• 慢性供血不足时，由增加能量供给改为增加能量 利用
心脏的供能方式
葡萄糖Glu 游离脂肪酸FFA
乳酸 lactate
丙酮酸 pyruvate 酮体 ketone bodies
在正常情况下心肌供氧以有氧氧化为主
正常心肌ATP的来源
葡萄糖氧化多产生15%能量
正常心肌细胞肌丝结构
粗肌丝示意图
• 粗肌丝：
• 运输至肌肉，转化为ATP • ATP为“最终供能物质” food + O2 ATP + CO2 + H2O + heat
机体能量来源
碳水化合物
• 运输：葡萄糖为主要形式 • 储存
– 存储形式：糖原 – 存储部位：肝脏和肌肉
• ATP转化效率：与脂肪和蛋白质相比最快 • 储备可以耗竭
机体能量来源
细肌丝
粗肌丝
心力衰竭时心肌缺血缺氧 的主要原因
冠状动脉狭窄导致心肌供血不足 心肌肥厚导致氧及其它代谢底物的弥散距 离增大 心肌细胞线粒体密度相对减少
室壁张力增大，心肌耗氧增加
心肌微血管功能障碍
心肌缺血时能量代偿机制
Ronald M. Witteles, MD, Michael B. Fowler, MB, FACC，Insulin-Resistant Cardiomyopathy，JACC，2010
Minerals
Water
内容提纲
• • • • • • • • 能量代谢概述 心脏能量代谢及调节 1,6二磷酸果糖（FDP）的机制及应用 磷酸肌酸的机制及应用 左卡尼汀的机制及应用 曲美他嗪的机制及应用 雷诺嗪的机制及应用 其它
心脏—耗氧最多的器官
• 心脏每天向全身输送6~8吨血液！
– 心脏搏动：平均10万次/天 – 每搏输出量：60-80ml
脂肪 (甘油三酯)
• • • • 运输：以脂肪酸形式 存储：脂肪组织、肌肉 ATP转化效率：慢于葡萄糖 供能特点
– 静息状态下供能（>½ the ATP） – 剧烈活动时较少参与供能
• 存储通常不会耗竭
机体能量来源
蛋白质
• 运输：以氨基酸的形式 • 主要参与机体的构成和修复 • 供能特点：仅占ATP来源的5~15%
心脏能量代谢及治疗
内容提纲
• • • • • • • • 能量代谢概述 心脏能量代谢及调节 1,6二磷酸果糖（FDP）的机制及应用 磷酸肌酸的机制及应用 左卡尼汀的机制及应用 曲美他嗪的机制及应用 雷诺嗪的机制及应用 其它
机体能量代谢概述
• 营养物质的吸收消化
– carbohydrates glucose – fats (triglycerides) fatty acids – proteins amino acids
O-CoA
H-CoA
MM-CoA
Impact of short- and medium-chain acyl-CoAs (each 250,500, and 1000umol/L, in Tris -HCI, adjusted to pH 7.4) on PDHc activity. All investigated acyl-CoAs inhibited PDHc activity. The inhibitory effect was critically dependent on chain length and number of carboxylic groups. Short-chain monocarboxylic acyl-CoAs revealed the strongest inhibitory effect on PDHc activity. Medium chain and dicaraboxylic acyl-CoAs were less effective inhibitors. Activities are given as percent of control. All data expressed as means ±S.D., experiments were performed intriplicates.
肌凝蛋白（收缩蛋白）
• 细肌丝：
细肌丝示意图
肌动蛋白（收缩蛋白） 原肌球蛋白 肌钙蛋白(调节蛋白)： TnC:与钙离子结合，调 节收缩过程 TnI: 抑制肌动—肌凝蛋白 TnT: 链接作用
心肌收缩机制动态图示
Ca2+与TnC结合后TnI的活性被抑制，原肌凝蛋白构型改变， 开放肌动蛋白和肌凝蛋白的活性部位而发生收缩 Ca2+在肌质网钙ATP酶作用下返回肌质网时肌肉舒张
心肌缺血时能量代偿受损 导致脂肪酸代谢不全
Free CoA 20
*
Long-chain CoA 25
nmol/g
15 10 5 0 Cyto
*
Acetyl CoA 20
*
nmol/g
Mito
20 15 10 5 0 Cyto Mito
nmol/g
15 10 5 0 Cyto Mito
*
*
Cellular distribution of CoA in the heart.
Kobayashi A, Fujisawa S. J Mol Cell Cardiol. 1994;26:499-508.
脂肪酸代谢中间产物抑制葡萄糖代谢
120
1 mmol/L
0.5 m mol/L 0.2 5m mol/L
100
[%] of control
80
60
40 20 0
P-CoA
B-CoA
心力衰竭患ห้องสมุดไป่ตู้心脏能量代偿机制受损
扩张性心肌病 FTHA Ki (ml/min/100g) 11 心力衰竭 20
脂肪
FTHA MUR (µmol/min/100g)
果糖 FDG MUR (µmol/min/100g)
6
24
19
12
Serum FFA (µmol/ml)
0.56
1.01
•
Taylor M J.Nuclear Medicine 42(1) Jan 2001 55-62
脂肪-重要能量底物
不同生化物质的能量效率
能量产量(kcal/g)
人体可供能物质的含量
以70kg成人为例
Mass Energy
% %
汽油 脂肪 乙醇 碳水化 合物 蛋白质
kg
Fat Proteins Carbohydrates
10.5 14 0.7 3.5 42
15 20 1 5 58
61 35 2 — —
• 心脏全天消耗约43kg ATP
– 每秒消耗1mmol ATP（0.507g） – 能量储备：仅20mmol Pi（ATP 和PCr中的高能磷酸键）
• ＞90%的Pi由磷酸肌酸（PCr）提供 • ＞90%的Pi来自心肌细胞线粒体
– 线粒体占心肌细胞体积的30%
• 剧烈运动时，心脏动用>90%的氧化能力
心脏—供氧的调节
• 心肌提高从单位血液中摄取氧的潜力较小
– 因为冠脉血流经心脏后， 65%～70%的氧已被心肌摄 取
• 心肌供氧调节主要通过冠脉血管舒张，即增加冠 脉血流量的途径
– 心肌代谢产物引起：腺苷、H+、CO2、乳酸、缓激肽、 前列腺素E等 – 非低氧的直接作用 – 神经和激素调节作用：短暂、弱