心力衰竭的病理生理学机制及治疗进展

1、 2 本章要求 掌握心功能不全的概念、机体的代偿。 熟悉心功能不全的分类、发生机制，临床表现的病理生理学基础。 了解心功能不全的原因和诱因。 概述 4 心脏的重要性 “泵”的作用: 0.5% of the body weight CO = 5 L/min = 7200 L/day Coronary Flow: 225 ml/min = 4%-5% CO Mechanical power: 1-5 watts O2 Consumption: 10-20 folds of the other organs 5 心脏的重要性 “泵”的作用,若一个 人活80岁，在他一生 中: 心脏将跳动30亿次之 多

2、！ 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！ 6 Beat of the Heart in Predicting Longevity in male adults resting heart rate every 20 bpm/min 80, risk of mortality 50%. post exercise rate recovery A delayed recovery rate ( 2 min) appears to be associated with elevate

3、d mortality risk. heart rate variability sleep heart rate decrease Feb 2, 2010 James Pendleton Suite101 7 心血管病已经成为世界性的负担 Updated September 2009 / WHO database. 2004年, 全球29% 死亡是由CVD引起，约 17100000人。7200000死于冠心病，570000 死于中风 到2030年，将有23600000死于CVD 世界性的# 1 死亡原因 首当其冲的致残因素 为此花费大量金钱 8 不同国家心衰的流行状况 19,0002.4日本

4、 18,0005.2北美 19,0005.6前苏联 13,0001.3东欧 14,0005.3西欧 率 (每百万人口) 绝对数量 (百万病人) 9,00011.7中国 中国南方5,000中国北方 14,000 中国农村8,000中国城市 11,000 9 Heart Failure Hospitalizations have Tripled in 25 Years in aged group DATA from the Centers for Disease Control and Prevention USA 10 我国心血管疾病的状况 疾病疾病 合计合计 万人万人 城市城市农村农村 类别类

5、别 小计小计 万人万人 大大 % 中中 % 小小 % 小计小计 万人万人 一一 % 二二 % 三三 % 四四 % 心血管病心血管病 13737 9300 19.5915.4910.454436 9.655.585.742.77 其中：其中： 心脏病心脏病 2931 2087 4.433.262.49844 1.661.051.110.75 高血压高血压 8892 6115 13.210.696.12777 6.523.443.411.57 脑血管病脑血管病 1424 825 1.411.241.41599 1.010.850.960.21 2008年调查地区居民心血管病患病率和估计总人数 11

6、 CVD 1993.1998.2003.2008. 0 5 10 15 20 Urban Rural Morbidity (%) 15年来中国心血管病发病率翻番 85 0 2000 4000 6000 8000 CVD male CVD female Mtumor Male Mtumor female Aging-Age Urban mortality rate (1/10 5) 1-25-60-85 0 20 40 60 80 100 CVD male CVD female Mtumor Male Mtumor female Age Urban mortality (% of Disease

7、s) 13 讲授内容 心力衰竭概念 病因、诱因和分类 发病机制 机体的代偿功能 器官功能机能代谢变化 防治原则 14 心力衰竭的概念 心力衰竭心力衰竭(Heart failure)或泵衰竭或泵衰竭(pump failure)：在各种致病因素作用下，心脏收 缩和或舒张功能障碍，心输出量绝对地 或相对地不能满足机体组织代谢需要的病 理过程。 15 DEFINITION OF Heart failure 心脏的收缩和心脏的收缩和 (或或)舒张功能发生障碍舒张功能发生障碍 心输出量心输出量 绝对或相对下降绝对或相对下降 不能满足不能满足 机体代谢需要机体代谢需要 16 Heart Failure: D

8、efective cardiac filling and/or impaired contraction and emptying, resulting in the hearts inability to pump a sufficient amount of blood to meet the needs of the body tissues. 包括： 1. 心肌衰竭(myocardial failure)：指原发性心肌肌原纤 维舒缩功能障碍，如心肌炎、心肌梗死、心肌病/克山病 等 2继发性心肌舒缩性减弱：心脏瓣膜病心肌肥大 舒缩障碍，晚期也往往伴有心肌损害。 17 其他概念： 1充血性

