大學(xué)病理生理學(xué)第十四章心臟功能不全

1、大學(xué)病理生理學(xué)第十四章心臟功能不全美國美國, , 冠心病死亡人數(shù)冠心病死亡人數(shù)5050萬萬/ /年年中國中國, , 高血壓患病人數(shù)高血壓患病人數(shù)11億人億人心血管病及腫瘤死亡病例占總死亡人數(shù)的百分比心血管病及腫瘤死亡病例占總死亡人數(shù)的百分比WHOWHO世界衛(wèi)生統(tǒng)計年報世界衛(wèi)生統(tǒng)計年報心血管病是人類心血管病是人類“第一殺手第一殺手”心力衰竭心力衰竭 ( (heart failure) :) : 簡稱心衰。是指各種病因?qū)е滦暮喎Q心衰。是指各種病因?qū)е滦呐K舒縮功能受損或心室血液充盈受限，臟舒縮功能受損或心室血液充盈受限，在有足夠循環(huán)血量的情況下，使心排出在有足夠循環(huán)血量的情況下，使心排出量明顯減少，

2、以致不能滿足機(jī)體代謝需量明顯減少，以致不能滿足機(jī)體代謝需要，出現(xiàn)全身組織器官灌流不足，肺循要，出現(xiàn)全身組織器官灌流不足，肺循環(huán)和環(huán)和/ /或體循環(huán)靜脈瘀血的病理過程。或體循環(huán)靜脈瘀血的病理過程。1. 1. 循環(huán)衰竭循環(huán)衰竭（circulatory failure） 循環(huán)系統(tǒng)中任一組分（如心臟、血管循環(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)致的心排出量及血容量等）發(fā)生改變而導(dǎo)致的心排出量不足。不足。2. 2. 心肌衰竭心肌衰竭（myocardial failure） 心肌舒縮性能降低所致的心力衰竭。心肌舒縮性能降低所致的心力衰竭。3. 3. 心房衰竭與心室衰竭心房衰竭與心室衰竭4.

3、 4. 充血性心衰充血性心衰（congestive heart failure） 慢性心衰時，常伴有血容量及組織間液代償性慢性心衰時，常伴有血容量及組織間液代償性增多及體循環(huán)和（或）肺循環(huán)靜脈系統(tǒng)淤血、水腫增多及體循環(huán)和（或）肺循環(huán)靜脈系統(tǒng)淤血、水腫。5. 5. 心功能不全心功能不全（cardiac insufficiency） 心功能從完全代償?shù)绞Т鷥數(shù)恼麄€過程心功能從完全代償?shù)绞Т鷥數(shù)恼麄€過程。第一節(jié)第一節(jié) 病因和分類病因和分類 心衰心衰 Causes and Classification 1. 1. 心肌受損心肌受損(myocardial injury) 一一 、病因、病因(causes

4、)myocardial infarctionmyocarditiscardiomyopathymyocardial toxicosiscoronary atherosclerosisanemiarespiratory failuredeficiency of Vit B1diabetes原發(fā)性原發(fā)性(primary)繼發(fā)性繼發(fā)性(secondary) 2. 2. 心臟負(fù)荷過度心臟負(fù)荷過度 (cardiac overload)壓力負(fù)荷過度壓力負(fù)荷過度( pressure overload)容量負(fù)荷過度容量負(fù)荷過度( volume overload)hypertensioncor pulmonal

5、e stenosis of aortic valvevalvular insufficiencyatrial septal defectventricular septal defectchronic anemiahyperthyroidism3. 心室充盈障礙心室充盈障礙(disorder of ventricular filling)stenosis of atrioventricular valvesrestrictive cardiomyopathycardiac tamponade constrictive pericarditis4. 4. 心律失常心律失常(cardiac arr

6、hythmia)tachycardia and bradycardiapremature systoleatrioventricular blockventricular fibrillationatrial fibrillation二、誘因二、誘因(precipitating factor) 1 1. .感染（感染（Infection）感染感染發(fā)熱發(fā)熱代謝率代謝率心臟負(fù)荷心臟負(fù)荷心率心率心肌耗氧量心肌耗氧量毒素毒素抑制心肌舒縮功能抑制心肌舒縮功能肺血管阻力肺血管阻力右心衰右心衰 2. 2. 心律失常心律失常心排出量下降心排出量下降心肌耗氧量增加心肌耗氧量增加冠脈流量下降冠脈流量下降3.3.電

