病理生理学-心力衰竭(4学时)

心力衰竭

(HeartFailure)心衰病理生理学教研室12023/3/3122023/3/31

2014年8月8日上午，在中国心脏大会2014暨《中国心血管病报告2013》新闻发布会上，高润霖院士对《中国心血管病报告2013》的内容进行了简要介绍。32023/3/3142023/3/3152023/3/3162023/3/3172023/3/3182023/3/3192023/3/31男性女性国家或地区心血管病恶性肿瘤其他心血管病恶性肿瘤其他

备注保加利亚56.021.422.658.723.218.1男女均居世界之首罗马利亚50.220.529.356.721.222.1英国47.033.519.536.142.421.5前联邦德国39.833.127.033.241.225.5瑞典47.228.124.733.044.122.9芬兰48.924.526.639.335.225.4美国41.331.227.534.438.627.0加拿大37.236.626.228.546.425.1新加坡41.530.128.441.429.229.4男性在亚太地区最高中国城市37.932.229.942.026.431.6女性在亚太地区最高心血管病及肿瘤死亡病例占总死亡人数的百分比WHO世界卫生统计年报102023/3/31心血管病是人类“第一杀手”112023/3/31心功能不全:指各种病因引起心脏结构和功能的改变，使心室泵血量和（或）充盈功能低下，以致不能满足机体代谢需要的全身性病理过程，在临床上表现为呼吸困难、水肿及静脉压升高等静脉淤血和心排出量减少的综合征。心力衰竭:122023/3/311、循环衰竭（circulatoryfailure）

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不足。2、心肌衰竭（myocardialfailure）

心肌舒缩性能降低所致的心力衰竭。132023/3/313、充血性心衰（congestiveheartfailure）慢性心衰时，常伴有血容量及组织间液代偿性增多,出现心腔扩大，静脉淤血及组织水肿。142023/3/31病例患者男，78岁，因活动后胸闷气短1个月，加重1周而入院。现病史：患者一个月前活动后胸闷、气促、乏力，休息后缓解，无胸痛。查体：P120次/分,R30次/分,Bp22/11.5kPa，神清，端坐呼吸，口唇发绀。双肺呼吸音粗，布满湿性罗音。心界向左侧扩大，无杂音。腹软。双下肢轻度指压痕。辅助检查：X线示左心影增大。讨论题：1、分析患者有无心功能不全，类型及机制？2、患者呼吸困难的表现形式有哪些？152023/3/31第一节病因和分类

心衰

causesandclassification162023/3/31

1.心肌损伤一病因(causes)心肌梗死心肌炎心肌病药物毒性（阿霉素等）冠状动脉粥样硬化严重贫血呼吸衰竭VitB1缺乏糖尿病原发性继发性172023/3/312.心脏负荷过重压力负荷过度(pressureoverload)容量负荷过度(volumeoverload)高血压肺源性心脏病主动脉瓣狭窄瓣膜关闭不全左向右分流慢性贫血甲状腺功能亢进182023/3/31心室舒张及充盈障碍(disorderofventricularfilling)房室瓣狭窄限制性心肌病急性心包填塞缩窄性心包炎192023/3/31202023/3/31212023/3/31

二、诱因(precipitatingfactor)——

加重心脏负荷（耗氧）或加重心肌损害的因素222023/3/31

感染发热代谢率心脏负荷心率心肌耗氧量毒素抑制心肌舒缩功能肺血管阻力右心衰1、感染232023/3/31

2、心律失常心动过速和心动过缓期前收缩房室传导阻滞心室颤动心房颤动242023/3/31H+、K+与Ca2+竞争细胞膜上的通道H+与Ca2+竞争肌钙蛋白高K+诱发心律失常抑制心肌收缩功能3、水、电解质代谢和酸碱平衡紊乱252023/3/31

