《Nutrients》：Epicardial and Visceral Adipose Tissue and Global Longitudinal Strain: A Review of Cardiac Imaging Insights in Subclinical Myocardial Dysfunction
Marco Vicardi,
Afshin Farzaneh-Far,
Cristiano Fava,
Luca Dalle Carbonare and
Simone Romano
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这篇综述系统回顾了心外膜脂肪组织（EAT）和内脏脂肪组织（VAT）与心肌整体纵向应变（GLS）的关系，揭示了二者作为心血管代谢风险与亚临床心肌功能障碍的重要纽带。文章强调了利用斑点追踪超声心动图（STE）等多模态成像早期识别风险，并探讨了地中海饮食等营养干预作为心血管疾病预防新策略的潜力。
1. 引言：心血管风险评估的范式转变
当代心血管医学正逐步超越传统的危险因素评估，转向整合影像生物标志物和身体成分分析的表型策略。这一转变源于对标准风险预测工具局限性的认识，尤其是在代谢异质性人群中。身体质量指数（BMI）作为心血管风险预测指标的不足日益凸显，而脂肪组织分布模式能提供更优的预后信息，这推动了对“异位脂肪”沉积——即位于非传统部位的脂肪组织——的研究热潮。内脏脂肪组织（VAT）和心外膜脂肪组织（EAT）作为“异位脂肪”的代表，因其高度的代谢活性和炎症潜力，已成为心血管风险评估和相关预防策略的关键靶点。它们通过旁分泌、血管分泌和全身性途径直接影响心血管病理生理。与此同时，斑点追踪超声心动图（STE）革命性地实现了对心肌变形参数的定量评估，整体纵向应变（GLS）作为最稳健的应变参数，能够在射血分数（EF）变化之前检测出早期收缩功能障碍，为早期干预创造了前所未有的机会。
2. 脂肪组织生物学与心血管病理生理
VAT远非被动的能量储存库，而是一个高度活跃的内分泌器官，通过多条相互关联的通路深刻影响心血管健康。其解剖位置使其分泌的介质可通过门静脉循环直接进入肝脏，影响全身代谢。在细胞层面，VAT脂肪细胞在脂质超载下发生进行性肥大，转变为以 enlarged lipid droplets 为特征的功能失调状态，伴随巨噬细胞浸润形成 crown-like structures (CLSs)，标志着脂肪组织炎症。VAT 的炎症分泌组包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）等，共同促进心血管功能障碍。在2型糖尿病患者中，VAT 与胰岛素抵抗正相关，与左心室 GLS 负相关（反映心肌变形能力更差）。一项中介分析揭示，VAT 介导了胰岛素抵抗对左心室 GLS 总效应的大约 60.9%。
EAT 则因其独特的解剖位置——位于心肌和心外膜之间，缺乏筋膜屏障，且与心肌共享微循环——而与心血管系统有着更为密切的相互作用。在生理条件下，EAT 具有产热、机械心脏保护和代谢缓冲等功能。然而，在肥胖、代谢综合征等因素驱动下，EAT 发生病理性扩张和炎症激活，从保护性组织转变为心脏毒性介质的来源。其炎症激活导致 TNF-α、IL-6 等促炎细胞因子产生增加，同时减少脂联素等保护性脂肪因子分泌。这种炎症转变促进了冠状动脉粥样硬化、心肌纤维化和电重构。EAT 还具有区域异质性，如冠状动脉周围 EAT 表现出更强的促炎特性，而心房周围 EAT 则与心房颤动的发病机制特别相关。
