慢性心力衰竭病理生理

关于慢性心力衰竭病理生理1第1页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三2第二节心力衰竭的病因、诱因与分类

一、原因（一）原发性心肌舒缩功能障碍心肌病变如心肌炎，心肌病；心肌缺血缺氧如冠心病（二）心脏负荷过重

1、压力负荷又称后负荷过重：是指心脏收缩时承受阻 抗负荷增加。左室压力负荷过重：高血压，主动脉瓣狭窄。右室压力负荷过重：肺动脉高压，肺动脉瓣狭窄肺栓塞，慢性阻塞性肺疾病第2页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三3

2、容量负荷又称前负荷过重：是指心脏舒张时承受的容量负荷过大。左室容量负荷过重：主动脉瓣，二尖瓣关闭不全。左室容量负荷过重：肺动脉瓣，三尖瓣关闭不全双室容量负荷过度：高动力循环状态第3页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三4（一）感染特别是呼吸道感染是心力衰竭重要诱因。感染诱发心力衰竭的机制：①②③④（二）酸中毒及高钾血症

1、酸中毒酸中毒诱发心力衰竭的机制： ①②③

2、高钾血症（三）心律失常

1、2（四）妊娠与分娩妊娠与分娩诱发心力衰竭的机制：1、2（五）其他因素二、诱因第4页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三5三分类（一）根据心力衰竭的程度分类

1、轻度心力衰竭：代偿完全，在休息或轻体力活动可不出现心力衰竭的症状、体征，心功能一级或体力活动略受限制，一般体力活动时可出现气急、心悸，心功能二级。

2、中度心力衰竭：代偿不全，体力活动明显受限，轻体力活动即出现衰竭的症状、体征，休息后好转，心功能三级。

3、重度心力衰竭：完全失代偿，安静情况下即可出现心力衰竭的临床表现，完全丧失体力活动能力，病情危重，心功能四级。第5页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三6（二）根据心力衰竭发生的速度分类

1、急性心力衰竭：起病急，发展迅速，机体来不及代偿，心输出量在短时间内大幅度下降。常见于心肌梗死，严重的心肌炎等。

2、慢性心力衰竭：起病缓慢，机体能够进行代偿，在代偿阶段心衰症状不明显，在失代偿阶段，心衰症状逐渐显露。常见于高血压病，心瓣膜病和肺动脉高压等。

（三）根据心力衰竭时心输出量分类

1、低输出量性心力衰竭：心衰时心输出量低于正常。常见于冠心病、高血压病、心瓣膜病，心肌炎等引起的心力衰竭。第6页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三7

2、高输出量性心力衰竭：心衰时心输出量较发生心力衰竭前有所降低，但其值仍属正常，甚至高于正常。造成这种心衰的主要原因是甲亢，严重贫血，妊娠，维生素B1缺乏，动-静脉瘘形成的高动力循环状态，由于血容量增加，心脏前负荷显著增加，心输出量增加，供氧相对不足，能量消耗过多，容易发生心力衰竭。心衰时心衰前 正常水平≤心输出量＜心输出量第7页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三8（四）根据心力衰竭的发病部位分类

1、左心衰竭：主要由于左室受损或负荷过重，导致左室泵血功能下降，可出现肺循环淤血，肺水肿。见于冠心病，心肌病，高血压病，二尖瓣关闭不全等。

2、右心衰竭：主要由于右室受损或负荷过重，导致右室泵血功能下降，可出现体循环淤血，心性水肿。常见于肺栓塞，肺动脉高压，慢性阻塞性肺疾病等

3、全心衰竭①某些疾病如风湿性心肌炎，严重贫血可使左右心同时受累，发生全心衰竭。第8页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三9②长期左心衰竭使右室后负荷过重而发生右心衰竭或者右心衰竭，经肺循环回流到左心的血量减少，使左心输出量下降，冠脉灌流减少而发生左心衰竭。（五）根据心肌舒缩功能障碍分类