7、解質(zhì)與酸堿平衡紊亂電解質(zhì)與酸堿平衡紊亂H H+ +、K K+ +與與CaCa2+2+競爭細(xì)競爭細(xì)胞膜上的通道胞膜上的通道H+H+與與CaCa2+2+競爭肌鈣蛋白競爭肌鈣蛋白高高K K+ +誘發(fā)心律失常誘發(fā)心律失常抑制心肌抑制心肌收縮功能收縮功能 4. 4. 妊娠、分娩妊娠、分娩 ( (gestation and childbearing) 妊娠時血容量增加，心臟負(fù)荷增加妊娠時血容量增加，心臟負(fù)荷增加臨產(chǎn)時子宮收縮臨產(chǎn)時子宮收縮, ,交感興奮交感興奮靜脈回流明顯增多靜脈回流明顯增多外周阻力增加外周阻力增加5. 其他其他過多過快輸液過多過快輸液情緒激動情緒激動過度運(yùn)動過度運(yùn)動氣候劇變氣候劇變 三、

8、分類三、分類(classification) 1. 1. 按發(fā)生部位按發(fā)生部位 2. 2. 按發(fā)生速度按發(fā)生速度 3. 3. 按心排出量水平按心排出量水平 5. 5. 按心衰嚴(yán)重程度按心衰嚴(yán)重程度4. 4. 按收縮與舒張功能障礙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6. 6. 按心衰發(fā)展過程按心衰發(fā)展過程A A級：有相關(guān)病史，但無結(jié)構(gòu)改變級：有相關(guān)病史，但無結(jié)構(gòu)改變B B級：有結(jié)構(gòu)改變，但無心衰改變級：有結(jié)構(gòu)改變，但無心衰改變C C級：有結(jié)構(gòu)改變，現(xiàn)或曾有心衰改變級：有結(jié)構(gòu)改變，現(xiàn)或曾有心衰改變D D級：

9、明顯心衰改變，反復(fù)心衰發(fā)作級：明顯心衰改變，反復(fù)心衰發(fā)作ACC/AHAACC/AHA成年慢性心力衰竭分級成年慢性心力衰竭分級 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)體的代償適應(yīng)反應(yīng)機(jī)體的代償適應(yīng)反應(yīng) 心心 衰衰 Compensatory and Adaptive Response（一）交感神經(jīng)系統(tǒng)激活（一）交感神經(jīng)系統(tǒng)激活1. 1. 機(jī)制機(jī)制心排出量心排出量減壓反射受抑減壓反射受抑(depressor reflex)慢性低灌流慢性低灌流壓力感受器改建壓力感受器改建( (remodelling of baroreceptor) )容量感受器改建容量感受器改建(remodelling of volume recepto

10、r)2 . 2 . 代償效應(yīng)代償效應(yīng)（compensatory effects） 動用舒張期儲備動用舒張期儲備 動用收縮期儲備動用收縮期儲備 心率加快心率加快（1 1）動用心力儲備）動用心力儲備（2 2）體循環(huán)血流重新分配）體循環(huán)血流重新分配舒張舒張期儲期儲備備03. 3. 不利效應(yīng)不利效應(yīng)增加心肌耗氧量，減少冠脈流量增加心肌耗氧量，減少冠脈流量全身血管收縮，增加前后負(fù)荷全身血管收縮，增加前后負(fù)荷誘發(fā)心律失常誘發(fā)心律失常激活激活RAASRAAS，引起鈉水潴留，引起鈉水潴留(retension)促進(jìn)心肌改建促進(jìn)心肌改建組織低灌流，引起骨骼肌疲勞組織低灌流，引起骨骼肌疲勞(fatigue)1. 1

11、. 循環(huán)循環(huán)RAASRAAS的激活的激活（二）（二）RAAS激活激活 2. 2. 心肌局部心肌局部 RAAS RAAS 激活激活PAI-1（三）其他體液因素（三）其他體液因素(other humoral factors)vasoconstrictive NE、AngII、VP、ET、NPY 縮血管、促鈉水潴留、促生長縮血管、促鈉水潴留、促生長vasodilative ANP、BNP、ADM、PGE2、NO 擴(kuò)血管、促鈉水排出、抑生長擴(kuò)血管、促鈉水排出、抑生長二、細(xì)胞因子二、細(xì)胞因子(cytokines)和氧自由基和氧自由基 (oxygen free radicals)生成增多生成增多TNF-T

