心肌组织病理学无明显变化[4]。

2

体外心脏冲击波的临床研究

在临床实践中，部分重症冠心病患者虽然接受了药物治疗、冠状动脉介入治疗(PCI)或冠状动脉旁路移植术(CABG)，但仍存在反复心绞痛，严重影响其生活质量。我们的临床研究探讨了CSWT对这些患者的临床疗效和安全性。

入选患者包括经冠状动脉造影确诊为严重血管病变(冠状动脉多支病变、弥漫性病变)的冠心病患者，常经PCI/CABG治疗，再次出现心绞痛；不适合或不愿意接受PCI/CABG的，如不能耐受手术或术后必需药物治疗的患者；患者有明确的经客观检查证实的可逆性心肌缺血区。排除标准包括:AMI后3个月内；PCI/CABG术后3个月内；心脏移植和金属瓣膜置换后；有心内血栓；心力衰竭失控，严重心律失常；起搏器/ICD植入器；感染性心内膜炎未愈合；重度慢性阻塞性肺疾病；恶性肿瘤或肿瘤切除后5年内等。所有患者均接受常规冠心病二级预防药物治疗。

评价体系包括临床评价、影像学评价和血液生化指标，以了解CSWT的有效性和安全性。治疗计划为3个月的疗程，共9次治疗。一次两段，每段治疗9个点，每点给予SW 200次，能量0.09 mJ/mm2。

第一批纳入15例顽固性心肌缺血患者，比较SW治疗前后的疗效。结果表明，治疗后4个月，CCS评分、NYHA评分、SAQ评分及硝酸甘油消耗量均有明显改善。超声心动图显示左心室舒张末直径(LVEDD)略有增加，左心室射血分数(LVEF)有所改善，但无统计学差异。心肌核素的静息评分和应力评分明显改善，静息缺血面积和应力缺血面积明显改善，静息壁运动幅度和增厚率明显改善。安全性研究表明，SW治疗对心率、血压和氧饱和度无显著影响，血液CK、CK-MB、TnT、ALT、CRP和hs-CRP无显著变化[5]。11例患者随访1年。结果表明，与治疗前相比，CCS评分、NYHA评分和6分钟步行试验仍有提高。静息和负荷下心肌灌注评分明显改善。负荷时缺血面积明显减少，静止时减少，无显著差异。静止时治疗节段的壁运动幅度明显改善，1年后有所改善，但无显著性差异[6]。

为了进一步探索治疗效果，我们还设计了一项随机对照双盲研究来评估SW治疗的真实疗效。将患者分层分组，完成两个周期的治疗，即真实冲击波治疗和舒适效应冲击波治疗。终点评估系统和以前一样。预计两年内将完成30名患者的研究，最终结果将于2020年公布(试验号:ChiCTR-INR-16009777)。

三

讨论

冠心病是一种严重威胁人类健康的心血管疾病。虽然近年来在冠心病的药物治疗、介入治疗和外科研究方面取得了很大进展，但重症冠心病或晚期冠心病患者的数量正在逐渐增加。这些患者仅依靠简单的药物治疗，生活质量差，死亡率高。CSWT是近年来针对严重冠心病患者的一种新的治疗方法，已在日、德、瑞等10多个国家开展。2000年，德国埃森大学心血管中心的研究人员首次报道了低能冲击波可以在体外培养的上皮细胞中上调血管内皮生长因子，从而揭开了体外研究SW促进血管生成和改善组织缺血的序幕[7]。该设备在中国上海和昆明引进，2012年在我院进行了CSWT治疗。

CSWT改善临床预后的机制分为以下几个方面:(1)促进缺血心肌血管生成，改善侧支循环。许多研究已经证实，SW治疗后缺血心肌中血管内皮生长因子的表达显著增加[[8]；与治疗前相比，缺血心肌的侧支血管数、局部毛细血管密度和局部血流量显著增加([9，10]。(2)促进干细胞分化。中国和意大利学者发现，SW干预可以促进祖细胞的增殖和分化，内皮细胞的增殖和分化也显著增强[[11，12]。2013年，日本学者发现SW疗法通过上调缺血组织中SDF-1的表达，促进外周血内皮祖细胞的动员和向缺血组织的归巢。提示SW疗法可促进内源性和外源性干细胞向缺血组织的增殖、迁移和分化[[13]。(3)缓解炎症和氧化应激。日本学者采用猪缺血性心力衰竭模型，发现SW治疗组抗炎因子IL-10 mRNA转录活性显著升高，促进炎症反应的MMP-9显著降低。线粒体氧化应激蛋白的表达降低[[14]。提示CSWT可能减轻炎症和氧化应激，改善线粒体功能。德国学者也提出，短波可能通过TLR3途径抑制炎症反应[[15]。2014年，日本学者发现大鼠AMI后第3天，SW治疗组缺血心肌中性粒细胞和巨噬细胞浸润减少，具有抗炎作用的M2巨噬细胞浸润增加，梗死边缘区促炎因子减少[16]。(4)减少心肌纤维化。意大利的研究表明，较高能量的SW可以通过促进TGF-β和ⅰ、ⅲ型胶原的合成来促进组织修复，而体外低能量SW可能通过减少治疗区域的成纤维细胞数量来减少心肌纤维化[17]。日本学者也证实，AMI后第28天，SW组左心室纤维化面积明显小于对照组，左心室纤维化减轻[16]。(5)减少左心室重构，改善心功能。许多研究发现，在SW治疗后，随着血管生成，LVEF改善，室壁增厚指数增加，左心室舒张末期容积减少[9，18]。奥地利学者使用直接心外膜SW治疗猪缺血性心力衰竭模型，结果显示SW治疗6周后LVEF从43%增加到62%[19]。

随着CSWT研究数量的增加，一些元分析研究浮出水面。CSWT组的总体临床疗效明显优于对照组。心肌灌注改善最明显，活动耐受力中度改善。一些研究表明，它可以改善心脏功能[20，21]。

根据其他学者的研究基础，我们着重从心肌细胞的凋亡和自噬途径来探讨其作用机制。我们的研究表明，SW疗法可以通过减少凋亡相关蛋白、上调抗凋亡蛋白、增强心肌细胞自噬、提高细胞活力和细胞内ATP水平来发挥保护作用。我们的研究结果证实了短波疗法的有效性和安全性，为短波疗法的临床应用提供了新的依据。

CSWT具有无创、无痛、安全的优点，为重症冠心病，特别是晚期患者的心绞痛和心力衰竭提供了新的治疗方法，开创了冠心病全新的治疗理念。CSWT主要用于慢性心肌缺血和稳定型心绞痛患者。2012年，CSWT被推广到俄罗斯和德国的缺血性心力衰竭患者。其他学者也试图治疗下肢动脉疾病。2017年，日本学者将其研究范围扩大到急性心肌梗死患者。世界各地的专家都在扩大SW疗法的应用范围，希望给患者带来更多的利益，SW疗法必将有更广阔的应用前景。

引用

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来源:贾娜，何晴。引用该论文王志平，王志平，王志平.中国心血管医学杂志，2018，23(3): 190-193。