病理生理學(xué)-心力衰竭(4學(xué)時)

心力衰竭

(HeartFailure)心衰病理生理學(xué)教研室12023/3/3122023/3/31

2014年8月8日上午，在中國心臟大會2014暨《中國心血管病報告2013》新聞發(fā)布會上，高潤霖院士對《中國心血管病報告2013》的內(nèi)容進(jìn)行了簡要介紹。32023/3/3142023/3/3152023/3/3162023/3/3172023/3/3182023/3/3192023/3/31男性女性國家或地區(qū)心血管病惡性腫瘤其他心血管病惡性腫瘤其他

備注保加利亞56.021.422.658.723.218.1男女均居世界之首羅馬利亞50.220.529.356.721.222.1英國47.033.519.536.142.421.5前聯(lián)邦德國39.833.127.033.241.225.5瑞典47.228.124.733.044.122.9芬蘭48.924.526.639.335.225.4美國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男性在亞太地區(qū)最高中國城市37.932.229.942.026.431.6女性在亞太地區(qū)最高心血管病及腫瘤死亡病例占總死亡人數(shù)的百分比WHO世界衛(wèi)生統(tǒng)計年報102023/3/31心血管病是人類“第一殺手”112023/3/31心功能不全:指各種病因引起心臟結(jié)構(gòu)和功能的改變，使心室泵血量和（或）充盈功能低下，以致不能滿足機體代謝需要的全身性病理過程，在臨床上表現(xiàn)為呼吸困難、水腫及靜脈壓升高等靜脈淤血和心排出量減少的綜合征。心力衰竭:122023/3/311、循環(huán)衰竭（circulatoryfailure）

循環(huán)系統(tǒng)中任一組分（如心臟、血管及血容量等）發(fā)生改變而導(dǎo)致的心排出量不足。2、心肌衰竭（myocardialfailure）

心肌舒縮性能降低所致的心力衰竭。132023/3/313、充血性心衰（congestiveheartfailure）慢性心衰時，常伴有血容量及組織間液代償性增多,出現(xiàn)心腔擴大，靜脈淤血及組織水腫。142023/3/31病例患者男，78歲，因活動后胸悶氣短1個月，加重1周而入院?，F(xiàn)病史：患者一個月前活動后胸悶、氣促、乏力，休息后緩解，無胸痛。查體：P120次/分,R30次/分,Bp22/11.5kPa，神清，端坐呼吸，口唇發(fā)紺。雙肺呼吸音粗，布滿濕性羅音。心界向左側(cè)擴大，無雜音。腹軟。雙下肢輕度指壓痕。輔助檢查：X線示左心影增大。討論題：1、分析患者有無心功能不全，類型及機制？2、患者呼吸困難的表現(xiàn)形式有哪些？152023/3/31第一節(jié)病因和分類

心衰

causesandclassification162023/3/31

1.心肌損傷一病因(causes)心肌梗死心肌炎心肌病藥物毒性（阿霉素等）冠狀動脈粥樣硬化嚴(yán)重貧血呼吸衰竭VitB1缺乏糖尿病原發(fā)性繼發(fā)性172023/3/312.心臟負(fù)荷過重壓力負(fù)荷過度(pressureoverload)容量負(fù)荷過度(volumeoverload)高血壓肺源性心臟病主動脈瓣狹窄瓣膜關(guān)閉不全左向右分流慢性貧血甲狀腺功能亢進(jìn)182023/3/31心室舒張及充盈障礙(disorderofventricularfilling)房室瓣狹窄限制性心肌病急性心包填塞縮窄性心包炎192023/3/31202023/3/31212023/3/31

二、誘因(precipitatingfactor)——

加重心臟負(fù)荷（耗氧）或加重心肌損害的因素222023/3/31

感染發(fā)熱代謝率心臟負(fù)荷心率心肌耗氧量毒素抑制心肌舒縮功能肺血管阻力右心衰1、感染232023/3/31

2、心律失常心動過速和心動過緩期前收縮房室傳導(dǎo)阻滯心室顫動心房顫動242023/3/31H+、K+與Ca2+競爭細(xì)胞膜上的通道H+與Ca2+競爭肌鈣蛋白高K+誘發(fā)心律失常抑制心肌收縮功能3、水、電解質(zhì)代謝和酸堿平衡紊亂252023/3/31

妊娠時血容量增加，心臟負(fù)荷增加臨產(chǎn)時子宮收縮,交感興奮靜脈回流明顯增多外周阻力增加4、妊娠和分娩262023/3/315、others過多過快輸液情緒激動過度運動氣候劇變5、其他272023/3/31

