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心肌梗死后心脏交感神经过度支配

介绍
尽管预防性、经皮治疗和手术治疗取得了进步,心肌梗死(MI)仍然是西方世界心源性猝死的主要原因。引文1 ]。在 MI 患者中,心源性猝死的累积发生率估计为 5.4%,占所有心血管原因死亡的 30.5%。引文2 ]。心源性猝死主要归因于室性心律失常,包括室性心动过速和颤动。引文3 ]。虽然这通常归因于 MI 边界区的异质传导 [引文4 ],心脏神经支配在其病理生理学中也发挥着重要作用[引文5 ]。

心脏自主神经系统及其交感神经和副交感神经分支对于维持心脏稳态至关重要。引文6 ]。心肌梗死可能导致心脏自主神经功能障碍,导致室性心律失常和心源性猝死。引文7-9 ]。心肌梗死后心脏神经支配的变化包括急性交感神经支配,随后是交感神经支配过度,这通常被认为是一种早期反应,尽管确切的程度和时间框架仍然不明确。引文10-13 ]。

根据心肌梗死引起的心室疤痕的位置和严重程度,心肌可大致分为不同的区域,包括梗塞核心区、边界区(也称为梗塞周围区)和远端区。引文14 ]。心肌中的神经纤维似乎在缺血性损伤后再生,在左心室中产生更大的神经密度。引文15 ]。这一观察结果经常在边境地区被报道[引文16-18 ],而其他报告描述了梗塞核心或偏远区域的这种现象[引文11、引文13、引文19 ,引文20 ]。心脏损伤后神经可以恢复生长能力这一事实本身就很有趣。心肌或心外膜分泌的因子可能会触发神经生长的重新启动。引文21、引文22 ]。为了解决心脏损伤后交感神经过度神经支配的机制,近年来在多种物种中开发了实验模型。

动物模型中的 MI 可以永久诱导,例如冠状动脉的永久结扎,但也可以包括使用临时结扎或球囊导管的再灌注治疗 (MI-R)。引文23 ]。交感神经过度神经支配在永久性 MI 和 MI-R 中都有描述。引文20 ]。后者被认为具有高度相关性,因为目前大多数 MI 患者接受急性再灌注治疗。在过去的几年里,性别差异在心肌梗死后结局中的作用越来越受到关注。引文24-27 ]。此外,男性和女性之间自主神经功能的差异已经确定。引文28 ]。这提高了人们的认识,即实验模型中应考虑性别因素;然而,目前尚不清楚这种情况发生的程度。

从临床角度来看,神经调节似乎是心律失常管理中一种有前途的额外治疗选择,但基础心脏神经生理学方面的巨大知识差距以及需要更多和更大规模的患者研究限制了这些疗法的成功。引文1 ,引文29 ]。尽管许多报告观察到心肌梗死后交感神经过度神经支配,但缺乏针对交感神经过度神经支配具体特征(例如时间和性行为的相关性)的详细概述。

在这里,我们的目标是提供关于心肌梗死后心脏交感神经过度支配的最先进的系统文献综述,重点是确定关于这个有趣主题的共识以及知识差距。

方法
研究问题
为了系统地回顾目前有关 MI(-R) 后心脏交感神经过度支配的文献,我们的研究问题定义如下:

文献中如何定义心脏交感神经支配过度?

研究了哪些实验模型和物种的过度神经支配?男性和女性的数据是否相同?

交感神经过度神经支配发生在心脏的哪个位置?

有多少心脏交感神经过度支配发生?神经支配如何量化?

MI后心脏过度神经支配发生的时间线是怎样的?