9、心力衰竭(congestive heart failure)：心力衰竭呈慢性经过时，由于钠、水潴留和血容量增加， 患者出现心腔扩大，静脉淤血及组织水肿的表现。 心输出量静脉回流受阻淤血组织间液 肾血流 + RAAS钠水潴留血量 水肿 18 其他概念： 2心功能不全(cardiac insufficiency)： 是指从心脏泵血功能下降但尚未出现症状和体征的代偿阶段，直至出现症状、体征的失代偿阶段的整个过程。 与心力衰竭无本质区别，只是程度的不同，临床上二者通用。心力衰竭一 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导 失代偿的全过程。 19 讲授内容 心力衰竭概念 病因、诱

10、因和分类 发病机制 机体的代偿功能 器官功能机能代谢变化 防治原则 20 一. 心力衰竭的病因(underlying causes) 3个始动环节 心肌舒缩功能障碍 心脏负荷过重或机械性异常 心脏电传导障碍 第一节 心力衰竭的病因和分类 21 心肌舒缩功能障碍 心肌损害心肌损害 心肌炎心肌炎 心肌病心肌病 克山病克山病 心肌中毒心肌中毒 心肌梗死心肌梗死 心肌纤维化心肌纤维化 代谢异常代谢异常 Vit B1缺乏缺乏 缺血缺血 缺氧缺氧 22 心脏负荷过重或机械性异常 容量 负荷 过度 左心室：二尖瓣或主动脉 瓣关闭不全 右心室：室间隔缺损、三 尖瓣或主动脉瓣关闭不全 舒张末期 容积 压力 负荷

11、 过度 左心室：高血压、主A及其 瓣膜狭窄 右心室：肺A高压、肺动脉 瓣狭窄 射血阻力 23 中国第一胖 CQTV-新闻重庆发现生命不能承受之“重”（上）6月25日 CQTV-新闻重庆发现生命不能承受之“重”（下）6月25日 CCTV-10健康之路中国第一胖惊魂记（专题）6月25日 心衰 呼衰 病危入院 24 凡能加重心脏负荷，增加心肌耗氧，妨碍心室充盈和心肌的供血供氧、能 量代谢及离子的转运的各种因素都可能诱发和加重心衰。 常见的诱因有： 感染 心律失常 妊娠和分娩 水电解质、酸碱平衡紊乱 其他：如医源性等 二. 心力衰竭的诱因 Precipitating factors 25 (一)感染

12、1.发热时，代谢增加，加重心脏负荷； 2.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； 3.微生物及代谢产物直接损伤心肌细胞； 4.若发生肺部感染，则进一步减少心肌供氧。 二. 心力衰竭的诱因 Precipitating factors 26 (二)心律失常 1.房室协调性紊乱，导致心室充盈不 足，射血功能障碍； 2.舒张期缩短，冠脉血流不足，心肌 缺血缺氧； 3.心率加快，耗氧量增加，加剧缺氧。 二. 心力衰竭的诱因 Precipitating factors 27 (三)妊娠和分娩： 对于心力储备功能降低的妇女要尤其注意 1.血容量增加 2.分娩时的

13、疼痛-交感兴奋 3.外周小血管收缩-后负荷增加 二. 心力衰竭的诱因 Precipitating factors 28 (四)水电解质、酸碱平衡紊乱： 酸中毒 H+与肌钙蛋白结合 抑制肌浆网释放Ca2+ 高钾血症 兴奋性 ？传导性？自律性？收缩性？ 二. 心力衰竭的诱因 Precipitating factors 29 (五)其他： 气候剧变、过度劳累、情绪激动、输液输血过多过快、贫血、洋地黄中毒等均可诱发心力衰竭 对心衰病人，这些都不是小问题 二. 心力衰竭的诱因 Predisposing factors 30 心衰患者输液要非常谨慎。 “输液死”已经成为中国比较普遍的问题很多人，不该死的“

14、输液死”了 2010年12月06日06:19新华网江苏频道南京12月5日电 5日上午，江苏省张 家港市第一人民医院门口发生一起因医患纠纷引发的千余名群众集聚事件。 输液问题 31 引起心衰加重而住院的常见诱 因 0510152025 未知未知 心房纤颤心房纤颤 心肌梗塞心肌梗塞 心绞痛心绞痛 肾衰肾衰 呼吸道感染呼吸道感染 非窦性心律失常非窦性心律失常 医源性医源性 未尊医嘱未尊医嘱 高血压高血压 % John Banas. Aldosterone in Cardiovascular Dysfunction. lecture 2003 32 引起心衰加重而住院的常见诱因 慢性充血性心力衰竭急性

