您的位置:365医学网 >> 学术文章 >> 正文

右心室研究的历史及其与左心室的区别和相互作用
作者:曹云山[1] 周星[1] 
单位:甘肃省人民医院[1]  
文章号:W133067  
2019/1/17 11:45:27    
文字大小:

  长期以来有关左心室功能的研究备受关注,而右心室通常被认为是心血管系统的旁观者、心血管系统疾病的受害者,有关右心室功能的研究则明显落后,导致对右心室的了解和认识不够充分。再者,由于右心室肌肉组织纤细、仅泵血到单一器官以及其自身解剖结构和位置的特殊性,限制了其的测量和评价。   近年来,人们逐渐认识到右心室的重要性,右心室不再是被遗忘的心腔,相关研究日益增多[1],广泛的临床证据表明右心室功能障碍在许多心血管疾病中具有重要意义[2]。

  长期以来有关左心室功能的研究备受关注,而右心室通常被认为是心血管系统的"旁观者"、心血管系统疾病的"受害者",有关右心室功能的研究则明显落后,导致对右心室的了解和认识不够充分。再者,由于右心室肌肉组织纤细、仅泵血到单一器官以及其自身解剖结构和位置的特殊性,限制了其的测量和评价。

 

  近年来,人们逐渐认识到右心室的重要性,右心室不再是"被遗忘的心腔",相关研究日益增多[1],广泛的临床证据表明右心室功能障碍在许多心血管疾病中具有重要意义[2]。右心室是维持体循环的决定性因素,右心室功能是左心衰竭患者生存率的一个重要预测因素[3,4,5],右心室功能比肺动脉压力更能有效地预测肺动脉高压患者的死亡率[6],右心室功能障碍是心律失常事件重要的预测因素[3]。在射血分数保留的心力衰竭患者中,右心室重构是不良事件的预测因素[4]。与右心室功能障碍相关的疾病状态包括肺动脉高压、左心室或右心室肥大、右心室缺血或梗死、肺或三尖瓣疾病、左向右分流性疾病等,右心室功能对于这些疾病结局的影响说明了其是一个促进因素,对这些疾病右心室功能的研究至关重要[7]。2006年美国心肺血液研究所关于右心衰竭的细胞和分子机制的报告指出:考虑到右心在常见和少见心血管疾病中的关键作用,以及关于右心正常和病理功能的所有方面的基础知识的缺乏,应优先资助右心的相关研究[7]。本文就右心室研究的历史、右心室与左心室的区别和相互作用等做一论述。

 

一、右心室研究的历史


  1616年William Harvey首次提出血液从静脉回到右心室后进入肺循环,然后回到左心室再进入体循环,首次从血液循环的角度阐述了右心室的功能[8]。之后,人们开始了对右心室功能的早期研究[9]。1943年Starr等用电腐蚀的方法灼烧犬右心室游离壁,发现即使损害了右心室游离壁,中心静脉压依然保持正常,实验动物并没有出现四肢水肿,动物全身血流动力学基本不受影响。因此,Starr等[10]对右心室功能障碍引起身体下垂部位水肿的观点提出质疑,并认为当肺血管床正常时,右心室并不是全身血液循环稳定所必须的。随后,Bakos[11]在烧灼犬右心室后也发现同样的结果,也未观察到肺动脉收缩压和舒张压发生明显变化;然而,如果广泛烧灼犬左心室游离壁,则全身动脉压和肺动脉压都会迅速下降,最终导致死亡。Starr等的实验结果也被很多学者证实[12,13]。此后,人们认为右心室没有太多功能,临床上右心室疾病也一直未引起足够的重视。

 

  直到1974年Cohn等[14]的研究显示了右心室功能改变在右心室心肌梗死中的重要性,人们才重新认识了右心室功能的特殊性。Cohn等研究了78例急性心肌梗死的患者,其中6例主要是右心室心肌梗死。研究发现这些右心室心肌梗死患者左心室充盈压并无明显升高,而右心室充盈压升高远超过左心室,其血流动力学变化与单纯左心衰竭不同,合并右心室功能不全的患者的结局更差。这一发现使右心室不重要的结论受到质疑,Cohn等认为右心室不是不重要,而是非常特殊。从此,人们开始对右心室有了新的认识,相关研究逐渐增多。

 

二、右心室与左心室的区别与相互作用


1.右心室与左心室发育来源不同:

 

