RAAS、Apelin/APJ及MtDNA拷贝数与冠状动脉旁路移植术后新发房颤的相关性研究

摘要

心房颤动（房颤，AF）是目前临床最多见的心律失常之一。随着社会人口老龄化，近年来房颤在世界范围内的发病率呈显著增长态势。房颤患者常常出现左心室收缩功能减退、充血性心力衰竭等并发症，严重者可危及生命；长期房颤，心房内血液流向紊乱，逐渐致血栓形成，最终出现多种血管栓塞并发症，甚至导致脑卒中的发生，严重者可致残或致死；栓塞导致的神经系统长期缺血缺氧致使痴呆等神经系统并发症出现，严重影响了患者的生活质量；房颤的存在极大地危害了人类的健康，消耗了大量的社会医疗资源。　　术后房颤（POAF）是冠状动脉旁路移植（CABG）术后常见的并发症之一，其发生率约在13-40％。CABG-POAF属于新发的阵发性房颤，其发生机制有别于持续性房颤和永久性房颤。现有研究表明，心房组织在轻度的结构重构的前提下，受到炎症、氧化应激及电重构等短期变化的影响，是诱发CABG-POAF的可能因素。其发生可导致CABG术后患者血压波动、心悸不适，常伴有左心室收缩功能减退、充血性心力衰竭及脑卒中等并发症，增加术后ICU停留时间及总住院时间，增加患者经济负担，甚至增加术后死亡率，消耗了大量医疗资源。探明 CABG-POAF的危险因素、保护因素及预测因素，对其预防和治疗有着深远的意义。多项研究表明 CABG-POAF与年龄、性别、高血压、糖尿病、吸烟、左房扩大等多项因素有关。研究表明患有持续性房颤和永久性房颤的患者心房组织中ACE和AngⅡ的表达会上调，这意味着ACEI可预防持续性房颤和永久性房颤复律后的复发。然而，一些研究表明 ACEI并没有预防POAF发生的作用。那么，以ACE和AngⅡ为代表的RAAS在POAF发生过程中作用如何？ACE与房颤关系密切。同时，催化AngⅠ转换成AngⅡ和将舒缓激肽转化为缓激肽是ACE的两个主要作用，而这两方面作用与POAF关系如何？　　Apelin作为血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）1型受体（AT1）相关蛋白（APJ）的内源性配体，是 ACE2的第二催化底物，其与 APJ形成的 Apelin/APJ系统是RAAS的新成员。此外，ACE与ACE2存在着负相关性。Apelin/APJ系统与RAAS、ACE2-Ang(1-7)-MAS等交互作用，参与了多种人体病理生理反应的调控。新近研究表明Apelin通过影响ACE2调控AngⅡ，体内Apelin含量降低导致ACE2下调，减少了 AngⅡ降解。另有研究证明 Apelin具有抗炎和抗氧化应激的作用。然而POAF、ACE、AngⅡ及Apelin之间的关系如何？　　线粒体作为核心的细胞器之一，具有能量生成、细胞增殖和凋亡等多种必不可少的细胞功能。mtDNA拷贝数已被证实与多种健康因素有关。一些研究表明，外周血的 mtDNA拷贝数与氧化应激的整体水平、2型糖尿病及心血管疾病高度相关。另外，mtDNA拷贝数已被证实与多种癌症的发病有关。这些表明， mtDNA拷贝数可能是与氧化应激和炎症相关的某种生物标志物。然而外周血mtDNA拷贝数与POAF的关系如何？　　带着上述问题，设计了一系列研究，试图探明这些因素之间的联系，进一步明确导致CABG-POAF的危险因素及其机制，并尝试找到新的CABG-POAF预测因素。　　第一部分ACE、Apelin与非体外循环冠状动脉旁路移植术后新发房颤的相关性研究　　研究目的：　　1.通过临床回顾性病例对照研究，观察ACEI对OPCABG-POAF是否存在预防作用；观察外周血ACE、Apelin、AngⅡ、BK、CRP、MDA含量与OPCABG-POAF的联系；　　2.明确ACE、Apelin、AngⅡ及BK中是否存在OPCABG-POAF的独立危险因素，并对阳性结果间进行相关性分析，结合炎症（CRP）、氧化应激（MDA）等因素的观察结果，尝试解释作用机理；　　3.选择“手术前”作为观察的第一时间节点，“手术后POAF发生前”作为观察的第二时间节点，排除 POAF发生后对自身的影响，明确 OPCABG手术本身对ACE、AngⅡ、BK、Apelin、CRP及MDA的影响；　　4.采集入选病例中少量的心肌标本。使用Masson染色比照有无POAF病例组织样本见纤维化程度的差异。采用免疫组化方法检测组织中OPCABG-POAF相关指标的含量，与主体试验外周血所得指标进行初步对照。　　方法：采用临床回顾性病例对照研究。对沈阳军区总医院心血管外科2015年3月至2015年12月期间收治的拟行非体外循环冠状动脉旁路移植手术的连续共计560例患者进行了围术期全程资料记录及标本采集。具体包括入院后一般资料登记、完善术前检查、术前血液标本采集、术中部分组织标本采集、术后血液标本采集、术后房颤监测、出院或房颤发生等终点事件登记等。