大学病理生理学第十四章心脏功能不全

1、大学病理生理学第十四章心脏功能不全美国美国, , 冠心病死亡人数冠心病死亡人数5050万万/ /年年中国中国, , 高血压患病人数高血压患病人数11亿人亿人心血管病及肿瘤死亡病例占总死亡人数的百分比心血管病及肿瘤死亡病例占总死亡人数的百分比WHOWHO世界卫生统计年报世界卫生统计年报心血管病是人类心血管病是人类“第一杀手第一杀手”心力衰竭心力衰竭 ( (heart failure) :) : 简称心衰。是指各种病因导致心简称心衰。是指各种病因导致心脏舒缩功能受损或心室血液充盈受限，脏舒缩功能受损或心室血液充盈受限，在有足够循环血量的情况下，使心排出在有足够循环血量的情况下，使心排出量明显减少，

2、以致不能满足机体代谢需量明显减少，以致不能满足机体代谢需要，出现全身组织器官灌流不足，肺循要，出现全身组织器官灌流不足，肺循环和环和/ /或体循环静脉瘀血的病理过程。或体循环静脉瘀血的病理过程。1. 1. 循环衰竭循环衰竭（circulatory failure） 循环系统中任一组分（如心脏、血管循环系统中任一组分（如心脏、血管及血容量等）发生改变而导致的心排出量及血容量等）发生改变而导致的心排出量不足。不足。2. 2. 心肌衰竭心肌衰竭（myocardial failure） 心肌舒缩性能降低所致的心力衰竭。心肌舒缩性能降低所致的心力衰竭。3. 3. 心房衰竭与心室衰竭心房衰竭与心室衰竭4.

3、 4. 充血性心衰充血性心衰（congestive heart failure） 慢性心衰时，常伴有血容量及组织间液代偿性慢性心衰时，常伴有血容量及组织间液代偿性增多及体循环和（或）肺循环静脉系统淤血、水肿增多及体循环和（或）肺循环静脉系统淤血、水肿。5. 5. 心功能不全心功能不全（cardiac insufficiency） 心功能从完全代偿到失代偿的整个过程心功能从完全代偿到失代偿的整个过程。第一节第一节 病因和分类病因和分类 心衰心衰 Causes and Classification 1. 1. 心肌受损心肌受损(myocardial injury) 一一 、病因、病因(causes

4、)myocardial infarctionmyocarditiscardiomyopathymyocardial toxicosiscoronary atherosclerosisanemiarespiratory failuredeficiency of Vit B1diabetes原发性原发性(primary)继发性继发性(secondary) 2. 2. 心脏负荷过度心脏负荷过度 (cardiac overload)压力负荷过度压力负荷过度( pressure overload)容量负荷过度容量负荷过度( volume overload)hypertensioncor pulmonal

5、e stenosis of aortic valvevalvular insufficiencyatrial septal defectventricular septal defectchronic anemiahyperthyroidism3. 心室充盈障碍心室充盈障碍(disorder of ventricular filling)stenosis of atrioventricular valvesrestrictive cardiomyopathycardiac tamponade constrictive pericarditis4. 4. 心律失常心律失常(cardiac arr

6、hythmia)tachycardia and bradycardiapremature systoleatrioventricular blockventricular fibrillationatrial fibrillation二、诱因二、诱因(precipitating factor) 1 1. .感染（感染（Infection）感染感染发热发热代谢率代谢率心脏负荷心脏负荷心率心率心肌耗氧量心肌耗氧量毒素毒素抑制心肌舒缩功能抑制心肌舒缩功能肺血管阻力肺血管阻力右心衰右心衰 2. 2. 心律失常心律失常心排出量下降心排出量下降心肌耗氧量增加心肌耗氧量增加冠脉流量下降冠脉流量下降3.3.电

7、解质与酸碱平衡紊乱电解质与酸碱平衡紊乱H H+ +、K K+ +与与CaCa2+2+竞争细竞争细胞膜上的通道胞膜上的通道H+H+与与CaCa2+2+竞争肌钙蛋白竞争肌钙蛋白高高K K+ +诱发心律失常诱发心律失常抑制心肌抑制心肌收缩功能收缩功能 4. 4. 妊娠、分娩妊娠、分娩 ( (gestation and childbearing) 妊娠时血容量增加，心脏负荷增加妊娠时血容量增加，心脏负荷增加临产时子宫收缩临产时子宫收缩, ,交感兴奋交感兴奋静脉回流明显增多静脉回流明显增多外周阻力增加外周阻力增加5. 其他其他过多过快输液过多过快输液情绪激动情绪激动过度运动过度运动气候剧变气候剧变 三、

