病生心功能不全

,病理生理学教研室,第十四章 心功能不全,,大纲要点,2,熟悉 心力衰竭的病因、诱因与分类、机体的代偿反应及其意义,掌握 心力衰竭概念、发病机制,3,熟悉 机体的功能和代谢变化,4,了解防治的病理生理基础,病因、诱因与分类,机体的代偿反应及意义,发生机制,机体的功能和代谢变化,防治的病理生理学基础,Clinical example,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, 唇甲紫绀，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) 。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。 分析患者发生了哪些病理生理变化？,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）,心功能不全:各种原因导致心脏泵血功能降低。 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。,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。,第一节 心力衰竭的病因、诱因与分类,一、病因,（一）原发性心肌舒缩功能障碍,原发性弥漫性心肌病变 心肌炎、心肌病、冠心病、心肌中毒等,能量代谢障碍 严重贫血、甲亢、VitB1缺乏症等,（二）心脏负荷过度,压力负荷（pressure load）过度 左：高血压，主A瓣狭窄 右：肺A高压 、肺A瓣狭窄、肺栓 塞、慢阻肺容量负荷（volume load）过度 左：主动脉瓣和二尖瓣关闭不全 右：肺动脉瓣和三间瓣关闭不全 房室间隔缺损伴左向右分流,二、诱因,（一）各种感染,感染,心脏负荷,心肌耗氧量,抑制心肌舒缩功能,肺血管阻力,右心衰,心脏舒张期,（二）酸碱平衡及电解质代谢紊乱,酸中毒 抑制Ca2+与肌钙蛋白结合 抑制Ca2+内流 抑制肌浆网释放Ca2+,心肌收缩力,抑制肌球蛋白头部酶活性ATP生成,心肌收缩功能障碍,高钾血症,高钾,心肌收缩力,Ca2+内流,心肌传导性,心律失常,（三）心律失常 舒张期缩短，冠脉血流不足，心肌缺血缺氧；心率加快，耗氧量增加，加剧缺氧；房室协调性紊乱，导致心室充盈不足，射血功能障碍。,（四）妊娠与分娩,血容量增加，心脏负荷增加,宫缩, 紧张交感兴奋,妊娠时,分娩时,洋地黄制剂、受体阻断剂、抗心律失常药物应用不当或过量；输液输血过多过快等。过度劳累、紧张、激动、贫血、甲亢等均可诱发心力衰竭。,(五) 治疗措施不当,轻度心力衰竭：安静或轻体力活动时可不出现心力衰 竭的症状和体征，完全代偿。 中度心力衰竭：轻体力活动时出现心力衰竭的症状和 体征，代偿不全。 重度心力衰竭：安静情况下即可出现心力衰竭的症状 和体征，完全失代偿。,（一）根据心力衰竭病情严重程度分,三、分类,（二）根据心力衰竭病程发展速度,急性心力衰竭 急性心梗、急性弥漫性心肌炎、严重心律失常 慢性心力衰竭 高血压、心瓣膜病、慢性肺部疾病等,（三） 根据心输出量的高低分,低输出量性心力衰竭 冠心病、高血压病、心瓣膜病、心肌炎等 高输出量性心力衰竭 甲亢、严重贫血、 VitB1缺乏、A-V瘘等,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,（四）根据心力衰竭发生的解剖部位分,左心衰竭右心衰竭全心衰竭,（五）根据心肌收缩与舒张功能的障碍分,收缩功能不全性心力衰竭 常见于冠心病 舒张功能不全性心力衰竭 二尖瓣或三尖瓣狭窄、缩窄性心包炎、 肥大性心肌病、心肌缺血等,第二节 心力衰竭时机体的代偿反应及其意义,一、心脏本身的代偿,心率加快,心脏扩张,心肌肥大,压力感受器效应：心输出量动脉血压主A弓和颈A窦心迷走，交感 容量感受器效应：心力衰竭心房淤血容量感受器交感神经化学感受器效应：缺氧心率,1、心率加快的机制：,（一）心率加快,2、心率加快的意义：,反应速度快，发挥作用早，贯穿始终； 一定程度的心率加快可以增加心输出量，维持BP，保证心脑灌流,代偿作用局限。当心率过快时（180次/分）增加心肌耗氧缩短心脏舒张期，心脏充盈不足、冠脉血流量减。