病理生理课件心力衰竭

(Cardiac insufficiency),心功能不全,复旦大学上海医学院病生 周平,病 例,患者，男，69岁。高血压病史20余年。5年前开始出现胸闷，活动时心悸、气促，休息可好转。一周前因感冒发烧。近2日来胸闷、呼吸困难加重，特别是平卧时即感气促、咳喘，坐位方能缓解。 查体：血压170/100mmHg, 呼吸30次/分，脉搏92次/分。口唇发绀，听诊：肺底部可闻及湿罗音，心脏早搏5-6次/分。心电图示：S-T段下移，T波低平，室性期前收缩，左室增大。 其他略,(General description),第一节 概述,据WHO世界卫生统计年报，全世界40岁以上的人群的死亡病例中：,男性：心血管病居第一位 女性：心血管病在某些国家居第一位， 某些国家居第二位,我国心力衰竭病因谱,高血压 冠心病 风湿性心脏病,1980年 5.6% 33.7% 44.2%,1990年 7.7% 36.5% 35.8%,2000年 11.0% 53.3% 16.7%,心力衰竭发病率特征,国外统计资料表明 心力衰竭发病率 人群中 1.5%2.0% 65岁以上 6%10%,国内统计资料表明 心力衰竭发病率 人群中 0.9% 65岁以上 1.3 %,心脏的收缩和 (或)舒张功能发生障碍,心力衰竭的概念,(Concept of heart failure),心力衰竭与心功能不全,心功能不全 从心脏泵血功能下降（可代偿）直至失代偿的整个过程,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 & heart failure),充血性心力衰竭 (congestive heart failure) ：慢性心力衰竭伴有血 容量及组织间液增多和静脉系统 淤血时, 称充血性心力衰竭,循环衰竭(circulatory failure) ：包括心 衰和外周循环衰竭,(Causes and predisposing factors of heart failure),第二节 心力衰竭的病因和诱因,一、病因,(Causes),心力衰竭的原因,(一) 心肌受损 (Impaired myocardium),(二) 心脏负荷过度 (Overload for myocardium),压力负荷 心室收缩时承受的负荷，又称为后负荷,容量负荷 心室舒张时承受的负荷，又称为前负荷,二、诱因,(Predisposing factors),感染 心律失常 电解质及酸碱平衡紊乱 妊娠和分娩 其它,(Classification of heart failure),第三节 心力衰竭的分类,按病变累及的部位，分为:,左心衰竭 (left-sided heart failure) 右心衰竭 (right-sided heart failure) 全心衰竭 (whole heart failure),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),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),安静或轻体力活动时可不出现心力衰竭的症状和体征 轻体力活动时出现心力衰竭的症状和体征 安静时出现心力衰竭的症状和体征,按心输出量的高低, 分为:, 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,按心肌收缩与舒张功能障碍,分为:,收缩性衰竭 (systolic heart failure) 舒张性衰竭 (diastolic heart failure),(Compensatory mechanisms to cardiac insufficiency),第四节 心功能不全的代偿机制,一、神经-体液调节机制激活,(Neurohumoral activation),交感神经系统激活 (activation of sympathetic nerve system),肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活 (activation of renin-angiotensin-aldosterone system), 促进Ca2+内流增强心肌收缩力 心率加快 维持重要器官的血流灌注 血管收缩维持血压,交感神经系统激活,心输出量,消极影响,后负荷 心率 心肌耗氧量 心室重塑 诱发心律失常 自由基产生,肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活,血管收缩维持血压 促进钠水潴留血容量 协同交感神经血液重分布,消极影响,增加前后负荷、促进心室重塑,肿瘤坏死因子 （tumor