病理生理學課件：心功能不全

1、心 功 能 不 全 Cardiac Insufficiency 病理生理學心功能不全（cardiac insufficiency）心功能不全的概念心功能不全代償期心功能不全失代償期心力衰竭（heart failure） 有足夠循環(huán)血量，而因心肌舒縮功能降低或心室充盈受限，CO明顯減少到已不能滿足日常代謝需要，出現(xiàn)全身組織器官灌流不足，肺循環(huán)和/或體循環(huán)靜脈瘀血等一系列臨床綜合征。各種原因?qū)е滦呐K泵血功能降低。 心輸出量每搏輸出量心率收縮性+舒張性前負荷（血容量）后負荷 （血管舒縮狀態(tài)） 心泵功能的決定因素第一節(jié) 心功能不全的病因一、病因(causes)（一）心肌受損(impaired myoc

2、ardium) 心肌梗死、心肌炎、心肌病和心肌中毒等。 冠狀動脈粥樣硬化、嚴重貧血和呼吸功能障礙，維生素B1缺乏和糖尿病等。 原發(fā)性心肌病變 繼發(fā)性心肌病變 （二）心臟負荷過度 (overload of ventricle)容量負荷過度（前負荷）心室舒張末期容積動脈瓣關閉不全心內(nèi)分流動靜脈瘺、貧血、甲亢等壓力負荷過度（后負荷）射血阻力 高血壓肺動脈高壓動脈瓣狹窄使流出道受阻（二）心臟負荷過度 (overload of ventricle)（三）心室充盈障礙 (obstruction of ventricular filling) 心包疾病、限制型心肌病、房室瓣狹窄等。（四）心律失常 (arrh

3、ythmia) 急性時CO； 慢性時心肌變性損傷 二、誘因(precipitating factors)（一）感染 最常見的誘因，特別是呼吸道感染 （二）酸堿平衡及電解質(zhì)代謝紊亂酸中毒-干擾心肌興奮收縮耦聯(lián)H+降低-受體對NE的敏感性 Ca2+內(nèi)流 ；H+使Ca2+與鈣儲存蛋白結合緊密 Ca2+釋放；H+與Ca2+競爭性結合肌鈣蛋白 橫橋形成障礙；H+使肌球蛋白ATP酶活性心肌能量利用；使cap括約肌松弛，血管容積回心血量，CO.高鉀血癥 抑制Ca2+內(nèi)流心肌收縮性 心肌自律性和傳導性 心律失常（三）快速型心律失常 心率加快，耗氧量增加，加劇缺氧。 舒張期縮短，冠脈血流不足，心肌缺血缺氧； 房

4、室協(xié)調(diào)性紊亂，導致心室充盈不足，射血功能障礙；（四）妊娠與分娩妊娠時：血容量（20%）高動力循環(huán)狀態(tài)(五) 其他 過度勞累情緒激動輸液輸血過多過快肥胖、老齡洋地黃中毒小血管收縮后負荷子宮收縮V回流前負荷心率交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)心臟負荷分娩時：一、 根據(jù)心力衰竭的發(fā)病部位第二節(jié) 心功能不全的分類左心衰竭（left-side heart failure）右心衰竭（right-side heart failure）全心衰竭（whole heart failure）冠心病心肌病高血壓左側(cè)心瓣膜病左室心肌受損左室負荷過重心排出量肺循環(huán)淤血右心衰竭（right-side heart failure）大塊肺

5、栓塞肺動脈高壓慢阻肺法洛四聯(lián)癥右心瓣膜病右室負荷過重體循環(huán)淤血肺動脈狹窄、室間隔缺損、主動脈騎跨和右心室肥厚 全心衰竭（whole heart failure）心肌炎；心肌??；嚴重貧血左右心同時受累一側(cè)心力衰竭也可發(fā)展波及另一側(cè)二、 根據(jù)心力衰竭的發(fā)生速度 急性心力衰竭(acute heart failure) 常見原因：大面積心梗、嚴重心肌炎和心律失常。 特點：CO急劇 心源性休克；急性心源性肺水腫。慢性心力衰竭(chronic heart failure) 常見原因：高血壓、心瓣膜病、冠心病、肺源性心臟病。 特點：慢性經(jīng)過，心功能長時間維持在代償期，心肌改建及心室重構而使心功能障礙不斷發(fā)展

