賈娜　何青

100730 北京醫(yī)院心內(nèi)科 國家老年醫(yī)學中心

體外心臟震波治療(cardiac shock wave therapy，CSWT)是中國近十年來，針對嚴重冠心病的一種新的治療方法。其作用機制是采用物理學的方法，對缺血心肌局部進行低能量沖擊波刺激，通過多種作用機制改善心肌血流灌注。CSWT為嚴重冠心病尤其是晚期的頑固性心絞痛、缺血性心力衰竭患者帶來了曙光。CSWT的研究在歐洲、亞洲開展的較多。相關(guān)基礎研究和臨床研究均顯示了其有效性和安全性。我們自2012年開展CSWT相關(guān)工作，在臨床應用方面進行了嘗試和研究，同時從動物實驗和分子生物學研究角度，步步深入地探討了震波可能的機制。初步結(jié)果顯示心臟震波治療具有良好的效果。

1　體外震波的實驗室研究

既往研究證明，震波(SW)治療可以上調(diào)血管內(nèi)皮細胞血管內(nèi)皮生長因子表達水平；增強內(nèi)皮型一氧化氮合酶活性，促進一氧化氮生成；并通過誘導基質(zhì)細胞衍生因子(stromal cell-derived factor 1, SDF1)表達，促進內(nèi)皮祖細胞歸巢；SW還可拮抗血管內(nèi)皮細胞局部炎癥反應, 降低炎癥細胞因子[包括白細胞介素(IL)-1α、IL-4、IL-6、IL-12p70、IL-13、IL-17及干擾素γ(IFN-γ)等]的表達，最終促進缺血部位血管形成，抑制缺血心肌局部炎癥反應，改善心肌缺血狀態(tài)。我們的研究著重于探討SW治療對心肌細胞凋亡和自噬的調(diào)控。

1.1　SW治療在缺血缺氧誘導的細胞凋亡和細胞自噬中的作用

大量研究顯示，細胞凋亡在冠心病的病理生理過程中起著重要的作用。有證據(jù)表明，缺血、缺氧、再灌注損傷、氧化應激等因素均可引起心肌及內(nèi)皮細胞凋亡。多種因素例如氧化應激、缺氧、化學及物理毒性損傷等可通過線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑的激活而啟動細胞凋亡。多項研究報道，抑制細胞凋亡可以阻斷心力衰竭的發(fā)展并改善心功能。我們選用大鼠心肌細胞來源的細胞系H9c2為研究對象，建立缺血缺氧損傷模型，給予不同劑量SW治療，觀察其對調(diào)亡的影響。結(jié)果提示，缺血缺氧可誘導H9c2細胞發(fā)生凋亡，表現(xiàn)為細胞活力下降、細胞凋亡率增加，凋亡相關(guān)蛋白Bax及活化Caspase-3的表達升高，抗凋亡蛋白Bcl-2的表達降低，并可促進細胞內(nèi)的活性氧產(chǎn)生增多。而SW可減輕缺血缺氧誘導的H9c2細胞的凋亡，并且細胞內(nèi)的活性氧產(chǎn)生也明顯減少。與單純?nèi)毖毖踅M相比，SW處理組Bax蛋白表達下降，Cleaved-Caspase-3蛋白表達降低，Bcl-2蛋白表達升高，提示SW可能通過降低凋亡相關(guān)蛋白表達，升高抗凋亡蛋白表達，減少細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，達到減輕心肌細胞凋亡的作用[1]。與單純?nèi)毖毖踅M相比，SW處理組的H9c2細胞磷酸化AKT蛋白表達升高，提示PI3K-AKT通路可能參與了對SW減輕心肌細胞凋亡的調(diào)控。

