心力衰竭的病理生理学机制及治疗进展

1、心力衰竭(xn l shui ji)适应于临床医学(ln chun y xu)专业本科生 王培勇 2011.12.25共一百五十九页2本章(bn zhn)要求掌握心功能不全的概念、机体(jt)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。共一百五十九页概述(i sh)共一百五十九页4心脏(xnzng)的重要性“泵”的作用(zuyng):0.5% of the body weight CO = 5 L/min = 7200 L/dayCoronary Flow: 225 ml/min =4%-5% COMechanical power:1-5 wa

2、ttsO2 Consumption: 10-20 folds of the other organs共一百五十九页5心脏(xnzng)的重要性“泵”的作用,若一个(y )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！共一百五十九页6Beat of the Heart in Predicting Longevity in male adultsresting heart rateevery 20 bpm/min 80, risk of mortality

3、50%. post exercise rate recovery A delayed recovery rate ( 2 min) appears to be associated with elevated mortality risk. heart rate variabilitysleep heart rate decreaseFeb 2, 2010 James Pendleton Suite101共一百五十九页7心血管病已经成为(chngwi)世界性的负担Updated September 2009 / WHO database.2004年, 全球29% 死亡是由CVD引起，约1710

4、0000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(wi c)花费大量金钱共一百五十九页8不同(b tn)国家心衰的流行状况19,0002.4日本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共一百五十九页9Heart Failure Hospitalizations have Tripled in 25 Years

5、in aged groupDATA from the Centers for Disease Control and Prevention USA 共一百五十九页10我国心血管疾病(jbng)的状况疾病合计万人城市农村 类别小计万人大%中%小%小计万人一%二%三%四%心血管病13737 9300 19.5915.4910.454436 9.655.585.742.77其中： 心脏病2931 2087 4.433.262.49844 1.661.051.110.75高血压8892 6115 13.210.696.12777 6.523.443.411.57脑血管病1424 825 1.411.2

6、41.41599 1.010.850.960.212008年调查地区(dq)居民心血管病患病率和估计总人数共一百五十九页1115年来中国(zhn u)心血管病发病率翻番共一百五十九页2008中国(zhn u)心血管病及肿瘤死亡率以及占总死亡率的百分比共一百五十九页13讲授(jingshu)内容心力衰竭概念病因、诱因和分类(fn li)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共一百五十九页14心力衰竭(xn l shui ji)的概念心力衰竭(Heart failure)或泵衰竭(pump failure)：在各种致病因素作用下，心脏收缩和或舒张(shzhng)功能障碍，心输出量绝对地

7、或相对地不能满足机体组织代谢需要的病理过程。共一百五十九页15DEFINITION OF Heart failure心脏(xnzng)的收缩和(或)舒张功能发生障碍心输出量绝对或相对下降不能满足机体代谢需要共一百五十九页16Heart Failure: Defective 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 tiss

8、ues. 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(fid)舒缩障碍，晚期也往往伴有心肌损害。DEFINITION OF Heart failure共一百五十九页17其他(qt)概念：1充血性心力衰竭(congestive heart failure)：心力衰竭呈慢性经过时，由于(yuy)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 水肿共一百五十九页18其他(qt)概念：

9、2心功能不全(cardiac insufficiency)：是指从心脏(xnzng)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。共一百五十九页19讲授(jingshu)内容心力衰竭概念病因、诱因和分类发病机制机体的代偿(di chn)功能器官功能机能代谢变化防治原则共一百五十九页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(chun

10、do)障碍第一节 心力衰竭(xn l shui ji)的病因和分类 共一百五十九页21心肌(xnj)舒缩功能障碍心肌损害 心肌炎心肌病克山病心肌中毒心肌梗死心肌纤维化 代谢异常 Vit B1缺乏缺血缺氧 共一百五十九页22心脏(xnzng)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共一百五十九页23中国(zhn u)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2

11、5日CCTV-10健康之路中国(zhn u)第一胖惊魂记（专题）6月25日心衰呼衰病危入院共一百五十九页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(yuyn)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(xn l shui ji)的诱因 Precipitating factors共一百五十九页25(一)感染发热时，代谢增加，加重心脏负荷；心率加快，既加剧心肌耗氧，又通过缩短舒张期降低(jingd)冠脉血液灌流量而减少心肌供血供氧；微生物及代谢产物直接损伤心肌细胞；若发生肺部