15、发作370例住院诱因分析 实用心脑肺血管病杂志 2009/06 33 三. 心力衰竭的分类 1. 按部位血流动力学特征 左心衰竭左心室排血减少， 肺循环淤血 右心衰竭右心室排血减少， 体循环淤血 全心衰竭心排血量减少， 以体循环淤血为主 34 三. 心力衰竭的分类 2.按发生速 度 血流动力学特征 急性心衰： 左心室排血减少， 肺循环淤血BP 慢性心衰： 发病缓慢、代偿充 分、BP正常 35 三. 心力衰竭的分类 3. 按心输出量 血流动力学特征 高输出量型心 衰 心输出量绝对值高于 正常，如甲亢、严重贫，如甲亢、严重贫 血、血、Vit B1缺乏、动缺乏、动-静静 脉瘘等脉瘘等 低输出量型心

16、衰 心输出量绝对值低于 正常，见于临床绝大多，见于临床绝大多 数的心衰数的心衰 36 三. 心力衰竭的分类 低排出量 型心衰 高排出量 型心衰前 高排出量 型心衰 正常 心输 出量 正常人 37 讲授内容 心力衰竭概念 病因、诱因和分类 发病机制 机体的代偿功能 器官功能机能代谢变化 防治原则 38 第二节 心力衰竭的发病机制 复习内容复习内容: 心肌舒缩的细胞和分子生物学基础心肌舒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 表面：肌膜、横管系统 膜系统： 核：代谢和遗传控制中心 里面：肌浆网 sarcoplasmic reticulum, SR 线粒体：能量

17、供应站 心肌细胞 39 Electron micrographs of myocardium from mice TMCMTMCM+ATII 1 month 40 2肌节的结构：收缩蛋白和调节蛋白组 成 Z-Line Actin 肌动蛋白 Myosin 肌球蛋白 Connective Proteins Cross Bridges 41 Composition of myosin filament & actin filament Tropomyosin 向(原)肌球蛋白 Troponin 肌钙蛋白 + - actin filament myosin filament 42 3. 工作原理：工作

18、原理： 43 动画演示兴奋-收缩偶联 movie producer: Dr. Winney G 44 45 心泵功能的决定因素 每搏量 前负荷前负荷 收缩性收缩性+ +舒张性舒张性 心输出量心输出量 心率心率 - 房室协同收缩 - 心室完整性 - 瓣膜功能 后负荷后负荷 心泵功能的决定因素 47 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 心力衰竭的发病机制 48 一. 心肌收缩功能障碍 v收缩相关蛋白质丧失 v能量的生成-储存-利用障碍 v兴奋-收缩偶联障碍 v心肌肥大的不平衡生长 49 (一)收缩相关蛋白质丧失 缺血、缺氧缺血、缺氧 感染、中毒感染、中毒

19、心肌细胞坏死心肌细胞坏死 收缩蛋白分解破坏收缩蛋白分解破坏 氧化应激氧化应激 钙超载钙超载 ATP 心肌细胞凋亡心肌细胞凋亡 细胞因子细胞因子 50 Myocardial contractility: 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： CO=收缩性前负荷后负荷心率 决定和影响心肌丧失后泵功能的主要因 素是： 心肌的丧失量； 未受损心肌的代偿。如MI2.4 m 收缩力CO 3.65 m 不能收缩肌原性 扩张 85 机制：Frank-starling定律 Total Active Passive Maximal force Force Length 86

20、心力衰竭时心腔扩大的机制 87 慢性期： 肌纤维再排列：肌节并联和串联的改变 错位：相邻肌节由于过度拉长而使其原来的位置 发生改变 心脏肌源性扩张：伴有心肌收缩力丧失或减弱的心 腔扩大 2. 前负荷增加-心腔扩张 Starling效应(异长自身调节) 88 是指心肌细胞体积(直径、长度和肌节数量)增大并伴间质增生(成纤维细胞 增生、基质增多)的心脏重量增加。心室肌主要表现为心室壁增厚、重量 增加，心肌纤维增粗但心肌纤维的数量并无增加。 3. 心肌肥大 myocardial hypertrophy 体积体积 89 机制：机械性、化学性 促进心肌肥大的信号机 制可分为两大类： 机械牵张性刺激： 化