8、分类三、分类(classification) 1. 1. 按发生部位按发生部位 2. 2. 按发生速度按发生速度 3. 3. 按心排出量水平按心排出量水平 5. 5. 按心衰严重程度按心衰严重程度4. 4. 按收缩与舒张功能障碍按收缩与舒张功能障碍左心衰右心衰全心衰急性心衰慢性心衰低心排出量型高心排出量型轻度心衰中度心衰重度心衰收缩性心衰舒张性心衰混合型6. 6. 按心衰发展过程按心衰发展过程A A级：有相关病史，但无结构改变级：有相关病史，但无结构改变B B级：有结构改变，但无心衰改变级：有结构改变，但无心衰改变C C级：有结构改变，现或曾有心衰改变级：有结构改变，现或曾有心衰改变D D级：

9、明显心衰改变，反复心衰发作级：明显心衰改变，反复心衰发作ACC/AHAACC/AHA成年慢性心力衰竭分级成年慢性心力衰竭分级 第二节第二节 机体的代偿适应反应机体的代偿适应反应 心心 衰衰 Compensatory and Adaptive Response（一）交感神经系统激活（一）交感神经系统激活1. 1. 机制机制心排出量心排出量减压反射受抑减压反射受抑(depressor reflex)慢性低灌流慢性低灌流压力感受器改建压力感受器改建( (remodelling of baroreceptor) )容量感受器改建容量感受器改建(remodelling of volume recepto

10、r)2 . 2 . 代偿效应代偿效应（compensatory effects） 动用舒张期储备动用舒张期储备 动用收缩期储备动用收缩期储备 心率加快心率加快（1 1）动用心力储备）动用心力储备（2 2）体循环血流重新分配）体循环血流重新分配舒张舒张期储期储备备03. 3. 不利效应不利效应增加心肌耗氧量，减少冠脉流量增加心肌耗氧量，减少冠脉流量全身血管收缩，增加前后负荷全身血管收缩，增加前后负荷诱发心律失常诱发心律失常激活激活RAASRAAS，引起钠水潴留，引起钠水潴留(retension)促进心肌改建促进心肌改建组织低灌流，引起骨骼肌疲劳组织低灌流，引起骨骼肌疲劳(fatigue)1. 1

11、. 循环循环RAASRAAS的激活的激活（二）（二）RAAS激活激活 2. 2. 心肌局部心肌局部 RAAS RAAS 激活激活PAI-1（三）其他体液因素（三）其他体液因素(other humoral factors)vasoconstrictive NE、AngII、VP、ET、NPY 缩血管、促钠水潴留、促生长缩血管、促钠水潴留、促生长vasodilative ANP、BNP、ADM、PGE2、NO 扩血管、促钠水排出、抑生长扩血管、促钠水排出、抑生长二、细胞因子二、细胞因子(cytokines)和氧自由基和氧自由基 (oxygen free radicals)生成增多生成增多TNF-T

12、NF-负性肌力作用负性肌力作用心肌细胞凋亡心肌细胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)心肌改建心肌改建 2. 2. 心肌中氧化应激心肌中氧化应激 (oxidative stress)(oxidative stress)OFR OFR 心肌损伤心肌损伤三、心肌改建与心室重构三、心肌改建与心室重构 (myocardial remodeling and ventricular remodeling)myocardial hypertrophy 心肌肥大心肌肥大myocardial remodeling 心肌改建心肌改建ventricular remodeling 心室重构心室重构mole

13、cular remodeling 分子改建分子改建Definition：指在持续负荷过重及神经、体液过度：指在持续负荷过重及神经、体液过度激活状态下，心肌组织在结构、功能、数量及基激活状态下，心肌组织在结构、功能、数量及基因表达等方面所发生的适应性变化。因表达等方面所发生的适应性变化。1. 1. 机制机制机械性刺激机械性刺激化学性刺激化学性刺激蛋白激酶蛋白激酶 受体或力学感受器受体或力学感受器转录因子基因转录核核蛋白合成心肌重塑原癌基因生长因子胶原等表现形式（两种）表现形式（两种）: : 向心性肥大、离心性肥大向心性肥大、离心性肥大2. 2. 心肌重构的表现心肌重构的表现心肌总体舒缩功能心肌总

14、体舒缩功能心功能曲线左上移心功能曲线左上移心肌耗氧量心肌耗氧量S=Pr/2h (Laplace定律）定律）舒缩功能进行性舒缩功能进行性（不均衡性生长）（不均衡性生长）顺应性顺应性（ 僵硬度僵硬度）图图14-4 14-4 心功能障碍的发展机制心功能障碍的发展机制第三节第三节 发病机制发病机制Mechanisms of Heart Failure 心心 衰衰 心肌正常舒缩必备条件：心肌正常舒缩必备条件：1. 1. 收缩蛋白与调节蛋白性能正常；收缩蛋白与调节蛋白性能正常；2. 2. 能量代谢正常；能量代谢正常；3. 3. 钙离子运转正常。钙离子运转正常。一、心肌收缩成分减少和排列改变一、心肌收缩成分