1、收缩功能不全性心力衰竭（收缩性衰竭）：因心肌收缩功能障碍引起的心力衰竭。常见于高血压性心脏病，冠心病等。

2、舒张功能不全性心力衰竭（舒张性衰竭）：因心肌舒张功能障碍引起的心力衰竭。见于二尖瓣或三尖瓣狭窄，缩窄性心包炎，肥大性心肌病等。第9页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三10第三节心力衰竭的发生机制

一、正常心肌舒缩的分子基础（略）心力衰竭发生的基本机制是心肌收缩、舒张功能障碍。二、心肌收缩性减弱心肌收缩性（myocardialcontractility）：是指心肌在肌膜动作电位的触发下产生张力和缩短的能力。是心肌四大生理特性（兴奋性、传导性、自律性、收缩性）中决定心输出量的最关键因素，也是血液循环动力最基本的来源。第10页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三11（一）收缩相关蛋白质的破坏当心肌细胞死亡后，与收缩相关的蛋白质即被分解破坏，心肌收缩力也随之下降。心肌细胞的死亡包括坏死与凋亡。

1、心肌细胞的坏死

2、心肌细胞凋亡

细胞凋亡（apoptosis）：由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致细胞死亡的过程。与细胞坏死完全不同，细胞凋亡期间不发生炎症反应。细胞凋亡是一种生理性，主动的细胞死亡方式，是机体维持细胞群体数量稳态的重要手段，具有重要的生理和病理意义。第11页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三12（1）心肌细胞凋亡诱导因素：

氧化应激，压力、容量负荷过重，某些细胞因子如TNF，缺血缺氧及神经内分泌失调都可诱导心肌细胞凋亡。（2）心力衰竭时引起心肌细胞凋亡的机制：①氧化应激：心力衰竭时由于氧自由基生成过多和（或）抗氧化功能减弱导致氧化应激发生，引起心肌细胞凋亡。氧自由基造成生物大分子损伤形成氧化应激。②某些细胞因子产生增多：如TNFa，IL-1，IL-6，IFN等，其中TNF通过促进NO的释放不但对心肌收缩产生抑制作用，而且也通过促进神经酰胺的合成和增加氧自由基生成来诱导心肌细胞的凋亡。第12页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三13③钙稳态失衡：心力衰竭时，由于能量代谢紊乱，造成ATP缺乏，或自由基生成过多损伤细胞膜，肌浆网膜或酸中毒等因素的作用均可引起细胞钙稳态失衡。④线粒体功能异常：心力衰竭时，由于缺氧，能量代谢紊乱，线粒体跨膜电位下降，膜通透性增大，细胞凋亡启动因子，从线粒体内释放出来，引起细胞凋亡。心肌细胞凋亡在心力衰竭发病中的作用就是引起心肌细胞数量减少，收缩相关蛋白质的破坏，使心肌收缩性减弱。第13页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三14（二）心机能量代谢紊乱图13-1心机能量代谢过程示意图H+O2CO2乙酰辅酶A+草酰乙酸琥珀酸脂肪酸乳酸丙酮酸葡萄糖氨基酸能量生成能量储存能量利用H2OCPATPADP+Pi结合Ca游离Ca2+

肌动球蛋白肌动蛋白

肌球蛋白+第14页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三151、能量生成障碍

最常见原因是心肌缺血，缺氧，如缺血性心脏病，严重贫血，过度心肌肥大等。此外，维生素B1缺乏。

ATP缺乏影响心肌收缩性的机制：①ATP缺乏，使肌球蛋白头部ATP酶水解ATP，将化学能转为机械能减少，心肌的收缩性减弱。②ATP缺乏可引起肌浆网和胞膜Ca2+的转运和分布异常，从而导致Ca2+与肌钙蛋白的结合，解离发生异常。第15页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三16Na+Ca2+

Na+Na+Ca2+③因ATP缺乏，细胞膜钠泵运转失灵，一方面大量Na+进入胞内并通过Na+—Ca2+交换，转而使大量Ca2+进入胞内造成胞内钙超载，使心肌挛缩，断裂，收缩性减弱。另一方面，大量Na+携带水进入细胞，引起细胞肿胀并波及线粒体，导致线粒体膜通透性改变，大量Ca2+进入线粒体，Ca2+与磷酸根形成不溶性钙盐沉积在线粒体基质中，线粒体氧化磷酸化功能进一步受损，ATP生成更加减少。第16页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三17④收缩蛋白、调节蛋白等功能蛋白质的合成更新需要ATP，ATP不足这些蛋白质的含量会减少，直接影响心肌的收缩性。