血液标本采用ELISA测定相应指标，组织样本采用 Masson染色和免疫组化处理。对508例经过严格纳入/排除标准筛选后最终入选者的试验结果进行了统计学分析。　　结果：POAF的发生率为21.26%（108/508）。进行数据分析后，将病例分为 POAF组和无POAF组，两组的一般临床资料统计分析显示：POAF组在年龄、吸烟、左房内径、左室舒张末期容积等因素上均显著高于无 POAF组，差异有统计学意义；POAF组的术前瑞舒伐他汀使用率低于无POAF组，差异有统计学意义。组间数据比较显示，POAF组病例的外周血标本血浆ACE含量在术前和术后均高于无POAF组，差别有统计学意义；而POAF组病例的外周血标本血浆Apelin含量在术前和术后均高于无POAF组，差别有统计学意义；POAF组与无POAF组病例的外周血标本血浆AngⅡ含量在术前和术后的差异无统计学意义；POAF组与无POAF组病例的外周血标本血浆BK含量在术前和术后的差异同样无统计学意义；POAF组与无POAF组病例的外周血CRP含量在术前的差异无统计学意义，但术后POAF组的外周血CRP含量明显高于无POAF组，差异有统计学意义；POAF组与无POAF组病例的外周血标本血浆MDA含量在术前的差异无统计学意义，但术后POAF组的外周血标本血浆MDA含量明显高于无POAF组，差异有统计学意义。整体样本外周血标本血浆ACE含量与Apelin含量在术前和术后均存在负相关性。整体样本外周血标本CRP含量与血浆Apelin含量在术前和术后均存在负相关性。对本组样本中与POAF相关的多项因素进行单因素和多因素logistic回归分析，结果显示POAF的独立危险因素包括：术前外周血ACE含量（Wald=8.197，OR=1.188，95%CI：1.056–1.337，P=0.004）；术前外周血Apelin含量（Wald=7.366，OR=0.485，95%CI：0.288–0.818，P=0.007）；吸烟（Wald=8.755，OR=2.172，95%CI：1.299–3.630，P=0.003）；低密度脂蛋白（Wald=4.092，OR=1.342，95%CI：1.009–1.784，P=0.043）；瑞舒伐他汀（Wald=12.671，OR=0.424，95%CI：0.264–0.680，P＜0.001）；EF（Wald=4.883，OR=0.002，95%CI：0.000–0.493，P=0.027）；左房内径（Wald=18.350，OR=1.167，95%CI：1.087–1.252，P＜0.001）；左室舒张末期容积（Wald=7.908，OR=0.986，95%CI：0.976–0.996，P=0.005）。各因素术前术后对比结果显示：整体样本、POAF组及无POAF组病例外周血ACE、Apelin、AngⅡ和BK的含量在术前与术后的差异并无统计学意义。但术后外周血CRP和MDA的含量明显高于术前，差异有统计学意义。　　结论：　　1.本项研究结果显示，患者术前外周血的ACE含量偏高和Apelin含量偏低分别是OPCABG-POAF的独立危险因素。而且，无论术前还是术后，患者外周血ACE含量和Apelin含量均存在负相关性。已知人体内ACE和ACE2存在负相关性，而 Apelin又是 ACE2的第二催化底物。由此推断，ACE和 Apelin不仅分别在OPCABG-POAF发生过程中扮演了重要角色，而且还间接存在着相互拮抗的作用。两者均可能成为POAF新的预测因素。　　2.本项研究结果显示，手术前后POAF组与无POAF组病例外周血ACE和Apelin的含量存在明显差异，但外周血AngⅡ和BK的组间差异无统计学意义。该结果表明ACE-AngⅡ轴和ACE-BK轴对OPCABG-POAF发病进程的影响并不显著，这也解释了 ACEI对 OPCABG-POAF无明显预防作用的原因。由此推论， OPCABG本身并未显著影响外周血AngⅡ的含量，以往研究发现的房颤患者体内AngⅡ增高可能是由于长期房颤导致的心肌纤维化加重所致。　　3.发现手术本身对外周血ACE、Apelin、AngⅡ及BK含量的影响并不显著。以往关于POAF和ACE、AngⅡ的研究均以术前和POAF后为观察时间节点进行比较而得出差异结论。现在看来，这种差异的产生可能来自于 POAF本身的影响，而并非由手术所致。外周血的 ACE含量偏高和 Apelin含量偏低分别是OPCABG-POAF的独立危险因素，但他们在手术前后的变化并不显著。CRP和MDA是检测炎症和氧化应激反应的经典指标。OPCABG-POAF术后外周血CRP和 MDA含量增加，而且在出现 POAF的病例中增加的尤为明显，也证明了炎症和氧化应激在 POAF发生过程中扮演的重要角色。