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1、欢 迎,心力衰竭 Heart Failure,病理生理教研室李淑琴,心 力 衰 竭,心力衰竭的概念心力衰竭的病因和分类心力衰竭时机体的代偿反应心力衰竭的发生机制心力衰竭对机体的主要影响心力衰竭的防治原则,心血管病及肿瘤死亡病例占总死亡人数的百分比,WHO统计年报,心 力 衰 竭,心力衰竭的概念心力衰竭的病因和分类心力衰竭时机体的代偿反应心力衰竭的发生机制心力衰竭对机体的主要影响心力衰竭的防治原则,1.心力衰竭（heart failure）因心脏舒缩功能严重降低或充盈受限，在有足够循环血量的情况下，心排出量明显减少，已不能满足日常代谢的需要，导致全身组织器官灌流不足，同时出现肺循环或(和)体循环
2、淤血的临床综合征。,心脏舒缩功能受损或充盈受限,足够循环血量心输出量明显减少,不能满足机体代谢需要,心力衰竭(heart failure):,2.心功能不全（cardiac insufficiency）各种原因所致的心脏泵血功能降低，心功能从完全代偿到失代偿的整个过程。心功能不全与心力衰竭在本质上是一致的。心功能不全 完全代偿到失代偿心力衰竭 失代偿,4.充血性心衰（congestive heart failure）心衰呈慢性经过时，常伴有血容量及组织间液代偿性增多及体循环和（或）肺循环静脉系统淤血、水肿。,3.心肌衰竭（myocardial failure）心肌自身舒缩能力严重降低所致的心力
3、衰竭。,心 力 衰 竭,心力衰竭的概念心力衰竭的病因和分类心力衰竭时机体的代偿反应心力衰竭的发生机制心力衰竭对机体的主要影响心力衰竭的防治原则,第一节 病因和分类,Causes and Classification,1.心肌受损(myocardial injury),一、病因(causes),压力负荷（后负荷）心肌收缩时承受的负荷,容量负荷（前负荷）心肌舒张时承受的负荷,2.心室负荷过度(cardiac overload),3.心室充盈障碍(disorder of ventricular filling),4.心律失常(cardiac arrhythmia),既是病因又是诱因，是心性猝死的常见
4、病因。急性心律失常 CO 慢性心律失常 心肌变性损伤,二、诱因(precipitating factor),1.感染（infection）,2.心律失常(arrhythmias),既是病因又是诱因,3.电解质与酸碱平衡紊乱(water-electrolyte disorders and acid-base imbalance),4.妊娠、分娩(gestation and childbearing),妊娠时血容量增加，心脏负荷增加,子宫收缩 交感兴奋,临产时,5.其他,过多过快输液,情绪激动,过度运动,气候剧变,三、分类(classification),1.按发生部位,2.按发生速度,3.按心排
5、出量水平,5.按心衰严重程度,4.按收缩与舒张功能障碍,左心衰 右心衰 全心衰,急性心衰 慢性心衰,低排出量型 高排出量型,心功能级心功能 级心功能 级心功能 级,收缩型心衰 舒张型心衰 混合型,6.按心衰发展过程,纽约心脏学会（New York Heart Association,NYHA）,6.按心衰发展过程,2001年美国心脏病学会（American College of Cardi-ology,ACC）与美国心脏学会（American Heart Asso-Ciation,AHA）,心 力 衰 竭,心力衰竭的概念心力衰竭的病因和分类心力衰竭时机体的代偿反应心力衰竭的发生机制心力衰竭对机
6、体的主要影响心力衰竭的防治原则,第二节 机体的代偿适应反应,Compensatory and Adaptive Response,机体的代偿适应反应,心肌改建心室重塑,其他代偿适应性调节,一、神经-体液调节机制激活,(neurohumoral activation),交感肾上腺髓质系统激活(activation of sympathetic-adrenal medulla system),肾素血管紧张素醛固酮系统激活(activation of renin-angiotensin-aldosterone system)其他体液因素(other humoral factors),（一）交感神经系