12、感染，则进一步减少心肌供氧。二. 心力衰竭(xn l shui ji)的诱因 Precipitating factors共一百五十九页26(二)心律失常房室协调性紊乱，导致心室充盈不足(bz)，射血功能障碍；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。二. 心力衰竭(xn l shui ji)的诱因 Precipitating factors共一百五十九页27(三)妊娠和分娩：对于(duy)心力储备功能降低的妇女要尤其注意血容量增加分娩时的疼痛-交感兴奋外周小血管收缩-后负荷增加二. 心力衰竭(xn l shui ji)的诱因 Precipitating facto

13、rs共一百五十九页28(四)水电解质、酸碱平衡(pnghng)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(xn l shui ji)的诱因Precipitating factors共一百五十九页29(五)其他：气候(qhu)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(xn l shui ji)的诱因Predisposing factors共一百五十九页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“输液死”了201

14、0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(shngw)，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(shy)问题共一百五十九页31引起心衰加重(jizhng)而住院的常见诱因 0510152025未知心房纤颤心肌梗塞心绞痛肾衰呼吸道感染非窦性心律失常医源性未尊医嘱高血压%John Banas. Aldosterone in Cardiovascular Dysfunction. lecture 2003共一百五十九页32引起心衰加重(jizhng)而住院的常见诱因 慢性充血性心力衰竭急性发作(fzu)370例住院诱因分析 实用心脑肺

15、血管病杂志 2009/06 共一百五十九页33 三. 心力衰竭(xn l shui ji)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，以体循环淤血为主共一百五十九页34 三. 心力衰竭(xn l shui ji)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正常共一百五十九页35 三. 心力衰竭(xn l shui ji)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、严重贫血、Vit B1缺乏、动-静脉瘘等低输出量型心衰

16、心输出量绝对值低于正常，见于临床绝大多数的心衰共一百五十九页36 三. 心力衰竭(xn l shui ji)的分类低排出(pi ch)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 共一百五十九页37讲授(jingshu)内容心力衰竭概念病因、诱因和分类发病机制机体的代偿(di chn)功能器官功能机能代谢变化防治原则共一百五十九页38第二节 心力衰竭的发病(f bng)机制复习内容: 心肌舒缩的细胞(xbo)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 reticulu

17、m, SR 线粒体：能量供应站心肌细胞共一百五十九页39Electron micrographs of myocardium from miceTMCMTMCM+ATII 1 month共一百五十九页402肌节的结构：收缩蛋白和调节(tioji)蛋白组成 Structure of SarcomereZ-LineActin肌动蛋白Myosin肌球蛋白Connective ProteinsCrossBridges共一百五十九页41Composition of myosin filament & actin filamentTropomyosin向(原)肌球蛋白Troponin肌钙蛋白+-actin

18、 filamentmyosin filament共一百五十九页423. 工作(gngzu)原理：共一百五十九页43动画演示兴奋(xngfn)-收缩偶联movie producer: Dr. Winney G共一百五十九页44共一百五十九页45心泵功能的决定(judng)因素 共一百五十九页 每搏量前负荷收缩(shu su)性+舒张性心输出量心率(xn l) - 房室协同收缩 - 心室完整性 - 瓣膜功能后负荷心泵功能的决定因素共一百五十九页47一. 心肌收缩功能障碍二. 心肌舒张功能(gngnng)异常三. 心脏各部舒缩活动不协调 心力衰竭(xn l shui ji)的发病机制共一百五十九页4

19、8一. 心肌(xnj)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(zhng i)兴奋-收缩偶联障碍心肌肥大的不平衡生长共一百五十九页49(一)收缩(shu su)相关蛋白质丧失缺血、缺氧(qu yn)感染、中毒心肌细胞坏死收缩蛋白分解破坏氧化应激钙超载ATP心肌细胞凋亡细胞因子共一百五十九页50Myocardial 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(yngxing)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

20、缩肌原性扩张共一百五十九页85机制(jzh)：Frank-starling定律TotalActivePassiveMaximal forceForceLength共一百五十九页86心力衰竭时心腔扩大(kud)的机制共一百五十九页87慢性期：肌纤维再排列：肌节并联和串联的改变(gibin)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(kuzhng)Starling效应(异长自身调节) 共一百五十九页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(j zh)增多)的心脏重量增加

21、。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(xnj)肥大 myocardial hypertrophyhypertrophy体积共一百五十九页89机制：机械性、化学性促进(cjn)心肌肥大的信号机制可分为两大类：机械牵张性刺激：化学性刺激：刺激使蛋白质合成增加神经(shnjng)体液活性物质受体激活3. 心肌肥大 myocardial hypertrophy共一百五十九页90心肌(xnj)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

