CARDIOKIN1：健康对照者与瓣膜病患者心肌代谢能力的计算评估

背景：许多心脏疾病可导致心肌泵血功能下降。心肌细胞的 ATP 需求与 ATP 生成之间的失衡是可能的病因之一。评估心肌 ATP 生成（MV ATP ）与心脏负荷之间的关系对于更好地理解疾病进展以及选择营养或药物治疗策略至关重要。由于目前尚无在体内测量 MV ATP 的方法，结合蛋白质丰度数据使用基于生理学的代谢模型是一种极具前景的方法。方法：我们开发了一个全面的心脏能量代谢动力学模型（CARDIOKIN1），该模型重现了在离体心肌细胞、灌注动物心脏和人体体内研究所获得的心脏代谢的大量实验发现。我们使用该模型评估了健康受试者以及主动脉瓣狭窄和二尖瓣反流患者的左心室能量状态。通过左心室组织样本中的蛋白质丰度对个体最大酶活性进行标定。左心室的能量状态通过静息状态下的 ATP 消耗量（MV ATP rest）、最大负荷下的 ATP 消耗量（MV ATP max）以及代表 MV ATP (rest) 与 MV ATP (max) 之间跨度的心肌 ATP 生成储备进行量化。结果：与对照组相比，两组患者的 MV ATP (rest) 均增加，而 MV ATP (max) 均降低，导致心肌 ATP 生成储备下降，尽管所有患者的射血分数均保留。能量状态的变异性较大，从降低到正常值不等。在两组患者中，能量状态均与机械能需求密切相关。MV ATP (max) 的降低与心输出量的降低相关，表明心脏功能与心室的能量表现在紧密耦合。结论：我们的分析表明，瓣膜功能障碍患者左心室的 ATP 生成能力普遍下降，且与机械能需求和心输出量呈正相关。然而，即使在具有相似肥厚和泵功能临床或影像学标志物的患者之间，心肌的能量状态也存在很大差异。注册：URL：https://www.clinicaltrials.gov ；唯一标识符：NCT03172338 和 NCT04068740。