无症状冠状动脉疾病极早期患者的心脏肾上腺素能神经支配受到影响 - 心脑血管

摘要

本研究旨在调查在冠状动脉疾病极早期且无血流动力学显著狭窄的受试者中，心脏肾上腺素能神经支配是否已经受到影响。方法： 对30名无症状且冠状动脉疾病家族风险高的志愿者进行定量冠状动脉造影和双同位素SPECT检查，分别使用123I-间碘苄胍(MIBG)和99mTc-甲氧基异丁基异腈(MIBI)评估心脏肾上腺素能神经功能和心肌灌注。使用SPECT数据对代表左前降支冠状动脉(LAD)、左回旋支冠状动脉(LCX)和右冠状动脉(RCA)供血区域的前间隔、侧壁和下壁心肌区域进行MIBG摄取和洗脱率的区域定量分析。结果： LAD、LCX和RCA的平均狭窄程度分别为33%±11%、29%±14%和26%±19%。狭窄程度与静息或运动状态下任何相应心肌区域的MIBI摄取无关。然而，LAD狭窄程度与前间隔心肌的延迟MIBG摄取呈直接相关(*r = 0.43; *P < 0.05)，与MIBG洗脱率呈负相关(*r = −0.34; *P = 0.06)。当根据每支冠状动脉的狭窄严重程度将受试者分为三组时，前间隔区域的延迟MIBG摄取在LAD最低三等分组(0.34 ± 0.05)中显著低于中间(0.41 ± 0.06; *P < 0.01)或最高(0.43 ± 0.05; *P < 0.001)LAD三等分组。相应地，侧壁区域的延迟MIBG摄取在LCX最低三等分组中也低于中间三等分组(分别为0.34 ± 0.04与0.41 ± 0.06; *P < 0.01)。LAD最低三等分组的洗脱率(44% ± 7%)高于中间(36% ± 10%; *P < 0.05)或最高LAD三等分组(34% ± 8%; *P < 0.01)。结论： 冠状动脉狭窄程度与MIBG摄取直接相关而与MIBG洗脱率呈负相关。这一发现表明，在去神经支配发生之前的轻度冠状动脉疾病阶段，心脏肾上腺素能神经末梢功能已经发生改变。

冠状动脉疾病是一个缓慢发展的过程，在出现血流动力学显著狭窄之前需要数年时间。另一方面，有证据表明，冠状动脉粥样硬化的极早期阶段甚至高胆固醇血症患者中，冠状动脉血流的内皮调节功能已经受损。内皮功能障碍导致冠状动脉对肾上腺素能激活产生矛盾性血管收缩，易导致冠状动脉灌注受损和心肌缺血。此外，动脉粥样硬化疾病进展已被证明与内皮功能进行性损害相关。

心肌梗死会导致心脏肾上腺素能去神经支配。此外，在无心肌梗死的严重冠状动脉疾病患者中也报告了肾上腺素能神经末梢功能障碍。在心肌缺血期间，去甲肾上腺素溢出增加，有观点认为这反映了肾上腺素能张力增加。然而，儿茶酚胺的净转运方向是逆转的；即在急性缺血的初始阶段，由于乳酸产生，洗脱率降低。这种逆转也在起搏诱导的缺血中得到证实，其中缺血前存在的净心脏去甲肾上腺素释放在缺血期间逆转为净摄取。因此，一个具有挑战性的问题是，在血流动力学显著狭窄和肾上腺素能去神经支配发生之前的冠状动脉粥样硬化早期阶段，肾上腺素能神经末梢功能是否以类似内皮功能的方式发生改变。

心脏肾上腺素能神经支配功能可通过123I-间碘苄胍(MIBG)进行无创评估，这是一种通过特定的、能量依赖性摄取-1机制被神经末梢摄取的去甲肾上腺素类似物。最近，新技术如MIBG洗脱率的测量使得能够更详细地评估肾上腺素能神经支配的功能和完整性。

在本研究中，我们对无心绞痛症状但冠状动脉疾病家族风险高的受试者进行了定量冠状动脉造影和MIBG与99mTc-甲氧基异丁基异腈(MIBI)的双同位素闪烁成像，分别研究心脏肾上腺素能神经支配和心肌灌注。具体而言，我们评估了反映心脏肾上腺素能功能的心肌MIBG动力学是否在冠状动脉疾病的早期阶段受到影响。

材料与方法

受试者

研究人群包括30名无心绞痛症状的受试者(18名男性，12名女性；年龄范围43-68岁；平均年龄55±7岁)，这些受试者来自早发冠状动脉疾病的家族。如果受试者的至少2个兄弟姐妹患有严重的冠状动脉疾病(即血管造影诊断的3支血管疾病，50%截止值或年轻时发生心肌梗死(<55岁))，则认为家族史为阳性。换句话说，所有招募的受试者都是有症状冠状动脉疾病患者的无症状兄弟姐妹。排除已知会影响自主神经系统的疾病(如糖尿病、帕金森病或心房颤动)的受试者。

