病理生理学：第十三章心功能不全

1、第十三章 心功能不全 Cardiac insufficiencyCardiac insufficiency 肺循环肺循环 体循环体循环 心脏的收缩性心脏的收缩性 后负荷后负荷 前负荷前负荷 心每博输出量心每博输出量 心输出量心输出量 心率心率 心脏的顺应性心脏的顺应性 静脉回流量静脉回流量 射血的阻力射血的阻力 每年全世界有每年全世界有10001000万万人心脏病发作，人心脏病发作， 死亡人数约死亡人数约720720万人。万人。 20022002年中国因心脏病死亡人数为年中国因心脏病死亡人数为70.370.3万万人，人， 每每1515秒钟秒钟就有一位中国人因心血管疾病死亡；就有一位中国人因心血

2、管疾病死亡； 每每2222秒钟秒钟就有一位中国人因此失去工作能力。就有一位中国人因此失去工作能力。 心力衰竭心力衰竭 概述 病因、诱因、分类 机体代偿 发病机制 临床表现 防治原则 心脏的心脏的收缩和收缩和 (或或)舒张舒张功能发生障碍功能发生障碍 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 心力衰竭(heart failure) 心功能不全 心功能不全 正常正常 代偿期代偿期 失代偿期失代偿期 心力衰竭心力衰竭 充血性心衰（congestive heart failure,CHF） 指心衰呈慢性经过时，最终体内血 容量增多、静脉淤血明显，组织液

3、增多 的病理过程。 心力心力 衰竭衰竭 病因病因 诱因诱因 分类分类 心脏的舒缩功能障碍病因 ( (一一) ) 心肌受损心肌受损 心肌病变心肌病变 心肌梗死、心肌炎及心肌病等心肌梗死、心肌炎及心肌病等 心肌心肌 代谢障碍代谢障碍 心肌缺血、缺氧及严重的心肌缺血、缺氧及严重的VitVitB1 缺乏缺乏 ( (二二) ) 心脏负荷过度心脏负荷过度 v压力负荷压力负荷( (后负荷后负荷) ) v容量负荷容量负荷( (前负荷前负荷) ) 压力负压力负 荷过度荷过度 高血压高血压; ;肺肺A A高压高压; ;主主A,A,肺肺 A A及其瓣膜狭窄及其瓣膜狭窄 射血阻力射血阻力 容量负容量负 荷过度荷过度

4、瓣膜闭锁不全瓣膜闭锁不全; ;房室隔缺房室隔缺 损损; ;高动力循环高动力循环 舒张末期舒张末期 容积容积 各种感染各种感染 心律失常心律失常 水电酸碱平衡紊乱水电酸碱平衡紊乱 气候急剧变化气候急剧变化 情绪激动情绪激动 妊娠、分娩妊娠、分娩 体力负荷过重体力负荷过重 过多过快输液过多过快输液 心力 衰竭 凡能引起心肌损害或增加心脏负荷的因素都可成为心衰的诱因凡能引起心肌损害或增加心脏负荷的因素都可成为心衰的诱因 诱因 感染感染 发热发热交感兴奋交感兴奋血管收缩血管收缩心脏负荷心脏负荷 发热发热代谢率代谢率心率心率心肌耗氧量心肌耗氧量，供氧，供氧 内毒素损伤心肌，抑制心肌收缩内毒素损伤心肌，抑

5、制心肌收缩 呼吸道感染加重右心负荷，影响心肌供血供氧呼吸道感染加重右心负荷，影响心肌供血供氧 心律失常心律失常 快速 缓慢 房室协调性紊乱，导致心室充盈不足，射血功能障碍；房室协调性紊乱，导致心室充盈不足，射血功能障碍； 舒张期缩短，冠脉血流不足，心肌缺血缺氧；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。心率加快，耗氧量增加，加剧缺氧。 高钾血症高钾血症 抑制心肌动作电位复极化期Ca内流心肌 收缩性 心肌传导性降低 电解质及酸碱平衡紊乱电解质及酸碱平衡紊乱 电解质及酸碱平衡紊乱电解质及酸碱平衡紊乱 酸中毒酸中毒 H+竞争抑制Ca与肌钙蛋白的结合；抑制Ca 内流与肌