妊娠时血容量增加，心脏负荷增加临产时子宫收缩,交感兴奋静脉回流明显增多外周阻力增加4、妊娠和分娩262023/3/315、others过多过快输液情绪激动过度运动气候剧变5、其他272023/3/31

三分类(classification)

1.按发生部位

2.按发生速度

3.按心排出量水平

5.按心衰严重程度4.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282023/3/31

NYHA于1928年提出的一项分级方案，主要是根据患者自觉的活动能力划分为四级：

I级：患者患有心脏病，但活动量不受限制，平时一般活动不引起疲乏、心悸、呼吸困难或心绞痛。

II级：心脏病患者的体力活动受到轻度的限制，休息时无自觉症状，但一般体力活动下可出现疲乏、心悸、呼吸困难或心绞痛。

III级：心脏病患者体力活动明显受限，小于平时一般活动即引起上述的症状。

IV级：心脏病患者不能从事任何体力活动。休息状态下出现心衰的症状，体力活动后加重。

心功能分级

292023/3/31分级条件举例A级存在与心衰密切相关的高危状况，但未发展到心脏结构改变，从未出现过心衰症状或体征冠心病、高血压、糖尿病者，酗酒史、风湿热史者等，经检查心脏结构无异常B级存在与心衰密切相关的结构性心脏病变，但从未出现过心衰症状与体征左室肥厚或纤维病变、扩张或收缩能力降低、无症状瓣膜心脏病、既往发生过心梗等，但从无心衰症状C级现在有或过去有过心衰症状，并且存在心脏结构损害现存在因左室舒缩功能下降导致的呼吸困难或乏力，或既往出现过心衰症状经治疗已无症状D级结构性心脏病晚期，虽经最大努力治疗，静息状态下仍有明显心衰症状，或需特殊治疗因心衰经常往院或不能安全出院者，需持续静滴正性肌力药缓解心衰症状或使用机械性循环辅助装置的患者，准备接受心脏移植的住院患者ACC/AHA成年慢性心力衰竭分级

强调慢性心衰发展的演变和发展过程,体现了预防的重要性！302023/3/31第二节心功能不全时机体的代偿心衰compensatoryresponse312023/3/31代偿机制心外机制心脏功能性代偿结构性适应神经体液机制322023/3/31一、神经-体液调节机制激活

1.机制（一）交感神经系统激活心排出量↓慢性低灌流交感神经兴奋儿茶酚胺分泌↑332023/3/31组织低灌流产生的代谢产物CO2和H+增多可兴奋化学感受器使呼吸中枢兴奋性增高，可间接引起交感中枢兴奋性增高。342023/3/312.代偿意义

2）动用收缩期储备

---增加心肌收缩力3）心率加快1）动用舒张期储备---增加心肌初长度

（1）动用心力贮备---CO↑，维持血压(2)体循环血流重新分配352023/3/31舒张期储备0代偿失代偿362023/3/313.

缺点增加心肌耗氧量，减少冠脉流量全身血管收缩，增加前后负荷诱发心律失常激活RAAS，引起钠水潴留(retension)促进心肌改建组织低灌流，引起骨骼肌疲劳(fatigue)372023/3/31（二）RAAS激活交感神经兴奋382023/3/31促进胶原合成、心室重塑

AngⅡ醛固酮缩血管促进心肌和非心肌细胞肥大促进血管壁增生及纤维化弊大于利水、钠潴留外周阻力↑回心血量↑392023/3/31（三）其他体液因素缩血管NE、AngII、VP、ET、NPY促钠水潴留、促生长扩血管ANP、BNP、ADM、PGE2、NO促钠水排出、抑生长402023/3/31钠尿肽家族心房钠尿肽（ANP）---心房肌细胞分泌B型钠尿肽（BNP）---心室肌细胞分泌C型钠尿肽（CNP）---血管内皮细胞分泌利尿、利钠、扩血管、抑制RAAS扩血管、抑制平滑肌细胞增殖迁移