VAT 和 EAT 的作用通路最终汇聚于一个共同的效应器：在射血分数变化之前即可通过应变参数检测到的心肌力学受损。除了炎症和胰岛素抵抗介导的机制，脂肪毒性是另一条直接通路：过多的游离脂肪酸（FFA）导致心肌内神经酰胺和二酰甘油积聚、线粒体解偶联等，损害收缩功能。冠状动脉微血管功能障碍是另一条独立于心外膜冠状动脉阻塞的共享机制，由脂肪组织衍生的炎症介质引起，可导致区域性心肌灌注不均，反映在节段性应变异常上。
3. 脂肪组织量化成像与斑点追踪超声心动图技术基础
准确量化脂肪组织是解读其与心肌应变关联的临床证据的前提。每种成像方式各有优劣。超声心动图因成本低、普及广、无辐射，是临床评估 EAT 最常用的方法，通常在心尖长轴切面测量右心室游离壁的 EAT 厚度，≥5 mm 被视为风险增加标志，但其线性测量可能无法完全反映总体积和区域分布。心脏计算机断层扫描（CT）可对心包囊内脂肪体素进行体积量化，还能通过脂肪衰减指数（FAI）表征冠状动脉周围脂肪的炎症状态。心脏磁共振（CMR）被认为是 EAT 体积评估的金标准，且能同时评估心肌组织特征（如细胞外体积分数）。然而，不同成像方式（如超声厚度 vs. CT/CMR 体积）的测量结果不可直接互换，方法学的异质性是在解读文献时需要重点考虑的。
斑点追踪超声心动图（STE）基于对超声反射产生的组织斑点图样进行帧间位移分析，实现心肌变形的定量评估。其从一维组织多普勒发展到二维斑点追踪，显著提高了对复杂心脏运动分析的准确性。应变参数包括纵向应变（沿心室长轴缩短）、圆周应变（沿心室圆周缩短）和径向应变（径向增厚）。其中，整体纵向应变（GLS）已成为临床使用中最稳健和可重复的应变参数。欧洲心血管影像协会（EACVI）和美国超声心动图学会（ASE）的共识指南对图像采集、分析协议等进行了标准化推荐，但不同厂商间的算法差异仍是实现标准化的挑战。大量临床验证研究一致表明，应变参数（尤其是GLS）比传统超声测量具有更优的预后价值，能更早地检测出亚临床功能障碍。
4. 临床证据：VAT、EAT 与应变的关系
4.1. EAT 与左心室应变的关系
越来越多的证据支持 EAT 负荷与左心室应变参数呈负相关。一项对 22 项研究的荟萃分析显示，舒张功能障碍患者的 EAT 体积显著大于功能正常者。在一项针对 130 名无非阻塞性冠状动脉疾病患者的研究中，EAT 体积是 GLS 受损的最强独立预测因子，其预测能力甚至超过了身体质量指数（BMI）和腰臀比。这表明局部旁分泌机制可能起主要作用。EAT 与应变的关系具有方向差异性，纵向应变关联最强、最稳定。在机制层面，CMR 研究显示，EAT 体积增加与心肌脂肪含量和间质纤维化负担独立相关，提示结构性和炎症性通路共同介导了 GLS 受损。应变参数相比射血分数（EF）能更敏感地检测亚临床心肌功能障碍。在 Framingham 心脏研究人群中，EAT 厚度增加与心衰（HF）事件独立相关，而 GLS 受损被确定为这种关联的部分中介因素。
4.2. VAT 与心肌功能的关系
与 EAT 主要通过局部旁分泌起作用不同，VAT 主要通过系统性机制影响心肌力学，包括促进慢性低度炎症、驱动胰岛素抵抗和激活神经激素通路。在 2 型糖尿病患者中，VAT 介导了胰岛素抵抗与左心室 GLS 之间约 60.9% 的关系，这将其定位为连接代谢功能障碍与亚临床心脏功能障碍的关键机制中介，而非独立的解剖风险因素。心肌机械-能量效率（MEE）——心肌作功与能量消耗平衡的无创替代指标——是连接 VAT 负荷与应变受损的机制性中间环节。在超重人群中，降低的 MEE 指数与纵向（GLS）和圆周方向的左心室收缩功能降低独立相关。这种关联在胰岛素抵抗背景下被放大。VAT 与 EAT 对心肌应变损伤的贡献在机制和临床意义上有所区别，提示仅依赖 BMI 等总体肥胖指标可能会低估代谢紊乱个体的心脏代谢风险。
