病理生理学课件心力衰竭

心力衰竭,四川中医药高等专科学校病理教研室,主讲：赵江波,2,心脏的“泵”功能,若一个人活80岁，在他一生中:心脏将跳动30亿次之多！输送的血液将达3亿多升，足以装满1600架四引擎波音747客机的全部油箱！所作的功，相当于将3万公斤重的物体向上举到喜马拉雅山顶峰所作的功！,3,心血管病已经成为世界性的负担,57%死亡是由心血管病引起世界性头号死亡原因和致残因素为此花费大量金钱和劳动,4,心力衰竭的概念,心力衰竭(Heartfailure)：在各种致病因素的作用下，心脏收缩（或）和舒张功能发生障碍，以至于心输出量绝对或相对减少，不能满足机体功能代谢需要的病理过程。又称泵衰竭。心衰是以循环功能障碍为主的病理过程。主要为体或肺静脉系统淤血和动脉系统血液灌流不足。临床上出现相应症状。,5,各种致病因素,心脏收缩舒张功能障碍,心输出量降低,机体需要不能满足,在各种致并病因素作用下，由于心肌收缩和/或舒张功能障碍，使心泵功能降低，导致心输出量绝对或相对减少，不能满足机体代谢需要的病理过程,Heartfailureisaconditioninitiatedbyimpairmentoftheheartsfunctionasapump!,Concept,6,其他概念：,1充血性心力衰竭当心衰呈慢性经过时，往往伴有血容量及组织间液增多和静脉系统淤血，并出现水肿。心输出量静脉回流受阻充血（淤血）组织间液肾血流激活RAAS钠水潴留血容量水肿2心功能不全与心衰无本质区别，只是程度的不同，临床上二者通用。心衰一般指心功不全晚期，有明显的临床症状和体证，而心功不全包括从代偿到失代偿的全过程。,7,心力衰竭的病因、诱因和分类,一、心力衰竭的病因,（一）原发性心肌舒缩功能障碍,1、心肌损害：心肌炎、心肌梗死、心肌病、心肌中毒、心肌纤维化、克山病等2、代谢障碍：VitB1缺乏、缺血、缺氧,8,（二）心脏负荷过重1、压力负荷过重：高血压、主动脉（或瓣）狭窄、肺栓塞、肺动脉高压2、容量负荷过重：动脉瓣膜关闭不全、动-静脉瘘、室缺、甲亢、贫血,9,（三）心室舒张受限见于心包积血、积液，心包缩窄。（四）严重心律失常见于重度心动过缓、心室颤动。,10,病因（summarize),原发性心肌舒缩功能障碍,心肌损害,代谢异常,心脏负荷过度,压力负荷,容量负荷,后负荷,前负荷,病因,心室充盈受限,11,诱因(inducementfactors)基本病因为基础，某些因素为诱因诱发心力衰竭,全身感染,酸碱平衡及电解质代谢紊乱,心律失常,妊娠与分娩,劳累,紧张,激动,贫血,甲亢,.,常见诱因,二、心力衰竭的常见诱因,12,（一）全身感染,感染,13,（二）酸碱平衡及电解质代谢稳乱,1酸中毒：酸中毒时H+竞争性抑制Ca2+与心肌肌钙蛋白结合，抑制Ca2+内流和肌浆网对Ca2+的释放，使心肌收缩力减弱。H+抑制肌球蛋白ATP酶活性使心肌收缩功能障碍。使毛细血管括约肌松弛，而小静脉张力不变，导致微循环出现灌多流少，回心血量减少，心输出量下降。,14,2高钾血症,酸中毒并发血钾升高心肌动作电位复极化期Ca2+内流心肌收缩性降低高钾血症心肌传导性单向阻滞和传导缓慢形成兴奋折返（reentry）心律失常心输出量心衰,15,（三）心律失常(尤其是快速型心律失常),16,（四）妊娠与分娩,妊娠期血容量（临产期）,分娩时疼痛、精神紧张,稀释性贫血高动力循环状态心率心搏出量收缩阻力心率,交感一肾上腺髓质系统兴奋,静脉回流小血管收缩,心脏前负荷（左室）后负荷心肌耗氧量和冠脉流量,心输出量,17,三、心力衰竭的分类,（一）按发生部位：左心衰竭右心衰竭、全心衰竭。