三分類(classification)

1.按發(fā)生部位

2.按發(fā)生速度

3.按心排出量水平

5.按心衰嚴(yán)重程度4.按收縮與舒張功能障礙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輕度心衰中度心衰重度心衰收縮性心衰舒張性心衰混合型282023/3/31

NYHA于1928年提出的一項分級方案，主要是根據(jù)患者自覺的活動能力劃分為四級：

I級：患者患有心臟病，但活動量不受限制，平時一般活動不引起疲乏、心悸、呼吸困難或心絞痛。

II級：心臟病患者的體力活動受到輕度的限制，休息時無自覺癥狀，但一般體力活動下可出現(xiàn)疲乏、心悸、呼吸困難或心絞痛。

III級：心臟病患者體力活動明顯受限，小于平時一般活動即引起上述的癥狀。

IV級：心臟病患者不能從事任何體力活動。休息狀態(tài)下出現(xiàn)心衰的癥狀，體力活動后加重。

心功能分級

292023/3/31分級條件舉例A級存在與心衰密切相關(guān)的高危狀況，但未發(fā)展到心臟結(jié)構(gòu)改變，從未出現(xiàn)過心衰癥狀或體征冠心病、高血壓、糖尿病者，酗酒史、風(fēng)濕熱史者等，經(jīng)檢查心臟結(jié)構(gòu)無異常B級存在與心衰密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)性心臟病變，但從未出現(xiàn)過心衰癥狀與體征左室肥厚或纖維病變、擴張或收縮能力降低、無癥狀瓣膜心臟病、既往發(fā)生過心梗等，但從無心衰癥狀C級現(xiàn)在有或過去有過心衰癥狀，并且存在心臟結(jié)構(gòu)損害現(xiàn)存在因左室舒縮功能下降導(dǎo)致的呼吸困難或乏力，或既往出現(xiàn)過心衰癥狀經(jīng)治療已無癥狀D級結(jié)構(gòu)性心臟病晚期，雖經(jīng)最大努力治療，靜息狀態(tài)下仍有明顯心衰癥狀，或需特殊治療因心衰經(jīng)常往院或不能安全出院者，需持續(xù)靜滴正性肌力藥緩解心衰癥狀或使用機械性循環(huán)輔助裝置的患者，準(zhǔn)備接受心臟移植的住院患者ACC/AHA成年慢性心力衰竭分級

強調(diào)慢性心衰發(fā)展的演變和發(fā)展過程,體現(xiàn)了預(yù)防的重要性！302023/3/31第二節(jié)心功能不全時機體的代償心衰compensatoryresponse312023/3/31代償機制心外機制心臟功能性代償結(jié)構(gòu)性適應(yīng)神經(jīng)體液機制322023/3/31一、神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)機制激活

1.機制（一）交感神經(jīng)系統(tǒng)激活心排出量↓慢性低灌流交感神經(jīng)興奮兒茶酚胺分泌↑332023/3/31組織低灌流產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物CO2和H+增多可興奮化學(xué)感受器使呼吸中樞興奮性增高，可間接引起交感中樞興奮性增高。342023/3/312.代償意義

2）動用收縮期儲備

---增加心肌收縮力3）心率加快1）動用舒張期儲備---增加心肌初長度

（1）動用心力貯備---CO↑，維持血壓(2)體循環(huán)血流重新分配352023/3/31舒張期儲備0代償失代償362023/3/313.

缺點增加心肌耗氧量，減少冠脈流量全身血管收縮，增加前后負(fù)荷誘發(fā)心律失常激活RAAS，引起鈉水潴留(retension)促進(jìn)心肌改建組織低灌流，引起骨骼肌疲勞(fatigue)372023/3/31（二）RAAS激活交感神經(jīng)興奮382023/3/31促進(jìn)膠原合成、心室重塑

AngⅡ醛固酮縮血管促進(jìn)心肌和非心肌細(xì)胞肥大促進(jìn)血管壁增生及纖維化弊大于利水、鈉潴留外周阻力↑回心血量↑392023/3/31（三）其他體液因素縮血管NE、AngII、VP、ET、NPY促鈉水潴留、促生長擴血管ANP、BNP、ADM、PGE2、NO促鈉水排出、抑生長402023/3/31鈉尿肽家族心房鈉尿肽（ANP）---心房肌細(xì)胞分泌B型鈉尿肽（BNP）---心室肌細(xì)胞分泌C型鈉尿肽（CNP）---血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌利尿、利鈉、擴血管、抑制RAAS擴血管、抑制平滑肌細(xì)胞增殖遷移