6、浆网Ca释放 H+抑制肌球蛋白头部ATP酶活性 氧化过程障碍，ATP产生 电解质及酸碱平衡紊乱电解质及酸碱平衡紊乱 过多过快输液过多过快输液 血容量增加血容量增加 心脏前负心脏前负 荷增加荷增加 妊娠期血容量增加,稀释性贫血 分娩期交感-肾上腺髓质系统兴奋 心率加快 心肌耗氧量增加 冠脉供血不足,心肌缺氧 外周小血管收缩,循环阻力升高 妊娠和分娩妊娠和分娩 其他其他 治疗措施不当 劳累 紧张 激动 (whole heart failure) (whole heart failure) (right-sided heart failure)(right-sided heart failure)

7、1、发病部位 左心衰竭左心衰竭 右心衰竭右心衰竭 全心衰竭全心衰竭 肺循环淤血，心排量降低肺循环淤血，心排量降低 心梗，高血压，瓣膜病心梗，高血压，瓣膜病 呼吸困难，肺水肿呼吸困难，肺水肿 组织灌流不足组织灌流不足 PAHPAH，COPDCOPD，肺栓塞，肺栓塞 体循环淤血体循环淤血 脏器功能障碍脏器功能障碍 颈静脉怒张颈静脉怒张 胸腹水胸腹水 分类 (left-sided heart failure)(left-sided heart failure) 分类 2、发生速度 3、心输出量的高低 急性 慢性 高心输出量 低心输出量 (acute heart failure)(acute hear

8、t failure) (chronic heart failure)(chronic heart failure) (low-output heart failure)(low-output heart failure) (high-output heart failure)(high-output heart failure) 低输出量低输出量 型型 心衰心衰 高输出量高输出量 型心衰型心衰 前前 高输出量高输出量 型型 心衰心衰 正常 心输 出量 正常人正常人 5、病情严重度 轻度心力衰竭(mild heart failure) (mild heart failure) 中度心力衰竭(mo

9、derate heart failure) (moderate heart failure) 重度心力衰竭(severe heart failure) (severe heart failure) 4、心肌舒缩功能 收缩性衰竭(systolic heart failure)(systolic heart failure) 舒张性衰竭(diastolic heart failure)(diastolic heart failure) 第二节第二节 心功能不全的代偿心功能不全的代偿 心脏自身代偿 心外代偿 心率加快心率加快 心肌紧张源性扩张心肌紧张源性扩张 心肌收缩性增强心肌收缩性增强 功能性改变

10、功能性改变 结构性改变结构性改变心室重塑心室重塑 心脏自身代偿心脏自身代偿 v 机制 压力感受器 容量感受器 化学感受器 交感神 经兴奋 心率 心率加快心率加快 v 利 在一定范围内，心输出量 v 弊 心率过快(180次/分)对机体不利: 增加心肌耗氧量 心脏舒张期过短 冠脉血流过少；心室充盈不足 Frank-Starling定律定律 1.7 2.1 2.2 3.65 m 收收 缩缩 力力 肌节初长肌节初长 紧张源性扩张肌源性扩张 心肌紧张源性扩张 遵循遵循Frank- starling定定 律，心脏作功的增加是律，心脏作功的增加是 通过增加心室腔大小的通过增加心室腔大小的 机制来实现。机制来

11、实现。 紧张源性紧张源性 扩张扩张 心功能不全心功能不全 代偿期代偿期 心腔容量增心腔容量增 大，肌节长大，肌节长 度度 2.22.2 m m 心肌收缩力增强，心肌收缩力增强， 心输出量增加心输出量增加 肌源性肌源性 扩张扩张 心功能不全心功能不全 失代偿期失代偿期 心腔容量增心腔容量增 大心肌拉长，大心肌拉长， 肌节长度肌节长度 2.2. 2 2 m m 不伴心肌收缩力增不伴心肌收缩力增 强和心输出量增加强和心输出量增加 心肌紧张源性扩张 代代偿偿： 紧张源性扩张紧张源性扩张 ，心肌收缩力也增加。，心肌收缩力也增加。 机制：机制： 交感神经兴奋，使静脉收缩，血液回流增加；交感神经兴奋，使静脉

