1 第一节概述心力衰竭 heartfailure 在各种致病因素的作用下 心脏的收缩和 或舒张功能发生障碍 使心输出量绝对或相对下降 以至不能满足机体代谢需要的病理生理过程 第十三章心功能不全 两者在本质上完全相同 无严格区分的必要 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 9 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 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 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 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 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 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 13 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 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 14 二 心机能量代谢紊乱 图13 1心机能量代谢过程示意图 15 1 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 ATP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 ATP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 16 17 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 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V1 肽链最高V2 肽链次之V3 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 19 20 21 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 细胞膜钙泵 肌浆网钙泵 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 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 心肌缺血缺氧 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 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 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 Ry 受体 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 膜电压依赖性 Ca2 通道 24 3 肌钙蛋白与Ca2 结合障碍 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 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 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 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 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 心率加快的代偿意义及其代偿的局限性 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 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 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 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 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 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 33 体液因素如AT 醛固酮 TNF ET 1等 氧化应激 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 MHC和 MHC MHC有较高水解ATP的活性 因而有快速收缩的性能 MHC的性能则与 MHC相反 正常心肌以表达 MHC为主 发生重构的心肌则转变为以表达 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 34 2 心肌间质重构RAAS是促进心肌间质重构的重要因素 AT 和醛固酮可刺激心肌成纤维细胞大量合成胶原 与此同时 AT 可抑制间质金属蛋白酶 MMP 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