21、学性刺激： 刺激使蛋白质合成增加 神经体液活性物质受体激活 3. 心肌肥大 myocardial hypertrophy 90 心肌肥大的2种形式： 心肌肥大表现为向心性(concentric)和离心性(eccentric)肥大两种形式。 向心性肥大指心脏重量增加、室壁增厚、没有明显的心腔扩大，室壁厚度 与腔径的比值大于正常，主要是由于心脏长期压力负荷过度所致。 离心性肥大是指心脏重量增加，伴有比较明显的心脏扩张，室腔扩大，室 壁稍厚，室壁厚度与室腔直径的比值等于或小于正常，往住由长期容量负 荷过度引起。 91 心肌肥大的2种形式： 向心性肥大 离心性肥大 向心性肥大：由压力负荷增大引起，不伴

22、心室半径增 加； 离心性肥大：由容量负荷增大引起，伴有心室半径增 加。 92 心肌肥大是最经济、持久有效代偿方式！ 心肌肥大的意义 93 1舒缩功能进行性下降 2. 心肌改建：cardiac remodeling 蛋白同工型的转变，低活性的同工型表达增多，引起新生 蛋白质活性降低； 胚胎期基因重新表达，使改建心肌的结构、功能改变； 不均衡生长。 心肌肥大的不利影响 94 二. 心脏以外的代偿 (一) 血容量增加 95 (二) 循环血液重新分配 心输出量减少 时 v减少次要器 官(皮肤、骨 骼肌和腹腔内 脏等)的供血 比例 v以保证重要 脏器(心、脑) 的血液供应。 96 (三) 红细胞增多 机

23、制？ 97 (四) 组织摄氧量增加 但此机制对心肌组织代偿作用不大，因为心 肌组织正常时即抽提65%-75%的氧。 98 三. 神经-体液反应及其后果 心肌梗塞 缺血 高血压、瓣膜病 机械牵张 Sympathetic NS RAAS Cytokines Growth Factors Free Radicals 心肌病 基因突变 肌膜异常 心脏负荷增大心脏负荷增大 心肌耗氧量增加心肌耗氧量增加 细胞因子的损伤作用细胞因子的损伤作用 氧化应激氧化应激 心肌改建心肌改建(remodeling) 水钠潴留水钠潴留 99 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

24、 心衰进展心衰进展 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 100 Effect of RAA System Pathways In Heart Failure Aldosterone Angiotensinogen Angiotensin IAngiotensin II ACE Renin K+Na+ ACTHOther Adrenal Vascular Myocardial Renal CNS vTarget Receptor Sites 101 醛固酮 动脉顺应性 压力感受功能 去甲肾上腺素摄取 内皮功能 PAI-1 K+ Mg+ 纤维化 去甲肾上腺素 摄取 心率可

25、变性 LV 重量 & 纤维化 Na+ 水肿 Remodeling 心律失常 缺血事 件 心衰进展 心源性猝死 102 心肌Remodeling的概念 v心肌改建(myocardial remodeling)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且功能、 代谢和结构的适应性改变。 v在结构上表现为细胞类型和基质比例以及 细胞表型改变、增生、纤维化、肌层细胞 重排、管腔比例改变等。 v在功能上表现为顺应性降低，反应性改变 等。 103 Remodeling Process 肥大 细胞外基质： 胶原降解 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

26、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 104 心肌改建贯穿心衰发展的整个过程 心室 结构功能正常 亚临床 心室功能障碍 心室改建心室改建 临床心衰 数年数年/数月 舒张障碍 MI VH 收缩障碍收缩障碍 心衰逐渐进展心衰逐渐进展 / 猝死猝死 冠心病冠心病 高血压高血压 心肌病心肌病 瓣膜病瓣膜病 105 心肌改建发生的机械、化学、细胞心肌改建发生的机械、化学、细胞- -基质基质- -自旁分泌调节网络失衡示意图自旁分泌调节网络失衡示意图 机械化学 心肌细胞 自分泌 基因表达改变基因表达改变 收缩性改变收缩性改变 内皮细胞 成纤维细胞 旁分泌 心肌改建

