病理生理学 心力衰竭

病理生理学心力衰竭心衰的全球发病率高，尤其是老年人群人群中心力衰竭患病率约为1.5%～2%65岁以上的老年人口中患病率6%～10%2020年以心力衰竭及脑卒中为代表的心脑血管病将成为全球第一位的致死和致残原因，心力衰竭的防治已成为关系人类健康的重要公共卫生问题辅助检查血气分析（床边）PH7.27，PCO228mmhg，PO291mmhg，SO296%肾功能：scr880umol/lBNP:3690pg/ml血钾：6.2mmol/L各种原因引起心脏结构和功能的改变心力衰竭的概念心脏收缩和（或）舒张功能发生障碍不能满足机体代谢需要（Conceptofheartfailure）心功能不全（cardiacinsufficiency）包括心脏泵血功能受损后由完全代偿直至失代偿的全过程。心力衰竭（heartfailure）

心功能不全的失代偿阶段，患者出现明显的症状和体征。一、心力衰竭的病因、诱因、分类、分期（一）病因心肌舒缩功能障碍心脏负荷过重心肌损害心肌代谢异常容量负荷过重压力负荷过重心肌梗死维生素B1缺乏瓣膜关闭不全高血压心肌炎缺血动-静脉瘘主动脉狭窄心肌病缺氧室间隔缺损主动脉瓣狭窄心肌中毒严重贫血肺动脉高压心肌纤维化甲状腺功能亢进肺动脉瓣狭窄心肌收缩力降低：心肌的结构或代谢性损伤可引起心肌的收缩性降低；心室负荷过量：前负荷：心脏收缩前所承受的负荷，相当于心室舒张末期容量或压力，又称容量负荷后负荷：心室射血时所要克服的阻力，又称压力负荷心室舒张及充盈受限：左室肥厚、纤维化和限制性心肌病；二、三尖瓣狭窄；心包炎（二）诱因诱因诱发心力衰竭的主要机制感染或发热致病微生物及其产物直接损伤心肌细胞；发热时交感神经兴奋，心率加快，减少心肌供血过劳和情绪激动机体强烈应激状态，使心率加快，增加心肌耗氧量、减少心肌供血水、电解质代谢紊乱和酸碱平衡失调过快、过量输液可加重心脏前负荷；高钾血症和低钾血症易引起心肌兴奋性、传导性、自律性的改变，导致心律失常；酸中毒可干扰心肌钙离子转运而抑制心肌的收缩性心律失常快速性心律失常导致心肌耗氧量增加；舒张期缩短而减少心肌供血和心室充盈；房室收缩不协调，导致心输出量降低；妊娠和分娩妊娠期血容量增加，加重心脏前负荷；分娩时疼痛、精神紧张，使交感-肾上腺髓质系统兴奋，心率增快，增加心肌耗氧量治疗不当洋地黄中毒引起心律失常，与水电解质代谢紊乱常互为因果，通过干扰心肌的电生理特性、减少心肌供血和增加耗氧量等降低心肌舒缩能力问题一：该患者心力衰竭的病因是什么？该患者本次因心力衰竭入院的诱因是什么？1、按心力衰竭的发病部位：左心衰竭、右心衰竭、全心衰竭2、按心肌收缩与舒张功能障碍分类：收缩性心力衰竭、舒张性心力衰竭3、按心输出量的高低分类：低输出量性心力衰竭、高输出量性心力衰竭（三）心力衰竭分类纽约心功能分级（NYHA）心功能级别心功能状态I级（心功能代偿期）体力活动不受限制，日常活动不引起心功能不全的表现II级（轻度心力衰竭）体力活动轻度受限，静息时无症状，一般活动可引起呼吸困难、疲乏和心悸等症状III级（中度心力衰竭）体力活动明显受限，静息时无症状，轻度活动即可引起呼吸困难、疲乏和心悸等症状IV级（重度心力衰竭）体力活动重度受限，在静息时也有症状，任何活动均可引呼吸困难、疲乏和心悸等症状（四）心功能不全分期ACC/AHA慢性心衰分期A期B期C期D期具有心衰发生风险心衰心衰高危患者，但未发展到心脏结构改变例如：患者存在