15、减少和排列改变 1. 1. 心肌细胞坏死心肌细胞坏死（necrosis）心肌缺血心肌缺血心肌炎心肌炎心肌病心肌病心肌中毒心肌中毒心肌细胞心肌细胞凋亡、坏死凋亡、坏死心肌收缩心肌收缩性减弱性减弱2.2.心肌细胞凋亡（心肌细胞凋亡（apoptosis）3. 3. 肥大心肌收缩成分相对减少肥大心肌收缩成分相对减少4. 4. 心肌排列改变心肌排列改变间质蛋白酶激活间质蛋白酶激活胶原降解胶原降解负荷增加负荷增加细胞肌束滑脱移位细胞肌束滑脱移位 二、心肌能量代谢障碍二、心肌能量代谢障碍(disorders in myocardial energy metabolism)(disorders in myoc

16、ardial energy metabolism) 能量生成能量生成能量利用能量利用脂肪酸脂肪酸乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA三羧酸三羧酸循环循环ATPADP+PiCa2+与肌钙与肌钙蛋白结合蛋白结合心肌收缩心肌收缩正常心肌能量代谢过程正常心肌能量代谢过程CP能量储存能量储存1. 1. 生成障碍生成障碍冠脉阻塞冠脉阻塞休克休克严重贫血严重贫血心肌缺缺血缺氧血缺氧ATPATPVitB1VitB1缺乏缺乏焦磷酸焦磷酸硫胺素硫胺素丙酮酸氧化丙酮酸氧化脱羧障碍脱羧障碍线粒体线粒体(mitochondrion)损伤或数目减少损伤或数目减少2. 2. 储存障碍储存障碍ATPCP

17、CPK心肌改建心肌改建CPK（MM）CPK（MB）CPK活性活性3. 3. 利用障碍利用障碍 心肌肥大心肌肥大（失代偿）（失代偿）能量利能量利用障碍用障碍ATPATP酶酶活性活性(MLC TnT TnI)同功同功型转换型转换（isoform switch）能量生成能量利用脂肪酸乳酸丙酮酸葡萄糖氨基酸乙酰CoA三羧酸循环ATPADP+PiCa2+与肌钙蛋白结合心肌收缩心衰时的能量代谢障碍心衰时的能量代谢障碍VitB1缺乏冠脉阻塞休克严重贫血心肌肥大CP能量储存心肌改建CPK三、兴奋三、兴奋- -收缩偶联收缩偶联( (excitation- contraction coupling) )障碍障碍

18、1. 1. 心肌对交感神经系统的反应性心肌对交感神经系统的反应性NE受体减敏受体减敏(desensitization)Gs/Gi比值比值心衰时心衰时ATP,SRATP,SR的的CaCa2+ 2+ -ATP-ATP酶活性酶活性 兴奋时兴奋时CaCa2+2+释放释放NE. NE. 受磷蛋白磷受磷蛋白磷酸化酸化SRSR的的R R受体受体心肌收缩心肌收缩障碍障碍CaCa2+2+摄取摄取储存储存心肌舒心肌舒张障碍张障碍2. 2. 心肌细胞心肌细胞 转运障碍转运障碍CaCa2+2+（1 1）肌浆网）肌浆网( (sarcoplasmic reticulum) Ca ) Ca 2+2+ 运转障碍运转障碍电压依

19、赖性电压依赖性CaCa2+2+通道通道 受体操纵性受体操纵性CaCa2+2+通道通道 （2 2） 心肌细胞膜心肌细胞膜(sarcolemma)Ca(sarcolemma)Ca2+2+运转障碍运转障碍心衰时：心衰时：CaCa2+2+通道蛋白通道蛋白NENE、受体受体及及ACAC酶酶数量数量或或结构异常结构异常CaCa2+2+内流内流 （3) 3) 肌钙蛋白功能障碍肌钙蛋白功能障碍 心肌缺血心肌缺血H H+ +与与CaCa2+2+竞争性与竞争性与肌钙蛋白结合肌钙蛋白结合心肌收缩心肌收缩心肌顺应性心肌顺应性（myocardial compliance） 指心室在单位压力作用下发生的容指心室在单位压力