6、、加重，最終在誘因作用下進入失代償狀態(tài)。 三、按收縮與舒張功能障礙狀態(tài)分 心室僵硬度EF 正常和舒張期充盈 。 混合功能障礙型心力衰竭（systolic and diastolic heart failure） 舒張功能障礙型心力衰竭（diastolic heart failure） 收縮功能障礙型心力衰竭（systolic heart failure） EF，收縮末期心室容積。四、 根據(jù)心輸出量的高低分 低輸出量性心力衰竭(low-output heart failure)CO正常平均水平，但不能滿足自身異常增高的代謝需要。 NYHA心衰分級（1928年提出，1994年第九次修訂） 心功能級

7、別 心 功 能 狀 態(tài) 客 觀 評 價 級 有心臟疾病，但體力活 無心功能障礙（心功代償期） 動不受限制 客觀證據(jù) 級 有心臟疾病，體力活動 有輕度心功能 （輕度心衰） 輕度受限 障礙客觀證據(jù) 級 有心臟疾病，體力活動 有中度心功能 （中度心衰） 明顯受限 客觀障礙證據(jù) 級 有心臟疾病，不能勝任 有重度心功能 （重度心衰） 任何體力活動 客觀障礙證據(jù)五、按病情嚴重程度 神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)機制激活心臟本身的代償心臟以外的代償?shù)谌?jié) 機體的代償適應反應(compensatory and adaptive response) 交感神經(jīng)系統(tǒng)激活 (activition of sympathetic ner

8、vous system)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活 (activition of renin-angiotention aldosterone system)其他體液活性物質(zhì)的變化COBP房室、腔靜脈淤血容量感受器敏感性壓力感受器傳入沖動壓力感受器敏感性迷走N對交感抑制效應交感N興奮性回心血量HR心肌收縮性RAS激活一定范圍內(nèi)提高CO，有局限性心肌耗氧量；心臟負荷冠脈灌流；心室充盈 心律失常；心肌重塑1. 交感神經(jīng)系統(tǒng)激活缺氧、CO2、H+化學感受器2. 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活循環(huán)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）激活SNS興奮性腎血管收縮NE激活腎小球球旁器1受體入球小

9、A牽張刺激近端小管Na+重吸收致密斑Na+負荷腎素循環(huán)AgII作用促NE釋放腎血管收縮GFR促ALD、ADH 釋放鈉水重吸收鈉水潴留、血容量代償作用心肌局部Ang的主要作用： 促進心交感神經(jīng)末梢釋放NE，在提高心肌舒縮功能的同時增大心肌耗氧量； 引起冠狀血管收縮、促進血管壁增生及纖維化； 促進心肌細胞肥大、心肌間質(zhì)纖維化，激活心肌改建。 心肌局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）激活增加心室前后負荷心肌耗氧促進心肌細胞肥大促進成纖維細胞增殖心肌改建，心功能惡化不利影響 TNF-及IL表達上調(diào) TNF-： 負性肌力作用; 心肌細胞凋亡; 心肌改建。 IL-1 與TNF-的作用類似； IL-6可增強T

10、NF-的作用。擴血管類活性物質(zhì)ANP, BNP, ADM, PGI2,NO （擴血管、促鈉水排出、抑生長） 心衰是否進展及進展的快慢，與上述兩類物質(zhì)的平衡有關。 縮血管類活性物質(zhì)NE，AngII，VP，ET，NPY （縮血管、促鈉水潴留、促生長）3. 其他體液因素在心功能障礙時的變化1.心臟緊張源性擴張2.心肌收縮力增強3.心率加快4.心室重塑動員心力儲備舒張期儲備心臟本身的代償1.心臟緊張源性擴張（異長調(diào)節(jié)）動用舒張期儲備Frank-Starling機制：在一定范圍內(nèi)（小于心肌肌節(jié)最適初長度），心肌收縮力隨初長度的增加而增強。 -1.7-2.1m -2.2m-3.65m 正常 最適長度 喪失

11、收縮能力SNS激活 鈉水潴留、容量血管收縮回心血量 肌節(jié)長度拉長收縮性 CO不利影響：心臟容積過度擴大 室壁應力增加心肌耗氧量增加；舒張末壓增高影響冠脈灌流；使靜脈系統(tǒng)淤血加重等。 異長調(diào)節(jié)為快速、應急性調(diào)節(jié)，但代償能力有限。2.心肌收縮力增強（等長調(diào)節(jié)）動用收縮期儲備SNS興奮 心肌收縮力 CO不利影響： 長期應激心肌對兒茶酚胺反應性； 收縮性心肌耗氧量心肌相對缺血加重。3.心率加快動用心率儲備SNS興奮心率 CO（22.5倍）不利影響： 心肌耗氧量； 舒張期縮短冠脈灌流量、心室充盈量。 1.概念 持續(xù)機械負荷過重、神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)機制過度激活及細胞因子高表達，通過一系列復雜的分子和細胞機制，