necrosis factor，TNF）,心力衰竭 TNF- ,IL-1 -与TNF-的作用类似 IL-6-增强TNF-的作用,内皮素(endothelin，ET),心力衰竭 ET-1,加重心肌缺血 增加心脏负荷 促进心肌肥厚,ET-1,二、心脏代偿,1、 心率加快 (Increased heart rate),机制,2、 增加前负荷 (Increased preload),Frank-Starling定律,（心脏扩张）,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,肌源性扩张 心肌拉长不伴有收缩力增强的心脏扩张,3、心肌收缩能力增强 (increased contractility),正性变力效应,心室重塑（ventricular remodeling）,心衰时为适应过度负荷，心肌细胞、非心肌细胞及细胞外基质的数量、结构、功能及遗传表型方面发生了适应性、增生性变化，即心室重塑。,（二）结构代偿,1、心肌肥大 (Myocardial hypertrophy),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,图：正常心脏横切面,图：向心性肥大 室壁增厚，心腔缩小,图:离心性肥大 心腔扩大，室壁也增厚,2、心肌细胞表型改变,心肌细胞恢复为胎儿期表型 分泌功能为主，收缩力降低,3、非心肌细胞和基质的改变,伸展及抗张力增强,僵硬，收缩力降低,三、心外代偿,(Extracardial compensation),(一) 血容量增加 (Increased blood volume),肾小球滤过分数 肾内血流重分布 醛固酮系统兴奋 ADH作用 心房钠尿肽,(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,收缩蛋白 调节蛋白,正常心肌舒缩的分子基础,1、收缩蛋白：肌球蛋白、肌动蛋白,2、调节蛋白：向肌球蛋白、肌钙蛋白,3、钙离子,4、ATP,发病机制,心脏各部舒缩活动不协调,心肌舒张性能异常,心肌收缩力降低,一、心肌收缩力降低,(Decreased myocardial contractility),(一) 心肌收缩蛋白的破坏 (二)心肌能量代谢紊乱 (三)心肌兴奋收缩耦联障碍,(Injuries of myocardial contractile protein),(一) 心肌收缩蛋白的破坏,1、正常细胞数量减少,心肌细胞坏死 （ myocyte necrosis） 心肌细胞凋亡 （ myocyte apoptosis）,心肌细胞坏死,心肌细胞凋亡,2、心肌结构改变,心肌细胞体积增大肌原纤维增多 肌节排列紊乱肌原纤维减少或萎缩、心肌间质纤维化,3、心室扩张,心室腔扩大、室璧变薄搏出量,发生因素：心肌细胞数量减少 胞内肌丝重排细胞长度增加 基质降解心肌细胞错位,(二)心肌能量代谢紊乱,心肌能量生成障碍 (impaired energy production) 心肌储能减少 (reduced energy reserve) 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、维生素B1缺乏,ATP缺乏引起的后果： 收缩性减弱 Ca2+转运和分布异常、线粒体功能异常 收缩相关蛋白质合成减少,2. 心肌能量储存障碍 (impaired energy deposit),磷酸肌酸( CP ）形式储存能量,心衰时：胎儿型CPK CPK活性 CP ,3. 心肌能量利用障碍 (impaired energy utilization),过度肥大的心肌其肌球蛋白头部 ATP酶活性下降,V1 型转变为 V3 型,（人心房、动物心室）,(Impaired excitation- contraction coupling),(三)心肌兴奋收缩耦联障碍,心肌兴奋、收缩耦联的过程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,肌浆网Ca2+摄取能力,1. 肌浆网处理Ca2+功能障碍,肌浆网 Ca2+泵活性减弱.酶蛋白含量,肌浆网Ca2+释放量 肌浆网储存钙 肌浆网受体钙通道（ryanodin receptor） 酸中毒结合钙解离,肌浆网Ca2+储存量 肌浆网摄取钙 粒体摄取Ca2+ Na+/Ca2+交换的钙外排,经钙通道内流受阻,2. 胞外Ca2+内流障碍,高钾血症时K+可阻止Ca2+的内流,心肌细胞膜-肾上腺素能受体数量敏 感性,心肌内去甲肾上腺素减少,3. 