20、作用下发生的容积改变积改变（dv/dp）。）。 心肌僵硬度心肌僵硬度（myocardial stiffness） 指单位容积变化所引起的压力改变指单位容积变化所引起的压力改变 （dp/dv）。）。 四、顺应性降低四、顺应性降低 概念概念: :（1 1）心肌纤维化）心肌纤维化(fibrosis) （/ / 胶原比胶原比) ) （2 2）心壁增厚）心壁增厚 原因：原因：心室充盈减少心室充盈减少舒张末期压舒张末期压( (LVEDP 肺淤血、肺水肿肺淤血、肺水肿) )冠脉灌流减少冠脉灌流减少影响影响：（主要影响舒张功能）（主要影响舒张功能）五、心肌舒张负荷减小与五、心肌舒张负荷减小与 舒张被动阻力增大

21、舒张被动阻力增大 1. 1. 心室充盈量不足心室充盈量不足 2. 2. 冠状动脉灌流不足冠状动脉灌流不足 弹开效应弹开效应 带动心肌舒张带动心肌舒张六六 、心室壁舒缩协调障碍、心室壁舒缩协调障碍第四节第四节 对机体的主要影响对机体的主要影响effect of heart failure on the body心心 衰衰 一、低排出量综合征一、低排出量综合征(low output syndrome, forward failure) （一）心脏泵血功能降低（一）心脏泵血功能降低1. CO1. CO和和CI CI CO CO 正常人正常人: 3.5 - 5.5 L/min: 3.5 - 5.5 L

22、/min 心衰心衰: 3.5 L/min : 3.5 L/min CI CI （CI = CO/surface areaCI = CO/surface area） 正常人正常人: 2.5 - 3.5 L/min/m: 2.5 - 3.5 L/min/m2 2 心衰心衰: 2.2 L/min/m: 2.2 L/min/m2 2泵功能储备泵功能储备 2. 2. 收缩或收缩或/ /和舒张功能指标和舒张功能指标(2)V(2)Vmaxmax( ( 指负荷为指负荷为0 0时心肌最大收缩速度时心肌最大收缩速度) )(1)(1)射血分数射血分数(ejection fraction, EF)(ejection

23、fraction, EF) EF = SV/VEDV EF = SV/VEDV 正常左室正常左室 EF = 0.6EF = 0.60.090.09 心衰时可心衰时可 0.3 0.3力速度Vmax力-速度曲线（4 4）dp/dt maxdp/dt max( (心室等容舒张期室内压下降心室等容舒张期室内压下降的最大速率的最大速率 ) ) （3 3）+dp/dt max+dp/dt max( (心室等容收缩期室内压心室等容收缩期室内压 上升的最大速率上升的最大速率) )3. 3. 心室充盈压和心室舒张末容积心室充盈压和心室舒张末容积(1) (1) 左室舒张末压左室舒张末压( left ventric

24、ular end diastolic pressure, LVEDP ) 正常时正常时 12 12 mmHg临床病人临床病人: : PAWP (pulmonary artery wedge pressure)PCWP (pulmonary capillary wedge pressure) 正常平均为正常平均为7 mmHg7 mmHg（2 2）右室舒张末压右室舒张末压( right ventricular end diastolic pressure, RVEDP ) ) 临床临床: CVP, : CVP, 正常正常: 6 - 12 cmH: 6 - 12 cmH2 2OO（3）VEDV 4.

25、 4. 心率加快心率加快 （二）血压变化（二）血压变化（三）脏器血流重分配（三）脏器血流重分配(redistribution)（四）外周血管和组织的适应性改变（四）外周血管和组织的适应性改变 1. 1. 动脉血压动脉血压或正常，脉压或正常，脉压2. 2. 静脉血压静脉血压二、静脉淤血综合征二、静脉淤血综合征(backward failure)（一）淤血的机制（一）淤血的机制 循环血量增加循环血量增加 心排出量减少心排出量减少 VEDPVEDP（二）体循环静脉淤血（二）体循环静脉淤血 (venous congestion of systemic circulation)liver: stagna

26、tion of blood, swelling, jaundice, fatty degeneration, liver cirrhosis 2. gastrointestinal tract: maldigestion, anorexia nausea, vomiting, diarrhea3. engorgement of jugular veins, edema of lower limb（四）肺循环淤血（四）肺循环淤血 (congestion of pulmonary circulation)肺淤血、水肿肺淤血、水肿 呼吸困难呼吸困难 1. 1. 呼吸困难机制呼吸困难机制（1 1）肺顺应性降低）肺顺应性降低 （2 2）气道阻力增大）气道阻力增大 （3 3）肺毛细血管旁感受器兴奋性增高）肺毛细血管旁感受器兴奋性增高 （4 4）化学感受器传入冲动增多）化学感受器传入冲动增多 2. 2. 表现形式表现形式 （1 1）劳力性呼吸困难）劳力性呼吸困难（dyspnea on