12、誘導心肌中多種基因表達改變，導致心肌在結構、代謝和功能發(fā)生適應性變化，稱為心肌改建或心室重構。四、心室重塑（ventricular remodeling）2. 心室重塑的機制：心肌受損負荷增大神經(jīng)-體液細胞因子受體機械負荷增大細胞膜表面力學感受器信號轉(zhuǎn)導通路基因表達改變蛋白分子表型心肌結構c-myc、c-fos等原癌基因或胚胎基因重新表達病理性生長代償作用不利影響3. 心室重塑的表現(xiàn)：心肌肥大細胞水平組織水平心肌細胞體積增大心肌質(zhì)量增加向心性肥大(concentric hypertrophy) 壓力負荷，心肌肌節(jié)并聯(lián)增生為主，心肌細胞明顯增粗，心室壁明顯增厚心室腔半徑/心室壁厚度之比離心性肥大

13、(eccentric hypertrophy) 容量負荷，心肌肌節(jié)串聯(lián)增生為主，心肌細胞明顯增長，心腔明顯擴大而心室壁成比例增厚心室腔半徑/心室壁厚度之比不變或心肌細胞表型改變主要機制是某些胚胎基因活化而另一些基因失活。表型改變是導致肥大心肌細胞舒縮功能降低的主要機制。表型（phenotype）改變指由于所合成的蛋白質(zhì)種類變化所致的心肌細胞“質(zhì)”的改變。非心肌細胞增生及細胞外基質(zhì)改建成纖維細胞增殖分泌膠原及ECM其他成分合成降解膠原的MMP及其抑制劑TIMPs膠原合成降解穩(wěn)態(tài)改變心肌僵硬度舒縮能力4. 心室重塑的意義： 心肌總的收縮成分心肌收縮性 CO； 心室壁厚度室壁張力心肌耗氧量。 Lap

14、lace定律：S = P r / 2h（S為室壁應力，P為心室內(nèi)壓，r為心腔半徑，h為心壁厚度）5. 心室重塑的不利影響： 向心性肥大心肌缺血、舒張功能異常離心性肥大瓣膜返流、收縮功能異常心肌各種細胞不均衡生長屬病理性生長失代償三、心臟以外的代償紅細胞增多組織細胞用氧能力增強慢性缺氧促紅細胞生成素合成骨髓造血 RBC，Hb(攜氧，但血液粘度也)慢性缺氧 線粒體數(shù)量能量生成； 肌紅蛋白含量氧儲存和利用 增加血容量血流重新分布SNS，RAAS，ADH 心臟各部舒縮活動的不協(xié)調(diào)性第四節(jié) 心力衰竭的發(fā)病機制心臟結構受損心肌能量代謝紊亂心肌興奮-收縮耦聯(lián)障礙心肌舒張勢能減小與被動舒張阻力增大 心肌順應性

15、降低心臟結構受損1.心肌細胞數(shù)量減少心肌病、氧自由基、TNF-、心肌纖維化心肌細胞壞死缺血、缺氧、炎癥、氧自由基神經(jīng)-體液變化某些細胞因子心肌細胞凋亡缺血、心肌炎對心功能的影響取決于壞死的量、速度、分布凋亡收縮成分心律失常12341234心肌細胞肥大間質(zhì)增生速度心肌細胞肥大程度心肌細胞肥大、萎縮與死亡共存肌原纖維排列紊亂 肌絲滑行阻力增大心肌纖維化2.心肌結構改變3.心室擴張心肌細胞數(shù)量減少 肌絲重排膠原降解增強心肌能量代謝紊亂 能量生成障礙線粒體功能障礙： VitB1缺乏焦磷酸硫胺素 丙酮酸脫氫酶活性 缺氧、鈣超負荷、氧自由基線粒體受損； 肥大心肌線粒體數(shù)目、細胞色素氧化酶活性 冠脈病變心肌

16、肥大心動過速心負荷過重嚴重貧血心肌缺血、缺氧能量代謝底物不足 能量轉(zhuǎn)化儲存障礙： 改建心肌成人型CK（MM型），而低活性的胎兒型CK（MB型） CP(磷酸肌酸)CPATPADPPiCK（肌酸激酶） 能量利用障礙 改建心肌肌球蛋白ATP酶活性降低 嚴重酸中毒抑制肌球蛋白ATP酶活性肌球蛋白同工酶比較 V1 V2 V3心肌改建時，V3增多。組成 活性 最高 較低 最低心肌興奮收縮偶聯(lián)心肌興奮-收縮偶聯(lián)障礙 胞膜Ca2+轉(zhuǎn)運障礙肌漿網(wǎng)Ca2+轉(zhuǎn)運功能障礙肌鈣蛋白功能障礙1.胞膜Ca2+轉(zhuǎn)運障礙K+H+外鈣內(nèi)流心肌改建NE -R鈣通道表達K+H+K+H+胞外Ca2+內(nèi)流障礙（影響收縮期）Ca2+外流減