12、收缩，血液回流增加； 伴有钠水潴留，血容量增加，使前负荷增加。伴有钠水潴留，血容量增加，使前负荷增加。 w 失代偿：失代偿： 肌源性扩张肌源性扩张 ，耗氧，耗氧 CO 交感神经兴奋交感神经兴奋 心搏出量增加心搏出量增加 胞浆钙浓度胞浆钙浓度 升高的速度升高的速度 及幅度增加及幅度增加 正性肌力作用正性肌力作用 心肌收缩性增强 心室重塑心室重塑 心肌细胞心肌细胞 非心肌细胞和非心肌细胞和 细胞外基质细胞外基质 容量负荷和压力负荷容量负荷和压力负荷 心脏结构、代谢和功能心脏结构、代谢和功能 发生模式重塑发生模式重塑 心肌肥大心肌肥大 心肌心肌C C表型改变表型改变 心肌细胞体积增大，质量增加 心肌

13、肥大心肌肥大 向心性肥大 在长期压力负荷作用下，肌 纤维并联增生，肌纤维增粗，室壁厚， 心腔无明显扩大 离心性肥大 在长期容量负荷作用下，肌 纤维串联增生，肌纤维长度心腔扩大 原因原因 向心性肥大向心性肥大离心性肥大离心性肥大 后负荷后负荷前负荷前负荷 肌节增生形式肌节增生形式 直径直径，并联复制，并联复制长度长度，串联复制，串联复制 形态变化形态变化心壁明显增厚心壁明显增厚 心腔无明显增大心腔无明显增大 心壁基本正常心壁基本正常 心腔明显扩大心腔明显扩大 意义意义克服增加的后负荷克服增加的后负荷减轻前负荷减轻前负荷 心肌肥大心肌肥大 正常正常 压力负荷压力负荷 过重过重 容量负荷容量负荷 过

14、重过重 向心性肥向心性肥 大大 离心性肥离心性肥 大大 心肌肥大心肌肥大 离心性心肌肥大离心性心肌肥大 心腔扩大，室壁也增厚心腔扩大，室壁也增厚 正常心脏横切面正常心脏横切面向心性心肌肥大向心性心肌肥大 室壁增厚，心腔缩小室壁增厚，心腔缩小 The same patient from 10 years prior for comparison 心肌肥大心肌肥大 T P r 2h 利： 积极作用心肌收缩力，降低室壁张力 弊： 心肌过度肥大，可因心肌的不平衡生长而发 生心力衰竭 心肌的不平衡生长 v单位重量心肌交感N分布密度 v肥大心肌毛细血管数量增加不足 v线粒体数目相对 v肥大心肌的肌球蛋白A

15、TP酶活性下降 v肌浆网ATP酶活性下降 心肌肥大心肌肥大 心外代偿心外代偿 血流重分布血流重分布 红细胞增多红细胞增多 组织利用氧能力增强组织利用氧能力增强 * * * * * * * * 血容量增加血容量增加 v 机制 交感神经兴奋交感神经兴奋 RAAS活性增强活性增强 心外代偿心外代偿 近端小管对水钠重吸收近端小管对水钠重吸收 远端小管和集合管对水远端小管和集合管对水 钠重吸收钠重吸收 ADH释放增多释放增多 远端小管和集合管对水远端小管和集合管对水 钠重吸收钠重吸收 PGE2和心房钠尿肽减少和心房钠尿肽减少钠水潴留钠水潴留 ( (一一) ) 血容量增加血容量增加 (Increased