在MIBG成像前至少12小时，受试者不允许饮用咖啡、茶或可乐饮料或吸烟。此外，在研究前停用所有已知影响MIBG摄取的药物。

方案

研究方案包括定量冠状动脉造影、静息状态下的放射性核素研究以及最大自行车运动试验期间的放射性核素研究。在详细解释研究的性质和可能相关风险后，受试者签署书面知情同意书。研究方案获得当地伦理委员会批准。

血管造影分析

通过经皮股动脉途径使用标准血管造影技术进行冠状动脉造影。在电影胶片上记录左冠状动脉和右冠状动脉的四个视角。在进行血管造影成像前给予冠状动脉内硝酸甘油(250 μg)。

使用先前验证的方法(Cardiovascular Measurement System; Medis, Neunen, 荷兰)对冠状动脉造影数据进行定量分析。选择最佳帧(血管充分显影、运动模糊最小、与其他分支重叠最小)，通常在舒张末期或舒张停滞期间。由具有冠状动脉血管造影定量分析经验的心脏病专家选择帧。使用计算机化的边缘检测算法测量血管边缘。使用染料填充的引导导管作为参考测量管腔直径，并计算狭窄的严重程度(管腔直径的百分比)。血管造影分析的所有阶段均在不了解患者临床特征的情况下进行。

运动试验

在临时停用β阻滞剂和钙通道阻滞剂的情况下，使用自行车测力计进行最大症状限制性运动试验。使用20 W初始工作负荷和20 W/min增量的方案。如果满足以下任何标准，则终止试验：严重心绞痛、精疲力竭或运动期间收缩压下降≥10 mm Hg。心肌缺血定义为在J点+60 ms处测量的水平或下斜型ST段压低≥0.1 mV。此外，还计算了最大氧摄取量。

放射性核素研究

使用MIBG (MAP Medical Technologies Oy, Helsinki, Finland)进行心脏SPECT，以评估心脏肾上腺素能神经支配。使用MIBI (DuPont Pharmaceuticals, Hertfordshire, U.K.)在静息和运动状态下评估心肌灌注，分别在连续两天进行。第一天进行MIBG成像和静息状态下的MIBI成像。第二天评估运动状态下的心肌灌注。MIBG的比活度为26,000 MBq/mmol。第一天，将400 MBq MIBI示踪剂注入左前臂静脉，15分钟后注入200 MBq MIBG示踪剂。MIBI注射后30分钟开始第一次SPECT扫描，以研究心肌灌注和初始MIBG摄取。第二次SPECT扫描在MIBG注射后4小时5分钟进行，使用相同的成像设置研究晚期MIBG摄取。第二天，为了评估运动状态下的灌注，在最大应激的最后一分钟注射400 MBq MIBI示踪剂，注射后30分钟开始成像。此外，为了评估整体心肌MIBG和MIBI摄取，第一次平面扫描在MIBI注射后25分钟开始，第二次在注射后4小时进行。

使用配备高分辨率准直器的Multispect 3伽马相机(Siemens Gammasonics, Des Plaines, IL)评估MIBG和MIBI示踪剂的心肌分布。成像分辨率为13-14 mm。三个探测器(3×120°)以4°步长采集30个视图，每个视图45秒。矩阵大小为128×128，无缩放，体素大小为3×3×3 mm。99mTc的能量窗以140 keV±6%为中心，123I的能量窗偏移至158 keV±5.5%。使用矩阵反演技术校正123I和99mTc的标准剂量的能量重叠。123I活性重叠到99mTc窗口的平均值为18%；反之，重叠为4%。

数据分析

使用Butterworth滤波反投影技术(阶数为8；截止频率为0.65 cm−1)重建MIBG和MIBI SPECT研究的原始数据。为了对初始和延迟图像上的区域摄取进行半定量分析，使用插值背景减法来减少背景活性的影响。重建横断面切片并重新定向以表示冠状面切片。使用半自动量化程序(Quantitative Heart Application; Siemens Gammasonics)，从前、侧、下和间隔区域记录平均计数。

