Негативний вплив ожиріння на серце, особливо електрофізіологія серця

Огляд

Повна стаття
Цифри та дані
Список літератури
Цитати
Метрики
Ліцензування
Передруки та дозволи
PDF

Анотація

Ожиріння пов’язане з шлуночковою аритмією та раптовою серцевою смертю. Численні дослідження показали, що ожиріння може впливати на серце, впливаючи на реполяризацію шлуночків (ВР). Як ефективний метод виявлення ВР вимірювання інтервалу QT широко вивчалось у пацієнтів із ожирінням (ОП). Цей огляд спрямований на дослідження взаємозв'язку між ожирінням та захворюваннями, пов'язаними з ожирінням; включаючи діабет, гіпертонію та серцево-судинні захворювання (ССЗ). Цей огляд порівнює переваги та недоліки різних методів вимірювання інтервалу QT, а також досліджує можливі механізми ожиріння, що призводять до серцевих захворювань. Нарешті, він також оглядає доцільність використання різних методів схуднення, щоб зменшити ризик ожиріння, що призводить до серцевих захворювань.

Вступ

У всьому світі поширеність ожиріння зростає з тривожними темпами, і це є основною загрозою для здоров'я населення у багатьох частинах світу. Систематичний аналіз обстежень медичних оглядів та епідеміологічних досліджень з 960 країнами та 9,1 мільйонами учасників протягом 1980–2013 років показує, що у 2008 році у всьому світі було близько 1,46 мільярда людей із ожирінням [1], а кількість дорослих із ожирінням більше ніж подвоїлася протягом той 33-річний період [2].

Ожиріння часто проявляється та розвивається при ряді хронічних метаболічних захворювань, включаючи дисліпідемію, інсулінорезистентність (ІР) та діабет 2 типу [3]. Ожиріння та ці захворювання, пов’язані з ожирінням, можуть збільшити серцево-судинну захворюваність та смертність, що може призвести до аритмії, серцевої недостатності (СН) та раптової серцевої смерті (ССД) [4, 5]. Налаштування делікатного балансу між споживанням їжі та витратою енергії може ефективно зменшити ризик захворювань, пов’язаних з ожирінням.

Порівняння різних методів вимірювання VR

Ожиріння пов'язане з різноманітними порушеннями електрокардіограми (ЕКГ) [6]. Окрім різних показників форми серця та зміни частоти серцевих скорочень [7], найбільш вивченою є електрофізіологія шлуночків. Показники шлуночкової електрофізіології різні (табл. 1). Не існує єдиної думки щодо того, які показники використовувати в електрофізіології шлуночків.

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 1. Різні показники в електрофізіології шлуночків.

QT інтервал вимірюється з початку Питання хвиля до кінця Т хвиля, включаючи хвилю QRS, СВ сегмент, і Т хвиля (рисунок 1). Коли U хвиля існує, кінцева точка вимірювання інтервалу QT є найнижчою точкою кривої між Т хвиля і U хвиля [8] (рис. 1 (б)). Нормальний QT інтервал інтервалів становить від 0,35 с до 0,43 с, або 0,39 s ± 0,04 с. Оскільки хвиля QRS представляє час деполяризації шлуночків і Т хвиля означає ВР, QT інтервал - міра електричної активності шлуночків.

Опубліковано в Інтернеті:

Рисунок 1. Вимірювання показників RV. Вимірювання QT починається з Питання хвиля до кінця Т хвиля, включаючи хвилю QRS, сегмент ST та Т хвиля. JT визначається як QT для видалення частини хвилі QRS. Тпе починається з Т пік і закінчується в Т хвиля. JTa - інтервал між J точка і вершина Т хвиля b. Коли є U хвиля, Т кінець хвилі визначається як найнижча точка кривої між Т хвиля і U хвиля. c. В стор-хвильова інвертована електрокардіограма, представлення QT інтервал, Тпе, JT і JTа.д. У двопіковій ЕКГ Т хвиля, подання QT інтервал, Тпе, JT і JTa.

QT дисперсія (QTd) пропонується як маркер дисперсії шлуночкової реполяризації і може бути отриманий відніманням мінімального QT інтервал від максимального QT інтервал [15] (Таблиця 1). QTd спочатку пропонувалось виміряти просторову дисперсію VR. Також повідомлялося, що QTd може бути подальшим неінвазивним маркером сприйнятливості до шлуночкових аритмій [16]. В останні роки, QTd вважається ознакою загальних відхилень у Росії VR [17].