心衰患者血液中ANP和BNP水平顯著升高，BNP水平已成為心衰診斷和鑒別診斷、風(fēng)險分層以及評估預(yù)后的重要指標(biāo)！412023/3/31機制：①CO↓BP↓壓力感受器傳入沖動減少，心臟迷走神經(jīng)緊張性減弱，交感神經(jīng)緊張性增強，心率加快；②心泵功能↓心室殘余血量↑心房淤血，刺激容量感受器，引起交感神經(jīng)興奮，HR↑；

③化學(xué)感受器效應(yīng)：缺氧→心率↑

意義：積極作用——提高CO

不利影響——心肌耗氧↑，HR＞180次/分時心臟舒張期縮短，冠脈血流量減少、心臟充盈不足，CO反而下降

（一）心率加快二、心臟代償反應(yīng)422023/3/31432023/3/31及時泵出心室內(nèi)過多的血液（急性心衰的代償方式，有限）肌源性擴張：不伴有心肌收縮力增強（二）心臟擴張F(tuán)rank-starling定律（代償）（失代償）緊張源性擴張：伴有心肌收縮力增強增加心肌耗氧量，加重心肌損傷442023/3/31交感神經(jīng)興奮（三）心肌收縮性增強激活β-R胞漿cAMP↑

激活PKA兒茶酚胺↑肌膜鈣通道蛋白磷酸化胞漿鈣離子濃度↑正性肌力作用452023/3/31慢性心衰

---

心肌β腎上腺素受體敏感性下降，

導(dǎo)致正性肌力作用不明顯。急性心衰---心肌收縮力增強能維持CO

和血流動力學(xué)穩(wěn)態(tài)。462023/3/31（四）心室重塑----心室在長期容量和壓力負(fù)荷增加時，通過改變心室的結(jié)構(gòu)、代謝和功能而發(fā)生的慢性代償性適應(yīng)性反應(yīng)，又稱為心肌改建。472023/3/311.心肌細(xì)胞重塑2.非心肌細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)重塑⑴心肌肥大⑵心肌細(xì)胞表型改變，胎兒型蛋白激活（β-MHC、CK等），成年型蛋白表達(dá)受抑（β1-R、G蛋白、鈣通道等）Ang-Ⅱ、TGF

β

1、FGF、膠原酶等→Ⅰ,Ⅲ型膠原產(chǎn)生與降解失衡→早期：代償；

后期：僵硬度↑，順應(yīng)性↓

影響心肌供血、供氧482023/3/31Ⅰ型膠原Ⅲ型膠原492023/3/31心肌肥大——心肌細(xì)胞體積增大，質(zhì)量增加①向心性肥大：肌纖維并聯(lián)增生，肌纖維增粗，室壁厚度↑，心腔無明顯擴大離心性肥大：心肌纖維串聯(lián)增生，肌纖維長度↑心腔擴大正?；騰olumeoverloadeccentrichypertrophy正?；騪ressureoverloadconcentrichypertrophy心腔直徑/室壁厚度心腔容積室壁厚度原因名稱502023/3/31②機制：機械性刺激化學(xué)性刺激受體或力學(xué)感受器蛋白激酶轉(zhuǎn)錄因子基因轉(zhuǎn)錄核蛋白合成心肌重塑細(xì)胞膜原癌基因生長因子膠原等512023/3/31522023/3/31③代償意義④弊端心肌總體舒縮功能↑→心功能曲線左上移降低室壁應(yīng)力→

心肌耗氧量↓能量代謝障礙→舒縮功能進(jìn)行性↓順應(yīng)性↓（僵硬度↑）（不均衡性生長）532023/3/31心肌肥大是最經(jīng)濟(jì)、持久有效代償方式！542023/3/31心衰發(fā)生過程中機體的適應(yīng)代償機制552023/3/31心泵功能障礙的發(fā)展機制562023/3/31三、心臟以外的代償

1.增加血容量

2.血流重新分布3.紅細(xì)胞增多4.組織利用氧的能力增加交感神經(jīng)興奮RAAS激活A(yù)DH釋放↑PGE2、ANP↓外周血流量↓心、腦血流量不變/增加缺氧使EPO↑線粒體數(shù)量↑，相關(guān)酶活性增強，肌紅蛋白含量↑572023/3/31第三節(jié)發(fā)病機制mechanismsofheartfailure

心衰582023/3/31Sarcomere592023/3/31肌絲滑行過程肌動蛋白向肌球蛋白肌球蛋白602023/3/31612023/3/31心肌正常舒縮必備條件：1、收縮蛋白與調(diào)節(jié)蛋白性能正常；2、能量代謝正常；3、鈣離子運轉(zhuǎn)正常。622023/3/31心肌收縮性降低★心肌舒張功能障礙心室壁舒縮協(xié)調(diào)障礙心功能不全的發(fā)生機制632023/3/31一、心肌收縮功能降低