肌钙蛋白与Ca2+结合障碍,二、心肌舒张性能异常,(Impaired myocardial diastolic properties),细胞内钙离子复位延缓,心室顺应性,肌球-肌动蛋白复合体解离障碍,心室舒张势能降低,三、心脏各部舒缩 活动不协调,(Inconsistent behavior in systolic and diastolic function of the heart),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,(Consequences of the pumping dysfunction),第六节 心脏泵血功能障碍 对机体的主要影响,心输出量不足,低排出量综合征 （前向衰竭） 静脉淤血综合征（后向衰竭）,肺循环淤血 体循环淤血,心输出量 (cardiac output,CO)减少 心脏指数 (cardiac index,CI)降低 射血分数 (ejection fraction)降低 心室充盈(ventricular filling)受损 (充盈压升高和心室舒张末容积增大） 心率(heart rate)增快,一低排出量综合征 (syndrome of low output),心悸、无力、头晕 皮肤苍白、发绀 肾功能障碍 心源性休克,心输出量不足的临床表现,（一）肺循环淤血 (Pulmonary congestion),当肺毛细血管楔压（pulmonary capillary wedge pressure,PCWP) 18 mmHg时，即出现肺循环淤血征，见于左心衰竭,二、静脉淤血综合征,肺循环淤血、肺水肿表现为：,咳嗽、咳痰、咯血,劳力性呼吸困难的发生机制:,回心血量肺淤血 心率舒张期缩短心室充盈肺淤血 耗氧量缺氧/CO2潴留兴奋呼吸中枢,端坐呼吸的发生机制:,端坐时部分血液转移到 躯体下半部，肺淤血减轻 端坐时胸腔容积增大，肺 活量增加 端坐位可减少水肿液的 吸收，肺淤血减轻,平卧膈肌上移妨碍肺扩张 入睡后迷走神经兴奋，使支气管收缩 入睡后平卧后下肢静脉血回流增多，肺淤血、水肿加重 入睡后中枢对传入刺激的敏感性降低，肺淤血严重时刺激呼吸中枢,夜间阵发性呼吸 困难的发生机制:,肺水肿的 发生机制,（二） 体循环淤血 (Systemic congestion),当中心静脉压（central venous pressure，CVP）16 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 静脉淤血和静脉压升高 颈静脉怒张、 肝颈静脉反流征（+） 心性水肿 肝肿大及肝功能损害 胃肠道淤血所致的消 化道症状,颈静脉充盈 发绀 静脉压增高 肝脏肿大 腹水 双下肢水肿 X光片显示右心扩大,右心衰,(Pathophysiological basis of prevention and treatment for heart failure ),第七节 心力衰竭 防治的病理生理基础,防治原发病，消除诱因 减轻心脏前、后负荷 改善心脏的舒缩功能 改善心肌代谢 干预心肌改建 促进心肌生长 : 细胞移植、转基因技术 替代衰竭的心脏 心脏移植、人工心脏、左室辅助泵,1.掌握心力衰竭、充血性心力衰竭、向心性肥大、 离心性肥大、高输出量性心力衰竭等概念 2. 掌握心功能不全的代偿反应 3. 掌握心肌收缩能力和舒张能力降低的主要机制 4. 熟悉心功能不全时的临床表现并掌握3种呼吸困难的 发病机制 5. 熟悉心功能不全的常见原因及诱因,学 习 要 求,心输出量:指每分钟心输出量 正常值：3.5-5.5L/min,低心输出量型心衰患者 2.5 L/min,心脏指数：单位体表面积的每分 钟心输出量 正常值： 2.5 - 3.5L/min .m2,低心输出量型心衰患者 2.5 L/min.m2,射血分数：每搏输出量与心室舒 张末期容积的比值 正常值： 0.56 - 0.78,心衰患者： 0.5,感染诱发心力衰竭的机制,4呼吸道感染,肺通气、换气障碍 缺氧，耗氧 肺循环阻力增加右室负荷加重,1发热兴奋交感神经 代谢率 心肌耗氧,3毒素可直接损害心肌,2、心率 心肌供血不足,酸中毒 诱发心衰的机制,H+竞争性抑制Ca2+与心肌肌钙蛋白的结合 H+ 血钾 抑制Ca2+ 内流、心律失常 H+抑制肌浆网Ca2+的释放 H+抑制肌球蛋白ATP酶活性 H+抑制心肌能量代谢 ATP生成减少 H+诱发产生心肌抑制因子 H+使毛细血管前括约肌松驰、小静脉张力不变，回心血量减少，心输出量减少,醛固酮(aldosterone),肾上腺皮质球状带分泌,促进远曲小管和集合管对 Na的重吸收及K、H的排出,抗利尿激素 (antidiuretic hormone,ADH),下丘脑视上核合成，神经垂体储存,促进集合管对水的重吸收,心房肌细胞合成、储存,心房钠尿肽 (atrial natriuretic peptide,ANP),作用： 促进近曲小管钠水的排出,RyR,Ca