心衰患者血液中ANP和BNP水平显著升高，BNP水平已成为心衰诊断和鉴别诊断、风险分层以及评估预后的重要指标！412023/3/31机制：①CO↓BP↓压力感受器传入冲动减少，心脏迷走神经紧张性减弱，交感神经紧张性增强，心率加快；②心泵功能↓心室残余血量↑心房淤血，刺激容量感受器，引起交感神经兴奋，HR↑；

③化学感受器效应：缺氧→心率↑

意义：积极作用——提高CO

不利影响——心肌耗氧↑，HR＞180次/分时心脏舒张期缩短，冠脉血流量减少、心脏充盈不足，CO反而下降

（一）心率加快二、心脏代偿反应422023/3/31432023/3/31及时泵出心室内过多的血液（急性心衰的代偿方式，有限）肌源性扩张：不伴有心肌收缩力增强（二）心脏扩张Frank-starling定律（代偿）（失代偿）紧张源性扩张：伴有心肌收缩力增强增加心肌耗氧量，加重心肌损伤442023/3/31交感神经兴奋（三）心肌收缩性增强激活β-R胞浆cAMP↑

激活PKA儿茶酚胺↑肌膜钙通道蛋白磷酸化胞浆钙离子浓度↑正性肌力作用452023/3/31慢性心衰

---

心肌β肾上腺素受体敏感性下降，

导致正性肌力作用不明显。急性心衰---心肌收缩力增强能维持CO

和血流动力学稳态。462023/3/31（四）心室重塑----心室在长期容量和压力负荷增加时，通过改变心室的结构、代谢和功能而发生的慢性代偿性适应性反应，又称为心肌改建。472023/3/311.心肌细胞重塑2.非心肌细胞及细胞外基质重塑⑴心肌肥大⑵心肌细胞表型改变，胎儿型蛋白激活（β-MHC、CK等），成年型蛋白表达受抑（β1-R、G蛋白、钙通道等）Ang-Ⅱ、TGF

β

1、FGF、胶原酶等→Ⅰ,Ⅲ型胶原产生与降解失衡→早期：代偿；

后期：僵硬度↑，顺应性↓

影响心肌供血、供氧482023/3/31Ⅰ型胶原Ⅲ型胶原492023/3/31心肌肥大——心肌细胞体积增大，质量增加①向心性肥大：肌纤维并联增生，肌纤维增粗，室壁厚度↑，心腔无明显扩大离心性肥大：心肌纤维串联增生，肌纤维长度↑心腔扩大正常或volumeoverloadeccentrichypertrophy正常或pressureoverloadconcentrichypertrophy心腔直径/室壁厚度心腔容积室壁厚度原因名称502023/3/31②机制：机械性刺激化学性刺激受体或力学感受器蛋白激酶转录因子基因转录核蛋白合成心肌重塑细胞膜原癌基因生长因子胶原等512023/3/31522023/3/31③代偿意义④弊端心肌总体舒缩功能↑→心功能曲线左上移降低室壁应力→

心肌耗氧量↓能量代谢障碍→舒缩功能进行性↓顺应性↓（僵硬度↑）（不均衡性生长）532023/3/31心肌肥大是最经济、持久有效代偿方式！542023/3/31心衰发生过程中机体的适应代偿机制552023/3/31心泵功能障碍的发展机制562023/3/31三、心脏以外的代偿

1.增加血容量

2.血流重新分布3.红细胞增多4.组织利用氧的能力增加交感神经兴奋RAAS激活ADH释放↑PGE2、ANP↓外周血流量↓心、脑血流量不变/增加缺氧使EPO↑线粒体数量↑，相关酶活性增强，肌红蛋白含量↑572023/3/31第三节发病机制mechanismsofheartfailure