27、 收缩加强 细胞肥大 基质改建 促增殖因子增多抑制增殖因子减少 血管收缩因子增多舒张因子减少 旁分泌 106 提问与思考： 既然SAS和RAAS这两个通路在心衰进展中起了很重要的作用，那么我们是否可以阻断这两个通路以达到减 缓心衰进展的目的？ 107 讲授内容 心力衰竭概念 病因、诱因和分类 发病机制 机体的代偿功能 器官功能机能代谢变化 防治原则 108 第四节第四节 心衰时机体的主要功能代谢变心衰时机体的主要功能代谢变 化化 三方面的表现： 心输出量不足 肺循环充血 体循环淤血 109 心功能降低是心力衰竭时最根本的变化，表现 为心泵功能、心肌收缩功能、舒张性能和顺应性下降！ 1.心功能改

28、变 心泵功能降低：心输出量；心脏指数。 2.动脉血压的变化：急性心衰，BP，甚至发 生心源性休克；慢性心衰，代偿充分，BP正常。 3.静脉系统淤血，静脉压升高。 一. 心血管系统的变化 110 指标指标 意义意义 正常值正常值 心衰时心衰时 心力储备心力储备 CO随机体需要增长的能力随机体需要增长的能力 CO CI 反映心泵功能反映心泵功能(与与HR、前后负荷及前后负荷及 收缩力有关收缩力有关) 3.5-5.5 L/min 2.5-3.5 L/min.m2 2.5 12 18 RVEDP CVP 反映右室收缩功能、舒张顺应性或反映右室收缩功能、舒张顺应性或 容量负荷大小容量负荷大小 5-10

29、mm H2O 12 动脉血压动脉血压 反应左心泵功能和外周阻力反应左心泵功能和外周阻力 或或N 静脉血压静脉血压 反映右心泵功能、血管容量和血量反映右心泵功能、血管容量和血量 综合指标综合指标 111 指标指标 意义意义 正常值正常值 心衰时心衰时 收收 缩缩 指指 标标 dP/dt max 等容收缩期中心室内压上等容收缩期中心室内压上 升的最大速度升的最大速度 Vmax 零负荷时心肌收缩的最大零负荷时心肌收缩的最大 速度速度 EF 每搏量每搏量/心室舒张末期容心室舒张末期容 积积 0.56-0.78 500单位。 PaO210.8kPa（81mmHg），PaCO28kPa（60mmHg），H

30、CO3- 23mmol/L，BE-6mmol/L，pH7.23。尿蛋白（+），尿比重1.025，血钾 6.6mmol/L，非蛋白氮（NPN）46mmol/L。心电图显示异位节律，T波高尖，ST段下 移，两心室肥厚。X线显示两肺纹理增粗，双肺散在大小不等、模糊不清的片状阴影， 心脏向两侧扩大，肺动脉段突出。 145 典型病例(二) 入院后经强心、利尿、抗感染等综合治疗，症状稍有改善。但于次日晚10时，患者病情突然加重， 胸痛，呼吸极度困难，咳出大量粉红色泡沫样痰，两肺中下部有密集的中小水泡音，全肺可闻哮 鸣音，心律呈奔马律。体温 38，血压6.1/1.9kPa（46/14mmHg）。立即进行抢救

31、，6h后， 患者皮下及注射部位出现片状紫斑与点状出血，恶心，呕吐，吐出多量咖啡样液体，测得凝血酶 原时间延长，血浆鱼精蛋白副凝实验阳性，血小板40109/L。抢救无效死亡。 146 1.找出病理过程，分析其主要发生机制。 2.分析各病理生理学改变之间有何关系。 典型病例(二) 147 典型病例(二) 该例病人因感冒，继发细菌感染，使风湿性心脏病发作，心力衰竭加重， 相继发生了发热、水肿、心律失常、心力衰竭，急性呼吸功能损伤继而衰 竭、呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒、高钾血症、功能性肾功能障碍、低 氧血症，最终以休克、DIC和急性肺水肿而死亡。 148 典型病例(二) 该病例病理生理学改变的发生发展过程大致如下：感染导致发热、同时损伤心功能，引起心力衰竭， 心衰使静脉回流受阻，导致肺部淤血加重，发生全身水肿。发热、呼吸功能受损、心力衰竭引起 缺氧和二氧化碳排出障碍，导致代谢性酸中毒合并呼吸性酸中毒发生。心力衰竭，心输出量减少， 致使肾血流量减少，导致功能性肾功能衰竭，进而加重全身水肿。酸中毒和肾衰是引起高钾血症 的主要原因。由于DIC的发生，加重心衰，诱发急性肺水肿，继而发生休克，使病理变化过程进 入恶性循环阶段，导致病人死亡。 Lifesty