搜索策略
这项系统评价在 PubMed、Embase 和 Web of Science 数据库中进行,截至 2022 年 7 月 19 日,符合系统评价和荟萃分析的首选报告项目 (PRISMA) 声明指南[引文30 ],使用与我们小组之前的系统评价相同的工作流程[引文6 ,引文31、引文32 ]。在分析和数据提取之前,系统评价已在开放科学中心 ( https://osf.io/2yex6/ ) 进行注册。搜索策略采用交感神经支配和MI关键词进行;每个数据库的完整搜索策略可以在补充材料(附录 A)中查看。

选择标准
删除重复项后,当研究 MI 或 MI-R 后心脏交感神经过度支配时,论文被认为有资格纳入。包括在人类和所有其他物种出生后阶段的左心室心肌中进行的组织学研究。在人类中,缺血性心肌病也被认为有资格进行审查。研究报告仅来自健康心脏、仅来自产前人类/动物或体外的结果实验被排除。此外,还排除了无法检索全文的评论、社论和文章。最后,排除非缺血性去神经方法和物质注射引起的心肌梗死以及非英文文章。在评论的参考列表中搜索了符合条件的文章,这些文章在文献检索中未找到。

质量评价
所有记录均由两位独立作者(HSC 和 LVR)根据标题和摘要进行资格筛选。观察员判断之间的差异通过讨论和协商一致得到解决。选定的论文进行了全文审查。使用 ARRIVE 指南 2.0(动物研究:报告体内实验)对论文的方法学质量进行评分(HSC 和 LVR),这是一份改进涉及动物的研究报告的建议清单[引文33 ]。经过对各个分数的比较和讨论,本次审查中包含的每篇论文都获得了一致的分数。

数据分析
纳入研究的相关数据在可用时以试点形式提取(HSC)。结果测量包括:染色信息(染色、类型、位置)、切片处理(固定、包埋、厚度)、量化方法、神经支配量、动物数量和实验模型(冠状动脉、时间、物种、性别、年龄/重量)。为了以统一的方式评估各种研究中的过度神经支配量,仅报告神经密度的研究以μm 2 /mm 2为单位的散点图呈现。以染色神经占总组织面积的百分比报告的神经密度值可以转换为 µm 2 /mm 2并包含在散点图中。研究中的不同组分别在散点图中表示。所有其他结果指标的数据均以条形图呈现。图形是使用 RStudio(波士顿,马萨诸塞州,版本 1.4.1717)创建的。

结果
学习选择
共识别出 486 条记录(图1)。重复记录有 290 条,摘要筛选排除的研究数量为 139 项;大多数报告的结果缺乏左心室交感神经的组织学定量。其余57篇文章根据全文进行资格筛选。经过全文评估后,排除了 3 条记录,并通过引用的参考文献发现了另外 6 条记录。本系统评价共纳入 60 项 2000 年至 2022 年间发表的研究(表格1)。

质量评估
对所有纳入的研究进行了方法学质量评估。7 项研究得分低于 60%,40 项研究得分在 60% 至 69% 之间,13 项研究得分在 70% 至 79% 之间(图2(A))。对不同领域的质量评估显示,研究设计、结果测量、实验程序、摘要、背景、目标和道德声明的得分主要很高(图2(B))。不完整的报告在样本量、纳入和排除标准、随机化和结果方面得分中等。结果通常根据当前理论和文献中的相关研究来解释,但研究局限性不仅在单独的部分中缺失,而且在近一半的研究中整个文本中都缺失。由于在手术期间使用镇静治疗而没有足够的镇痛效果,“动物护理和监测”领域得分较低。许多论文完全缺乏关于致盲、住房和饲养、方案注册和数据访问的数据。