（一）心肌收縮相關(guān)蛋白改變

心肌細(xì)胞凋亡1、心肌細(xì)胞數(shù)量減少心肌細(xì)胞壞死凋亡指數(shù)（凋亡細(xì)胞數(shù)/每100個細(xì)胞）達(dá)35.5％(N:0.2~0.4%）原發(fā)損害：梗死、心肌炎、中毒、心肌病繼發(fā)損害：負(fù)荷↑、肥厚、舒張期短→缺血膠原↑→物質(zhì)交換↓高濃度NE、AngⅡ直接毒性作用老年心臟心肌細(xì)胞數(shù)量減少的主要原因！642023/3/31①氧化應(yīng)激——兒茶酚胺自氧化、促炎性因子引起呼吸爆發(fā)、黃嘌呤氧化酶激活、PLA2活化

相關(guān)因素：②細(xì)胞因子生成過多TNF-α、IL-1、IL-6、IFN等③鈣穩(wěn)態(tài)失衡④線粒體功能異常652023/3/312、心肌結(jié)構(gòu)改變①分子水平：

②細(xì)胞水平：

肥大心肌細(xì)胞的表型改變

心肌細(xì)胞死亡、過度肥大與萎縮并存、細(xì)胞外基質(zhì)過度纖維化

肌原纖維排列紊亂、心臟不均一

心肌收縮力↓

心律失常

662023/3/31③器官水平：

心腔擴大、室壁變薄心肌收縮力降低功能性瓣膜反流心衰的突出表現(xiàn)之一

心室擴大

672023/3/31（二）心肌能量代謝紊亂682023/3/31休克、嚴(yán)重缺血線粒體功能障礙（二）心肌能量代謝紊亂1.能量生成障礙：相關(guān)酶活性↓，體液因子的損傷作用，肥大心肌線粒體相對↓

ATP↓↓692023/3/31ATP缺乏影響心肌收縮性的途徑：

⑴肌球蛋白頭部的ATP酶水解ATP減少；⑵Ca2+轉(zhuǎn)運及分布異常；⑶心肌細(xì)胞不能維持正常的胞內(nèi)離子環(huán)境；⑷心肌蛋白合成減少。702023/3/31肌球蛋白同工型變化：V1型ATP酶（高活性）→V3型ATP酶（低活性）肌鈣蛋白（TnT、TnI）同工型轉(zhuǎn)換

PKC異常激活→肌球蛋白ATP酶活性↓

主要見于長期負(fù)荷過重而引起心肌過度肥大！磷酸肌酸（CP）↓肌酸激酶（CK）活性↓CK成年型異構(gòu)體（MM型）↓胎兒型（MB型）↑或不變ATP→CP→ATP↓3.能量利用障礙：2.心肌能量轉(zhuǎn)化儲存障礙肌球蛋白頭部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三羧酸循環(huán)ATPADP+PiCa2+與肌鈣蛋白結(jié)合心肌收縮心衰時的能量代謝障礙VitB1缺乏冠脈阻塞休克嚴(yán)重貧血心肌肥大ATP酶↓CP能量儲存心肌改建CK↓722023/3/31（三）心肌興奮—收縮偶聯(lián)障礙732023/3/31（三）心肌興奮—收縮偶聯(lián)障礙①肌漿網(wǎng)攝取Ca2+

能力↓：ATP↓，心肌重塑→鈣泵↓②肌漿網(wǎng)儲存Ca2+↓←攝取量↓③肌漿網(wǎng)釋放Ca2+↓：心肌過度肥大，SR鈣通道↓，

酸中毒Ca2+與肌漿網(wǎng)結(jié)合牢固1.肌漿網(wǎng)Ca2+轉(zhuǎn)運功能障礙742023/3/31途徑：①鈣通道（電壓依賴性、受體操縱性）②鈉鈣交換體作用：升高胞漿內(nèi)Ca2+濃度；誘發(fā)肌漿網(wǎng)釋放Ca2+

原因：①肥大心肌β-R密度相對↓，NE↓②酸中毒時，H+降低β-R對NE的敏感性③高鉀血癥2.胞外Ca2+內(nèi)流障礙L型鈣通道活性↓752023/3/31心肌興奮-收縮偶聯(lián)過程