4.3. 心房应变与脂肪组织的关系
左心房应变参数与 VAT 和 EAT 都表现出特别强的关联，反映了心房组织与周围脂肪沉积的密切解剖关系。其病理生理基础涉及炎症对心房心肌的直接作用、促纤维化介质释放促进心房纤维化，以及改变心房电生理特性等。EAT 在心房颤动（AF）患者的心房周围表现出特别强烈的炎症活动。心房应变参数是心房肌病（atrial myopathy）的敏感标志物，可先于临床明显的心房颤动出现。研究表明，EAT 增加的患者心房储存功能降低、管道功能受损，而 booster pump 功能代偿性增强。内脏肥胖与心房应变的关系还延伸至代谢和自主神经效应。
5. 营养与治疗干预及应变结局
5.1. 地中海饮食证据
地中海饮食是对脂肪组织生物学背景下心血管预防研究最广泛的饮食模式。PREDIMAR 亚组研究显示，较高的地中海饮食依从性与 CT 检测的 EAT 升高（≥135 g）几率较低独立相关，而 EAT ≥135 g 又与基线时持续性心房颤动显著相关。其机制基础包括特级初榨橄榄油和坚果中多酚与单不饱和脂肪酸的抗炎特性。
5.2. 减重干预、减重手术与新疗法
一项系统评价和荟萃分析证实，运动训练、饮食干预、减重手术和药物治疗均能显著减少 EAT 体积，其中减重手术的效果最大。另一项荟萃分析显示，35 项研究中，有 21 项显示减重手术后 EAT 显著减少。功能上，一项通过热量限制减重的研究显示，心外膜脂肪组织减少的同时，心脏结构和功能在随访时得到改善。一项瑞士全国性队列研究表明，与袖状胃切除术相比，Roux-en-Y 胃旁路术与主要不良心血管事件（MACE）风险更低相关。此外，一项随机 CMR 研究显示，对超重房颤患者进行结构化体重管理，在 12 个月时显著减少了心包脂肪体积和左心房尺寸。
5.3. 药物治疗与心脏保护机制基础
营养和药物干预的心脏保护作用通过部分重叠的机制轴发挥作用。EAT 体积减少可减轻对邻近心肌的旁分泌炎症负担；VAT 质量减少则可降低全身性低度炎症、改善胰岛素敏感性。减重手术能最显著、快速地减少 EAT 和 VAT，并伴随 C 反应蛋白（CRP）、纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）的显著改善和脂联素的升高。胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂对 EAT 有部分直接作用，因其受体在 EAT 中优先表达，激活后可减少局部脂肪生成、改善脂肪酸氧化、诱导脂肪细胞棕色化。一项针对 15 项随机试验的荟萃分析发现，GLP-1 受体激动剂可改善 E/e’ 比值评估的舒张功能、降低左心室质量和左心房容积，降低 N 末端 B 型利钠肽原（NT-proBNP）浓度，但对 LVEF 或 GLS 无显著影响。这些发现与 GLS 的基底——心内膜下纵向纤维——对缺血、炎症和间质纤维化特别脆弱的已知特性在机制上一致。GLP-1 受体激动剂的血流动力学效应主要改善了损害心室松弛和充盈的条件，这解释了其对舒张参数改善的优先性。而纵向收缩应变的恢复可能需要更深层次的结构重塑。
6. 临床应用与未来方向
6.1. 风险分层策略