心脏交感神经过度支配的定义
在所有纳入的论文中,心脏交感神经过度支配被定义为“与另一组相比,交感神经密度增加或交感神经数量增加”。在大多数研究中,另一组是假手术对照组(60 项研究中有 49 项;82%)。在 11 项没有假手术对照组的研究中,7 项研究有常规对照组。其中四项纳入的研究没有对照组,因为它们本身就是其他实验疗法的对照组[引文34 ,引文40 ,引文52、引文61 ]。最常用的染色类型是二氨基联苯胺 (50%) 和免疫荧光 (48%)(图3(A))。其余研究使用组织荧光(2%,使用蔗糖-磷酸钾-乙醛酸的方法)。在几乎所有研究中,交感神经染色都是使用抗酪氨酸羟化酶(55/56 研究)或多巴胺 β-羟化酶(2/56 研究)的抗体进行的。所包含记录中使用的非交感标记通常包括生长相关蛋白 43(GAP43,神经萌芽)和神经丝(一般神经染色)(补充表 1)。每篇文章的详细概述见表2。

实验模型
MI后心脏交感神经过度支配主要在大鼠(68%)中进行,其次是兔(12%)、狗(8%)和小鼠(7%)。图3(B))。较大的物种如猪(3%)和人类(2%)仅得到了零星的研究。63% 的纳入研究仅对男性受试者进行了调查(图3(C)),12% 的研究有男女受试者,只有 8% 的研究只有女性受试者。17% 的研究中性别未明确。MI 仅在左冠状动脉 (LCA) 分支中诱发。左前降支 (LAD) 动脉是纳入研究中的首选分支(97%;62% 近端 LAD,20% 中 LAD,1.5% 远端 LAD,13.5% LAD 未指定)(图3(D))。使用的另一个冠状动脉分支是左中回旋支(LCX,1.5%)动脉。在 1.5% 的研究中,未明确 LCA 中 MI 诱导的确切位置。大多数 MI 诱导是永久性的 (93%),而只有 5% 的 MI 后进行了再灌注,并且 2% 的纳入研究使用了两种模型(图3(E))。对于 MI-R,30 分钟后进行再灌注。

每篇文章的详细概述见表2。有关实验模型的更多信息可以在补充材料(补充表 1 )中找到。

心脏交感神经过度支配的位置
心脏交感神经过度支配主要通过边缘区(43%)或远端区(30%)的活检来确定(图3(F),表2)。13.5% 的研究对边境地区和偏远地区进行了活检。5% 的研究中存在来自梗塞核心和边界区的活检。3.5% 的研究对所有不同位置(梗塞核心、边界区和偏远区域)进行了调查,5% 的研究没有描述位置。尽管这些研究就梗塞核心区、边界区和偏远区的区域命名达成一致,但没有提供这些区域的确切定义,也没有描述组织样本的确切位置(补充表1)。

量化方法
在许多情况下,使用传统软件进行神经支配的量化,例如 Image-Pro Plus (67%) 和 ImageJ (15%)(图3(G),表3)。还使用了 Tissue Studio、Imaris、Bioanalysis Image 和 AnalySIS(各 1.5%)。百分之十二的研究没有具体说明使用了哪种软件。大多数纳入的研究没有指定切片的厚度 (30%) (图3(H),表3)。最常见的截面厚度是 5 µm (44%) 和 10 µm (15%),其他提到的厚度或多或少都在这个范围内。神经支配的数量主要由染色神经的百分比除以总面积(46%)来定义。一些作者不使用百分比,而是使用 µm 2 /mm 2来计算神经支配量 (41%)。8% 的研究使用了神经的绝对数量,5% 的研究应用了其他量化神经支配的方法(图3(一),表3)。值得注意的是,所有量化都是在感兴趣的区域进行的,并且没有一项研究使用透壁活检。此外,量化细节也有很大差异。特别是,(盲法)研究人员的数量、感兴趣区域的(随机)选择以及所选领域的数量在纳入的研究之间存在差异(表3)。