JT або інтервали JTC отримують відніманням QRS від QT або QTc. Як показники VR, JT і JTc часто використовуються для оцінки ефективності антиаритмічних препаратів [18, 19] (табл. 1, рис. 2). JTa - інтервал між J точка і вершина Т хвиля. ТаТе виражається як інтервал між вершиною Т хвиля і кінець Т хвиля (табл. 1, рис. 2). Ці два використовуються як нові параметри реполяризації, які можуть бути пов’язані з аритмією в клінічних умовах [20].

Опубліковано в Інтернеті:

Малюнок 2. Порушення обміну речовин, спричинені ожирінням та ССЗ.

Останнім часом в якості показників підвищеного ризику аритмії використовуються інші нові параметри, такі як Т пік-схильність (Т пе), Т пік-тенденція дисперсії (Тпе-d) і Т пік-схильність /QT коефіцієнт (Таблиця 1). Тpe отримують шляхом вимірювання інтервалу від піку Т хвиля до кінця Т хвиля на поверхні ЕКГ [21] (Малюнок1). Сучасні дослідження показали, що Тпе, Тпе-d і Тпе /QT можуть бути використані як показники загальної дисперсії реполяризації (TDR) [22, 23].

Зв'язок між ожирінням та ВР

Зв'язок між ожирінням та ВР на поверхневій ЕКГ широко досліджено (табл. 2). Крім того, деякі дослідження повідомляють, що всі або частина показників ВР в ОП не змінилися [20, 51–56], більше досліджень довели, що ці два мають статистичну значимість. Подібні висновки були отримані на моделях тварин із ожирінням, і втрата ваги різними способами може зменшити зв'язок між ними [24-26, 38, 44, 57], і як результат ожиріння може вплинути на ВР, збільшуючи тим самим ризик аритмії та SCD. За винятком серцевої електричної активності, деякі показники ехокардіографії в ОП також були ненормальними [27, 30, 39, 45, 58].

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 2. Асоціація ожиріння та серцевих показників.

Ожиріння може подовжити ВР, а хвороби, пов’язані з ожирінням, такі як гіпертонія, діабет та ІЧ можуть посилити цей ефект. Подібні висновки можна зробити із звітів про жінок, чоловіків, дітей та групи тварин.

Можливі механізми, за допомогою яких ожиріння впливає на серце

Вплив ожиріння на серце є багатогранним, і його можна обговорювати за структурою, функцією серця, електрофізіологічною активністю кардіоміоцитів та метаболізмом організму. Вплив цих аспектів є взаємним. Ожиріння може впливати не тільки на структуру серця через накопичення жиру, але також спричиняє метаболічні відхилення, включаючи дисліпідемію, посилену секрецію прозапальних цитокінів, фіброз [59, 60], гіперглікемію [61], високу сечову кислоту (HUA) [62] та ІЧ, які можуть впливати на електрофізіологію та функції серця.

Зміна структури серця

Зміни в серцевій структурі та функції, спричинені ожирінням, в основному проявляються ремоделюванням шлуночків та гіпертрофією шлуночків, а також діастолічною та систолічною дисфункцією шлуночків, що може спричинити серцеву недостатність, коли структура та функції надзвичайно важкі. Крім того, підвищення рівня діафрагми, спричинене абдомінальним ожирінням, а також накопичення жиру під шкірою та субепікардіальний ефект, який виступає в ролі шару електроізоляції, може спричинити різні зміни поверхневої ЕКГ [63].

Порушення обміну речовин

Системна гіперліпідемія, спричинена ожирінням, особливо ліпопротеїнами низької щільності (ЛПНЩ) [64, 65], або надмірним накопиченням ліпідів у нутрощах може призвести до серцево-судинних захворювань (ССЗ) [66, 67]. (Малюнок 2) Оксидативно модифікований ліпопротеїн низької щільності (OX-LDL) має біологічні особливості, що швидко фагоцитується макрофагами та клітинами гладкої мускулатури та бере участь у формуванні атеросклеротичних бляшок. OX-LDL також має сильну цитотоксичність, яка може змінювати функціональний стан ендотеліальних клітин, прискорюючи утворення ліпідних смуг та артеріосклероз.

Жирова тканина може виділяти різні адипокіни, такі як лептин, адипонектин (APN) та запальні фактори, які можуть впливати на серцево-судинну систему. Лептин був відкритий в 1994 р. [68]. Початкове розуміння лептину полягало у впливі на нервову систему та гальмуванні харчової поведінки організму [69]. Пізніші дослідження показали, що кілька периферичних тканин, у тому числі навколо серця, також експресують рецептори лептину [70]. Були дані, що лептин збільшує окислення неестерифікованих вільних жирних кислот (NEFA) у периферичних тканинах та запобігає накопиченню жиру в периферичних органах [71]. В інших ролях відкриття рецепторів лептину на лейкоцитах припустило, що лептин може опосередковувати активацію запальної системи. Іншими словами, жирова тканина була потенційним органом, який може впливати на довгострокові запальні реакції [72]. Крім того, дослідження Lin YK та співавт. встановили, що лептин продовжує тривалість потенціалу дії (АП) у міоцитах лівого передсердя (ЛА) та впливає на його іонний струм [73]. Ці дослідження показали, що лептин пригнічує накопичення вісцерального жиру, в той час як впливає на серцево-судинну систему через запалення та електрофізіологію міокарда.