在自噬方面的研究中，同樣條件對細胞進行缺氧處理后，發(fā)現(xiàn)H9c2細胞活力和ATP水平隨著缺氧時間延長逐漸降低，LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ比值自缺氧6 h開始增強，24 h達高峰，之后逐漸呈下降趨勢。當給予一定能量的SW治療后，LC3B-Ⅱ/Ⅰ比值和自噬小泡數(shù)量明顯提高，原本降低的細胞活性和細胞內(nèi)ATP水平較前有所回升；缺氧后，細胞內(nèi)磷酸化AMPK、Beclin-1和HIF-1α表達上調(diào)，而磷酸化mTOR和Sirt1下調(diào)。SW治療可進一步增強磷酸化AMPK的上調(diào)和磷酸化mTOR的下調(diào)，增強Sirt1的表達增加，降低HIF-1α的表達。據(jù)此推測，心肌細胞缺氧時自噬活動上調(diào)，SW治療能夠通過AMPK/mTOR信號通路進一步增強心肌細胞自噬，并改善細胞活力和細胞內(nèi)ATP水平；SW治療可能通過Sirt1和HIF-1α通路促進細胞存活，發(fā)揮心臟保護作用[2]。

1.2　SW治療對急性心肌梗死大鼠心肌細胞凋亡的作用及機制研究

我們采用急性心肌梗死(AMI)大鼠模型，觀察SW對AMI后心肌細胞凋亡的影響。結(jié)果提示，AMI死后，梗死邊緣區(qū)心肌細胞線粒體Cyt C向胞漿釋放，凋亡蛋白Bax的表達增高，Caspase-3剪切活化，抗凋亡蛋白Bcl-2的表達減少，促進大鼠梗死邊緣區(qū)心肌細胞凋亡，造成心梗后心肌細胞的持續(xù)損失和功能降低。CSWT可以減少線粒體Cyt C向胞漿釋放，降低凋亡蛋白Bax的表達及Caspase-3的剪切活化，升高抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，減輕梗死邊緣區(qū)心肌細胞的凋亡。進一步調(diào)控機制的探索提示，CSWT可能通過抑制JNK信號通路，并抑制凋亡信號的激活，達到心肌保護的作用。目前，CSWT尚未應用于AMI患者的臨床治療，我們的研究結(jié)果為CSWT在臨床上的應用提供了新的思路和基礎依據(jù)。

1.3　SW治療的安全性研究

SW具有非選擇性對組織、細胞的作用，它可以直接影響細胞膜、細胞骨架及微血管，這對于處于缺血狀態(tài)的肌組織是否會產(chǎn)生不良的影響？ CSWT在發(fā)揮其治療作用的同時，SW的機械剪切力、空穴效應是否導致額外的組織損傷？我們的動物實驗研究提示，治療劑量的CSWT對大鼠是一項安全的治療方法。SW未引起大鼠的血流動力學改變，治療前后心電圖未觀察到異常改變，血肌鈣蛋白也無顯著變化；心肌組織病理形態(tài)學特征無明顯改變，心肌組織HE染色提示對照組和震波組類似，心肌纖維排列規(guī)律，胞漿均勻，細胞核無異常，未見心肌細胞變性、壞死，心肌間質(zhì)未見炎癥細胞浸潤；心肌組織Masson染色顯示對照組和SW組均未發(fā)現(xiàn)膠原纖維染色異常，提示SW治療未引起心肌組織炎性反應及纖維化表現(xiàn)[3]；心肌細胞凋亡率無明顯增加；心肌細胞線粒體胞漿中Cyt C的分布無明顯變化；心肌細胞凋亡相關(guān)蛋白(Bcl-2、Bax和Cleaved-Caspase-3)的表達也無明顯變化。我們還采用掃描電鏡對SW后的心肌細胞進行超微結(jié)構(gòu)的觀察，結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，SW治療后AMI大鼠心肌梗死邊緣區(qū)血管新生現(xiàn)象明確，且較單純AMI大鼠血管新生現(xiàn)象明顯；CSWT對于心肌細胞的作用在微觀結(jié)構(gòu)上(光鏡水平)不明顯，但采用掃描電鏡技術(shù)，可觀察到經(jīng)SW治療后心肌細胞超微結(jié)構(gòu)存在一定的損傷，但根據(jù)超微結(jié)構(gòu)損傷程度的半定量評估體系，對照組和SW組心肌超微結(jié)構(gòu)損傷評分無差異，心肌損傷程度未見顯著增加。提示CSWT后心肌組織病理學無明顯變化[4]。