心脏交感神经过度支配的数量和时间线
研究的主要部分调查了 MI 后 2 个月内的心脏交感神经过度支配,特别是在 1 个月(35%)和 1 周(19%)之后(图3(J),表4)。晚于 2 个月的时间点很少(2.5 个月 1%,≥3 个月 4%)。MI(-R) 后心脏交感神经支配量有很大变化,范围为 439 至 126,718 µm 2 /mm 2 (表4,图4)。为了以统一的方式评估各种研究中的神经支配量,仅包括报告神经密度(以 µm 2 /mm 2为单位)或染色神经占总组织面积的百分比(转换为 µm 2 /mm 2)的研究比较(52/60 研究)。几乎所有包含对照组的研究中,实验对象都存在过度神经支配,因为从三天开始,实验对象的神经密度就高于对照组(表4)。然而,不同研究之间实验组和对照组的神经密度存在显着重叠(图4)。这导致了这样一个事实:在心脏交感神经过度神经支配的时间中无法区分出明显的峰值,但在稍后的时间点仍然存在过度神经支配。在整个时间跨度内,主要在 MI(-R) 受试者的梗塞核心和边缘区观察到过度神经支配(图5)。有趣的是,过度神经支配似乎并不局限于梗死周围区域,因为许多偏远区域活检在 28 天时也显示出过度神经支配。关于实验模型(MI 与 MI-R、物种、性别)和切片位置的子分析由于其巨大的异质性而显示出不确定的结果(图6(A-D))。

讨论
该系统评价发现 MI(-R) 中心脏交感神经支配过度:

通常定义为与对照或假手术相比交感神经密度增加或交感神经数量增加;

在多种实验模型中进行了研究,但最常见的是在永久性 LAD 结扎的雄性大鼠中;

似乎主要发生在边境地区;

通常使用传统软件以 µm 2 /mm 2或百分比为单位对感兴趣区域进行量化;

报告的数量变化很大,范围为 439 至 126,718 µm 2 /mm 2;

似乎在 MI 后三天起的所有时间点都存在,没有明显的峰值。

感兴趣区域的识别和组织样本位置的定义需要标准化
当前文献中量化心脏过度神经支配的方法存在许多相似之处(即酪氨酸羟化酶作为交感神经标记,关注感兴趣区域以及通过将交感神经染色面积除以总面积(μm 2 /)来确定神经密度)毫米2或百分比)。然而,标准化感兴趣区域以进行量化可能具有挑战性。有些人试图通过对多个区域进行平均、选取多个随机选择的区域或神经密度最高的区域来克服这个问题(表3)。在许多研究中,研究人员对组织切片的来源也视而不见,但由于 MI(-R) 后心脏组织结构受损,经验丰富的研究人员可以相对容易地将实验对象与对照组或假手术对象区分开来。此外,可以解释研究之间神经密度比较的挑战性的一个主要因素是梗塞核心、边界区和远程区的定义。这些定义虽然通常没有详细说明,但却是相关的,因为在 MI-R 小鼠模型中,三天后仅在远端边界区观察到过度神经支配,但在近端边界区却没有观察到。引文12 ]。在永久性 MI 大鼠模型中,蛋白质印迹分析显示,酪氨酸羟化酶表达在心脏基部显着增加,但在 MI 区域下方的左心室中减少。引文86 ]。尽管目前尚不清楚用蛋白质印迹评估的酪氨酸羟化酶表达是否直接代表组织学神经支配过度,但这一发现表明心肌梗死后左心室的各个位置可能存在差异。虽然边界区通常被描述为邻近心肌疤痕的区域,而远程区域被描述为非梗塞心肌,但在大多数情况下,没有提供位置规范。当描述位置规范时,这些规范在研究之间是矛盾的。边界区被定义为“梗塞区和非梗塞区之间的边缘区 3 毫米以内”[引文39 ,引文55 ],“心肌从梗塞疤痕延伸 0.5-1.0 毫米”[引文44 ],“距梗塞约 500–900 µm”[引文57 ],“距梗塞边缘 450 或 520 µm”[引文12 ] 和“梗塞区域周围约 2 毫米”[引文74 ],无论物种类型如何。远程区域被定义为“梗死区外 >2 毫米”[引文19 ,引文42、引文45 ],但也“距离梗塞部位>2厘米”[引文50 ]。边缘已通过变色的视觉识别来定义[引文61 ]。然而,在技术上很难确定边缘并在这些部位进行活检。研究之间的这些差异可能解释了报告的神经密度的巨大差异以及梗塞核心和远端区域存在过度神经支配的相互矛盾的报告。此外,由于心肌梗死后的早期再灌注治疗会导致心内膜下层向心肌中层延伸的较小且不均匀的纤维化疤痕。引文87 ],梗塞核心、边界区和偏远区的分类可能需要其他规范来定义。