APN - це білок, що виділяється жировими клітинами. Загалом, APN має функцію анти-атеросклерозу (AS) [74], яка може зменшити утворення пінистих клітин і зменшити експресію рецептора поглинача А. Дослідження показали, що зниження рівня APN у плазмі крові було пов’язане зі збільшенням кальцифікації нальоту [75]. APN також може посилити окислення NEFA у внутрішніх органах та зменшити накопичення жиру [76]. Крім того, ANP інгібував NF-κB-залежний шлях [77] і зменшував експресію молекул адгезії в ендотеліальних клітинах [78], завдяки чому ANP відігравав роль у протизапальному процесі. APN-рецептори експресувались у серцях ссавців, а експерименти на тваринах показали, що нокаутовані миші APN демонструють схильність до гіпертрофії лівого шлуночка та інфаркту міокарда [79]. При ОП секреція АНП знижується, що не сприяє серцю.

Ожиріння та захворювання, пов’язані з ожирінням, можуть спричинити ССЗ під дією запальних факторів. Жирова тканина сприяє збільшенню експресії запальних факторів, зменшенню експресії протизапальних факторів та великій інфільтрації макрофагів жирової тканини. Фактори запалення, включаючи інтерлейкін-2 (IL-2), інтерлейкін-6 (IL-6) [80], інтерлейкін-8 (IL-8), фактор некрозу пухлини альфа (TNF-α) тощо можуть спричинити запалення та тромбоз у організм, травмуючи ендотеліальні клітини, виробляючи моноцитарний тканинний фактор, збільшуючи активацію тромбоцитів та експресію фібриногену, тим самим впливає на ССЗ [81]. Серед них TNFα може також активувати NF-κB, викликати окислювальний стрес, що спричиняє пошкодження ендотелію та AS [61].

Коли жир перевищує навантажувальну здатність жирової тканини, вільні жирові тканини накопичуються в інших внутрішніх органах, таких як серце, печінка, підшлункова залоза та скелетні м’язи. Серцева дисфункція тісно пов’язана зі специфічним для кардіоміоцитів відкладенням ліпідів. У OP експресія пов’язаних з ліпідним обміном ферментів, таких як серцево-специфічна ліпопротеїн-ліпаза (LpL), ацил-КоА-синтетаза [82], транспортер FA (FATP1) [83], і жирна тригліцерид-ліпаза (ATGL) [83] в серце вище, ніж у контрольної групи, що в підсумку призводить до гіпертрофії серця та збільшення серцевої камери.

Відкладення ліпідів у скелетних м'язах може призвести до ССЗ. Скелетні м’язи регулюють обмін речовин між глюкозою та ліпідами. У людей із ожирінням накопичення ліпідів у скелетних м’язах може спричинити дисфункцію мітохондрій [84]. ІЧ в скелетних м’язах може спричинити системний ІЧ, який індукує посилене поглинання жиру і накопичення ліпідів у серці, що в кінцевому підсумку призводить до серцево-судинних захворювань [85].

Вільні жирові тканини, що накопичуються в печінці, можуть спричинити ССЗ. Безалкогольна жирова хвороба печінки (НАЖХП) часто асоціюється з ожирінням і є одним із наслідків системного накопичення вісцерального жиру. NAFLD може індукувати тромбоз, гіпертрофію кардіоміоцитів та апоптоз шляхом вивільнення коагуляційних білків, фібриногену [86–88] та запальних факторів [89, 90], що сприяє розвитку ССЗ.

Побічні ефекти функції лівого шлуночка

Дисфункція може проявлятися як діастолічна та/або систолічна дисфункція, скорочена фракція викиду [85]. Несприятливі наслідки ожиріння на серцеву функцію часто проявляються в лівому шлуночку, при реконструкції лівого шлуночка, діастолічній дисфункції та зменшенні фракції викиду. Збільшення об’єму плазми, спричинене гіперліпідемією та високим кров’яним тиском, спричиненим ожирінням, може призвести до збільшення перевантажень шлуночків; атеросклероз через ожиріння може спричинити систолічну та діастолічну дисфункцію [91].