12、NF-負(fù)性肌力作用負(fù)性肌力作用心肌細(xì)胞凋亡心肌細(xì)胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)心肌改建心肌改建 2. 2. 心肌中氧化應(yīng)激心肌中氧化應(yīng)激 (oxidative stress)(oxidative stress)OFR OFR 心肌損傷心肌損傷三、心肌改建與心室重構(gòu)三、心肌改建與心室重構(gòu) (myocardial remodeling and ventricular remodeling)myocardial hypertrophy 心肌肥大心肌肥大myocardial remodeling 心肌改建心肌改建ventricular remodeling 心室重構(gòu)心室重構(gòu)mole

13、cular remodeling 分子改建分子改建Definition：指在持續(xù)負(fù)荷過重及神經(jīng)、體液過度：指在持續(xù)負(fù)荷過重及神經(jīng)、體液過度激活狀態(tài)下，心肌組織在結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)量及基激活狀態(tài)下，心肌組織在結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)量及基因表達(dá)等方面所發(fā)生的適應(yīng)性變化。因表達(dá)等方面所發(fā)生的適應(yīng)性變化。1. 1. 機(jī)制機(jī)制機(jī)械性刺激機(jī)械性刺激化學(xué)性刺激化學(xué)性刺激蛋白激酶蛋白激酶 受體或力學(xué)感受器受體或力學(xué)感受器轉(zhuǎn)錄因子基因轉(zhuǎn)錄核核蛋白合成心肌重塑原癌基因生長因子膠原等表現(xiàn)形式（兩種）表現(xiàn)形式（兩種）: : 向心性肥大、離心性肥大向心性肥大、離心性肥大2. 2. 心肌重構(gòu)的表現(xiàn)心肌重構(gòu)的表現(xiàn)心肌總體舒縮功能心肌總

14、體舒縮功能心功能曲線左上移心功能曲線左上移心肌耗氧量心肌耗氧量S=Pr/2h (Laplace定律）定律）舒縮功能進(jìn)行性舒縮功能進(jìn)行性（不均衡性生長）（不均衡性生長）順應(yīng)性順應(yīng)性（ 僵硬度僵硬度）圖圖14-4 14-4 心功能障礙的發(fā)展機(jī)制心功能障礙的發(fā)展機(jī)制第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)病機(jī)制發(fā)病機(jī)制Mechanisms of Heart Failure 心心 衰衰 心肌正常舒縮必備條件：心肌正常舒縮必備條件：1. 1. 收縮蛋白與調(diào)節(jié)蛋白性能正常；收縮蛋白與調(diào)節(jié)蛋白性能正常；2. 2. 能量代謝正常；能量代謝正常；3. 3. 鈣離子運(yùn)轉(zhuǎn)正常。鈣離子運(yùn)轉(zhuǎn)正常。一、心肌收縮成分減少和排列改變一、心肌收縮成分

15、減少和排列改變 1. 1. 心肌細(xì)胞壞死心肌細(xì)胞壞死（necrosis）心肌缺血心肌缺血心肌炎心肌炎心肌病心肌病心肌中毒心肌中毒心肌細(xì)胞心肌細(xì)胞凋亡、壞死凋亡、壞死心肌收縮心肌收縮性減弱性減弱2.2.心肌細(xì)胞凋亡（心肌細(xì)胞凋亡（apoptosis）3. 3. 肥大心肌收縮成分相對減少肥大心肌收縮成分相對減少4. 4. 心肌排列改變心肌排列改變間質(zhì)蛋白酶激活間質(zhì)蛋白酶激活膠原降解膠原降解負(fù)荷增加負(fù)荷增加細(xì)胞肌束滑脫移位細(xì)胞肌束滑脫移位 二、心肌能量代謝障礙二、心肌能量代謝障礙(disorders in myocardial energy metabolism)(disorders in myoc

