心功能不全（改过）1ppt课件

(Cardiac insufficiency) 第十三章 心功能不全 The department of pathophysiology zhanping shang 病史：患风湿性心脏病10余年。近3月来出现 心慌、闷气, 伴浮肿、腹胀，不能平卧。 体查：重病容, 半坐卧位, 颈静脉怒张, 呼吸36 次/分, 两肺底可闻湿性罗音。心界向左右两侧 扩大, 心率130次/分, 血压(110/80mmHg) 。 Clinical example 心尖部可闻IV级收缩期吹风样及舒张期雷鸣样 杂音。肝脏在右肋下6cm可触及，有压痛，腹 部有移动性浊音，骶部及下肢明显凹陷性水 肿。 试分析患者发生了哪些病理生理变化？ (General description) 第一节 概述 心脏的缩舒 功能发生障碍 心力衰竭的概念 心输出量 绝对或相对下降 不能满足 机体代谢需求 (Concept of heart failure) 心力衰竭与心功能不全 v 心功能不全 包括心脏泵血功能下降但处于完全代 偿直至失代偿的整个过程。 v 心力衰竭 患者出现明显的症状和体征，属于心 功能不全的失代偿阶段。 (Cardiac insufficiency 肺A高压;主A 瓣膜狭窄；肺A狭窄 ；肺源性心脏病 射血阻力 容量负 荷过度 瓣膜闭锁不全; 室间 隔缺损;严重贫血； 甲状腺功能亢进 舒张末期 容积 对心脏有毒性作用的药物大致可以归纳为： 吐根素、氯喹、锑剂、汞剂、磷剂、甲胺噻嗪、丙咪嗪、柔毛霉素或阿霉素 等，均对心脏的传导系统有毒性作用，可以引起心律失常与传导阻滞。 酒精制剂、钴剂、砷剂、铅剂、保太松、安妥明、磺胺类、甲胺噻嗪类(如 甲胺噻嗪、氯丙嗪、非那根等)、丙咪嗪与牛痘接种等可以引起中毒性心肌炎 或过敏性心肌炎。偶尔，青霉素、链霉素、金霉素亦可引起过敏性心肌炎。 垂体后叶素、丙咪嗪、肼苯哒嗪等可引起冠状动脉痉挛，因而加重心绞痛与 心肌缺血，甚至心肌梗塞。 这些药物对心脏毒性作用的机理尚不十分清楚，可能与下列因素有关： 用药后引起钠、钾、镁等电解质的代谢紊乱； 药物作用于三磷酸腺苷水解酶，阻止其参与心肌的能量代谢； 阻止神经末梢的传导作用； 干扰心脏细胞膜的渗透性； 直接对心肌的毒性作用或引起心肌病。 在临床治疗中应当注意的问题是：这些药物产生心脏毒性作用时，不一定 是用量过大所致，在一般用量时即可引起心肌损害与心功能不全。 目前认为，酒精主要通过以下几方面引起心肌损害 酒精及其代谢产物的直接毒性作用： A.干扰线粒体呼吸， B.抑制钠泵活性， C.使三羧酸循环中某些酶，D.可促进儿茶酚胺释放 营养效应： 饮酒者多数有吸烟史大量尼古丁吸入可促进左心室心肌硬化及 胶原纤维聚集， 其他原因：可能与酒精饮料中的添加剂(钴)所致的心肌毒性作 用有关。 目前认为，酒精主要通过以下几方面引起心肌损害 酒精及其代谢产物的直接毒性作用：酒精及其代谢产物乙醛具有以下心肌毒性： A.干扰线粒体呼吸，影响心肌细胞膜对离子的通透性，抑制钙离子的结合转运及其与肌 原纤维之间的相互作用，干扰兴奋-收缩耦联，从而抑制心肌的收缩性； B.抑制钠泵活性，使钾镁从细胞内丢失增加，引起除极和复极不均，传导减慢，成为折 返和自律性电生理异常的基础； C.使三羧酸循环中某些酶 （如谷草转氨酶、苹果酸脱氢酶、异枸橼酸脱氢酶、乳酸脱氢酶及其醛缩酶）从心肌细胞中逸出 ，使心肌细胞对脂肪酸的利用障碍，心肌细胞内三酰甘油、磷脂酰乙醇、脂肪酸乙酰酯等 堆积，造成心肌不可逆损伤使心肌细胞兴奋性增高易致心律失常； D.可促进儿茶酚胺释放，心肌长期受高浓度儿茶酚胺刺激，可使心肌肥厚并发生心律失 常；E.兴奋交感神经，刺激冠状动脉上的-肾上腺素能受体，引起冠状动脉痉挛，造成心 肌缺血。 营养效应：长期饮酒可致营养障碍；B族维生素及叶酸不足可造成硫胺素缺乏，后者也 是引起心肌病变的一个重要因素 饮酒者多数有吸烟史大量尼古丁吸入可促进左心室心肌硬化及胶原纤维聚集，在心肌 病的形成中起一定的作用。 