Електрофізіологічні зміни міокарда

Мембранний потенціал спокою серця підтримується випрямляючим всередину струмом K + (I K1). У робочих клітинах серця фаза 0 деполяризації потенціалу дії (AP) зумовлена швидким струмом натрію (I Na). Реполяризація контролюється швидкими перехідними зовнішніми струмами калію (Ito), швидкою складовою сповільненого випрямляча K струму (IKr) і повільно активується складовою затримки випрямляча (IKs). 2 фаза - це плато, яке утворює коротку рівновагу за рахунок припливу Ca (ICa, L) L-типу та відтоку K. В атріумі реполяризація значною мірою контролюється надшвидким уповільненим випрямлячем K струмом (I Kur) [92].

Типовими типами аритмій при ОП є синдром довгого QT (LQTS) та фібриляція передсердь (ФП). LQTS зазвичай визначається зменшенням струму реполяризації або збільшенням струму деполяризації. У разі ФП збільшення зовнішнього струму калію або зменшення внутрішнього струму кальцію може прискорити реполяризацію передсердь, що призводить до скорочення тривалості АП та передсердної рефрактерності, тим самим сприяючи позаматковій стрільбі та механізмам повторного входу одно/багатохвильової хвилі. Множинні метаболічні розлади, спричинені ожирінням, можуть впливати на електрофізіологію міокарда, змінюючи щільність іонних каналів. Однак на моделі ожиріння з ожирінням, спричиненою дієтою з високим вмістом жиру, експресія мРНК та білків різних іонів була суперечливою, що вказує на те, що ефекти ожиріння на електрофізіологію міокарда набагато складніші, ніж ми думаємо [93].

Лікування ожиріння

Ризики для здоров’я, які ожиріння приносить людям, далекосяжні, тому необхідно вживати активних заходів для схуднення. Відповідно до хірургічної процедури баріатричну хірургію можна розділити на шлунковий шунтування (шлунковий шунтування Roux-en-Y; транспозиція дванадцятипалої кишки; біліарно-підшлунковий шунтування та шлунковий шунтування Roux-en-Y), регульований шлунковий бандаж, шлункову гастректомію та вертикальну оклюзію гастропластика. У перші дні більшості баріатричних операцій була гастропластика вертикальної оклюзії. Однак у Сполучених Штатах ця процедура була пов'язана з низкою ускладнень, які по суті були зупинені. Шлункове шунтування призвело до більш ефективного зниження ваги, але це пов’язано з більшою кількістю ускладнень. Регульована пов’язка шлунка пов’язана з меншою смертністю та супутніми захворюваннями, тоді як швидкість повторної операції вища, ніж шунтування шлунка, і менша втрата ваги. Гастректомія рукава, яка стає все більш популярною, зменшує масу тіла більше, ніж регульована пов’язка шлунка, і порівнянна з операцією шунтування шлунка [94].

Епідеміологічні дані свідчать про те, що проведення баріатричної хірургії часто покращує вплив ожиріння на серцево-судинну систему та зменшує ризик ССЗ. У пацієнтів, яким проводиться рукавна резекція шлунка, P хвильова дисперсія (ШІ) і QTd було показано, що значення ослаблені [95], а QTc скорочено [96]. Подібним чином, коротший інтервал QTc був продемонстрований після операції шлункового шунтування шлункового тракту Rouju-en-Y [97]. Зменшення варіабельності серцевого ритму (ВСР) та індексу варіації інтервалу QT (QTVI) після лапароскопічного перев’язування шлунка (LGB) та біліарно-панкреатичного шунту (BPD) свідчить про поліпшення дисфункції вегетативної нервової системи (ANS) при ОП [98]. Вертикальна стрічкоподібна гастропластика (VBG) може скоротити інтервал QTc [99], але деякі дослідження показали, що лише ОП з гіпертрофією лівого шлуночка може покращити показники ВР [100, 101]. Низькокалорійна дієта [102, 103] та аеробні вправи також є ефективними методами зниження ваги [104]. Однак слід зазначити, що надходили повідомлення про ССЗ під час дієти з низьким вмістом жиру [105, 106]. Тому, проводячи таке лікування, воно повинно проводитися під суворим наглядом лікаря.

Таблиця 1. Різні показники в електрофізіології шлуночків.

Скорочення: ІМТ: індекс маси тіла.

Таблиця 2. Асоціація ожиріння та серцевих показників.

Скорочення: LVM: маса лівого шлуночка; ШВЛ: гіпертрофія лівого шлуночка; CV (RR): коефіцієнт варіації інтервалів RR; ВСР: варіабельність серцевого ритму; TDR: трансмуральна дисперсія реполяризації.

Заява про розкриття інформації

Автор (и) не повідомив про потенційний конфлікт інтересів.