16、ardial energy metabolism) 能量生成能量生成能量利用能量利用脂肪酸脂肪酸乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoA三羧酸三羧酸循環(huán)循環(huán)ATPADP+PiCa2+與肌鈣與肌鈣蛋白結(jié)合蛋白結(jié)合心肌收縮心肌收縮正常心肌能量代謝過程正常心肌能量代謝過程CP能量儲存能量儲存1. 1. 生成障礙生成障礙冠脈阻塞冠脈阻塞休克休克嚴(yán)重貧血嚴(yán)重貧血心肌缺缺血缺氧血缺氧ATPATPVitB1VitB1缺乏缺乏焦磷酸焦磷酸硫胺素硫胺素丙酮酸氧化丙酮酸氧化脫羧障礙脫羧障礙線粒體線粒體(mitochondrion)損傷或數(shù)目減少損傷或數(shù)目減少2. 2. 儲存障礙儲存障礙ATPCP

17、CPK心肌改建心肌改建CPK（MM）CPK（MB）CPK活性活性3. 3. 利用障礙利用障礙 心肌肥大心肌肥大（失代償）（失代償）能量利能量利用障礙用障礙ATPATP酶酶活性活性(MLC TnT TnI)同功同功型轉(zhuǎn)換型轉(zhuǎn)換（isoform switch）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CP能量儲存心肌改建CPK三、興奮三、興奮- -收縮偶聯(lián)收縮偶聯(lián)( (excitation- contraction coupling) )障礙障礙

18、1. 1. 心肌對交感神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)性心肌對交感神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)性NE受體減敏受體減敏(desensitization)Gs/Gi比值比值心衰時心衰時ATP,SRATP,SR的的CaCa2+ 2+ -ATP-ATP酶活性酶活性 興奮時興奮時CaCa2+2+釋放釋放NE. NE. 受磷蛋白磷受磷蛋白磷酸化酸化SRSR的的R R受體受體心肌收縮心肌收縮障礙障礙CaCa2+2+攝取攝取儲存儲存心肌舒心肌舒張障礙張障礙2. 2. 心肌細(xì)胞心肌細(xì)胞 轉(zhuǎn)運(yùn)障礙轉(zhuǎn)運(yùn)障礙CaCa2+2+（1 1）肌漿網(wǎng)）肌漿網(wǎng)( (sarcoplasmic reticulum) Ca ) Ca 2+2+ 運(yùn)轉(zhuǎn)障礙運(yùn)轉(zhuǎn)障礙電壓依

19、賴性電壓依賴性CaCa2+2+通道通道 受體操縱性受體操縱性CaCa2+2+通道通道 （2 2） 心肌細(xì)胞膜心肌細(xì)胞膜(sarcolemma)Ca(sarcolemma)Ca2+2+運(yùn)轉(zhuǎn)障礙運(yùn)轉(zhuǎn)障礙心衰時：心衰時：CaCa2+2+通道蛋白通道蛋白NENE、受體受體及及ACAC酶酶數(shù)量數(shù)量或或結(jié)構(gòu)異常結(jié)構(gòu)異常CaCa2+2+內(nèi)流內(nèi)流 （3) 3) 肌鈣蛋白功能障礙肌鈣蛋白功能障礙 心肌缺血心肌缺血H H+ +與與CaCa2+2+競爭性與競爭性與肌鈣蛋白結(jié)合肌鈣蛋白結(jié)合心肌收縮心肌收縮心肌順應(yīng)性心肌順應(yīng)性（myocardial compliance） 指心室在單位壓力作用下發(fā)生的容指心室在單位壓力

20、作用下發(fā)生的容積改變積改變（dv/dp）。）。 心肌僵硬度心肌僵硬度（myocardial stiffness） 指單位容積變化所引起的壓力改變指單位容積變化所引起的壓力改變 （dp/dv）。）。 四、順應(yīng)性降低四、順應(yīng)性降低 概念概念: :（1 1）心肌纖維化）心肌纖維化(fibrosis) （/ / 膠原比膠原比) ) （2 2）心壁增厚）心壁增厚 原因：原因：心室充盈減少心室充盈減少舒張末期壓舒張末期壓( (LVEDP 肺淤血、肺水腫肺淤血、肺水腫) )冠脈灌流減少冠脈灌流減少影響影響：（主要影響舒張功能）（主要影響舒張功能）五、心肌舒張負(fù)荷減小與五、心肌舒張負(fù)荷減小與 舒張被動阻力增大