高血压

动脉粥样硬化疾病

糖尿病

肥胖

代谢综合征

使用心脏毒性药物

有心肌病家族史已发展到心脏结构改变，但尚未引起症状例如：患者存在MI病史LV重构，包括LVH和EF降低

无症状性瓣膜病过去或现在有心衰症状伴有结构损害例如：患者存在

结构性心脏病

及

气短和乏力，运动耐量下降等心衰症状结构性心脏病晚期，最大剂量药物治疗情况下静息时仍有明显症状的患者例如反复住院或无特殊干预治疗情况下不能安全出院的患者，需持续静滴正性肌力药物缓解心衰症状或使用机械性循环辅助装置，准备接受心脏移植患者结构性心脏病发生心衰症状静息时顽固性心衰症状问题二：该患者纽约心功能分级？该患者ACC/AHA慢性心衰分期？二、心功能不全时机体的代偿适应性反应（一）神经-体液调节机制激活（二）心脏本身的代偿反应：心率增快；心脏紧张源性扩张；心肌收缩性增强；心室重塑（三）心脏以外的代偿：增加血容量；血流重新分布；红细胞增多；组织利用氧的能力增加交感-肾上腺髓质系统激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活其他体液活性物质的变化（一）神经-体液调节机制激活心输出量减少交感-肾上腺髓质系统激活血浆儿茶酚胺浓度明显升高刺激β受体，兴奋性G蛋白，激活腺苷酸环化酶使cAMP增多，激活蛋白激酶A，钙通道磷酸化，钙内流，从而增加心肌收缩力刺激α受体，外周血管选择性收缩，血流重分配保障重要脏器的血供交感-肾上腺髓质系统激活长期过度激活减少冠脉灌注量心肌细胞膜离子转运异常，诱发心律失常外周血管阻力持续增加加重心脏后负荷内脏器官缺血会引起代谢、功能、结构改变肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活可引起钠水潴留、作用于心脏成纤维细胞，促进胶原合成和心室重构血管紧张素醛固酮循环中血管紧张素：血管收缩；心肌和非心肌细胞肥大或增殖心肌局部血管紧张素：促进心交感神经末梢释放去甲肾上腺素，提高心肌收缩力和心肌耗氧量；促进血管壁增生及纤维化；促进心肌细胞肥大、心肌间质纤维化，心室重构其他体液活性物质的变化血浆BNP水平升高见于左室射血分数降低、左室肥厚、左室充盈压升高、急性心肌梗死和心肌缺血关系密切BNP结合临床评估有助于鉴别急诊患者的心源性或非心源性呼吸困难，也有助于缩短住院时间和降低治疗成本BNP升高可以提高对可疑患者做出心衰的诊断，也有助于在诊断不明时考虑到心衰的可能，但不能单单依靠BNP来肯定或排出心衰1、功能代偿2、慢性综合性代偿适应性反应：心室重塑（二）心脏本身的代偿反应心率加快心脏紧张源性扩张心肌收缩性增强压力感受器效应：

心输出量↓→动脉血压↓→主动脉弓和颈动脉窦压力感受器刺激↓→经窦神经传到中枢的抑制性冲动↓→心率↑容量感受器效应：

心脏泵血↓→心室舒张末期容积和压力↑→心房和腔静脉容量感受器↑→交感神经↑、迷走神经↓化学感受器效应：缺氧→主动脉体和颈动脉体化学感受器↑→心率↑心率加快的机制：心率加快的意义：动员迅速，见效快迅速，贯穿始终；一定程度的心率加快可以增加心输出量，提高舒张压，有利于冠脉的血流灌注，维持动脉血压；代偿作用局限；心率加快增加心肌耗氧；心率过快时（＞180次/分）缩短心脏舒张期，冠脉灌注量减少，心肌缺血缺氧加重，心脏充盈不足，心排血量降低；心脏紧张源性扩张Frank-Starling定律正常状态下

1.72.12.22.7m收缩力肌节初长心脏紧张源性扩张：由于每搏输出量降低，使心室舒张末期容积增加，前负荷增加导致心肌纤维初长度增大，此时心肌收缩力增强，代偿性增加每搏输出量，这种伴有心肌收缩力增强的心腔扩大肌源性扩张：心肌拉长并伴有收缩力减弱的心腔扩大心输出量减少交感-肾上腺髓质系统激活血浆儿茶酚胺浓度明显升高刺激β受体，兴奋性G蛋白，激活腺苷酸环化酶使cAMP增多，激活蛋白激酶A，钙通道磷酸化，钙内流，从而增加心肌收缩力心肌收缩性增强心室重构：心室在长期容量和压力负荷增加时，通过改变心室的代谢、功能和结构而发生的慢性代偿适应性反应。心室重构向心性肥大离心性肥大心肌细胞重塑非心肌细胞及细胞外基质的变化心肌肥大心肌细胞表型改变心肌肥大：细胞水平上表现为细胞直径增宽，长度增加；器官水平上表现为心室质（重）量增加，心室壁增厚；临床上心超提示心室壁增厚，因此又称心室肥厚。向心性肥大在长期压力负荷作用下，心肌纤维呈并联性增生。离心性肥大在长期容量负荷作用下，心肌纤维呈串联性增生。正常压力负荷过重容量负荷过重向心性肥大离心性肥大心肌肥大扩张型心肌病肥厚型心肌病心肌肥大时，室壁增厚，降低心室壁张力而减少心肌的耗氧量，有助于减轻心脏负担；心肌肥大时，单位重量心肌的收缩性降低，由于整个心脏重量增加，总的收缩力增加，有助于维持心排血量；过度肥大心肌可发生不同程度的缺血、缺氧、能量代谢障碍和心肌舒缩能力减弱，使心功能由代偿转为失代偿；