其他原因：可能与酒精饮料中的添加剂(钴)所致的心肌毒性作用有关。 贫血、甲亢诱发心衰的机制 严重贫血时全身各器官都缺氧，相应的心脏会通过增加心率增加收缩力来 尽量满足全身血供，就使得心脏的耗氧量增加，心脏缺血的程度会加重。 心脏要保持其正常的泵功能，必须有充足的ATP供应。ATP主要依赖于底物 的有氧氧化。当冠状动脉粥样硬化、重度贫血以及心肌肥大时，心肌因长期供血 绝对减少或相对不足而缺氧，心肌能量生成障碍，从而导致心肌收缩性逐渐减弱 ，以致最后引起心力衰竭。 贫血导致组织氧和营养物质供应的不足，在代偿机制的作用下，心脏必须 增加心输出量来满足各组织氧和营养物质的供应，长此以往，心脏一直处于超负 荷工作状态，心肌肥大，最终导致心衰 甲亢时，由于T3、T4分泌过多和交感神经兴奋性增高，代谢增加，加重心 脏负荷；交感神经兴奋性，心率加快，既加剧心肌耗氧，又通过缩短舒张期降低 冠脉血液灌流量而减少心肌供血供氧，从而引发心力衰竭。 动静脉瘘导致心衰的机制 动脉和静脉之间存在异常通道，称为动静脉瘘。由于动脉的血液正常孔道流入 伴行的静脉，可造成瘘的局部血管病变和瘘局部、周围循环和全身系统的血流 动力学变化。可先天存在或后天因外伤所致。动静脉瘘使部分动脉血未流经应 灌注组织的毛细血管而直接流入静脉，此部分血液未在组织进行物质交换成为 无效循环可造成组织缺血坏死；总外周阻力降低，血压下降，且使心搏代偿增 加，回心血量超过心脏负荷而产生心力衰竭 。动静脉瘘患者表现有周围静脉 曲张、局部皮温略高、色素沉着、溃疡形成；瘘口处可有血管杂音或震颤。晚 期有心脏扩大、心力衰竭。 先天性动脉导管未闭 动脉导管未闭产生主动脉向肺动脉（左向右）血液分流，分流量的多取决于导 管口径的粗细及主动脉和肺动脉之间的压力阶差。出生后不久，肺动脉的阻力 仍较大、压力较高，因此左至右分流量较少，或仅在收缩期有分流。此后肺动 脉阻力逐渐变小，压力明显低于主动脉，分流量亦随之增加。由于肺动脉同时 接受右心室排出的和经导管分流来的血液，从肺静脉回至左心室的血量增加， 加重左心室负荷，导致左心室扩大、肥厚以至功能衰竭。流经二尖瓣孔的血量 过多时，会出现二尖瓣相对性狭窄。肺静脉血排流受阻、压力增高，可导致肺 间质性水肿。由于流经升主动脉和主动脉弓的血量增多而使其管腔扩大；肺动 脉血量增加亦呈同样反映。长期的肺血流量增加，可引起肺小动脉反射性痉挛 ，后期可发生肺小动脉管壁增厚、硬化，管腔变细，肺循环阻力增加，使原先 由于肺血流量增加引起的肺动脉压力升高更加严重，进一步加重右心室负担， 出现左、右心室合并肥大，晚期时出现右心衰竭。随着肺循环阻力的增加和肺 动脉高压的发展，左至右分流量逐渐减少，最终出现反向（右至左）分流，躯 体下半部动脉血氧含量降低，趾端出现紫绀。长期的血流冲撞，可使导管壁变 薄、变脆，以至发生动脉瘤或钙化。并易招至感染，发生动脉内膜炎。近端肺 动脉可因腔内压力增高呈现动脉瘤样扩大。 二、诱因（掌握） (Predisposing factors) v 感染 v水、电解质和酸碱平衡紊乱 v心律失常 v 妊娠和分娩 (Classification of heart failure) 第三节 心力衰竭的分类 v 按心力衰竭的发生部位分类 左心衰竭 (left-sided heart failure) 右心衰竭 (right-sided heart failure) 全心衰竭 (whole heart failure) v按心肌舒缩功能 收缩性心力衰竭 (systolic heart failure) 舒张性心力衰竭 (diastolic heart failure) v按心输出量 低输出量性心力衰竭 (low-output heart failure) 高输出量性心力衰竭 (high-output heart failure) 低输出量 型心衰 高输出量 型心衰前 高输出量 型心衰 正常心 输出量 正常人 v按心力衰竭的发展速度, 分为: 急性心力衰竭 (acute heart failure) 慢性心力衰竭 (chronic heart failure) v按病情的严重程度, 分为: 轻度心力衰竭 (mild heart failure) 中度心力衰竭 (moderate heart failure) 重度心力衰竭 (severe heart failure) (Compensatory mechanisms to cardiac insufficiency) 第四节 心功能不全的代偿机制 心泵功能障碍 组织器官供血 快速启动的 功能性调整 神经-体液 调节机制 缓慢持久的 结构性适应 一、神经-体液调节机制激活 (Neurohumoral activation) v 交感肾上腺髓质系统激活 (activation of sympathetic-adrenal medulla system) v 肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活 (activation of renin-angiotensin- aldosterone system) 增强心肌收缩力 增加血容量 维持重要器官的血流灌注 v 快速作用 v 慢速作用 促进心肌的肥大 二、心脏本身的代偿反应 (Compensation response of heart) v 心率加快 (increased heart rate) v 心脏紧张性扩张 (tonicity extension heart) v 心肌收缩性增强 (increased contractility) v 心室重塑 (ventricular remodeling) (一) 心率加快 (Increased heart rate) v 机制 压力感受器 容量感受器 化学感受器 交感神 经兴奋 心率 v 利 在一定范围内，心输出量，维持血压 v 弊 心率过快(150次/分)对机体不利: 增加心肌耗氧量 心脏舒张期过短 冠脉血流过少；心室充盈不足 (二)心脏紧张性扩张 (Tonicity extension heart) Frank-Starling定律 正常状态下 1.7 2.1 2.2 2.7 m 收缩力 肌节初长 v紧张源性扩张 心室容量加大并伴有收缩力增强的心脏 扩张 v 肌源性扩张 心肌拉长不伴有收缩力增强的心脏扩张 (三)心肌收缩性增强 (increased contractility) 交感-肾上腺髓质系统兴奋 儿茶酚胺 -肾上腺素受体 cAMP PKA 钙通道蛋白磷酸化 正性肌力作用 急性： 钙浓度 慢性：受体 GPCR 第二信使 胞膜 Ca2+ 离子通道 Ca2+ IP3DAG Gq PI PLC PKC Biologic responses CA, Ang等 G RR 肌钙蛋白结合 兴奋-收 缩偶联 心肌收缩 基因表达增加，心肌 和血管平滑肌增生 细胞内 Ca2+库 （1）、心肌肥大(Myocardial hypertrophy) v心肌肥大的概念 心肌细胞体积增大，重量增加 （四）心室重塑(ventricular remodeling) 1、心肌细胞重塑（myocardial remodeling） 概念：心室在长期容量和压力负荷增加时，通过改变心室的 结构、代谢和功能而发生的慢性代偿适应性反应。 v心肌肥大的种类 离心性肥大(eccentric hypertrophy) 在长期容量负荷作用下，心肌纤维 呈串联性增生。 向心性肥大(concentric hypertrophy) 在长期压力负荷作用下，心肌纤维 呈并联性增生。 