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1、,病理生理学教研室 张代娟 ,第十四章 心功能不全,病因、诱因与分类,机体的代偿反应及意义,发生机制,机体的功能和代谢变化,防治的病理生理学基础,大纲要求,掌握： 心力衰竭的概念；心力衰竭的发病机制。 熟悉： 心力衰竭时代谢与机能的变化； 心力衰竭的原因和诱因； 心力衰竭的代偿方式及其意义。 了解： 心力衰竭的分类； 防治的病理生理基础。,心血管疾病,心脏的收缩和 (或)舒张功能发生障碍,心力衰竭的概念,（Concept of heart failure）,心功能不全:各种原因导致心脏泵血功能降低。包括心脏泵血功能下降但处于完全代偿直至失代偿的整个过程。,心力衰竭患者出现明显的症状和体征，属于
2、心功能不全的失代偿阶段。,心力衰竭的本质-心脏舒缩功能障碍，心输出量减少。 心脏本身病变导致舒缩功能障碍 心脏负荷过重所致 缺血 淤血,第一节 心力衰竭的病因、诱因与分类,一、病因,（一）原发性心肌舒缩功能障碍,原发性弥漫性心肌病变 心肌炎、心肌病、冠心病、心肌中毒等,能量代谢障碍 严重贫血、甲亢、VitB1缺乏症等,（二）心脏负荷过度,压力负荷（pressure load）过度 左：高血压，主A瓣狭窄右：肺A高压 、肺A瓣狭窄、肺栓塞、慢阻肺 容量负荷（volume load）过度 左：主动脉瓣和二尖瓣关闭不全右：肺动脉瓣和三间瓣关闭不全房室间隔缺损伴左向右分流,二、诱因,（一）各种感染,感
3、染,心脏负荷,心肌耗氧量,抑制心肌舒缩功能,肺血管阻力,右心衰,心脏舒张期,（二）酸碱平衡及电解质代谢紊乱,酸中毒抑制Ca2+与肌钙蛋白结合抑制Ca2+内流抑制肌浆网释放Ca2+,心肌收缩力,抑制肌球蛋白头部酶活性 ATP生成,心肌收缩功能障碍,高钾血症,高钾,心肌收缩力,Ca2+内流,心肌传导性,心律失常,（三）心律失常 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； 房室协调性紊乱，导致心室充盈不足，射血功能障碍。,（四）妊娠与分娩,血容量增加，心脏负荷增加,宫缩, 紧张 交感兴奋,妊娠时,分娩时,洋地黄制剂、受体阻断剂、抗心律失常药物应用不当或过量；输液输血过
4、多过快等。过度劳累、紧张、激动、贫血、甲亢等均可诱发心力衰竭。,(五) 治疗措施不当,轻度心力衰竭：安静或轻体力活动时可不出现心力衰竭的症状和体征，完全代偿。 中度心力衰竭：轻体力活动时出现心力衰竭的症状和 体征，代偿不全。 重度心力衰竭：安静情况下即可出现心力衰竭的症状 和体征，完全失代偿。,（一）根据心力衰竭病情严重程度分,三、分类,级：患者有心脏病，但体力活动不受限制。一般体力活动不引起过度疲劳、心悸、气喘或心绞痛。 级：患者有心脏病，以致体力括动轻度受限制。休息时无症状，一般体力活动引起过度疲劳、心悸、气喘或心绞痛。 级：患者有心脏病，以致体力活动明显受限制。休息时无症状，但小于一般体
5、力活动即可引起过度疲劳、心悸、气喘或心绞痛。 级：患者有心脏病，休息时也有心功能不全或心绞痛症状，进行任何体力活动均使不适增加。,美国纽约心脏病协会（NYHA）分级,（二）根据心力衰竭病程发展速度,急性心力衰竭急性心梗、急性弥漫性心肌炎、严重心律失常慢性心力衰竭高血压、心瓣膜病、慢性肺部疾病等,（三） 根据心输出量的高低分,低输出量性心力衰竭冠心病、高血压病、心瓣膜病、心肌炎等高输出量性心力衰竭 甲亢、严重贫血、 VitB1缺乏、A-V瘘等,低输出量 型心衰,高输出量 型心衰前,高输出量 型心衰,正常心 输出量,正常人,（四）根据心力衰竭发生的解剖部位分,左心衰竭 右心衰竭 全心衰竭,（五）根