,（二）按发生速度：急性心衰：发病急、代偿不充分、BP；慢性心衰：发病缓慢、代偿充分、BP正常。,18,（三）按心衰时心输出量：高输出量型心衰：心输出量绝对值高于正常。（见于甲亢、严重贫血、VitB1缺乏、动-静脉瘘等）低输出量型心衰：心输出量绝对值低于正常。（见于绝大多数心衰病人）,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,20,轻度心衰心功能12级，体力活动不受限或轻度受限中度心衰心功能3级，体力活动受限重度心衰心功能4级，丧失体力活动能力,（四）按病情严重程度分类,21,收缩障碍性心衰主要由心肌变性，细胞死亡所致。见于高血压性心脏病、冠心病等。舒张障碍性心衰心室充盈受限所致。见于心包炎、肥厚性心肌病、心肌纤维化等。,（五）按发病机制分类,22,心力衰竭的发病机制,复习内容：心肌收缩的细胞和分子生物学基础,1心肌细胞的组成,肌原纤维：由基本功能单位肌节组成,肌膜、横管系统、肌浆网（sarcoplasmicreticulum,SR）,膜系统：,核：代谢和遗传控制中心,线粒体：能量供应站,心肌细胞,23,2.正常心肌舒缩的分子基础,钙离子,ATP（为粗、细肌丝的滑动提供能源）,兴奋的电信号转化为机械收缩的中介,心肌兴奋,胞浆Ca2+,Ca2+与调节蛋白结合,肌球蛋白头部和肌动蛋白结合,形成横桥,与肌球蛋白结合的ATP水解释放出能量,肌动蛋白滑动,心肌收缩,25,肌丝滑行过程,26,心泵功能的决定因素,每搏量,前负荷,收缩性+舒张性,心输出量,心率,后负荷,27,心力衰竭的发病机制,一、心肌收缩功能障碍,二、心肌舒张功能异常,三、心脏各部舒缩活动不协调,28,一、心肌收缩功能障碍,收缩相关蛋白质丧失能量的生成-储存-利用障碍兴奋-收缩偶联障碍心肌肥大的不平衡生长,心肌收缩性（myocardialcontractility）:指心肌接受有效刺激后产生张力和缩短的能力，是决定心输出量最重要的因素。,29,(一)收缩相关蛋白质丧失,收缩性下降,30,1.细胞坏死(necrosis),原发损害：梗死、心肌炎、中毒、心肌病,继发损害：,负荷、肥厚、舒张期短缺血胶原物质交换高浓度NE、AT直接毒性作用,临床上：,引起心肌坏死最常见的原因是急性心肌梗死,31,心肌细胞坏死,线粒体肿胀溶酶体破坏中性粒、巨噬细胞浸润,心肌梗塞的凝固性坏死,切片1218小时嗜伊红染色，肌纤维无核白细胞浸润大体45天白梗塞充血性边界,正常心肌细胞,Coagulationnecrosis,33,2.细胞凋亡(apoptosis),凋亡指数（凋亡细胞数/每100个细胞）达35.5(N:0.20.4%）,凋亡相关因素：,氧化应激儿茶酚胺自氧化、促炎性因子引起呼吸爆发、黄嘌呤氧化酶激活、磷脂酶A2活化,细胞因子生成过多TNF-、IL-1、IL-6、IFN等钙稳态失衡线粒体功能异常,34,(二)、心肌能量代谢障碍,心肌能量代谢示意图,35,(1)能量生成障碍：严重缺血缺氧葡萄糖有氧氧化及酵解的酶活性肥大心肌线粒体相对利用氧能力ATP缺乏影响心肌收缩性的途径：肌球蛋白头部的ATP酶水解ATP减少Ca2+转运及分布异常心肌细胞不能维持正常的胞内离子环境心肌蛋白合成减少(2)能量利用障碍：肌球蛋白头部ATP酶活性下降,心肌能量代谢紊乱,36,肌球蛋白ATPase活性降低,37,肌球蛋白ATPase活性降低,代偿状态时，V1增多；失代偿时，V3增多。