正常 压力负荷 过重 容量负荷 过重 向心性肥 大 离心性肥 大 离心性肥大向心性肥大 原因前负荷后负荷 肌节复制串联复制并联复制 形态变化心腔明显扩大 心壁明显增厚 室壁厚度 /心腔半径 或基本正常明显增大 意义减轻前负荷 克服增加的 后负荷 向心性肥大 离心性肥大 (2)心肌细胞表型改变 (myocyte phenotype change) 2、非心肌细胞及细胞外基质的变化 原因：促进心肌肥大的因素（Ang、去甲肾上素和醛固酮） 结果：降低室壁的顺应性，影响心脏舒张； 冠状动脉周围的纤维增生和管壁增厚，冠脉供血量降低； 影响心肌细胞之间的信息传递和舒缩的协调性 影响心肌细胞的血氧供应，促进心肌的凋亡和纤维化 重塑：早期：型胶原增多明显 利于肥大心肌肌束组合的重排及心室的结构性扩张 晚期：型胶原增多为主 可提高心肌抗张强度，防止室壁变薄和心腔扩大 肥大心肌的代偿作用？ （1）增加心肌收缩力，维持心输出量。 （2）降低室壁张力，降低耗氧量。 为什么肥大心肌最终转为衰竭？ 肥大心肌发生缺氧； 能量代谢障碍； 心肌收缩力减弱。 三、心外代偿 (Extracardial compensation) (一) 血容量增加 (Increased blood volume) v 机制 GFR 肾小管对水钠的重吸收 醛固酮系统作用 ADH作用 抑制钠水重吸收的激素减少（ PGE2/ANP） 增加回心血量,但可致前负荷增加 v 意义 (二) 血流重分布(Redistribution of blood flow) (三) 红细胞增多(Increase in red cells) (四) 组织细胞利用氧的能力增强 (Increased ability of cells to use oxygen) 细胞线粒体数量增多 肌红蛋白含量增多 (Mechanisms of heart failure) 第五节 心力衰竭的发病机制 Molecular Basis of Contraction 一、心肌收缩功能降低 (Decreased myocardial contractility) (一) 心肌收缩相关蛋白的改变 (Injuries of myocardial contractile protein) 1.心肌细胞数量减少 （1）心肌细胞坏死（myocyte necrosis） （2）心肌细胞凋亡（myocyte apoptosis） 2.心肌结构改变（myocyte structural change ） 初期：线粒体增多；细胞体增大；核大和肌原纤维增多 后期：肌丝不成比例增加，肌节不规则叠加，增大细胞 核挤 压肌节， 肌原纤维排列紊乱，心肌细胞内肌丝滑行阻 力增大，心肌收缩性降低 3.心室扩张（ventricular dilatation） 心腔扩大而室壁变薄（肌源性扩张） (二)心肌能量代谢紊乱 v 心肌能量生成障碍 (impaired energy production) v 心肌储能减少 (reduced energy reserve) v 能量利用障碍 (impaired energy utilization) (Disorder of myocardial energy metabolism) 1.心肌能量生成障碍 (impaired energy production) 最常见的原因: 心肌缺血缺氧 2.心肌储能减少 (reduced energy reserve) 磷酸肌酸激酶 ATP 肌酸 磷酸肌酸(CP) 心肌肥大时，磷酸肌酸激酶活性 ，储能的CP 3. 心肌能量利用障碍 (impaired energy utilization) 肌球蛋白ATP酶同工酶有三种: V1 (): 活性最高 V2 (): 活性次之 V3 (): 活性最低 鼠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。 人类肌球蛋白头部ATP酶活性下降，原因是胎儿型同工型 增多如：肌球蛋白轻琏、肌钙蛋白T亚型 心肌能量代谢障碍 (Impaired excitation- contraction coupling) (三)心肌兴奋-收缩耦联障碍 v肌浆网Ca2+摄取能力 v 肌浆网Ca2+释放量 v肌浆网Ca2+储存量 1. 