16、blood volume)(Increased blood volume) ( (一一) ) 血容量增加血容量增加 (Increased blood volume)(Increased blood volume) 意义意义 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 心外代偿心外代偿 心外代偿心外代偿 (二)血流重分布（Redistribution of bloodRedistribution of blood） 意义意义: : 利利:维持血压，保证重要器官血液供应；维持血压，保证重要器官血液供应； 弊弊:周围器官缺血，心脏后负荷增加。周围器官缺血，心脏后负荷增加。 （三

17、）红细胞增多（三）红细胞增多（Increase of red blood cellsIncrease of red blood cells） EPOEPO （四）组织细胞利用氧的能力增强（四）组织细胞利用氧的能力增强（Increased use of Increased use of oxygenoxygen） 细胞线粒体数量增多细胞线粒体数量增多, ,酶活性增高酶活性增高 肌红蛋白含量增多肌红蛋白含量增多 心外代偿心外代偿 利利:增加氧的携带，改善周围组织的供氧；增加氧的携带，改善周围组织的供氧； 弊弊:增加血黏度，心脏负荷增大。增加血黏度，心脏负荷增大。 增加组织对氧的利用能力，储存能力。

18、增加组织对氧的利用能力，储存能力。 第三节 心力衰竭的发生机制 心肌收缩性减弱 心室舒张功能异常 心脏各部舒缩活动的不协调性 正常心肌舒缩的分子基础 肌肉肌肉 肌束肌束 肌纤维肌纤维 肌原纤维肌原纤维 肌小节肌小节 肌球蛋白 细肌丝 具具ATPATP酶活性酶活性 肌动蛋白肌动蛋白 向肌球蛋白向肌球蛋白 肌钙蛋白肌钙蛋白 收缩蛋白收缩蛋白 调节蛋白调节蛋白 肌肉收缩时肌肉收缩时, ,肌肌 细胞内部粗、细肌细胞内部粗、细肌 丝及其它结构并未丝及其它结构并未 缩短，只是发生了缩短，只是发生了 细肌丝向中央的滑细肌丝向中央的滑 行，使邻近行，使邻近z z线相互线相互 靠拢，粗细肌丝重靠拢，粗细肌丝重

19、叠增多，肌肉缩短叠增多，肌肉缩短 期。期。 CaCa2+ 2+与肌钙蛋白 与肌钙蛋白 结合结合 心肌兴奋心肌兴奋 胞浆胞浆CaCa2+ 2+ 肌球蛋白头部和肌动肌球蛋白头部和肌动 蛋白结合蛋白结合 形成横桥形成横桥 与肌球蛋白结合的与肌球蛋白结合的ATPATP水解水解 释放出能量释放出能量 肌动蛋白滑动肌动蛋白滑动 心肌心肌 收缩收缩 1、正常心肌结构 2、正常Ca2+运转 3、正常ATP供能和利用 基本因素 心肌收缩性减弱 （一）心肌细胞数量减少 （二）能量代谢障碍 （三）兴奋- -收缩耦联障碍 主动产生张力和收缩的性能 （一）心肌细胞数量减少 心肌细胞心肌细胞坏死 心肌细胞心肌细胞凋亡 （

20、氧化应激、细胞因子、钙超载、线粒体异常） 严重缺血缺氧严重缺血缺氧 细菌病毒感染细菌病毒感染 中毒（锑等）中毒（锑等） 心肌细胞坏死心肌细胞坏死 线粒体肿胀线粒体肿胀 溶酶体破坏溶酶体破坏 中性粒、巨噬细胞浸润中性粒、巨噬细胞浸润 心肌细胞坏死心肌细胞坏死 线粒体功 能异常 钙稳态 失衡 OFR TNF IL-1 IL-6 IFN 儿茶酚胺 ATP NO H+ 凋亡启动因子释放 心肌细胞凋亡 心肌收缩 心肌细胞凋亡心肌细胞凋亡 （二）心肌能量代谢障碍 1、能量生成障碍 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 三羧酸循环三羧酸循环 脂肪酸 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACoA 葡萄糖 VB1 严重缺血缺氧 冠心