,38,(三)、心肌兴奋-收缩偶联障碍,肌浆网Ca2+处理功能障碍肌浆网摄取Ca2+能力：ATP，PLN磷酸化减弱,心肌缺血缺氧,ATP,肌浆网Ca2+泵活性Ca2+本身酶蛋白含量,心力衰竭,心肌内NE,-受体下调,受磷蛋白（PLN）磷酸化,肌浆网Ca2+摄取能力,39,肌浆网储存Ca2+,SR摄取+线粒体摄取,胞膜Na+/Ca2+交换的Ca2+外排功能代偿性增强,后果：心肌收缩时释放到胞浆中Ca2+的减少，心肌收缩性降低,40,肌浆网释放Ca2+：RyR，酸中毒Ca2+与肌浆网结合牢固,Ca2+通道受体蛋白及其表达肌浆网Ca2+储存减少H+Ca2+与钙储存蛋白结合紧密,后果：心肌收缩时释放到胞浆中Ca2+的减少，心肌收缩性降低,41,途径：钙通道（电压依赖性、受体操纵性）钠钙交换体作用：升高胞浆内Ca2+浓度；诱发肌浆网释放Ca2+原因：肥大心肌-R密度相对NE酸中毒时，H+降低-R对NE的敏感性高钾血症,胞外Ca2+内流,42,各种原因引起的心肌细胞酸中毒，可导致Ca2+与肌钙蛋白结合障碍，影响到心肌兴奋收缩偶联过程：H竞争肌钙蛋白的结合位置（TnC）酸中毒时Ca2+与肌浆网结合牢固，除极化时释放Ca2+缓慢酸中毒可引起高血钾,肌钙蛋白与Ca2+结合障碍,43,44,(四)肥大心肌的不平衡生长,1.心肌的增长超过交感神经轴突的增长，心肌内NE含量2.肥大心肌血液供应减少：毛细血管数目不能按比例增长、口径变小、血液弥散距离增大等；3.肥大心肌表面积与重量之比降低，Ca2+内流4.单位体积心肌线粒体数目，功能障碍5.肌球蛋白ATP酶活性降低：V1同工酶，V3同工酶,含义：心脏重量的增加与心功能增强不成比例,过度肥大：,心脏重量500g,左室重量200g,45,收缩性下降的机制,心肌收缩性减弱,能量代谢异常,生成障碍,利用障碍,心肌细胞的坏死和凋亡,兴奋-收缩藕联障碍,心肌重构的失代偿,钙离子与肌钙蛋白结合障碍,钙离子内流障碍,钙离子摄取储存释放,46,二、心脏舒张功能异常,(一)Ca2复位延迟(二)肌球肌动蛋白复合体解离障碍(三)心室舒张势能减少(四)心室顺应性降低,47,(一)Ca2复位延迟,心肌缺血、缺氧等,Ca2与肌钙蛋白解离障碍,肌浆钙降低速度慢,肌质网摄取、结合钙的能力,ATP,Na-Ca2交换,酸中毒,钙泵活性,48,(二)肌球肌动蛋白复合体(横桥)解离障碍,心肌舒张首先需拆除横桥，该过程不仅需要Ca2+与肌钙蛋白解离，尚须ATP的参与。心肌缺血、缺氧时，由于肌钙蛋白与Ca2+亲和力增加使Ca2+难以解脱。更重要的是由于ATP缺乏，使肌球-肌动蛋白复合体难以分离以致严重影响心脏的舒张充盈。,49,(三)心脏舒张势能降低,当心肌受损或心衰时，收缩末期心脏构型改变不明显，心脏的舒张势能亦减弱；而当冠脉阻塞或因室壁张力和室内压增大以致冠脉难以快速充盈时，舒张势能降低，影响心室的舒张。,心室的收缩作用减弱冠脉灌流减少、心室内压过高,50,(四)心室顺应性降低,心室顺应性:指心室单位压力变化所引起的容积改变(dv/dp),原因：心肌肥大、心肌炎、水肿、纤维化、间质增生等,临床意义：左心衰竭（肺淤血、肺水肿）机制：心室顺应性心室充盈障碍心输出量舒张末期压力静脉回流障碍,51,心室顺应性降低,心室顺应性常以心室舒张未期压力(纵轴)-容积(横轴)曲线(P-V曲线)表示之。