心肌肥大的意义：心肌细胞表型改变心肌细胞基因表达的胚胎化改变：肌球蛋白轻链及肌钙蛋白T亚单位胚胎型改变特点：胚胎型同工蛋白合成速度快，但ATP酶活性降低，心肌细胞更易发生心衰变化：非心肌细胞活化或增殖重构早期，III型胶原增多为主重构后期，I型胶原增多为主意义：过度的非心肌细胞增殖及基质重构，降低室壁顺应性，影响心脏舒张功能；冠状动脉周围的纤维增生和管壁增厚，冠脉循环储备能力和供血降低；间质增生和重构影响心肌细胞间的信息传递和舒缩协调，影响心肌细胞血氧供应，促进心肌的凋亡和纤维化；非心肌细胞及细胞外基质的变化（三）心脏以外的代偿1、血容量增加机制：近曲小管重吸收钠水增多RAAS激活，促进远曲小管和集合管对钠水的重吸收抗利尿激素（ADH）释放增多，促进远曲小管和集合管对水的重吸收意义：一定范围内可提高静脉回流量和心输出量，长期过度血容量增加可加重心脏负荷，反而加重心衰（二）血流重分布

肾血管收缩明显，血流量显著减少，其次是皮肤和肝（三）红细胞增多

（四）组织细胞用氧能力增强

细胞线粒体中呼吸链酶的活性增强，线粒体的数量增多三、心力衰竭的发生机制正常心肌舒缩的分子基础收缩蛋白肌球蛋白

肌动蛋白调节蛋白向肌球蛋白，肌钙蛋白（向肌球蛋白亚单位TnT、钙结合亚单位TnC、抑制亚单位TnI）调节蛋白本身没有收缩作用，通过肌钙蛋白与Ca2+可逆性结合改变向肌球蛋白的位置，从而调节粗、细肌丝的结合与分离。向心肌兴奋-收缩耦联心肌兴奋、收缩耦联的过程即是心肌细胞的电活动转变为机械活动的过程，Ca2+起着至关重要的中介作用。123质网心肌的舒张心肌收缩功能降低：心肌收缩成分减少；心肌能量代谢障碍；心肌兴奋-收缩耦联障碍心肌舒张功能障碍：主动性舒张功能减弱；被动性舒张功能减弱心脏各部舒缩活动不协调心力衰竭的发生机制（一）心肌收缩功能降低1.心肌收缩成分减少（1）心肌细胞数量减少缺血、缺氧感染、中毒心肌细胞坏死心肌细胞数量减少氧化应激细胞因子钙超载线粒体功能异常心肌细胞凋亡细胞自噬增强？（2）心肌结构改变分子水平：细胞代谢和离子转运蛋白质变化细胞水平：线粒体数目增多，体积增大，肌原纤维增多，细胞核增大。器官水平：心腔扩大而室壁变薄，扩张的心室几何结构发生变化衰竭心脏在多个层次和水平出现的不均一性改变是构成心脏收缩能力降低及心律失常的结果基础2.心肌能量代谢障碍能量生成障碍最常见的原因:心肌缺血、休克、严重贫血ATP主要来自线粒体的氧化代谢；有氧条件下，心肌优先利用脂肪酸；心衰晚期，心肌脂肪酸氧化明显下调，底物代谢从优先利用脂肪酸向利用葡萄糖转变心肌肥大，毛细血管数量增加不足，线粒体含量相对不足；VitB1缺乏，丙酮酸氧化脱羧障碍，有氧氧化障碍；能量储备减少：磷酸肌酸是心肌细胞内存储能量的主要形式。衰竭心脏磷酸肌酸激酶同工型发生转换，导致磷酸肌酸激酶活性降低，使储能形式的磷酸肌酸含量减少。肌球蛋白ATP酶同工酶有三种:V1(αα):活性最高