21、舒張被動阻力增大 1. 1. 心室充盈量不足心室充盈量不足 2. 2. 冠狀動脈灌流不足冠狀動脈灌流不足 彈開效應(yīng)彈開效應(yīng) 帶動心肌舒張帶動心肌舒張六六 、心室壁舒縮協(xié)調(diào)障礙、心室壁舒縮協(xié)調(diào)障礙第四節(jié)第四節(jié) 對機(jī)體的主要影響對機(jī)體的主要影響effect of heart failure on the body心心 衰衰 一、低排出量綜合征一、低排出量綜合征(low output syndrome, forward failure) （一）心臟泵血功能降低（一）心臟泵血功能降低1. CO1. CO和和CI CI CO CO 正常人正常人: 3.5 - 5.5 L/min: 3.5 - 5.5 L

22、/min 心衰心衰: 3.5 L/min : 3.5 L/min CI CI （CI = CO/surface areaCI = CO/surface area） 正常人正常人: 2.5 - 3.5 L/min/m: 2.5 - 3.5 L/min/m2 2 心衰心衰: 2.2 L/min/m: 2.2 L/min/m2 2泵功能儲備泵功能儲備 2. 2. 收縮或收縮或/ /和舒張功能指標(biāo)和舒張功能指標(biāo)(2)V(2)Vmaxmax( ( 指負(fù)荷為指負(fù)荷為0 0時心肌最大收縮速度時心肌最大收縮速度) )(1)(1)射血分?jǐn)?shù)射血分?jǐn)?shù)(ejection fraction, EF)(ejection

23、fraction, EF) EF = SV/VEDV EF = SV/VEDV 正常左室正常左室 EF = 0.6EF = 0.60.090.09 心衰時可心衰時可 0.3 0.3力速度Vmax力-速度曲線（4 4）dp/dt maxdp/dt max( (心室等容舒張期室內(nèi)壓下降心室等容舒張期室內(nèi)壓下降的最大速率的最大速率 ) ) （3 3）+dp/dt max+dp/dt max( (心室等容收縮期室內(nèi)壓心室等容收縮期室內(nèi)壓 上升的最大速率上升的最大速率) )3. 3. 心室充盈壓和心室舒張末容積心室充盈壓和心室舒張末容積(1) (1) 左室舒張末壓左室舒張末壓( left ventric

24、ular end diastolic pressure, LVEDP ) 正常時正常時 12 12 mmHg臨床病人臨床病人: : PAWP (pulmonary artery wedge pressure)PCWP (pulmonary capillary wedge pressure) 正常平均為正常平均為7 mmHg7 mmHg（2 2）右室舒張末壓右室舒張末壓( right ventricular end diastolic pressure, RVEDP ) ) 臨床臨床: CVP, : CVP, 正常正常: 6 - 12 cmH: 6 - 12 cmH2 2OO（3）VEDV 4.

25、 4. 心率加快心率加快 （二）血壓變化（二）血壓變化（三）臟器血流重分配（三）臟器血流重分配(redistribution)（四）外周血管和組織的適應(yīng)性改變（四）外周血管和組織的適應(yīng)性改變 1. 1. 動脈血壓動脈血壓或正常，脈壓或正常，脈壓2. 2. 靜脈血壓靜脈血壓二、靜脈淤血綜合征二、靜脈淤血綜合征(backward failure)（一）淤血的機(jī)制（一）淤血的機(jī)制 循環(huán)血量增加循環(huán)血量增加 心排出量減少心排出量減少 VEDPVEDP（二）體循環(huán)靜脈淤血（二）體循環(huán)靜脈淤血 (venous congestion of systemic circulation)liver: stagna

26、tion of blood, swelling, jaundice, fatty degeneration, liver cirrhosis 2. gastrointestinal tract: maldigestion, anorexia nausea, vomiting, diarrhea3. engorgement of jugular veins, edema of lower limb（四）肺循環(huán)淤血（四）肺循環(huán)淤血 (congestion of pulmonary circulation)肺淤血、水腫肺淤血、水腫 呼吸困難呼吸困難 1. 1. 呼吸困難機(jī)制呼吸困難機(jī)制（1 1）肺順應(yīng)性降低）肺順應(yīng)性降低 （2 2）氣道阻力增大）氣道阻力增大 （3 3）肺毛細(xì)血管旁感受器興奮性增高）肺毛細(xì)血管旁感受器興奮性增高 （4 4）化學(xué)感受器傳入沖動增多）化學(xué)感受器傳入沖動增多 2. 2. 表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式 （1 1）勞力性呼吸困難）勞力性呼吸困難（dyspnea on