心衰582023/3/31Sarcomere592023/3/31肌丝滑行过程肌动蛋白向肌球蛋白肌球蛋白602023/3/31612023/3/31心肌正常舒缩必备条件：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。622023/3/31心肌收缩性降低★心肌舒张功能障碍心室壁舒缩协调障碍心功能不全的发生机制632023/3/31一、心肌收缩功能降低

（一）心肌收缩相关蛋白改变

心肌细胞凋亡1、心肌细胞数量减少心肌细胞坏死凋亡指数（凋亡细胞数/每100个细胞）达35.5％(N:0.2~0.4%）原发损害：梗死、心肌炎、中毒、心肌病继发损害：负荷↑、肥厚、舒张期短→缺血胶原↑→物质交换↓高浓度NE、AngⅡ直接毒性作用老年心脏心肌细胞数量减少的主要原因！642023/3/31①氧化应激——儿茶酚胺自氧化、促炎性因子引起呼吸爆发、黄嘌呤氧化酶激活、PLA2活化

相关因素：②细胞因子生成过多TNF-α、IL-1、IL-6、IFN等③钙稳态失衡④线粒体功能异常652023/3/312、心肌结构改变①分子水平：

②细胞水平：

肥大心肌细胞的表型改变

心肌细胞死亡、过度肥大与萎缩并存、细胞外基质过度纤维化

肌原纤维排列紊乱、心脏不均一

心肌收缩力↓

心律失常

662023/3/31③器官水平：

心腔扩大、室壁变薄心肌收缩力降低功能性瓣膜反流心衰的突出表现之一

心室扩大

672023/3/31（二）心肌能量代谢紊乱682023/3/31休克、严重缺血线粒体功能障碍（二）心肌能量代谢紊乱1.能量生成障碍：相关酶活性↓，体液因子的损伤作用，肥大心肌线粒体相对↓

ATP↓↓692023/3/31ATP缺乏影响心肌收缩性的途径：

⑴肌球蛋白头部的ATP酶水解ATP减少；⑵Ca2+转运及分布异常；⑶心肌细胞不能维持正常的胞内离子环境；⑷心肌蛋白合成减少。702023/3/31肌球蛋白同工型变化：V1型ATP酶（高活性）→V3型ATP酶（低活性）肌钙蛋白（TnT、TnI）同工型转换

PKC异常激活→肌球蛋白ATP酶活性↓

主要见于长期负荷过重而引起心肌过度肥大！磷酸肌酸（CP）↓肌酸激酶（CK）活性↓CK成年型异构体（MM型）↓胎儿型（MB型）↑或不变ATP→CP→ATP↓3.能量利用障碍：2.心肌能量转化储存障碍肌球蛋白头部ATP酶活性下降712023/3/31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VitB1缺乏冠脉阻塞休克严重贫血心肌肥大ATP酶↓CP能量储存心肌改建CK↓722023/3/31（三）心肌兴奋—收缩偶联障碍732023/3/31（三）心肌兴奋—收缩偶联障碍①肌浆网摄取Ca2+

能力↓：ATP↓，心肌重塑→钙泵↓②肌浆网储存Ca2+↓←摄取量↓③肌浆网释放Ca2+↓：心肌过度肥大，SR钙通道↓，

酸中毒Ca2+与肌浆网结合牢固1.肌浆网Ca2+转运功能障碍742023/3/31途径：①钙通道（电压依赖性、受体操纵性）②钠钙交换体作用：升高胞浆内Ca2+浓度；诱发肌浆网释放Ca2+

原因：①肥大心肌β-R密度相对↓，NE↓②酸中毒时，H+降低β-R对NE的敏感性③高钾血症2.胞外Ca2+内流障碍L型钙通道活性↓752023/3/31心肌兴奋-收缩偶联过程