从初始和延迟平面成像获得的平均心肌MIBG和MIBI计数通过相应图像的平均上纵隔计数进行归一化，并表示为心纵隔比(H/M)。为了评估MIBG和MIBI示踪剂的区域摄取，将心肌分为8个节段。如前所述，从以下冠状动脉区域测量MIBG和MIBI摄取。左前降支冠状动脉(LAD)区域包括前壁和间隔区域(节段1-4)，左回旋支冠状动脉(LCX)区域包括侧壁区域(节段5-6)，右冠状动脉(RCA)区域包括心肌的下壁区域(节段7-8)。将区域MIBG和MIBI摄取归一化为示踪剂的最大心肌摄取，并表示为归一化单位。分析中排除心尖和最基底层。评分者不了解临床数据和血管造影结果。

区域MIBG洗脱率的定量分析使用初始和延迟图像进行。区域洗脱率计算如下：(A − B)/A × 100，其中A是初始图像上感兴趣区域的平均计数，B是延迟图像上的平均计数。

统计方法

为了估计组间差异的显著性，进行单因素方差分析(ANOVA)。当发现差异时，对连续变量使用Tukey检验作为事后分析。在适当时，对分类变量使用χ2检验。使用最小二乘回归分析研究单变量线性相关性。P < 0.05被认为具有统计学意义。结果表示为平均值±标准差。

结果

受试者在病史中没有典型心绞痛或呼吸困难的证据，但11名(37%)患有高血压，5名(17%)在研究时吸烟。受试者的临床特征如表1所示。运动试验期间均无心绞痛症状，但13名(43%)出现ST段压低。所有受试者终止运动的原因都是精疲力竭。运动试验结果如表2所示。

定量冠状动脉造影

定量冠状动脉造影结果如表3所示。LAD、LCX和RCA的狭窄严重程度平均分别为33%±11%(范围0%-54%)、29%±14%(范围0%-70%)和26%±19%(范围0%-73%)，这些值彼此间无显著差异。6名受试者(20%)的管腔直径狭窄≥50%。3名受试者(10%)在左主冠状动脉有轻度(<30%)狭窄。

放射性核素研究结果

所有受试者在静息和运动状态下均显示正常灌注(MIBI摄取≥最大心肌MIBI摄取的50%)，经验丰富的临床医生也通过视觉确认了正常灌注。前间隔区域的静息和运动状态下的相对MIBI摄取无显著差异(分别为0.65±0.04和0.64±0.03)，侧壁区域也是如此(分别为0.58±0.04和0.57±0.05)。然而，运动状态下的下壁心肌区域显示比静息状态更低的相对MIBI摄取(分别为0.55±0.06和0.60±0.06；P < 0.01)。

前间隔区域的早期MIBG摄取(0.63±0.04)高于侧壁(0.57±0.06；P < 0.001)或下壁区域(0.58±0.06；P < 0.001)。在延迟闪烁成像中，前间隔区域的MIBG摄取(0.39±0.06)与侧壁区域(0.37±0.07)无差异，但显著高于下壁区域(0.34±0.06；P < 0.001)。

通过平面成像评估的平均全局MIBG洗脱率为38%±9%。前间隔区域的MIBG洗脱率(38%±10%)与侧壁(36%±12%)或下壁区域(41%±8%)无差异。然而，下壁区域的MIBG洗脱率高于侧壁区域(P < 0.05)。

血管造影结果与区域放射性核素测量之间的关系

我们发现LAD、LCX或RCA的冠状动脉狭窄严重程度与前间隔、侧壁或下壁心肌区域在静息或运动状态下的MIBI摄取之间无相关性。

LAD狭窄严重程度与前间隔心肌区域的早期MIBG摄取无相关性(r = 0.26；P = 无统计学显著性)。另一方面，LAD狭窄严重程度与前间隔心肌区域的延迟MIBG摄取呈直接相关(r = 0.43；P < 0.05)，与MIBG洗脱率呈负相关(r = −0.34；P = 0.06)。相应地，前间隔心肌的延迟MIBG摄取在最低LAD三等分组(0.34±0.05)中显著低于中间(0.41±0.06；P < 0.01)或最高LAD三等分组(0.43±0.05；P < 0.001)。此外，前间隔区域的MIBG洗脱率在最低LAD三等分组(44%±7%)中比中间(36%±10%；P < 0.05)或最高LAD三等分组(34%±8%；P < 0.01)更快。全局MIBG摄取指标延迟H/M在最高LAD三等分组中也显著高于最低LAD三等分组(分别为2.3±0.3和2.0±0.2；P < 0.05)。

LCX或RCA的狭窄严重程度与相应心肌区域的初始或延迟MIBG摄取或MIBG洗脱率无相关性。另一方面，侧壁区域的延迟MIBG摄取在LCX最低三等分组中显著低于LCX中间三等分组(分别为0.34±0.04和0.41±0.06；P < 0.01)。早期H/M、延迟H/M和洗脱率与LCX或RCA的狭窄严重程度无关。