肌浆网Ca2+转运功能障碍 Ry-受体 Ca2+ Ca2+ 钙储存 蛋白 H + 肌浆网 储存钙减少 H +浓度增加 Ry-受体减少 v 肌浆网Ca2+释放量 1 肌浆网Ca2+转运功能障碍 ATP 泵 v肌浆网Ca2+摄取能力 心肌缺血缺氧，ATP供应不足，肌浆网 Ca2+泵活性减弱。 PLA肌浆网 Ca2+泵P-PLA 去甲肾上腺素 受体 v肌浆网Ca2+储存量 ATP供应不足,肌浆网Ca2+摄取能力; 钠钙交换体外排钙增加，使胞浆的Ca2+少 ； 线粒体摄取钙的能力增加，使胞浆的Ca2+少。 2. 胞外Ca2+内流障碍 -受体 腺苷酸环化酶 ATPcAMPCa2+通道开放 交感神经兴奋去甲肾上腺素 心肌收缩力胞浆Ca2+浓度瞬间 PKA v 腺苷酸环化酶活性降低 v 1-肾上腺受体下调 v 心肌内去甲肾上腺素减少 v 酸中毒降低受体对去甲肾上腺素 的敏感性 3. 肌钙蛋白与Ca2+结合障碍 酸中毒时，H+与肌钙蛋白的亲和力 比Ca2+大,占据了troponin上的Ca2+结 合部位。 Ca2+内流 肌浆网摄取、储 存释放 Ca2+ 竞争性抑制Ca2+ 与肌钙蛋白结合 兴奋-收缩偶联障碍 兴奋-收缩偶联障碍？ 心肌能量代谢障碍？ 心肌收缩蛋白的破坏？ 引起心肌收缩力降低的机制？ 问 题 心肌收缩性减弱 二、心肌舒张功能障碍 (Impaired myocardial diastolic function) v 钙离子复位延缓 v 心室顺应性(硬度) 原因: 心肌肥大, 心肌炎，水肿, 纤维化，间质增生 v 肌球-肌动蛋白复合体解离障碍 v 心室舒张势能减少 问 题 v心室顺应性(硬度) (ventricular compliance) 心室舒张末期压力-容积曲线 舒张末期压力 舒张末期容积 a b c a顺应性降低 b顺应性正常 c顺应性增高 三、心脏各部舒缩 活动不协调 (Inconsistent behavior in systolic and diastolic function of the heart) 心肌舒张性能异常？ 心肌收缩力降低？ 心脏各部舒缩活动不协调？ 问 题 (Pathophysiology foundation of clinical manifestation on cardia insufficiency) 第六节 心功能不全时临床表现 的病理生理学基础 临床表现 心输出量降低 静脉淤血 前向衰竭 后向衰竭 体 循 环 淤 血 肺 循 环 淤 血 一、心输出量减少 前向衰竭(Forward failure) v 心输出量 (cardiac output,CO)减少 v 心脏指数 (cardiac index,CI)降低 v 射血分数 (ejection fraction)降低 v 心室充盈(ventricular filling)受损 v 心率(heart rate)增快 （一）心脏泵血功能降低 v 心慌、无力、头晕 v 皮肤苍白或紫绀 v 尿少 v 心源性休克 临床表现 （二）器官血流量重新分配 1、动脉血压的变化 2、器官血流量重新分配 紫绀： 杵状指： 二、静脉淤血 后向衰竭(Backward failure) 后向衰竭亦称静脉淤血综合征 (syndrome of venous congestion)， 包括: v 体循环淤血 (systemic congestion) v 肺循环淤血 (pulmonary congestion) (一) 体循环淤血 (Systemic congestion) 当CVP16 cmH2O时，即出现体循 环淤血征，见于右心衰竭及全心 衰竭。 主要表现 v颈静脉充盈或怒张 v肝肿大及肝功能损害 v胃肠道淤血所致的食欲不振等 消化道症状 v心性水肿 槟榔肝 (二) 肺循环淤血 (Pulmonary congestion) 当PCWP18 mmHg时，即出现 肺循环淤血征，见于左心衰竭。 呼吸困难的机制: v 肺淤血、肺水肿肺顺应性 v 气道阻力 v 肺间质压力增高刺激肺毛细血管旁 感受器，引起反射性浅快呼吸 肺淤血的主要表现: 呼吸困难(dyspnea) 肺