具有抗炎、抗氧化应激作用的Apelin含量降低自然成为OPCABG-POAF的危险因素之一，本项研究结果中Apelin与CRP的负相关性结论也证明了这一点。ACEI预防房颤复发与其抗心肌纤维化的作用有关，而OPCABG-POAF的发生可能与手术导致的炎症和氧化应激反应关系更为密切。说明一定程度的心肌纤维化是 CABG-POAF发生的术前基础，但手术诱导发生的机体炎症、氧化应激反应的综合因素可能才是启动CABG-POAF的诱发因素。　　第二部分外周血线粒体DNA拷贝数与非体外循环冠状动脉旁路移植术后房颤的相关性研究　　研究目的：线粒体作为真核细胞的核心细胞器之一，具有能量生成、细胞增殖和凋亡等多种必不可少的细胞功能。mtDNA拷贝数已被证实与多种健康因素有关。一些研究表明，外周血的mtDNA拷贝数与氧化应激的整体水平、2型糖尿病及心血管疾病高度相关。另外，已有多项研究表明mtDNA拷贝数与多种癌症的发病密切相关。这些表明，mtDNA拷贝数可能是与氧化应激和炎症相关的某种生物标志物。目前关于外周血mtDNA拷贝数与POAF的相关性研究较少。试图通过本次研究明确外周血mtDNA拷贝数是否是POAF的生物标志物之一。　　方法：采用临床回顾性病例对照研究。对沈阳军区总医院心血管外科2015年1月1日到2015年9月30日间收治的拟行非体外循环冠状动脉旁路移植手术的连续共计532例患者进行了围术期全程资料记录及标本采集。具体包括入院后一般资料登记、完善术前检查、术前血液标本采集、术中部分组织标本采集、术后血液标本采集、术后房颤监测、出院或房颤发生等终点事件登记等。处理血液标本后萃取高质量的基因组DNA，测定DNA的质量和纯度。采用定量RT-PCR测定mtDNA拷贝数。另选取30例出现术后的房颤患者和50例未出现术后房颤患者的术前新鲜外周血标本，检测血MDA含量。经过严格纳入/排除标准筛选后对485例最终入选者的试验结果进行了统计学分析。　　结果：共有485例行CABG手术的患者被纳入本研究，均为非体外循环冠状动脉搭桥手术（OPCABG）。其中101发生POAF，发生率20.8%。通过总结有无POAF两组的基本队列特征可见，PCI术后患者POAF发病率较低。与对照组相比， POAF组术前LVEDV较高（p=0.009），LAD也较高。术前服用他汀类药物降低了POAF的发生。POAF患者平均住院日明显延长。首先检测了本试验入选患者外周血细胞中的mtDNA拷贝数含量，结果显示POAF组患者术前外周血细胞中的mtDNA拷贝数含量明显高于对照组,对mtDNA拷贝数进行了受试者工作特征曲线（ROC）分析。结果显示，曲线下面积0.814，95%可信区间为0.766-0.862。与POAF相关的切线点22.9114的敏感性为70.3%，特异性为80.2%。通过对 mtDNA拷贝数的队列分布特征的分析发现高龄患者的mtDNA拷贝数相对偏低。多因素logistic回归分析结果显示，术前心肌梗死和较高的mtDNA拷贝数是POAF的独立危险因素。与之相反，术前PCI和他汀类药物的使用对 POAF具有一定保护作用。Cox回归分析的结果与之类似。为了探索 mtDNA拷贝数影响 POAF的作用机制，选取了一种氧化应激的生物标志物-MDA进行研究，测量了30例POAF患者和50例无POAF患者术前外周血的MDA含量。POAF组血浆MDA水平明显高于无POAF组。这80例患者的线粒体DNA拷贝数与MDA水平显著线性相关。此外，在POAF患者中，外周血MDA含量与mtDNA拷贝数密切相关。　　结论：发现出现 POAF的患者术前外周血的 mtDNA拷贝数明显升高，为 CABG术后 POAF提供了一种新的预测易感性的因素，以便在术前采取适当的相应措施预防 POAF的发生，从而降低医疗成本及死亡率。研究结果同时与早些时候关于POAF患者氧化应激的研究相符合。表明氧化应激反应可能是POAF发生的生物学基础。这些有待于更大规模的多中心前瞻性研究证实。

目录

声明

缩略语表

前言

文献回顾

1．房颤的定义

2．心房颤动的流行病学特征

3．心房颤动的分类

4．房颤发生的基础

5．CABG术后房颤

6．炎症与CABG术后房颤

7．氧化应激与CABG术后房颤

8．RAAS与CABG术后房颤

9．Apelin与CABG术后房颤

10．mtDNA拷贝数与CABG术后房颤

11．结语

第一部分ACE、Apelin与非体外循环冠状动脉旁路移植术后新发房颤的相关性研究

1 引言

2 方法

3 结果

4 讨论

第二部分外周血线粒体DNA拷贝数与非体外循环冠状动脉旁路移植术后房颤的相关性研究

1 引言

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