  右心室、心室流出道和大部分心房肌由第二心场(second heart field)祖细胞发育而来,而第一心场祖细胞(first heart field)形成左心室[15,16,17]。原始心管在前外侧内脏中胚层祖细胞(第一心场)中形成,人类胚胎第15天,两侧的第一心场祖细胞在胚胎中线融合形成了线性心管,原始心管在随后的发育阶段被称为心胶质的细胞外基质分离。随着胚胎发育,心管广泛拉长,心管右旋,心腔分离,细长心管的头侧部分,向右旋转形成右心室,心管的中间部分向左偏移,形成左心室[18,19]。第二心场是位于咽中胚层的心脏祖细胞群,与第一心场相比第二心场细胞高度增殖、延迟分化[15,16,17,18]。在心管环化过程中,第二心场细胞通过在动静脉极增加细胞来促进胚胎心管的生长,使早期心管长度在很短的时间内(小鼠中是24 h)增加4~5倍,其亚群前端第二新场加入到延长心管的动脉极形成右心室[15,20,21]。动物实验表明,第二心场发育受损会导致心脏形态发生一系列缺陷,包括先天性心脏缺陷如主动脉骑跨、法洛四联征、右心室双出口等[21,22]。也有研究表明,致心律失常性右心室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy,ARVC)的发生也与胚胎时期第二心场发育异常有关[23,24,25]。

 

2.右心室与左心室解剖结构不同:

 

  左心室由三层肌纤维组成,三层肌纤维垂直交互排列;右心室由两层肌纤维组成,外层是环形肌,内层是纵形肌,缺少了左心室中起轴向定位作用的中层肌[26,27]。肌纤维的定向作用决定了心室变形的范围和程度,而这是引起血液喷射和抽吸血液时心室应变和增厚的主要原因。另外,左、右心室流出道血管床的阻力不同,射血效率受左、右心室收缩力大小和方向的影响。左心室收缩时室壁和室间隔的肌纤维斜向收缩,类似"拧毛巾"式收缩,使血液喷射到高血管阻力的全身系统。相比之下,肺血管阻力仅为全身血管阻力的1/6,在正常情况下右心室游离壁向室间隔横向收缩、心尖部向心底部波纹管式蠕动收缩已可满足右心室射血需求[26]。由于右心室几何形状复杂,入口(窦)部分和出口部分(圆锥)的室上嵴分离,心尖部向心底部的纵向缩短对右心室搏出量的作用大于短轴缩短。两心室的每搏量相同,但右心室向低阻力的肺血管射血做功仅占左心室每搏做功的25%,因此右心室壁更为薄弱、顺应性更好[7,28,29,30]。

 

3.右心室与左心室后天生理特性不同:

 

  右心室耐容量负荷但不耐压力负荷,左心室耐压力负荷但不耐容量负荷。当压力增加时,右心室搏出量急剧下降,而左心室搏出量下降缓慢。相比于左心室,右心室对压力负荷的改变高度敏感,右心室搏出量与急性后负荷增加呈线性负相关;正常右心室不能耐受急性肺动脉平均压(mPAP)>40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),表明右心室对压力耐受性差[31]。Guiha等通过观察广泛烧伤犬心脏左、右心室游离壁发现,左心室游离壁受损后大量快速补充容量,左心室舒张末期压力升至40 mmHg,远超过右心室舒张末期压25 mmHg;而右心室游离壁受损后给予扩容,右心室压力并没有明显变化。说明相比右心室,左心室对容量负荷增加更加敏感,只要血管内容积充分扩张,单纯的右心室损伤不会引起心脏低输出状态,也充分说明了扩充容量对右心室损伤有代偿作用,右心室对容量负荷耐受性较好[7,13]。

 

4.右心室与左心室表观基因组、转录组和代谢组学不同:

 

  di等[32]关于左、右心室表达不同基因的研究发现,与正常右心室相比,衰竭的右心室有800~1 000种差异表达的基因,差异最显著的前10种是SERPINA3、SERPINA5、LCN6、LCN10、STEAP4、AKR1C1、STAC2、SPARCL1、VSIG4和F8;左心室和右心室差异表达的基因有STEAP4、SPARCL1和VSIG4,提示其可作为右心室相关心肌标志物。几项关于左心衰竭底物利用的研究发现,心力衰竭早期阶段脂肪酸的利用可能没有改变或略有增加,但晚期阶段减少了[33],并且早期阶段葡萄糖利用率增加,晚期则减少[34,35]。虽然很少见关于右心室代谢组学的研究,但是有证据提示右心室代谢可能与左心室不同[36,37]。Mielniczuk等[38]发现右心室功能障碍与氟脱氧葡萄糖摄取增加有关,且摄取量可能与严重程度相关。右心室代谢组学的探索仍需深入。

 

5.右心室与左心室的相互作用:

 