7、统激活,机制 代偿效应 不利效应,1、交感神经系统激活 交感和副交感心血管中枢的调节活动受来自两类感受器的传入信号反馈调节。抑制性感受器 压力感受器(主动脉弓、颈动脉窦)容量感受器(心肺感受器)(心房、心室及胸腔大血管)兴奋性感受器 化学感受器(主动脉体、颈动脉体)代谢感受器(肌肉组织),心衰心输出量减少压力感受器刺激减弱 慢性心衰持续的低灌流压力感受器改建 对牵张刺激的敏感性 对SNS的抑制作用减弱SNS兴奋 急性心衰容量感受器受刺激 抑制SNS 慢性心衰持续的低灌流容量感受器改建 敏感性对SNS的抑制作用减弱SNS兴奋,机制：,2.代偿效应（compensatory effects）,动用
8、舒张期储备动用收缩期储备心率储备,（1）动用心力储备,（2）体循环脏器血流重分配：保障心、脑等重要脏器灌流量,1）动用舒张期储备：通过增加心肌初长度引起的自身调节，根据Frank-Starling机制，在一定范围内，心肌收缩力与心肌初长度成正比。,不利影响：心脏容积扩大增加室壁应力(S=Pr/2h)，心肌耗氧量增加；舒张末压增高影响冠脉灌流；使静脉系统淤血加重等。,1.7 1.9 2.1 2.2 2.7 m,正常状态下,收缩力,肌节初长,2）动用收缩期储备,心肌舒张功能,1受体,兴奋性G蛋白（Gs）,腺苷酸环化酶,蛋白激酶A（PKA）,膜钙通道磷酸化,交感兴奋心肌NE,cAMP,心肌收缩力,钙
9、内流,肌浆网摄钙,受磷蛋白磷酸化,3）心率加快：机制：心肌NE 窦房结自律细胞4期Na+内流 自动除极速度 心率 代偿意义：一定程度的心率心输出量不利影响：心肌耗氧量增加 舒张期缩短冠脉灌流量、心输出量,3.不利效应,增加心肌耗氧量，减少冠脉流量 全身血管收缩，增加前后负荷 诱发心律失常 激活RAAS，引起钠水潴留 组织低灌流，引起骨骼肌疲劳促进心肌改建,（二）肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）激活,心肌局部,循环,循环RAAS激活 激活机制：肾血管收缩导致肾灌流量和灌注压降低，使肾入 球小动脉受到的牵张刺激减弱，激活肾素分泌；NE激活肾小球旁器的1受体，促进肾素释放；交感紧张性增高引起
10、出球小动脉收缩程度超过入球小动脉，提高肾小球滤过分数使近曲小管重吸收增强，导致流经远曲小管致密斑的Na+负荷减少，激活肾素分泌。,在心肌改建中较循环RASS更为重要 人心肌的糜蛋白酶（chymase）可替代血管紧张素转换酶（ACE），将Ang水解为Ang。心肌局部Ang的主要作用是：可促进心交感释放NE，在提高心肌舒缩功能同时增大心肌耗氧量；引起冠状血管收缩、促进血管壁增生及纤维化；促进心肌细胞肥大、心肌间质纤维化，激活心肌改建。,2.心肌局部 RAAS 激活,（三）其他体液因素(other humoral factors),上述两类物质的相互作用，调控着心功能代偿失代偿,（自身代偿性反应）,
11、（负反馈调控）,2.TNF-及IL表达上调,IL-1、IL-6,诱导NO生成,提高心肌组织对TNF-的敏感性,IL-1抑制电压依赖性钙通道活性,（三）其他体液因素(other humoral factors),二、心肌改建与心室重塑(myocardial remodeling and ventricular remodeling),myocardial hypertrophy 心肌肥大（细胞水平）myocardial remodeling 心肌改建（组织水平）ventricular remodeling 心室重构（器官水平）molecular remodeling 分子改建（分子水平）,Def
12、inition：指在持续负荷过重及神经、体液过度激活状态下，心肌组织在结构、功能、数量及基因表达等方面所发生的适应性变化。,化学性刺激,机械性刺激,蛋白激酶,转录因子,基因转录,核,蛋白合成,心肌改建,原癌基因 生长因子 胶原等,（一）心室重塑机制,（二）心室重塑的表现,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，肌纤维变长，心腔明显扩大。,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，肌纤维变粗，心室壁厚度增加，心腔无明显增大。,1.心肌肥大,体积增大，重量增加。,正常心脏横切面,