6、据心肌收缩与舒张功能的障碍分,收缩功能不全性心力衰竭常见于冠心病舒张功能不全性心力衰竭二尖瓣或三尖瓣狭窄、缩窄性心包炎、肥大性心肌病、心肌缺血等,第二节 心力衰竭时机体的 代偿反应及其意义,一、心脏本身的代偿,心率加快,心脏扩张,心肌肥大,压力感受器效应： 心输出量动脉血压主A弓和颈A窦心迷走，交感 容量感受器效应： 心力衰竭心房淤血容量感受器交感神经,1、心率加快的机制：,（一）心率加快,2、心率加快的意义：,反应速度快，发挥作用早，贯穿始终； 一定程度的心率加快可以增加心输出量， 维持BP，保证心脑灌流,代偿作用局限: 当心率过快时（180次/分）增加心肌耗氧 缩短心脏舒张期，心脏充盈不足
7、、冠脉血流量减。,紧张源性扩张 代偿心室容量加大并伴有收缩力增强的心脏扩张肌节长度2.2m,肌源性扩张 失代偿心肌过度拉长伴有收缩力明显下降的心脏扩张肌节长度2.2m,（二）心脏扩张,心脏扩张,Frank-Starling定律,（三）心肌肥大与心室重构,Definition：在持续性机械负荷的刺激和神经-体液因素作用下，心肌组织在结构、功能、数量及遗传表型方面所作出的适应性、增生性变化， 从细胞水平观察可称为心肌肥大 从组织水平观察可称为心肌改建 从器官水平观察可称为心室重构,1、心肌肥大的原因和机制,原因： 过度负荷刺激（压力或容量负荷） 神经-体液因素（去甲、血管紧张素、醛固酮、生长激素等
8、）,机制,机械性刺激,化学性刺激,信号转导系统,转录因子,基因转录,核,蛋白合成,心肌肥大,蛋白质合成,向心性肥大（concentric hypertrophy） 在长期压力负荷作用下，心肌纤维呈并联性增生。 离心性肥大（eccentric hypertrophy） 在长期容量负荷作用下，心肌纤维呈串联性增生。,向心性肥大,离心性肥大,2、心肌肥大表现形式,离心性肥大串联性增生,向心性肥大并联性增生,作用缓慢、持久、经济、有效的代偿方式 心肌总收缩力增强，有利于维持心输出量 降低室壁张力，降低心肌耗氧量，减轻心脏负担,代偿作用局限：肥大心肌僵硬度加大，顺应性下降，影响心肌舒缩功能。因此当心肌过
9、度肥大超过某种限度时，则由代偿转向失代偿。,3、心肌肥大的代偿意义：,二、心脏以外的代偿,增加血容量血流重新分布红细胞增多 组织细胞利用氧的能力增强,（一）增加血容量,肾小球滤过率降低 BP,交感兴奋，RAAS激活，PGE2 肾小管重吸收钠水增加,肾血流重新分布：皮质近髓肾单位 肾小球滤过分数增加:出球小A收缩入球小A 促进钠水重吸收的激素增多：醛固酮抑制钠水重吸收的物质减少 ：PGE2和利钠激素,（二）血流重分布保障重要器官血供；增加后负荷,（三）红细胞增多增加血液携氧能力；增加血粘度,（四）组织细胞用氧能力增强 线粒体的数量增多呼吸链酶的活性增强肌红蛋白含量增多,三、神经-体液的代偿,交感
10、肾上腺髓质系统激活 心率增快、心肌收缩力增强、心输出量增加,肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活钠水潴留、回心血量增加,心肌收缩性减弱 心肌舒张功能障碍 心脏各部舒缩活动的不协调性,第三节 心力衰竭的发生机制,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。,正常心肌舒缩的必备条件,肌球蛋白肌动蛋白,收缩蛋白,收缩蛋白的病理损害：缺血、缺氧、毒物使其变性，功能丧失过度肥大心肌肌球蛋白头部的ATP酶活性降低,调节蛋白 向肌球蛋白，肌钙蛋白 缺血、缺氧、毒物使其变性坏死 H+与Ca2+竞争与肌钙蛋白结合，阻断兴奋收缩耦联,Ca2+： 酸中毒、能量缺乏、膜和通道的破坏影响