除了标准化感兴趣区域之外,克服这些量化挑战的另一种可能性可能是根据整个透壁组织切片中纤维化和神经支配量化的百分比对活检进行分类。引文88 ],这已在猪心脏中得到证实,但也可以很容易地在其他物种中进行。这还可以确定是否存在从心外膜到心内膜区域的“神经支配梯度”,反之亦然。此外,心肌神经密度评估的一个问题是,神经纤维非常脆弱,很难区分神经纤维和人工制品。未来的实验中可以包括一些方法上的调整,以减少类似外观结构的影响,例如人工制品或铁矿床。引文88 ]。例如,半自动质量控制或通过其他染色进行隐藏,例如用于隐藏巨噬细胞中铁沉积物的普鲁士蓝染色。借助新兴技术,尽管组织透明且心脏尺寸较小,但目前可以在三个维度上以高分辨率可视化和分析心肌神经。引文89 ]。然而,感兴趣区域的标准化和组织样本位置的规范在较大心脏(例如人类心脏)的组织学研究中仍然相关。

尽管尚未研究心室神经的选择性治疗,但心外膜神经可能会引起人们的兴趣,因为它们比心肌神经大,因此更容易分析,也更容易用于临床治疗。引文90-92 ]。此外,最近发现,在心外膜衍生细胞存在的情况下,通过旁分泌效应,神经突生长和密度增加,突出了心外膜的重要性。引文21 ]。

MI(-R) 模型显示出一些实验差距,特别是在女性中进行的研究代表性不足
绝大多数研究调查了永久性 LAD 结扎的雄性大鼠的心脏交感神经过度支配。由于研究数量较少,有关实验模型(MI 与 MI-R、物种、性别)的子分析尚无定论。因此,实验模型之间可能存在差异,需要谨慎解释结论,并且不能根据定义推断到其他实验模型。当MI和MI-R模型纳入同一研究时,永久性LAD闭塞后10天,梗塞核心和边缘区的神经密度相同,而MI-R后10天,边缘区的神经密度更高比去神经梗死核心[引文20 ]。永久性 LAD 结扎通常会产生大面积梗塞,因此许多研究包括 > 左心室 30% 的相对较大梗塞 [引文73、引文79 ,引文82 ]。由于目前大多数 MI 患者接受急性再灌注治疗,因此未来必须对 MI-R 模型进行研究。此外,目前包括雌性动物在内的研究在很大程度上代表性不足。56 项研究中只有 6 项 (11%) 对男女受试者进行了实验(表2)。然而,未报告每种性别的人数,并将性别汇总进行分析。在仅针对女性进行的四项研究中,进行了双侧卵巢切除术以尽量减少生殖激素的影响。引文13、引文19 ,引文43 ]。女性实验模型代表性不足是有问题的,因为自主神经支配存在明显的性别差异。引文28 ,引文93、引文94 ]。男性和女性之间发现了许多基因表达差异,包括编码神经肽的基因,并且女性心脏比男性心脏含有更高的神经递质含量。引文95 ]。此外,据报道,女性左心室心尖部的交感神经活动明显高于男性,并且这种交感神经活动随着女性年龄的增长而增加。引文96 ]。除了神经支配的差异之外,两性对心肌梗死的反应似乎也不同。引文97、引文98 ]。据报道,疼痛的程度和部位在女性和男性之间存在差异。引文99 ,引文100 ]。此外,与男性相比,女性在心肌梗死期间发生心室颤动的风险较低,并且接受心脏干预的可能性也低于男性。引文101 ]。