21、病冠心病 休克、严重贫血休克、严重贫血 心肌肥大心肌肥大 2、能量利用障碍 肌球蛋白头部ATP酶活性下降（心肌肥大） ATPATP酶同工酶类型酶同工酶类型: : V1 V1型型 活性最高活性最高 V2V2型型 V3 V3型型 活性最低活性最低 心衰时：以心衰时：以V3V3型型 、V1V1型为主型为主 心肌调节蛋白改变心肌调节蛋白改变 （三）心肌兴奋 收缩耦联障碍 (Impaired excitation-contraction coupling)(Impaired excitation-contraction coupling) 2 2、CaCa2+ 2+内流障碍 内流障碍 3 3、肌钙蛋白与

22、、肌钙蛋白与CaCa2+ 2+结合障碍 结合障碍 1 1、肌浆网摄取、贮存和释放、肌浆网摄取、贮存和释放CaCa2+ 2+障碍 障碍 1. 1. 肌浆网钙处理功能障碍肌浆网钙处理功能障碍 肌浆网肌浆网摄取摄取钙能力减弱钙能力减弱 ATPATP不足，钙泵活性下降不足，钙泵活性下降 肌浆网钙肌浆网钙储存储存量减少量减少 肌浆网摄取钙减少肌浆网摄取钙减少 线粒体摄取钙增加线粒体摄取钙增加 肌浆网钙肌浆网钙释放释放量下降量下降 肌浆网钙储存量少肌浆网钙储存量少 钙与钙储存蛋白结合紧密钙与钙储存蛋白结合紧密 Ry-Ry-受体受体 数量减少数量减少 Ca2 钙结合蛋白钙结合蛋白 钙结合蛋白钙结合蛋白 Ca

23、2 ATP Na Ca2 Ca2 膜电压依赖性钙通道膜电压依赖性钙通道 与心肌去极化有关与心肌去极化有关 受体操纵性钙通道受体操纵性钙通道 与与-受体激活有关受体激活有关 钠钙交换体钠钙交换体 与与ATP有关有关 原因：原因： 心肌肥大心肌肥大 受体、去甲肾上腺素减少，受体、去甲肾上腺素减少， 酸中毒酸中毒 受体对去甲肾上腺素不敏感，受体对去甲肾上腺素不敏感， 高钾血症高钾血症 与钙竞争，减少钙的内流与钙竞争，减少钙的内流 2. 2. 胞外胞外CaCa2+ 2+内流障碍 内流障碍 Ca2+ Ca2+ K+ 肾上腺素肾上腺素+ 受体受体 腺甘酸环化酶激活腺甘酸环化酶激活 ATPcAMP H+ 触

24、发肌浆网触发肌浆网 钙释放钙释放 Ca Ca2 2 肌肌钙钙蛋白蛋白 3. 3. 肌钙蛋白与钙结合障碍肌钙蛋白与钙结合障碍 Ca2 心肌收缩心肌收缩 影响：影响： 酸中毒酸中毒H 与肌钙蛋白亲和力大于钙 与肌钙蛋白亲和力大于钙 肌浆网中钙结合蛋白与钙亲和力增加，钙肌浆网中钙结合蛋白与钙亲和力增加，钙 释放障碍释放障碍 CaCa2+ 2+与调节蛋白 与调节蛋白 解离解离 心肌收缩完毕心肌收缩完毕 胞浆胞浆CaCa2+ 2+ 肌球蛋白头部和肌动肌球蛋白头部和肌动 蛋白分离蛋白分离 横桥解除横桥解除 心肌舒张心肌舒张 心肌舒张功能异常 心肌张力下降和伸长的能力 心肌舒张功能异常 1、细胞内钙离子复位