2、能量利用障碍最常见的原因是长期心脏负荷过重而引起的心肌过度肥大。过度肥大的心肌其肌球蛋白头部ATP酶的活性下降，即使心肌ATP含量是正常的也不能正常利用ATP。第17页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三18肌球蛋白ATP酶的活性与肌球蛋白ATP酶的种类及其数量有关。种类组成活性

V1α、α肽链最高

V2

α、β肽链次之

V3

β、β肽链最低过度肥大心肌其肌球蛋白ATP酶活性下降的原因是该酶的肽链结构发生变异，由原来高活性V1型ATP

酶逐步转变为低活性的V3型ATP酶，使心肌ATP利用障碍。第18页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三19

(三）心肌兴奋——收缩耦联过程心肌兴奋的电活动由Ca2+和收缩的机械活动耦联在一起。

细胞外Ca2+与TnC肌动、肌球蛋

Ca2+内流结合白形成横桥

心肌除极化胞浆[Ca2+]↑心肌收缩（10-5moI/L）

肌浆网Ca2+激活水解ATP

释放Ca2+ATP酶释放能量第19页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三20

Ca2+移致细胞外

心肌复极化胞浆[Ca2+]↓Ca2+与TnC横桥解除心肌舒张（10-7mol/L）分离肌浆网摄取Ca2+

从心肌兴奋—收缩耦联过程中可以看出，发动心肌收缩的物质是Ca2+，Ca2+和TnC的结合和分离是兴奋—收缩耦联的中心环节。胞浆内Ca2+的浓度是兴奋—收缩耦联的重要因素。第20页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三21

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调节胞浆Ca2+浓度的因素（1）心肌细胞钙泵，即Ca2+-Mg2+-ATP酶，其分布是：①细胞膜钙泵②肌浆网钙泵③线粒体钙泵（2）心肌细胞膜Na+-Ca2+交换体，又称Na+-Ca2+交换蛋白

心肌细胞膜-Na+-Ca2+交换体：Na+外流Na+内流

Ca2+内流Ca2+外流（反向交换）（前向交换）

除极化复极化细胞膜钙泵：细胞外Ca2+内流细胞内Ca2+外流肌浆网钙泵：释放Ca2+

摄取Ca2+

线粒体钙泵：释放Ca2+

摄取Ca2+

心肌细胞钙泵第21页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三22心肌兴奋—收缩耦联障碍的机制

1、肌浆网Ca2+处理功能障碍

（1）肌浆网（SR）摄取Ca2+能力减弱①心肌缺血缺氧②受磷蛋白磷酸化减弱受磷蛋白（phospholambanPLB）：是一种由52个氨基酸组成的低分子量蛋白，存在于心肌，平滑肌和骨胳肌中。非磷酸化PLB对SRCa2+泵活性抑制作用磷酸化PLB抑制作用解除Ca2+泵活性增强心力衰竭时由于心肌内NE减少及β受体下调导致PLB磷酸化减弱，Ca2+泵活性降低，使SR摄取Ca2+能力下降。受磷蛋白（PLB）第22页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三23（2）肌浆网Ca2+储存量减少钙储存蛋白：集钙蛋白，钙网蛋白。

（3）肌浆Ca释放量下降：①Ry-受体②③

2、胞外Ca2+流障碍钙通道分：“膜电压依赖性”Ca2+通道和“受体操纵性”Ca2+通道。①“膜电压依赖性”Ca2+通道

去极化膜内电位变正钙通道开放细胞外Ca2+流入细胞内复极化膜内电位变负钙通道关闭Ca2+内流停止第23页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三24②“受体操纵性”Ca2+通道NE膜β受体ACATPcAMP++受体操纵性Ca2+通道开放Ca2+进入胞内胞外Ca2+内流障碍的机制：⑴、⑵、⑶。3、肌钙蛋白与Ca2+结合障碍：⑴、⑵。四、心肌肥大的不平衡生长过度肥大心肌不平衡生长而发生心力衰竭的机制：