2　體外心臟震波的臨床研究

在臨床實踐中，有些嚴重冠心病患者雖經(jīng)歷了藥物治療，冠狀動脈介入治療(PCI)或旁路移植手術(shù)(CABG)，仍然有反復心絞痛發(fā)作，嚴重影響生活質(zhì)量。我們的臨床研究探討了CSWT應用于這類患者的臨床有效性和安全性。

入選患者包括經(jīng)冠狀動脈造影證實為嚴重血管病變(冠脈多支病變、彌漫病變)的冠心病患者，往往經(jīng)PCI/CABG治療，又出現(xiàn)心絞痛發(fā)作；不適宜或不愿行PCI/CABG術(shù)者，如不能耐受手術(shù)或不能耐受術(shù)后必須的藥物治療患者；患者存在具有客觀檢查所證實的確切的可逆性心肌缺血區(qū)域。排除標準包括：AMI后3個月內(nèi)；PCI/CABG術(shù)后3個月內(nèi)；心臟移植術(shù)后、金屬瓣膜置換術(shù)后；存在心腔內(nèi)血栓；難以控制的心力衰竭、嚴重心律失常；心臟起搏器/ICD植入者；感染性心內(nèi)膜炎未愈；嚴重的慢性阻塞性肺?。粣盒阅[瘤或腫瘤切除術(shù)后5年內(nèi)等。患者均經(jīng)正規(guī)的冠心病二級預防藥物治療。

評估體系包括了臨床評估、影像學評估和血液生化指標等，以了解CSWT的有效性和安全性。治療方案采用3個月療程法，共治療9次。每次2個節(jié)段，每個節(jié)段治療9個點，每個點發(fā)放SW 200次，能量為0.09 mJ/mm2。

首批共納入15例頑固心肌缺血患者，比較SW治療前后的療效。結(jié)果顯示，治療后4個月患者CCS分級、NYHA分級、SAQ 評分和硝酸甘油使用量均有顯著改善，超聲心動評估左室舒張末內(nèi)徑(LVEDD)略有增加而左室射血分數(shù)(LVEF)有所改善,但均未達統(tǒng)計學差異。治療節(jié)段心肌核素靜息評分和負荷評分顯著改善，治療節(jié)段心肌靜息缺血面積和負荷缺血面積顯著改善，靜息室壁運動幅度和增厚率顯著改善。安全性研究提示SW治療對心率、血壓和氧飽和度無明顯影響，血CK、CK-MB、TnT、ALT、CRP和hs-CRP也無顯著變化[5]。有11例患者完成了一年隨訪，結(jié)果顯示，與治療前相比CCS分級、NYHA分級、6 min步行試驗仍有改善，心肌灌注評分在靜息和負荷狀態(tài)均有明顯好轉(zhuǎn)，缺血面積在負荷狀態(tài)有明顯減小，在靜息狀態(tài)有減少但無顯著差異。治療節(jié)段室壁的運動幅度在靜息狀態(tài)有明顯改善，在一年時有好轉(zhuǎn)，但無顯著差異[6]。

為進一步探討治療效果，我們還設計了隨機對照雙盲研究，以評估SW治療的真實療效。患者分層入組，完成兩個周期的治療，分別為真實震波治療和安慰效應震波治療。終點評價體系同前。預計兩年將完成30例患者的研究，最終結(jié)果有待2020年展現(xiàn)(試驗編號：ChiCTR-INR-16009777)。

3　討論

冠心病是嚴重威脅人類健康的心血管疾病。盡管近年來針對冠心病的藥物治療、PCI和外科研究都取得了很大進展，但嚴重冠心病患者，或冠心病晚期患者人數(shù)逐漸增多。這類患者僅依賴單純的藥物治療，生活質(zhì)量差，死亡率高。CSWT是近年來針對嚴重冠心病患者的新的治療手段，目前已在日本、德國、瑞士等10余個國家開展。2000年德國埃森大學心血管中心研究者首次報道低能量的沖擊波可以上調(diào)體外培養(yǎng)的上皮細胞的血管內(nèi)皮生長因子，拉開了體外SW促進血管新生、改善組織缺血研究的序幕[7]。我國上海和昆明先后引進該項設備，我院于2012年開展CSWT治療。