關(guān)鍵在于心肌興奮時，胞漿Ca2+

濃度迅速升高！心肌興奮-收縮偶聯(lián)過程

關(guān)鍵在于心肌興奮時，胞漿Ca2+

濃度迅速升高！762023/3/31

心肌興奮時，胞外Ca2+內(nèi)流和肌漿網(wǎng)釋放Ca2+是胞漿Ca2+濃度迅速升高的原因。正常

心衰772023/3/313.肌鈣蛋白與Ca2+結(jié)合障礙各種原因引起的心肌細(xì)胞酸中毒，可導(dǎo)致Ca2+與肌鈣蛋白結(jié)合障礙，影響到心肌興奮-收縮耦聯(lián)過程：①H+與Ca2+競爭肌鈣蛋白的結(jié)合位置（TnC）②酸中毒時Ca2+與肌漿網(wǎng)結(jié)合牢固，釋放Ca2+緩慢③酸中毒可引起高血鉀782023/3/31Ca2+內(nèi)流

肌漿網(wǎng)攝取、釋放Ca2+肌鈣蛋白功能障礙興奮-收縮偶聯(lián)障礙792023/3/31二、心室舒張功能異常⒈Ca2+

復(fù)位延緩：ATP↓、鈉鈣交換體外排Ca2+

減少⒉肌球—肌動蛋白復(fù)合體解離障礙Ca2+與肌鈣蛋白親和力↑⒊心室舒張勢能降低：①心室的收縮作用減弱心室充盈受限②冠脈灌流減少、心室內(nèi)壓過高⒋心室順應(yīng)性（心肌隨應(yīng)力而改變長度的特性）降低原因：室壁增厚及間質(zhì)增生、心肌炎及心肌水腫意義：①順應(yīng)性↓心室充盈受限，CO↓②左室舒張末期壓力↑肺靜脈壓↑導(dǎo)致肺淤血、水腫，加重心力衰竭的臨床癥狀三、心室壁舒縮協(xié)調(diào)障礙主動被動802023/3/31Va<Vb<Vc

812023/3/31心室壁舒縮不協(xié)調(diào)實線為舒張末期心腔容積，虛線為收縮末期心腔容積；實線箭頭示心室收縮期指向流出道的射血向量，虛線箭頭示心室收縮期分流的射血向量1、心律失常破壞心臟各部舒縮活動的協(xié)調(diào)性；2、同一心室心肌梗死區(qū)域性分布，導(dǎo)致心室活動不協(xié)調(diào)。822023/3/31心肌興奮收縮耦聯(lián)障礙心肌細(xì)胞凋亡壞死心肌能量代謝紊亂Ca2+復(fù)位遲緩肌球-肌動蛋白復(fù)合體解離障礙心肌順應(yīng)性↓心室舒張勢能↓心律失常心肌收縮性↓心肌舒張功能異常心臟各部位舒縮活動不協(xié)調(diào)心力衰竭832023/3/31第四節(jié)對機體的主要影響effectofheartfailureonthebody心衰842023/3/31一、低排出量綜合征（一）心臟泵血功能降低1.心排出量和心臟指數(shù)↓

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

心衰時可<0.32.射血分?jǐn)?shù)↓(EF)3.心室充盈受損4.心率增快肺動脈楔（PAWP）左心房壓左心室舒張末壓中心靜脈壓（CVP）右心房壓右心室舒張末壓~心衰患者最早、最明顯的癥狀~=每搏輸出量/心室舒張末容積872023/3/31動脈血壓↓或正常，脈壓↓靜脈血壓↑（二）血壓變化（三）臟器血流重新分布（四）外周血管和組織

的適應(yīng)性改變882023/3/31二、靜脈淤血綜合征（一）體循環(huán)淤血1.靜脈淤血和靜脈壓力↑（頸靜脈怒張）2.水腫3.肝腫大、壓痛和肝功能異常4.胃腸功能改變892023/3/31902023/3/31肺淤血、水腫呼吸困難

1、呼吸困難機制（1）肺順應(yīng)性降低

（2）氣道阻力增大

（3）肺毛細(xì)血管旁感受器興奮性增高

（二）肺循環(huán)淤血912023/3/312.表現(xiàn)形式

（1）勞力性呼吸困難（dyspneaonexertion）

①體力活動→需氧↑但缺氧加劇，CO2潴留→呼吸中樞產(chǎn)生“氣急”的癥狀。②體力活動→心率↑→舒張期↓→冠脈灌注↓心肌缺氧↑且左室充盈↓→肺淤血↑③體力活動→回心血量↑→肺淤血↑肺順應(yīng)性

→通氣作功↑→呼吸困難922023/3/31心衰病人被迫采取端坐或半臥位以減輕呼吸困難的狀態(tài)。（