前瞻性和基于人群研究的证据支持将脂肪组织成像与心肌应变评估相结合具有预后意义，可能改进传统危险因素之外的心血管风险分层。在 Framingham 心脏研究人群中，EAT 厚度增加与心衰事件独立相关，GLS 受损是部分中介；在射血分数中间值心衰（HFmrEF）和射血分数保留心衰（HFpEF）患者中，CMR 衍生的 EAT 体积可独立预测全因死亡和心衰住院的复合终点。综合成像风险评估的目标人群包括代谢综合征、糖尿病前期和肥胖患者，特别是那些传统算法指导有限的中危人群。在这些人群中，GLS 受损可能先于射血分数恶化被检测到，而 VAT 负担介导了胰岛素抵抗-GLS 关系的重要部分。此策略的可行性因存在 VAT 的临床替代指标（如结合了 METS-IR 胰岛素抵抗评分、腰围身高比、年龄和性别的内脏脂肪代谢评分）而增强。
6.2. 新兴技术与研究方向
人工智能应用为推进脂肪组织和应变评估，特别是自动化分析，提供了有前景的途径。三维和四维应变成像技术可提供更复杂的心肌力学评估，或能揭示传统二维方法未检测到的细微异常，以及 EAT 在房室沟和室间沟的区域分布。然而，3D 应变测量的稳健性和厂商间可比性仍不及二维 GLS。用于 CT 自动 EAT 分割的深度学习方法是一项临床相关进展，可直接应对手动 EAT 量化中操作者依赖的变异性。一个经过 3720 例冠状动脉 CT 血管造影扫描训练和验证的深度学习网络与专家分割结果高度一致；另一个多中心算法将量化时间从约 15 分钟缩短至 2 秒以内，同时在多个扫描仪平台上保持专家级精度。将此类自动化脂肪组织量化与标准化应变分析流程整合，将有助于建立人群水平的 EAT-应变参考范围并验证风险阈值。
6.3. 实施科学与临床整合
证据支持分层实施。在二级和三级医疗机构，对已接受常规评估的代谢综合征、2 型糖尿病或 HFpEF/HFmrEF 患者，在标准超声心动图检查中增加 EAT 厚度测量是一种低成本、无辐射的增量方案，因为 EAT 可从常规采集的心尖长轴切面测量。GLS 评估在现代超声平台上日益普及，并被主要影像学会推荐用于高危代谢人群的亚临床功能障碍监测。因此，结合 EAT-GLS 的方案在标准超声心动图检查框架内是可行的。在初级保健和社区环境中，CT 或 CMR 不常规可用，可使用临床验证的 VAT 替代指标（如内脏脂肪代谢评分）来识别内脏脂肪过多和胰岛素抵抗升高、需要转诊进行更详细心脏成像的患者。更广泛实施的主要障碍仍然是 EAT 量化和应变测量的方法学异质性，这阻碍了跨机构的直接数值比较，限制了风险阈值在不同平台间的可转移性。采集和后处理协议的协调统一，是实现从机制、流行病学洞察到标准化、指南认可的临床算法转化的前提。
7. 结论
本综述探讨了内脏和心外膜脂肪组织负荷与心肌应变参数受损之间的关系，重点关注作为亚临床心脏功能障碍标志的左心室整体纵向应变（GLS）。现有证据虽然概念上连贯，但主要来源于横断面观察性研究，且在不同队列中效应大小、脂肪组织量化方法和应变测量平台存在显著差异。方法学的异质性目前阻碍了跨研究的直接数值比较和通用风险阈值的建立。连接脂肪组织功能障碍与心肌应变受损的机制通路——包括 EAT 的旁分泌炎症信号、VAT 介导的全身性胰岛素抵抗，以及对心肌能量学和间质纤维化的下游影响——代表了得到实验和临床数据支持的、生物学上合理的假说，但尚不能视为完全确立的因果联系。这些发现的临床转化受到几个重要限制：缺乏跨影像厂商的脂肪组织量化和应变评估标准化方案；缺乏以 GLS 为预设终点的前瞻性结局驱动试验；以及缺乏整合 EAT-应变筛查策略的成本效益分析。在此类证据出现之前，本文描述的关系应被视作假设生成，而非确定性指南建议的基础。从临床角度看，在 EAT 或 VAT 升高背景下的心室 GLS 受损，可能代表了可进行代谢干预的心肌病重塑早期信号；而此背景下的左心房应变异常，则更可能反映了与心房颤动风险有直接关系的房性心肌病基质。整合脂肪组织成像与应变评估具有临床前景，特别是在心血管风险中等的代谢紊乱人群中，但在证明其广泛临床应用的合理性之前，仍需进行大量深入研究。