V2(αβ):活性次之

V3(ββ):活性最低过度肥大的心肌其肌球蛋白头部ATP酶活性下降，原因是V1型转变为V3型。能量利用障碍3.心肌兴奋-收缩耦联障碍心肌兴奋、收缩耦联的过程即是心肌细胞的电活动转变为机械活动的过程，Ca2+起着至关重要的中介作用。123质网◆心衰时Ca2+内流受阻原因心肌内去甲肾上腺素合成减少及消耗增多，导致去甲肾上腺素含量下降过度肥大的心肌细胞膜上β-受体密度相对减少且敏感性降低胞外K+竞争性抑制Ca2+内流（1）胞外Ca2+内流障碍（2）肌浆网钙转运功能障碍肌浆网Ca2+摄取能力↓心肌缺血缺氧，ATP供应不足，肌浆网Ca2+-ATP酶含量或活性降低，心肌收缩性减弱。收缩后的心肌不能充分舒张，舒张延缓肌浆网Ca2+储存量↓心力衰竭时线粒体摄取Ca2+增多，不利于肌浆网的钙储存。心肌收缩力减弱肌浆网Ca2+释放量↓衰竭心肌细胞，肌浆网钙释放蛋白含量或活性降低心肌缺血时心肌细胞酸中毒，H+与肌钙蛋白亲和力较Ca2+大，H+占据了肌钙蛋白上的Ca2+结合位点；酸中毒引起高血钾，减少钙离子内流；H+增多，肌浆网中钙结合蛋白与Ca2+亲和力增大，使肌浆网在心肌收缩时不能释放足量的Ca2+（3）肌钙蛋白与Ca2+结合障碍（二）心肌舒张功能障碍心脏舒张功能异常表现使心室充盈量减少弹性回缩力降低心室僵硬度增加Ca2+复位延缓：Ca2+泵活性降低肌球－肌动蛋白复合体解离障碍1.主动性舒张功能减弱舒张末期容积舒张末期压力顺应性降低顺应性正常顺应性升高心室顺应性：是心室在单位压力变化下所引起的容积变化。其倒数是心室僵硬度。室壁增厚、心肌炎症，纤维化及间质增生均导致心室顺应性降低。2.被动舒张功能减弱3.心室舒张势能减弱心室收缩末期由于心室几何结构的改变可产生一种促使心室复位的舒张势能心室舒张期冠状动脉的灌流是促进心室舒张的一个重要因素（三）心脏各部舒缩活动的不协调性

1、心律失常破坏心脏各部舒缩活动的协调性2、同一心室心肌梗死区域性分布，导致心室活动不协调辅助检查辅助检查血气分析（床边）PH7.27，PCO228mmhg，PO291mmhg，SO296%血常规：WBC120.10(*109)CRP59.2mg/l肾功能：scr880umol/lBNP:3690pg/ml血钾：6.2mmol/L问题三：该患者心衰发生机制？心肌收缩功能降低：心肌收缩相关蛋白改变（心肌结构改变）；心肌兴奋-收缩耦联障碍（胞外Ca2+内流障碍、肌钙蛋白与Ca2+结合障碍）心肌舒张功能障碍（被动性舒张功能减弱、心室舒张势能减弱）心脏各部分舒缩活动不协调四、心功能不全时临床表现的病理生理基础临床表现：心排血量降低导致的器官组织灌流量减少肺循环淤血体循环淤血（一）心排出量减少1、心脏泵血功能降低左室射血分数(leftventricularejectionfraction,EF)降低每搏输出量与心室舒张末期容积的比值。心输出量(cardiacoutput,CO)减少心脏指数(cardiacindex,CI)降低是指单位体表面积的每分心输出量。心室充盈受损：肺毛细血管楔压；中心静脉压心率增快2、临床主要表现动脉血压的变化：以心力衰竭发生的速度和严重程度而定尿量减少：心排血量减少通过压力感受器和肾球旁装置的刺激使肾血流量减少，肾小球滤过率减少和重吸收增加，患者尿量减少，伴有氮质血症；乏力：骨骼肌血流量减少，活动耐受力降低；皮肤苍白或发绀：皮肤血流量减少；神经系统症状：头痛、头晕、失眠、记忆力减退、烦躁不安，心源性晕厥，阿斯综合征（二）静脉淤血1、体循环淤血颈静脉充盈或怒张、肝颈静脉反流征阳性：钠水潴留及右心室舒张末压升高，上下腔静脉回流受阻，静脉异常充盈；肝肿大及肝功能损害胃肠道淤血所致的食欲不振、恶心、呕吐等消化道症状心性水肿：毛细血管压力增高、肾血流量减少、肝功能受损导致低蛋白血症，表现为下肢浮肿、胸水、腹水呼吸困难表现劳力性呼吸困难端坐呼吸夜间阵发性呼吸困难2、肺循环淤血轻度心力衰竭患者，仅在体力活动时出现呼吸困难，休息后消失重症心力衰竭患者，在安静时感到呼吸困难，甚至不能平卧位，故必须采取端坐位或半卧位方可减轻呼