22、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(fh)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。共一百五十九页91心肌(xnj)肥大的2种形式： 向心性(xnxng)肥大离心性肥大向心性肥大：由压力负荷增大引起，不伴心室半径增加；离心性肥大：由容量负荷增大引起，伴有心室半径增加。共一百五十九页92心肌肥大是最经济、持久(chji)有效代偿方式！心肌(xnj)肥大的意义共一百五十九页931舒缩功能进行性下降2. 心肌改建：cardiac remodeling 蛋白同工型的转变(zh

23、unbin)，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(fid)的不利影响共一百五十九页94二. 心脏以外(ywi)的代偿 (一) 血容量(rngling)增加共一百五十九页95(二) 循环(xnhun)血液重新分配 心输出量减少(jinsho)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。 共一百五十九页96(三) 红细胞增多(zn du)机制(jzh)？共一百五十九页97(四) 组织(zzh)摄氧量增加 但此机制(jzh)对心肌组织代偿作用不大，因为心肌组织正常时即抽

24、提65%-75%的氧。共一百五十九页98三. 神经-体液反应(fnyng)及其后果心肌梗塞缺血高血压、瓣膜病机械牵张Sympathetic NSRAASCytokinesGrowth FactorsFree Radicals 心肌病基因突变肌膜异常心脏负荷(fh)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 共一百五十九页99Effect of Sympathetic Activation in Heart FailureCNS 交感神经(jiogn-shnjng)传出肾脏及其血管(xugun)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

25、1 受体2 受体1受体心肌细胞死亡心律失常共一百五十九页100Effect of RAA System Pathways In Heart FailureAldosteroneAngiotensinogenAngiotensin IAngiotensin IIACEReninK+Na+ACTHOtherAdrenalVascularMyocardialRenalCNSTarget Receptor Sites共一百五十九页101Aldosterones Role in Heart Failure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

26、肾上腺素 摄取 心率可变性 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共一百五十九页102心肌(xnj)Remodeling的概念心肌改建(myocardial remodeling)是指心脏组织(zzh)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。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。在功能上表现为顺应性降低，反应性改变等。共一百五十九页103Remodeling Process肥大细胞外基质： 胶原降解(jin ji) 胶原增生胚胎蛋白基因重新

27、表达心肌细胞功能改变(gibin)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增加共一百五十九页104心肌(xnj)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临床心衰数年数年/数月舒张障碍MIVH收缩障碍心衰逐渐进展 / 猝死冠心病高血压心肌病瓣膜病共一百五十九页105心肌改建发生的机械(jxi)、化学、细胞-基质-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收缩性改变内皮细胞成纤维细胞旁分泌心肌改建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共一百五十九页106提问(twn)

28、与思考：既然SAS和RAAS这两个通路在心衰进展(jnzhn)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(jnzhn)的目的？共一百五十九页107讲授(jingshu)内容心力衰竭(xn l shui ji)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共一百五十九页108 第四节 心衰时机体的主要功能代谢(dixi)变化三方面的表现： 心输出量不足 肺循环充血(chngxu) 体循环淤血 共一百五十九页109 心功能降低是心力衰竭时最根本的变化(binhu)，表现为心泵功能、心肌收缩功能、舒张性能和顺应性下降！1.心功能改变(gibin)心泵

29、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. 心血管系统的变化共一百五十九页110指标 意义 正常值 心衰时 心力储备 CO随机体需要增长的能力 COCI 反映心泵功能(与HR、前后负荷及收缩力有关) 3.5-5.5 L/min2.5-3.5 L/min.m2 2.5 1218 RVEDPCVP 反映右室收缩功能、舒张顺应性或容量负荷大小 5-10 mm H2O 12 动脉血压 反应左心泵功能和外周阻力 或N 静脉血压 反映右心泵功能、血管容量和血量 综合(zngh)指标共一百五十九页

30、111指标 意义 正常值 心衰时 收缩指标dP/dt max 等容收缩期中心室内压上升的最大速度 Vmax 零负荷时心肌收缩的最大速度 EF 每搏量/心室舒张末期容积 0.56-0.78 500单位。 PaO210.8kPa（81mmHg），PaCO28kPa（60mmHg），HCO3-23mmol/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(lin c)扩大，肺动脉段突出。共一百五

31、十九页145典型(dinxng)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(xuy)6.1/1.9kPa（46/14mmHg）。立即进行抢救，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。 共一百五十九页1461.找出病理过程(guchng)，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(dinxng)病例(二)共一百五十九页147典型(dinxng)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(xn l shui ji)加重，相继发生了发热、水肿、心律失常、心力衰竭(xn l shui ji)，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。共一百五十九页148典型(dinxng)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