,紧张源性扩张 代偿 心室容量加大并伴有收缩力增强的心脏扩张 肌节长度2.2m,肌源性扩张 失代偿 心肌过度拉长伴有收缩力明显下降的心脏扩张 肌节长度2.2m,（二）心脏扩张,心脏扩张,Frank-Starling定律,（三）心肌肥大与心室重构,Definition：在持续性机械负荷的刺激和神经-体液因素作用下，心肌组织在结构、功能、数量及遗传表型方面所作出的适应性、增生性变化，从细胞水平观察可称为心肌肥大从组织水平观察可称为心肌改建从器官水平观察可称为心室重构,1、心肌肥大的原因和机制,原因：过度负荷刺激（压力或容量负荷）神经-体液因素（去甲、血管紧张素、醛固酮、生长激素等）,机制,机械性刺激,化学性刺激,信号转导系统,转录因子,基因转录,核,蛋白合成,心肌肥大,蛋白质合成,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。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,离心性肥大,2、心肌肥大表现形式,离心性肥大 串联性增生,向心性肥大 并联性增生,作用缓慢、持久、经济、有效的代偿方式心肌总收缩力增强，有利于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,代偿作用局限：肥大心肌僵硬度加大，顺应性下降，影响心肌舒缩功能。因此当心肌过度肥大超过某种限度时，则由代偿转向失代偿。,3、心肌肥大的代偿意义：,二、心脏以外的代偿,增加血容量 血流重新分布 红细胞增多组织细胞利用氧的能力增强,（一）增加血容量,肾小球滤过率降低BP,交感兴奋，RAAS激活，PGE2 肾小管重吸收钠水增加,肾血流重新分布：皮质近髓肾单位肾小球滤过分数增加:出球小A收缩入球小A促进钠水重吸收的激素增多：醛固酮 抑制钠水重吸收的物质减少 ：PGE2和利钠激素,（二）血流重分布 保障重要器官血供；增加后负荷,（三）红细胞增多 增加血液携氧能力；增加血粘度,（四）组织细胞用氧能力增强 线粒体的数量增多 呼吸链酶的活性增强 肌红蛋白含量增多,三、神经-体液的代偿,交感肾上腺髓质系统激活心率增快、心肌收缩力增强、心输出量增加,肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活 钠水潴留、回心血量增加,小结：机体的代偿反应(Compensatory response),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,心脏扩张,心肌肥大,交感-肾上腺髓质系统,RAAS,ANP,ADH,血容量增加,血流重分布红细胞增多组织细胞利用氧增强,心肌收缩性减弱心肌舒张功能障碍 心脏各部舒缩活动的不协调性,第三节 心力衰竭的发生机制,1. 收缩蛋白与调节蛋白性能正常；,2. 能量代谢正常；,3. 钙离子运转正常。,正常心肌舒缩的必备条件,Ca2+与调节蛋白结合,心肌兴奋,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,一、心肌收缩性减弱,心肌结构的破坏心肌能量代谢障碍心肌兴奋-收缩偶联障碍,（一）心肌结构的破坏,缺血、缺氧感染、中毒,心肌细胞坏死,收缩蛋白分解破坏,氧化应激细胞因子钙超载线粒体功能异常,心肌细胞凋亡,（二）心肌能量代谢障碍,能量生成障碍 最常见的原因: 心肌缺血缺氧,1）肌球蛋白头部ATP水解供能减少； 2）Ca2+转运、分布异常 Ca2+与肌钙蛋白结 合解离异常3）细胞内Na+堆积 钙超载ATP生成4）收缩蛋白、调节蛋白合成障碍,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,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。,能量利用障碍最常见原因是长期心脏负荷过重而引起心肌过度肥大,（三）心肌兴奋收缩耦联障碍, 肌浆网处理Ca2+功能障碍, 胞外Ca2+内流障碍, 肌钙蛋白与Ca2+结合障碍,1. 肌浆网摄取、储存、释放Ca2+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+泵活性减弱。 心衰时心肌内去甲肾上腺素减少，受体下调，导致受磷蛋白磷酸化减弱收缩后的心肌不能充分舒张，影响心室充盈,肌浆网Ca2+储存量 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,2. 