CSWT改善臨床預后的機制，既往的研究分為以下方面：(1)促進缺血心肌組織血管新生，改善側(cè)支循環(huán)。很多研究均驗證了SW治療后缺血心肌組織血管內(nèi)皮生長因子的表達明顯增加[8]；缺血心肌側(cè)支血管較治療前明顯增多，局部毛細血管密度及缺血心肌局部血流明顯增加[9-10]。(2)促進干細胞分化。中國和意大利學者發(fā)現(xiàn)SW干預可以促進祖細胞的增殖與分化，內(nèi)皮細胞的增殖、分化也明顯增強[11-12]。2013年日本學者發(fā)現(xiàn)，SW治療通過上調(diào)缺血組織SDF-1的表達而促進外周血中內(nèi)皮祖細胞的動員以及向缺血組織的歸巢。提示SW治療可以促進內(nèi)源性及外源性干細胞的增殖、向缺血組織的遷移及分化[13]。(3)減輕組織炎癥反應及氧化應激。日本學者用缺血性心衰豬模型，研究發(fā)現(xiàn)SW治療組抗炎因子IL-10 mRNA的轉(zhuǎn)錄活性明顯升高，促進炎癥反應的MMP-9明顯降低；線粒體氧化應激蛋白表達減低[14]。提示CSWT可能減輕炎癥、氧化應激，改善線粒體功能。德國學者也提出SW可能通過TLR3通路抑制炎癥反應[15]。2014年日本學者發(fā)現(xiàn)大鼠AMI后第3天，SW治療組缺血心肌中性粒細胞及巨噬細胞浸潤減低，具有抗炎作用的M2型巨噬細胞浸潤增加，梗死邊緣區(qū)促炎因子減少[16]。(4)減輕心肌纖維化。意大利的研究顯示，較高能量的SW可通過促進TGF-β及Ⅰ型和Ⅲ型膠原的合成而促進組織修復，低能量體外SW可能通過減少治療區(qū)域成纖維細胞數(shù)量而減輕心肌纖維化[17]。日本學者也證實，AMI后SW組第28天大鼠左室纖維化面積SW組明顯少于對照組，左室纖維化減輕[16]。(5)減輕左室重構(gòu)，改善心臟功能。很多研究均發(fā)現(xiàn)SW治療后伴隨血管新生，LVEF改善，室壁增厚指數(shù)提高，左室舒張末容積減少[9,18]。奧地利學者采用直接心外膜SW治療豬缺血性心衰模型，結(jié)果顯示SW治療后6周LVEF由43%增加至62%[19]。

隨著CSWT研究的不斷增多，幾項薈萃分析研究也浮出水面。整體的臨床結(jié)局，CSWT組明顯優(yōu)于對照組。對心肌灌注的改善最為明顯，對活動耐量有中等程度的提高，部分研究顯示可改善心功能[20-21]。

根據(jù)其他學者的研究基礎，我們在探討作用機制方面將目光對準心肌細胞的凋亡和自噬通路。我們的研究提示，SW治療可通過降低凋亡相關(guān)蛋白，上調(diào)抗凋亡蛋白，增強心肌細胞自噬，改善細胞活力和細胞內(nèi)ATP水平發(fā)揮保護作用。我們的研究結(jié)果證實了SW治療的有效性和安全性，為SW治療臨床應用提供了新的依據(jù)。

CSWT具有無創(chuàng)、無痛和安全的優(yōu)點，為嚴重冠心病尤其是晚期患者的心絞痛、心力衰竭提供一個新的治療手段，開創(chuàng)了一種全新的冠心病治療理念。CSWT主要用于慢性心肌缺血、穩(wěn)定性心絞痛患者。2012年俄羅斯、德國將CSWT擴展應用于缺血性心力衰竭患者的治療。其他學者也嘗試治療下肢動脈疾病。2017年日本學者將研究擴展至心肌梗死急性期患者。各國專家還在不斷擴展SW治療的應用范圍，期望給患者帶來更多的獲益，SW治療必將有著更為廣闊的應用前景。

利益沖突：無