MI(-R) 后三天起,心脏交感神经过度神经支配就会出现,并在以后的时间点仍然存在
在我们的定性分析中无法识别出 MI(-R) 后某个时间点的明显峰值,并且心脏交感神经过度神经支配似乎在所有时间点都存在。需要强调的是,这依赖于来自不同研究的数据,这些研究涉及一组非常异质的 MI(-R) 受试者。大多数包含多个时间点的研究显示从三天开始神经支配过度,尽管关于峰值是否以及何时出现的结果存在差异。引文12、引文13、引文57、引文80 ,引文85 ]。据报道,过度神经支配在 7 天时达到顶峰[引文13、引文85 ],而其他人则报告神经支配过度,但随着时间的推移没有短暂的发展[引文11、引文80 ]。在 MI-R 小鼠中进行的一项研究得出了不同的结果 [引文[20 ]与其他研究相比,并报告在 10 天和 20 天(没有研究其他时间点)时,边界区的神经密度与假手术相似。

与临床心律失常的关联
室性心律失常可导致心源性猝死,可能发生在心肌梗死后的任何时间,从缺血开始到慢性期晚期。引文102、引文103 ]。由于涉及多种机制,室性心律失常的类型和时间与所应用的治疗策略之间的具体关联尚不清楚。引文102 ]。心肌疤痕是室性心律失常的基础[引文4 ]。由于底物是固定的并持续存在,因此需要一个触发器来启动最终导致心律失常的过程,例如交感神经激活。有趣的是,在包括冠状动脉疾病在内的移植受者的原生心脏中进行的一项研究中,交感心脏神经密度与危及生命的室性心律失常的发生直接相关。引文104 ]。因此,根据标准化方法研究交感神经过度神经支配及其时间安排对于阐明心肌梗死后神经重塑的动态具有重要意义。除了神经支配的解剖学分析之外,对自主神经系统的功能了解对于充分了解心肌梗死后的变化至关重要。在功能水平上,健康交感神经纤维中去甲肾上腺素 (NE) 合成、释放和再摄取之间存在平衡。MI 破坏了这种平衡并导致心脏细胞外 NE 的反常升高。引文105 ]。这些高水平的细胞外 NE 会增加心律失常的风险并增加死亡率。引文106 ]。除了交感神经变化外,心肌梗死还可能导致副交感神经功能障碍、心脏交感神经的胆碱能转分化以及心脏传入通路的神经重塑。引文107-111 ]。因此,对心脏神经支配的解剖学和功能方面的研究可以为心肌梗死后心律失常的发生提供新的见解,并为自主神经状态(变化)可能触发哪些类型的心律失常/心律失常机制提供线索。

临床意义
神经调节是治疗室性心律失常的新兴治疗方法。这些干预措施包括迷走神经电刺激、脊髓干预、星状神经节调节疗法、内在心脏神经系统干预和肾脏去神经支配。引文112 ]。深入了解心脏交感神经过度支配的特征有助于优化这些神经调节技术并确定其时机。目前,由于我们对心脏自主神经系统缺乏了解,可能的反应者的病例选择受到限制。引文29 ]。因此,弥合文献空白至关重要。

神经营养因子已被提议用于多个器官系统的临床应用。引文113-115 ]。由于交感神经支配过度而面临危及生命的心律失常风险的患者的预测模型尚不存在。了解过度神经支配的时间和位置可能最终有助于识别神经营养生物标志物,这些生物标志物参与负责心脏交感神经过度神经支配的信号级联。

局限性
在神经密度分析中,只能评估以 µm 2 /mm 2或百分比报告的值。此外,由于时间点和受试者数量并不总是清楚,因此在这些情况下使用了近似值。纳入研究的异质性不允许我们进行正式的统计分析。

 

发布日期:2024-02-01