区域MIBI和MIBG测量之间的关系

在静息或运动状态下评估的区域MIBI摄取与前间隔或侧壁心肌区域的MIBG摄取或MIBG洗脱率无相关性。另一方面，下壁区域的MIBI摄取在静息(r = 0.50；P < 0.01)和运动状态(r = 0.39；P < 0.05)下均与相应区域的MIBG摄取直接相关。

讨论

我们研究的新发现是，在无症状且处于冠状动脉疾病极早期阶段的受试者中，冠状动脉狭窄严重程度与心肌MIBG洗脱率降低相关，特别是在前间隔心肌区域。因此，我们的结果表明，即使在血流动力学显著狭窄发展并导致去神经支配之前，心脏肾上腺素能神经末梢的功能也已经受到影响。

LAD的狭窄严重程度(在某种程度上LCX也是如此)与前间隔和侧壁心肌区域的MIBG洗脱率呈负相关，与延迟MIBG摄取呈正相关。这一发现与LAD和LCX供血的前外侧心肌具有最丰富的肾上腺素能神经支配的事实非常吻合。此外，由于受试者无症状，似乎反映心脏肾上腺素能功能的心肌MIBG动力学对冠状动脉疾病的发展敏感地作出反应。在狭窄严重到导致去神经支配(这与MIBG洗脱率增加相关)之前的轻度冠状动脉狭窄发展过程中发生的MIBG洗脱率降低，表明在缺血进展过程中心肌MIBG动力学发生双相变化。

在本研究中，早期MIBG摄取与任何相应心肌区域的狭窄严重程度无相关性。考虑到早期MIBG摄取主要代表心肌灌注，这一发现是合理的；大多数狭窄较轻，且没有受试者有提示血流动力学显著冠状动脉疾病的症状。此外，心肌MIBG摄取或MIBG洗脱率与静息或运动状态下的前间隔或侧壁心肌区域灌注无关(MIBG和MIBI在下壁区域的摄取相关性最明显是由衰减引起的)。因此，我们认为慢性神经末梢缺血性损伤不能解释我们的结果。

内皮功能障碍与肾上腺素能刺激期间冠状动脉的矛盾性血管收缩相关。也有证据表明肥大细胞可被神经刺激激活，并且动脉粥样硬化血管壁中的活化肥大细胞释放各种血管活性物质，其中组胺和白三烯可使动脉粥样硬化冠状动脉节段收缩。因此，神经和体液系统之间的相互作用也可能导致异常血管收缩。在冠状动脉疾病发展过程中，降低的心脏肾上腺素能活性可能保护硬化冠状动脉免受不受控制的血管收缩，但这种调节背后的机制仍不清楚。

对健康志愿者的研究表明，随着年龄增长，下壁区域的MIBG摄取会降低。在这些研究中，下壁区域的MIBG摄取与前壁区域的MIBG摄取进行了比较，而没有针对固定参考区域进行归一化。因此，MIBG摄取随年龄的变化可能是由于前壁MIBG摄取增加、下壁MIBG摄取减少或两者兼而有之。另一方面，轻度、无症状的动脉粥样硬化病变以前未被认为是MIBG动力学变化的解释。此外，并非所有研究都证实了年龄与心肌MIBG摄取之间的关联。因此，我们建议，由轻度动脉粥样硬化病变引起MIBG动力学变化可能以前被认为是正常的变异，因为没有提供动脉粥样硬化疾病的程度图像。在我们的研究中，受试者的年龄范围较窄；因此，年龄本身不太可能产生显著的混杂效应。

整体放射性核素摄取在下壁心肌区域最低，最可能的原因是伽马辐射的衰减，这是SPECT成像的一个众所周知的限制。另一方面，下壁心肌区域的肾上腺素能神经末梢密度低于前壁区域，显然下壁区域的MIBG摄取应较低。然而，衰减对洗脱分析没有影响，因为它代表初始和延迟采集之间的相对差异，而不是绝对值。因此，我们假设衰减不会影响区域MIBG洗脱的比较。

与静息状态相比，运动期间下壁心肌区域的相对MIBI摄取降低，可能是由于该区域的灌注储备小于前间隔或侧壁心肌区域。另一种可能性是在静息研究期间来自肝脏或肠道的散射辐射增强了区域摄取。衰减的差异不太可能，因为在静息和运动期间受试者在伽马相机下的定位是相似的。

我们假设前间隔、侧壁和下壁区域分别代表LAD、LCX和RCA的灌注，如前所述。我们承认这并不总是成立，特别是当左冠状动脉或右冠状动脉明显主导心肌灌注或存在丰富的侧支循环时。然而，我们在受试者中未发现冠状动脉分布的异常主导或显著侧支循环。