关键在于心肌兴奋时，胞浆Ca2+

浓度迅速升高！心肌兴奋-收缩偶联过程

关键在于心肌兴奋时，胞浆Ca2+

浓度迅速升高！762023/3/31

心肌兴奋时，胞外Ca2+内流和肌浆网释放Ca2+是胞浆Ca2+浓度迅速升高的原因。正常

心衰772023/3/313.肌钙蛋白与Ca2+结合障碍各种原因引起的心肌细胞酸中毒，可导致Ca2+与肌钙蛋白结合障碍，影响到心肌兴奋-收缩耦联过程：①H+与Ca2+竞争肌钙蛋白的结合位置（TnC）②酸中毒时Ca2+与肌浆网结合牢固，释放Ca2+缓慢③酸中毒可引起高血钾782023/3/31Ca2+内流

肌浆网摄取、释放Ca2+肌钙蛋白功能障碍兴奋-收缩偶联障碍792023/3/31二、心室舒张功能异常⒈Ca2+

复位延缓：ATP↓、钠钙交换体外排Ca2+

减少⒉肌球—肌动蛋白复合体解离障碍Ca2+与肌钙蛋白亲和力↑⒊心室舒张势能降低：①心室的收缩作用减弱心室充盈受限②冠脉灌流减少、心室内压过高⒋心室顺应性（心肌随应力而改变长度的特性）降低原因：室壁增厚及间质增生、心肌炎及心肌水肿意义：①顺应性↓心室充盈受限，CO↓②左室舒张末期压力↑肺静脉压↑导致肺淤血、水肿，加重心力衰竭的临床症状三、心室壁舒缩协调障碍主动被动802023/3/31Va<Vb<Vc

812023/3/31心室壁舒缩不协调实线为舒张末期心腔容积，虚线为收缩末期心腔容积；实线箭头示心室收缩期指向流出道的射血向量，虚线箭头示心室收缩期分流的射血向量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。822023/3/31心肌兴奋收缩耦联障碍心肌细胞凋亡坏死心肌能量代谢紊乱Ca2+复位迟缓肌球-肌动蛋白复合体解离障碍心肌顺应性↓心室舒张势能↓心律失常心肌收缩性↓心肌舒张功能异常心脏各部位舒缩活动不协调心力衰竭832023/3/31第四节对机体的主要影响effectofheartfailureonthebody心衰842023/3/31一、低排出量综合征（一）心脏泵血功能降低1.心排出量和心脏指数↓

CO↓

正常人:3.5-5.5L/min

心衰:<3.5L/minCI↓（CI=CO/surfacearea）正常人:2.5-3.5L/min/m2

心衰:<2.2L/min/m2852023/3/31862023/3/31正常左室EF=0.6±0.09

心衰时可<0.32.射血分数↓(EF)3.心室充盈受损4.心率增快肺动脉楔（PAWP）左心房压左心室舒张末压中心静脉压（CVP）右心房压右心室舒张末压~心衰患者最早、最明显的症状~=每搏输出量/心室舒张末容积872023/3/31动脉血压↓或正常，脉压↓静脉血压↑（二）血压变化（三）脏器血流重新分布（四）外周血管和组织

的适应性改变882023/3/31二、静脉淤血综合征（一）体循环淤血1.静脉淤血和静脉压力↑（颈静脉怒张）2.水肿3.肝肿大、压痛和肝功能异常4.胃肠功能改变892023/3/31902023/3/31肺淤血、水肿呼吸困难

1、呼吸困难机制（1）肺顺应性降低

（2）气道阻力增大

（3）肺毛细血管旁感受器兴奋性增高

（二）肺循环淤血912023/3/312.表现形式

（1）劳力性呼吸困难（dyspneaonexertion）

①体力活动→需氧↑但缺氧加剧，CO2潴留→呼吸中枢产生“气急”的症状。②体力活动→心率↑→舒张期↓→冠脉灌注↓心肌缺氧↑且左室充盈↓→肺淤血↑③体力活动→回心血量↑→肺淤血↑肺顺应性

→通气作功↑→呼吸困难922023/3/31心衰病人被迫采取端坐或半卧位以减轻呼吸困难的状态。（