,a,b,c,舒张末期压力,舒张末期容积,a顺应性降低,b顺应性正常,c顺应性升高,图13-4心室压力-容积(P-V)曲线示意图,52,心肌舒张功能障碍,心肌舒张功能障碍,钙离子复位迟缓,钠钙交换体钙离子亲和力下降,ATP不足钙离子泵活性下降,肌球肌动复合体解离障碍,心室舒张势能减弱,心室顺应性降低,心肌肥大室壁变厚,水肿,间质增生纤维花,ATP不足,心肌肥大室壁变厚,间质增生纤维花,54,三、心脏各部分舒缩活动不协调,55,机体的代偿反应,代偿反应,心脏本身的代偿,神经内分泌系统,心脏以外的代偿,心率加快,心泵调节,心肌重构,交感-肾上腺髓质系统,RAS,ANP,ADH,血容量增加(bloodvolume),血流重分布(re-distribution)氧离曲线右移造血功能增强(hematogenicfunction),neuroendocrinesystem,stateoftheheart,(sympatheticnerve-adrenalmedulla),56,心功能的临床发展和分级,57,一、心脏本身的代偿,（一）心率（HR）,1，心输出量BP压力感受器CNS兴奋性2，心室舒张末期容积或压力右房和腔静脉淤血压力或容量感受器心率加快3，缺氧化学感受器呼吸加深加快影响循环功能心率,意义：1，可提高每分心输出量2，可提高舒张压，有利于冠脉的血液灌流。不利：心率180次/min，使心肌耗氧量增高；使舒张期明显缩短,58,(二)、心脏扩张,心腔紧张原性扩张：心肌收缩力增强2.2m收缩力最大CO肌节长度2.4m收缩力CO3.65m不能收缩肌原性扩张心脏肌源性扩张：心肌收缩力丧失或减弱,59,（1）概念：心肌细胞体积(直径、长度和肌节数量)增大并伴间质增生的心脏重量增加。但心肌细胞数量并无增加。,（三）心肌肥大myocardialhypertrophy,hypertrophy,体积,60,（2）心肌肥大的2种形式：,心肌肥大表现为向心性和离心性肥大向心性肥大指心脏室壁增厚、重量增加，无明显的心腔扩大，主要是由于心脏长期压力负荷过度所致。离心性肥大是指明显的心腔扩张，室壁稍厚，心脏重量增加，往住由长期容量负荷过度引起。,心肌肥大,概念,向心性肥大离心性肥大,分类,机制,意义,增加心肌的收缩力维持心输出量降低室壁张力降低心肌耗氧量减轻心脏负担负面影响：缺氧能量代谢障碍心肌收缩性减弱,压力负荷和牵张刺激磷酸酯酶系统蛋白激酶C；儿茶酚胺或受体G蛋白激活AMP系统和蛋白激酶A激活；血管紧张素G蛋白和磷脂酶C蛋白激酶C和钙调蛋白依赖的蛋白激酶激活；心肌肥大信号细胞核基因反应心肌肥大,压力负荷心肌纤维呈并联性增生肌纤维变粗心室壁厚度增加,容量负荷心肌纤维呈串联性增生肌纤维长度增加心腔扩大,心肌细胞体积增大，重量增加,62,向心性肥大,离心性肥大,心肌肥大的2种形式：,63,二、心脏以外的代偿,(一)血容量增加,BP肾灌注机制：GFR交感肾上腺髓质兴奋肾素血管紧张素醛固酮系统激活肾内血流重分布钠水重吸收滤过分数（FF）醛固酮ADHANP意义：积极作用心室充盈CO维持动脉血压不利影响心性水肿，心脏负荷耗氧,64,(二)循环血液重新分配,心输出量减少时减少次要器官（皮肤、骨骼肌和腹腔内脏等）的供血比例以保证重要脏器（心、脑）的血液供应。,65,循环血液重新分配代偿能力有限：,次要脏器血管长期收缩缺血和酸中毒缺血后过度充血（血液二次重分配）重要脏器血流量血管长期收缩外周阻力增加加重衰竭心脏后负荷心输出量减少；静脉收缩回心血量前负荷心衰加重因而，这只是一种暂时性的代偿机制，只在急性或轻、中度心力衰竭时才具有代偿意义。,66,三、神经-体液反应及其后果,SympatheticNSRAASCytokinesGrowthFactorsFreeRadicals,心脏负荷增大心肌耗氧量增加细胞因子的损伤作用氧化应激心肌改建(remodeling)水钠潴留,67,EffectofSympatheticActivationinHeartFailure,CNS交感神经传出,肾脏及其血管交感活性,激活RASS,血管收缩Na水潴留,心衰进展,心脏交感活性,1受体,2受体,1受体,心肌细胞死亡