1、2、3、4、5、6。第24页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三25三、心室舒张功能障碍（一）钙离子复位延缓：（1）、（2）（二）肌球—肌动蛋白复合体解离障碍（三）心室舒张势能减少（四）心室顺应性降低

心室顺应性（ventricularcompliance，VC）：是指心室在单位压力变化下所引起的容积改变（VC=dv/dp）。心室僵硬度（ventricularstiffness，VS）：是指心室在单位容积变化下所引起的压力的改变（VS=dp/dv），即心室顺应性的倒数。第25页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三26心室顺应性常以P-V曲线表示a心室顺应性降低，P-V曲线左移，心室不易扩张b心室顺应性正常。c心室顺应性升高，P-V曲线右移，心室容易扩张图13-2心室压力—容积（P-V）曲线acb舒张末期压力舒张末期容积第26页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三27心室顺应性下降的常见原因：心肌肥大室壁增厚，心肌炎，水肿，纤维化及间质增生等。

●心室顺应性下降可诱发或加重心力衰竭：

1、由于心室顺应性下降，心室的扩张充盈受到限制，导致心输出量减少。

2、由于P-V曲线左移，当左室舒张末期容积扩大时，左室舒张末期压力会进一步增大，肺静脉压随之上升，从而出现肺淤血，肺水肿等左心衰竭的表现。

P-V曲线左移→LVEDV↑→LVEDP↑→PVP↑→肺淤血，水肿四、心脏各部舒缩活动的不协调性第27页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三28第四节心力衰竭时机体的代偿反应

一、心脏代偿反应（一）心率加快心率加快是一种快速代偿反应，心率加快的机制：①、②。心率加快的代偿意义及其代偿的局限性：①、②

（二）心脏扩张

1、紧张源性扩张：心脏扩张，容量增大并伴有收缩力增强的扩张。这是急性心力衰竭时一种重要的代偿方式。是一种起代偿作用的扩张，直至肌节长度达到最适长度为止。第28页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三29根据Frank—Starling定律，心肌收缩力和心搏出量在一定范围内由心肌纤维的长度和粗细肌丝相互重叠的状况决定。图13-3长度—张力曲线1.5482.02.22.4张力克/毫米2静止肌节长度2.4μ2.2μ2.0μ1.5μ肌节长度(微米)最大肌张力

(Lmax)静止张力活力张力去甲肾上腺素第29页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三30

2、肌源性扩张肌源性扩张：心肌拉长不伴有收缩力增强的心脏扩张。这是一种代偿失调后出现的扩张，已丧失代偿意义。

（三）心肌肥大心肌肥大是心脏长期负荷过重时一种慢性代偿方式。心肌肥大（myocadialhypertrophy）：是指心肌细胞体积增大，重量增加。当心肌肥大达到一定程度（成人心脏重量超过500g或左室重量超过200g）心肌细胞还可有数量上的增多。第30页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三31

心肌肥大的表现形式及其形成机制

心肌肥大有两种表现形式：

1、向心性肥大：如果长期压力负荷增大，心肌纤维呈并联性增生，肌纤维变粗，心室壁厚度增加，心腔无明显扩大，室腔直径与室壁厚度的比值小于正常。如高血压病。

2、离心性肥大：如果长期容量负荷增加，心肌纤维呈串联性增生，肌纤维长度增加，心腔明显扩大，空腔直径与室壁厚度的比值等于或大于正常。如主动脉瓣闭锁不全。心肌肥大的代偿作用：①、②心肌肥大的负面影响：心肌过度肥大，可使心脏由代偿转向代偿失调，进而发生心力衰竭。第31页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三32心肌重构见P207（六）心肌重构（myocardialremodelling）：心力衰竭时为适应心脏负荷的增加，心肌及心肌间质在细胞结构、功能、数量及遗传表型方面所出现的适应性，增生性的变化。