胞外Ca2+内流障碍,1,2,钙离子内流的两条途径：,Na+-Ca2+交换体,在膜内电位为正时打开作用方向：3个Na+向外1个Ca2+向内,心衰时Ca2+内流受阻原因 去甲肾上腺素含量下降，肥大的心 肌细胞膜-受体密度相对减少， Ca2+通道受阻 酸中毒： 降低受体对去甲肾上腺素敏感性 胞外K+竞争性抑制Ca2+内流,3.肌钙蛋白与Ca2+结合障碍心肌缺血时， H+增多H+与肌钙蛋白亲和力较Ca2+大肌浆网对Ca2+亲和力增大,Ca2+与调节蛋白解离,心肌收缩完毕,肌球蛋白头部和肌动蛋白分离,横桥解除,心肌舒张,二、心室舒张功能异常,二、心室舒张功能异常,钙离子复位延缓肌球-肌动蛋白复合体解离障碍心室舒张势能减小心室顺应性降低,Ca2+复位延缓 Ca2+泵，肌质网，钠-钙交换体肌球肌动蛋白复合体解离障碍 ATP不足,心室舒张势能减少, 收缩末期心室几何结构改变产生舒张势能 收缩性越好势能越大 冠脉的充盈、灌流也促进心室舒张 冠脉狭窄、血栓，室壁张力或心室内压增大,ventricular compliance 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（心肌肥大） 、炎症、水肿、增 生、纤维化,心室顺应性降低,扩张充盈受限，心输出量下降P-V曲线左移，舒张末压力增大导致肺淤血、水肿妨碍冠脉灌流，加重心肌缺血、缺氧,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,病变轻的区域心肌舒缩活动病变重的区域心肌完全丧失收缩功能 非病变区心肌功能相对正常,小结：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,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,小结：舒张障碍,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,间质增生纤维化,ATP不足,心肌肥大室壁变厚,间质增生纤维化,第四节 心力衰竭时机体的功能和代谢变化,心输出量减少,动脉系统充盈不足,静脉系统淤血,一、心功能的变化,1. 心力储备降低,Cardiac reserve :心输出量随机体代谢需要而增长的能力包括心搏量储备和心排出量储备,2.CO和CI降低,CO 正常人: 3.5 - 5.5 L/min 心衰: 3.5 L/min CI （CI = CO/surface area） 正常人: 2.5 - 3.5 L/min/m2 心衰: 2.2 L/min/m2,泵功能储备,3.射血分数降低,反映心肌收缩力的常用指标,4.心室舒张末期压力增高,(1) 左室舒张末压(LVEDP ) 正常时 1.6kPa(12mmHg),PAWP (pulmonary artery wedge pressure)正常平均为0.93kPa,（2）右室舒张末压(RVEDP ) CVP (central venous pressure） 正常:6-12cmH2O,二、静脉系统淤血及其主要变化,肺循环充血、肺静脉压增高,体循环淤血、体静脉压增高,1. 呼吸困难机制,（1）肺顺应性降低,（3）缺氧,（2）肺毛细血管旁感受器受刺激,（4）气道阻力增大,（一）肺循环充血、肺静脉压增高,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,2、呼吸困难的表现形式,劳力性呼吸困难,端 坐 呼 吸,夜间阵发性呼吸困难,端坐呼吸严重心衰患者，在平卧时可加重呼吸困难，而被迫采取端坐或半卧位方以减轻呼吸困难,夜间阵发性呼吸困难左心衰竭特别是已发生端坐呼吸的患者，在入睡后突然感到气闷被惊醒，并立即坐起喘气和咳嗽,劳力性呼吸困难发生的机制,需氧量增加，但因心力衰竭时机体缺氧，刺激呼吸中枢，使呼吸加深加快，出现气急；心率加快，使心脏舒张期缩短，冠脉灌流不足，左室充盈减少，加重肺淤血；体力活动时，回心血量增多，加重肺淤血；肺顺应性降低，通气做功增加，呼吸困难。,端坐呼吸发生的机制,端坐位时，受重力影响,机体下端血流回流减少，减轻肺淤血和水肿；膈肌下移，使胸腔容积变大，肺容易扩张； 下肢水肿液吸收入血减少，使血容量降低，减轻肺淤血。,夜间阵发性呼吸困难发生的机制,平卧时胸腔容积减少，不利于通气；下半身静脉回流增多，下肢水肿液回流入血增多，加重肺淤血、水肿； 入睡后迷走