心律失常,68,EffectofRAASystemPathwaysInHeartFailure,AdrenalVascularMyocardialRenalCNS,TargetReceptorSites,69,AldosteronesRoleinHeartFailure,醛固酮,70,心肌Remodeling的概念,心肌改建(myocardialremodeling)是指心脏组织对血流动力学紊乱、神经体液及血液理化等损伤因素所发生的一切结构和功能的适应性改变。在结构上表现为细胞表型改变、增生、纤维化、肌层细胞重排、管腔比例改变等。在功能上表现为顺应性降低，反应性改变等。,71,RemodelingProcess,肥大细胞外基质：胶原讲解胶原增生,胚胎蛋白基因重新表达心肌细胞功能改变凋亡,射血分数活动耐受瓣膜反流心律失常,室壁增厚心腔扩大室壁压力增加耗O2增加,72,心肌改建贯穿心衰发展的整个过程,73,心肌改建发生的机械、化学、细胞-基质-自旁分泌调节网络失衡示意图,74,第四节心衰时机体的主要功能代谢变化,肺循环瘀血（左心衰）体循环淤血（右心衰）心输出量不足,三方面的表现：(血流动力学）,75,肺循环瘀血（左心衰）,劳力性呼吸困难端坐呼吸夜间阵发呼吸困难,（一）呼吸困难,（二）肺水肿,急性左心衰最严重的表现,76,呼吸系统变化,左心衰竭能导致肺淤血、肺水肿；因此主要的临床表现是呼吸困难(dyspnea)。,肺水肿,心力衰竭细胞,77,劳力性呼吸困难：,1.概念：体力活动发生的呼吸困难，休息时减轻或消失,体力活动需氧但缺氧加剧，CO2潴留呼吸中枢产生“气急”的症状。体力活动心率舒张期冠脉灌注心肌缺氧且左室充盈肺淤血体力活动回心血量肺淤血肺顺应性通气作功呼吸困难,2.机制：,78,端坐呼吸：,1.概念：心衰病人平卧可加重呼吸困难而被迫采取坐或半卧体位以减轻呼吸困难的状态,2.机制：,端坐时回心血量肺淤血端坐时膈肌下移胸腔容积肺活量肺通气端坐时水肿液吸收肺淤血,79,夜间阵发性呼吸困难：（左心衰竭的典型表现）,1.概念：患者夜间入睡后因突感胸气紧闷被惊醒，在端坐咳喘后缓解.,2.机制：,平卧胸腔容积通气入睡后迷走神经兴奋支气管收缩气道阻力人睡后中枢抑制反射敏感性肺淤血PaO2刺激呼吸中枢通气憋醒,3.心性哮喘：夜间阵发性呼吸困难伴喘息,80,肺水肿（急性左心衰最严重的表现）,机制：,1毛细血管压左心衰左室舒张末期压力肺毛细血管压超过其代偿能力肺水肿2毛细血管通透性,肺循环淤血肺泡通气血流失调缺氧毛细血管通透性肺水肿肺泡表面活性物质破坏肺泡表面张力毛细血管通透性肺水肿,81,体循环瘀血（右心衰）,（）静脉淤血和静脉压升高,表现：颈静脉怒张臂肺循环时间延长肝颈回流征阳性等,机制：水钠潴留、血容量扩大右心房压增高，静脉回流受阻,（二）水肿（心性水肿）（三）肝肿大压痛（右心衰早期表现，95-99%）肝功能异常,82,体循环淤血,静脉淤血和静脉压升高,水肿,肝肿大压痛和肝功能异常,体循环淤血的临床表现,83,槟榔肝,84,心输出量不足,组织缺血,（一）皮肤苍白或发绀（二）疲乏无力、失眠、嗜睡（三）尿量减少（四）心源性休克,表现：,85,心输出量不足,疲乏无力、失眠嗜睡,皮肤苍白或发绀,尿量减少,心源性休克,表现形式,86,心力衰竭,肺循环充血,体循环淤血,心输出量不足,呼吸困难,肺水肿,颈静脉怒张静脉压上升,水肿,肝功能异常,皮肤苍白发绀,疲乏无力失眠嗜睡,血压偏低脉压缩小心源性休克,尿少,心力衰竭的临床表现,87,水、电解质和酸碱平衡紊乱,1、钠水潴留心性水肿2、长期限制食盐及应用利尿剂低钠血症3、继发性醛固酮增多及长期使用(排钾