1、心肌重构的表现：心肌重构为心肌代偿性增生，即包括心肌细胞的重构，如心肌细胞体积增大，其肌原纤维及线粒体数量的增多；又包括胶原间质的重构，间质成分和结构的异常，胶原在心肌间质沉积。第32页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三33①体液因素如ATⅡ、醛固酮、TNF、ET-1等。②氧化应激。③机械应力如前、后负荷增大等。

3、重构心肌舒缩功能减弱的机制：

（1）肌球蛋白和肌动蛋白的表型发生异常心肌的肌球蛋白的重链（MHC）有两种异构体，α-MHC和β-MHC。α-MHC有较高水解ATP的活性，因而有快速收缩的性能。β-MHC的性能则与α-MHC相反。正常心肌以表达α-MHC为主，发生重构的心肌则转变为以表达β-MHC为主。肌动蛋白也有类似的改变。这是重构的心肌收缩性减弱的分子基础。2、心力衰竭时引起心肌重构的常见因素第33页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三34

（2）心肌间质重构

RAAS是促进心肌间质重构的重要因素，ATⅡ和醛固酮可刺激心肌成纤维细胞大量合成胶原，与此同时，ATⅡ可抑制间质金属蛋白酶Ⅰ（MMP-Ⅰ），该酶是降解胶原的关键酶，此酶抑制可导致胶原沉积在心肌间质，使心肌僵硬度加大，顺应性下降，影响心肌的舒缩。心肌重构的结果是心肌肥厚，基质胶原蛋白沉着，纤维化，心脏扩大，最终发展成为不可逆性心功能损害。第34页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三35二、心外代偿反应（一）血容量增加这是心力衰竭时一种主要的心外代偿反应，由于钠水潴留造成的。

心力衰竭时导致钠水潴留的机制：

1、肾小球滤过率降低：①②③④

2、肾小管对钠水的重吸收增加①肾内血流重分布②肾小球滤过分数增加③醛固酮增多④PGE2和ANP减少第35页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三36（二）血流重分布（三）红细胞增多（四）组织细胞利用氧的能力增强三、神经—体液的代偿调节反应（略）第五节心力衰竭临床表现的病理生理基础肺循环充血，体循环淤血，心输出量不足是心力衰竭临床表现的病理生理基础。一、肺循环充血当心力衰竭时，左室功能减弱，引起左室舒张末期压力上升，并带动左房压升高，肺静脉回流障碍，肺毛细血管流体静压升高造成肺循环充血，发生肺水肿。第36页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三37肺循环充血的主要表现：

③体力活动时，回心血量增多，肺淤血加重。肺顺应性降低，通气作功增大，病人感到呼吸困难。（一）呼吸困难

1、劳力性呼吸困难：是指病人体力活动而发生的呼吸困难，休息后可减轻或消失。②体力活动时，心率加快，舒张期缩短，一方面冠脉灌流不足，加剧心肌缺氧，另一方面左室充盈减少，加重肺淤血。“气急”症状。劳力性呼吸困难发生的机制：①体力活动时机体需氧增加，但衰竭的左心不能提供相应的心输出量，机体缺氧加剧，CO2潴留，刺激呼吸中枢产生第37页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三38

2、端坐呼吸：心衰病人平卧可加重呼吸困难而被迫采取端坐或半卧体位以减轻呼吸困难的状态。端坐呼吸的发生机制：①端坐时部分血液因重力关系转移到驱体下半部，使肺淤血减轻。②端坐时膈肌位置下移，胸腔容积增大，肺活量增加。③平卧时身体下半部的水肿液吸收入血增多，而端坐位可减少水肿液的吸收，肺淤血减轻。第38页，讲稿共45页，2023年5月2日，星期三39

3、夜间阵发性呼吸困难：患者入睡后因突感气闷被惊醒，在端坐咳嗽后缓解。若发作时伴有哮鸣音，则称为心性哮喘。夜间阵发性呼吸困难的发生机制：①病人平卧后，胸腔容积减少，不利于通气。身体下半部的水肿液吸收入血增多，肺淤血加重。②入睡后，迷走神经相对兴奋，使支气管收缩，气道阻力增大。③入睡后由于中枢神经系统处于相对抑制状态，反射的敏感性降低