11、Ca2+转运、分布,ATP： 生成减少或利用障碍,Ca2+与调节蛋白结合,心肌兴奋,肌球蛋白头部和肌动蛋白结合,形成横桥,与肌球蛋白结合的ATP水解释放出能量,肌动蛋白滑动,心肌收缩,一、心肌收缩性减弱,心肌结构的破坏 心肌能量代谢障碍 心肌兴奋-收缩偶联障碍,（一）心肌结构的破坏,缺血、缺氧 感染、中毒,心肌细胞坏死,收缩蛋白分解破坏,氧化应激 细胞因子 钙超载 线粒体功能异常,心肌细胞凋亡,（二）心肌能量代谢障碍,能量生成障碍 最常见的原因: 心肌缺血缺氧,1）肌球蛋白头部ATP水解供能减少； 2）Ca2+转运、分布异常 Ca2+与肌钙蛋白结 合解离异常 3）细胞内Na+堆积 钙超载ATP
12、生成 4）收缩蛋白、调节蛋白合成障碍,肌球蛋白ATP酶同工酶有三种: V1 (): 活性最高V2 (): 活性次之V3 (): 活性最低,过度肥大的心肌其肌球蛋白头部ATP酶活性下降，原因是 V1 型转变为 V3 型。,能量利用障碍 最常见原因是长期心脏负荷过重而引起心肌过度肥大,（三）心肌兴奋收缩耦联障碍, 肌浆网处理Ca2+功能障碍, 胞外Ca2+内流障碍, 肌钙蛋白与Ca2+结合障碍,心肌兴奋、收缩耦联的过程即是心肌细胞的电活动转变为机械活动的过程，Ca2+起着至关重要的中介作用。,1. 肌浆网摄取、储存、释放Ca2+障碍,肌浆网Ca2+摄取能力心肌缺血缺氧，ATP供应不足，肌浆网 Ca
13、2+泵活性减弱。心衰时心肌内去甲肾上腺素减少，受体下调，导致受磷蛋白磷酸化减弱 收缩后的心肌不能充分舒张，影响心室充盈,肌浆网Ca2+储存量线粒体摄取Ca2+增多，不利于肌浆网的钙储存。 心肌收缩力减弱,肌浆网Ca2+释放量,2. 胞外Ca2+内流障碍,1,2,钙离子内流的两条途径：,两种钙通道：,Na+-Ca2+交换体,在膜内电位为正时打开 作用方向： 3个Na+向外 1个Ca2+向内,心衰时Ca2+内流受阻原因去甲肾上腺素含量下降，肥大的心 肌细胞膜-受体密度相对减少， Ca2+通道受阻酸中毒：降低受体对去甲肾上腺素敏感性胞外K+竞争性抑制Ca2+内流,3.肌钙蛋白与Ca2+结合障碍 心肌
14、缺血时， H+增多 H+与肌钙蛋白亲和力较Ca2+大 肌浆网对Ca2+亲和力增大,Ca2+与调节蛋白解离,心肌收缩完毕,肌球蛋白头部和肌动蛋白分离,横桥解除,心肌舒张,二、心室舒张功能异常,二、心室舒张功能异常,钙离子复位延缓 肌球-肌动蛋白复合体解离障碍 心室舒张势能减小 心室顺应性降低,Ca2+复位延缓 Ca2+泵，肌质网，钠-钙交换体 肌球肌动蛋白复合体解离障碍 ATP不足,心室舒张势能减少, 收缩末期心室几何结构改变产生舒张势能收缩性越好势能越大 冠脉的充盈、灌流也促进心室舒张冠脉狭窄、血栓，室壁张力或心室内压增大,ventricular compliance 是心室在单位压力变化下所
15、引起的容积变化。其倒数是心室僵硬度。 室壁增厚（心肌肥大） 、炎症、水肿、增生、纤维化,心室顺应性降低,扩张充盈受限，心输出量下降 P-V曲线左移，舒张末压力增大导致肺淤血、水肿 妨碍冠脉灌流，加重心肌缺血、缺氧,三、心脏各部舒缩活动的不协调性,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,病变轻的区域心肌舒缩活动 病变重的区域心肌完全丧失收缩功能 非病变区心肌功能相对正常,第四节 心力衰竭时机体的功能和代谢变化,心输出量减少,动脉系统充盈不足,静脉系统淤血,一、心功能的变化,1. 心力储备降低,Cardiac reserve :心输出量随机体代谢需要而增长的能力 包括心搏量储备和心排出量储备,2.CO和CI降低,CO 正常人: 3.5 - 5.5 L/min心衰: 3.5 L/min CI （CI = CO/surface area）正常人: 2.5 - 3.5 L/min/m2心衰: 2.2 L/min/m2,泵功能储备,3.射血分数降低,反映心肌收缩力的常用指标,4.心室舒张末期压力增高,(1) 左室舒张末压(LVEDP )正常时 1.6kPa(12mmHg),PAWP (pulmonary artery wedge pressure) 正常平均为0.93kPa,