25、延缓 2、肌球-肌动蛋白复合体解离障碍 3、心室舒张势能减弱 4、心室顺应性降低 心肌张力下降和伸长的能力 ATPATP减减少、少、ATPATP酶活性下降：酶活性下降： 肌浆网钙泵肌浆网钙泵 肌膜上钙泵肌膜上钙泵 钠钙交换体钠钙交换体 心肌收缩时心肌收缩时 钙钙 ATP 心肌舒张时心肌舒张时 ATP 肌钙蛋白与肌钙蛋白与 钙不易解离钙不易解离 1、细胞内钙离子复位延缓 2、肌球-肌动蛋白复合体解离障碍 横桥拆除障碍ATP减少 （1）心室充盈不足； （2）冠脉灌注不足 3、心室舒张势能减少 顺应性降低的原因： 1.室壁厚度增加 2.室壁成分改变 顺应性降低引起心衰的机制： 1.妨碍心室充盈 2.

26、加重淤血 3.妨碍冠脉灌注 心室在单位压力下引起的容积变化心室在单位压力下引起的容积变化 4、心肌硬化、心室顺应性降低 舒舒 张张 末末 期期 压压 力力 心室压力心室压力-容积曲线示意图容积曲线示意图 a b c 三、心脏各部舒缩活动不协调 心衰发生机制小结心衰发生机制小结 心肌收缩性心肌收缩性 减弱减弱 心肌舒张功能心肌舒张功能 障碍障碍 舒缩活动不舒缩活动不 协调协调 心肌心肌 兴奋兴奋 收缩收缩 耦联耦联 障碍障碍 心肌心肌 细胞细胞 坏死坏死 和凋和凋 亡亡 心心 肌肌 能能 量量 代代 谢谢 紊紊 乱乱 钙钙 离离 子子 复复 位位 延延 缓缓 肌球肌球- - 肌动肌动 蛋白蛋白

27、复合复合 体解体解 离障离障 碍碍 心心 肌肌 顺顺 应应 性性 降降 低低 心心 室室 舒舒 张张 势势 能能 减减 弱弱 心律心律 失常失常 第四节第四节 心衰时机体的改变心衰时机体的改变 心心 泵泵 功功 能能 低低 下下 体循环淤血体循环淤血 心输出量减少，动脉供血不足心输出量减少，动脉供血不足 肺循环淤血肺循环淤血 一、心功能及血压改变 心泵血功能下降 器官血流重分配 v 心输出量 (cardiac output,CO)减少 v 心脏指数 (cardiac index,CI)降低 v 射血分数 (ejection fraction)降低 v 心室充盈受损：VEDV、VEDP 增大 v

28、 心率加快 心功能改变 最根本最根本 急性心衰：BP下降 慢性心衰：BP正常 1.动脉血压变化 器官血流重分配器官血流重分配 v 心慌、无力、头晕 v 皮肤苍白或发绀 v 尿少 v 心源性休克 临床表现 2.器官血流重分配 体循环淤血 当 CVP16cmHCVP16cmH2 2O O 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 v静脉淤血和静脉压增高 v心性水肿 v肝肿大及肝功能损害 v胃肠道淤血所致的食欲不振等 消化道症状 槟榔肝槟榔肝 颈静脉怒张 下肢水肿 肺循环淤血 当 PAWP20mmHg 时，即出现肺循 环淤血征，见于左心衰竭。 一、呼吸困难 肺淤血 肺水肿 呼吸

29、困难 机制: v 肺淤血、肺水肿肺顺应性 v 肺毛细血管旁感受器兴奋，呼吸浅快 v 肺通气、换气功能障碍 呼吸困难的表现形式: v劳力性呼吸困难 (dyspnea on exertion) v端坐呼吸 (orthopnea) v夜间阵发性呼吸困难 (paroxysmal nocturnal dyspnea) 劳力性呼吸困难 随体力活动而发生的呼吸困难，休息后缓解随体力活动而发生的呼吸困难，休息后缓解 心率加快，舒张期缩短，冠脉供血不足；心率加快，舒张期缩短，冠脉供血不足； 心室充盈减少；心室充盈减少； 回心血量增多，肺淤血加重，肺顺应性降低。回心血量增多，肺淤血加重，肺顺应性降低。 端坐呼吸 心衰病人平卧时