  心脏位于心包内,左、右心室以室间隔分隔,血液循环使得左、右心室联系更加紧密。心包的限制以及室间隔的连接使得一侧心室形状的变化影响到另一侧心室的形状和顺应性,一侧心室搏出量的变化会影响另一侧心室的负荷[39,40,41]。室间隔在右心室功能中发挥着主要作用,Starr等的局限性正在于没有考虑心室间的相互作用。Saleh等[42]、Sallin[43]和Ingels[44]的研究发现,右心室游离壁向室间隔横向收缩射血约占右心室射血分数的30%,而室间隔和左心室游离壁的间接肌纤维定向作用可占60%,因此在右心室游离壁受损时室间隔发挥右心室的收缩功能,游离壁损伤后右心室依然可以正常发挥射血作用,对腔静脉和肺血管床的压力影响较小[28]。之前的研究认为右心室搏出量主要归功于左心室的收缩,将左心室比作是右心室的辅助装置,这一概念的提出在于人们将室间隔归属于左心室。实际上,从发育来源上讲室间隔属于右心室(都来源于第二心场),从解剖形态和后天功能上讲室间隔类似于左心室。因此,严格地说室间隔是心脏一个独立的部分,与其说左心室是右心室的辅助装置,不如说室间隔在右心室功能中发挥着主要作用[26,45]。

 

  不同心脏状态下室间隔的变化:心脏状态正常时,收缩期室间隔增厚并且向左运动,舒张期向右运动。右心室压力超负荷时,室间隔左移,并且整个心动周期变得平直,收缩末期最平直。右心室容量超负荷时,室间隔呈现矛盾运动,收缩期向右运动,舒张期向左运动,舒张期变平直。左心室容量超负荷时,室间隔运动方式正常,但运动幅度增加。心脏手术后即刻,室间隔也呈现矛盾运动,收缩期右向运动,舒张期则相反,但心动周期无平直现象。心脏填塞时,心脏容量固定,室间隔运动随呼吸引起的右心室充盈改变而改变[45]。

 

  肺动脉高压患者左、右心室收缩不同步:Marcus等[46]观察了21例肺动脉高压患者,发现左、右心室游离壁收缩的发生和峰值时间各不相同,最大室间隔左向偏移时间为(395±45)ms,室间隔过度伸长和右心室周径缩短峰值时间一致;心肌缩短左向右延迟的发生和峰值时间分别为(-1±16)、(94±41)ms,左向右延迟峰值时间与右心室室壁张力增加、室间隔左向偏移、左心室充盈降低以及搏出量减少有关。

 

  左、右心室功能障碍相互影响:当左心衰竭逐渐引发右心衰竭时,左心室前负荷不能维持。由于多种因素可影响左心衰竭患者的右心室功能,所以右心室功能状态是慢性心力衰竭进展的最终共同通路[7]。左心功能不全对右心室功能的影响机制总结如下[39,40,41]:(1)左心衰竭时首先造成肺静脉压力升高,进而引起肺动脉压力升高,最终引起右心室后负荷增加。(2)心肌病可同时影响左、右心室。(3)由于冠状动脉病变引起的心肌缺血可同时影响左、右心室。(4)左心室受损可导致右心室冠状动脉收缩期血流灌注减少,其可能对右心室功能有重要的影响。(5)在有限的心包腔中左心室扩张可限制右心室舒张功能。同样,左心室功能也受右心室功能障碍的影响。肺高血压时右心室压力超负荷,这可能会损害左心室功能,并可能引发左心衰竭、肺水肿、胸腔积液等[7],右心室扩大也会导致左心室舒张功能不全。

 

  综上所述,右心室无论从发育来源还是出生后的重构以及病理生理状态下的功能特点,都不同于左心室,右心室功能的改变已成为影响肺动脉高压及重症患者预后的重要因素。我们需要进一步研究,以便更深入地了解、评估、管理右心室。

转载请注明:内容转载自365医学网 
http://www.365nao.com
作者简介
曹云山
单位:甘肃省人民医院
简介:  MD, Ph.D,毕业于南京医科大学/江苏省人民医院心脏科,哈佛大学医学院/麻省总医院心脏中心博
进入作者主页
该作者其他相关文章
免责条款隐私保护版权声明365医学网招聘RSS订阅投稿校园招聘
客服中心 4000680365 任老师:18631963501 孙老师:18963323483 刘老师:13306339682 service@365yixue.com 编辑部 editor@365yixue.com
心血管网 版权所有 © 365heart All Rights Reserved. 京ICP备12009013号-1 京卫网审[2013]第0056号 京公网安备110106006462号
互联网药品信息服务资格证书(京)-非经营性-2013-0035