17、少（影響舒張期）Ca2+泵活性細胞膜對Ca2+通透性增加（影響舒張期）TNF-、自由基等損傷細胞膜2.肌漿網(wǎng)Ca2+轉(zhuǎn)運功能障礙 儲存攝取釋放A. 攝?。?產(chǎn)能不足，肌漿網(wǎng)Ca2+泵活性 改建心肌Ca2+泵表達 NE,受體減敏,G蛋白功能受磷 蛋白（PLB）磷酸化減弱抑制Ca2+泵 2. 肌漿網(wǎng)Ca2+轉(zhuǎn)運功能障礙 NE心肌組織成分生長心肌交感纖維生長儲存：攝入Ca2+（鈣存儲能力沒有減弱） 釋放: 改建心肌RyR 表達 Ca2+儲存 酸中毒時，Ca2+與鈣儲存蛋白結 合緊密釋放減少Ca2+-induced Ca2+ release2+2+2+ 3.肌鈣蛋白功能障礙Ca2+復位延緩（外流；SR

18、攝?。┘∏蚣拥鞍讖秃象w解離障礙產(chǎn)能不足，肌球蛋白頭部結合ATP肌鈣蛋白與Ca2+解離障礙 二者解離的條件： Ca2+ 降至10-7 mol/L 肌鈣蛋白與Ca2+結合障礙 二者結合的條件： Ca2+ 升至10-5 mol/L 肌鈣蛋白活性正常 心肌改建肌鈣蛋白與Ca2+的親和力 酸中毒 H +與Ca2+競爭性結合肌鈣蛋白 ventricular compliance 是心室在單位壓力變化下所引起的容積變化。其倒數(shù)是心室僵硬度。心室順應性降低：室壁增厚、纖維化心肌損傷心肌改建心肌纖維化心肌肥大心壁明顯增厚心肌順應性心肌舒縮能力收縮期所須克服的彈性阻力增大舒張期心肌被動擴張阻力增大改建心肌間質(zhì)中

19、型膠原，型膠原房室瓣狹窄使心室充盈速率、充盈量心包積液、縮窄使心腔擴張受限心肌舒張勢能減少與舒張被動阻力增大心肌舒張勢能減少心肌舒張被動阻力增大心肌收縮性降低收縮引起的幾何構型變化心肌順應性降低心室血液充盈量和充盈速度冠脈硬化、心動過速冠狀動脈灌流量/速度 心壁正常收縮 部分心壁收縮減弱 局部心壁喪失收縮能力局部心壁收縮期膨出 心壁收縮不同步心室壁舒縮協(xié)調(diào)障礙 冠脈粥局部室壁缺血收縮性心肌梗死區(qū)喪失收縮功能梗死區(qū)室壁瘤室壁抗張能力傳導阻滯使心室壁舒縮不同步心室壁舒縮不協(xié)調(diào)第三節(jié) 心功能不全時對機體的主要影響 心臟泵血功能降低一、低排血量綜合征 心輸出量和心指數(shù)降低收縮或舒張功能指標降低 EF，+dp/dtmax， -dp/dtmax心室舒張末壓升高 LVEDP ，PAWP；RVEDP，CVP心率加快：既是代償反應，又是心功能低下的表現(xiàn)血壓變化保證心、腦等重要臟器血供，同時加重機體自穩(wěn)態(tài)紊亂，又成為促使心功能障礙的發(fā)展因素。早期體力活動時出現(xiàn)體力活動受限嚴重心功能障礙靜息時出現(xiàn)尿量、消化不 良、低蛋白血癥、皮溫臟器血流重分配急性CO機體有效代償不能充分發(fā)揮血壓心源性休克慢性CO機體有效代償外周阻力血管收縮總外周阻力血壓正常呼吸困難勞力性呼吸困難 端 坐 呼 吸 夜間陣發(fā)性呼吸困難 肺循環(huán)淤血輕度心力衰竭患者，僅在體力活動時出現(xiàn)呼吸困難，休息后消失心衰病人平臥后，呼吸困難加