13、向心性肥大,离心性肥大,2.心肌细胞表型改变 Phenotype change 表型（phenotype）改变即由于所合成的蛋白质种类变化所致的心肌细胞“质”的改变。同工型家族：完成同样功能而一级结构略有差异，因而活性不同的一组蛋白质。同工型转换：表达的同工型由另一种替换。,心肌改建,高活性成人(MM)型CPK,低活性胎儿(MB)型CPK,CPK活性,3.非心肌细胞增生及细胞外基质改建心肌细胞:占细胞总数1/3，心肌体积70%非心肌细胞:占细胞总数2/3，包括成纤维细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞等细胞外基质（extracellular matrix，ECM）主要是型和 型胶原。,（三）心室重塑
14、的代偿意义,心肌总体舒缩功能提高：心肌肥大使心肌收缩蛋白总量增多，使心肌总体舒缩功能提高。2)心肌耗氧量减少 Laplace定律S=P r/2 h，S为室壁应力，P为心室内压，r为心腔半径，h为心壁厚度。室壁应力是除心率外决定心肌耗氧量的另一因素。向心性肥大：室内压（P）增加，室壁厚度（h）的增加可降低室壁应力（S）。离心性肥大：心腔半径（r）增加，室壁厚度（h）的增加（r/2h基本正常），可降低室壁应力（S）。,（四）心室重塑对心功能的不利影响,1.向心性肥大心肌缺血、舒张功能异常 离心性肥大功能性房室瓣返流、收缩功能异常2.不同基因表达活性不均，使心肌各组织成分和细胞亚结构发生不均衡生长，
15、导致心肌总体舒缩功能进行性降低。,详见 P195 表14-2,三、其他代偿适应性调节,红细胞增多组织细胞利用氧的能力增强,心力衰竭,心力衰竭的概念病因、诱因和分类机体的代偿反应,心力衰竭、心功能不全心肌衰竭、充血性心衰,其他代偿适应性调节,神经-体液调节机制激活,心肌改建与心室重构,定义、机制、表现、代偿意义、不利影响,交感神经系统激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活其他体液因素,心 力 衰 竭,心力衰竭的概念心力衰竭的病因和分类心力衰竭时机体的代偿反应心力衰竭的发生机制心力衰竭对机体的主要影响心力衰竭的防治原则,第三节 发病机制 Mechanisms of Heart Failure,Sar
16、comere,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。,心肌收缩成分减少和排列改变,心肌能量代谢障碍,兴奋-收缩偶联障碍,主动舒张障碍,心肌舒张负荷减小与舒张被动阻力增大,心室壁舒缩协调障碍,发病机制,心肌收缩性降低,心肌舒张功能障碍,心肌顺应性降低,（一）心肌收缩成分减少和排列改变,1.心肌细胞坏死,2.心肌细胞凋亡,3.肥大心肌收缩成分相对减少,4.心肌排列改变,一、心肌收缩性降低,（一）心肌收缩成分减少和排列改变,一、心肌收缩性降低,1.心肌细胞坏死（necrosis）,心肌缺血 心肌炎 心肌病 心肌中毒,心肌细胞 凋亡、坏死,2.心肌细胞凋亡（apopto
17、sis）,3.肥大心肌收缩成分相对减少 心肌总量虽然增多，但导致心肌间质增生心肌细胞生长，收缩成分相对减少。,4.心肌排列改变,基质金属蛋白酶激活胶原降解,机械负荷心肌细胞或肌束相互滑脱移位,心肌坏死间质胶原网络结构损伤,（二）心肌能量代谢障碍(disorders in myocardial energy metabolism),一、心肌收缩性降低,（二）心肌能量代谢障碍(disorders in myocardial energy metabolism),心肌能量生成障碍(impaired energy production)心肌储能减少(reduced energy reserve)能量利
18、用障碍(impaired energy utilization),2.能量储存障碍(reduced energy reserve),心肌改建,高活性成人(MM)型CPK,低活性胎儿(MB)型CPK,CPK活性,磷酸肌酸激酶(CPK),ATP,肌酸,磷酸肌酸(CP),3.能量利用障碍(impaired energy utilization),酸中毒,心肌细胞膜Ca2+内流,肌浆网 Ca2+转运功能,肌钙蛋白功能障碍,兴奋-收缩偶联障碍,（三）兴奋-收缩偶联障碍,一、心肌收缩性降低,线粒体,肌浆网 SR,Ca 2+,Ca 2+,Ca2+,Ca2+,Ca2+e：10-3M,Ca2+i：10-7M,电
19、压依赖性钙通道,受体操纵性钙通道,膜电位达一定程度时开放,细胞内钙库释放：IP3敏感和不敏感(二氢吡啶受体)两类钙库,H+-Ca2+,与激动剂结合后开放,Ca2+,Ca2+,细胞内Ca2+的稳态调节,复 习,-受体,腺苷酸环化酶,ATP,cAMP,Ca2+通道开放,交感神经兴奋,去甲肾上腺素,心肌收缩力,胞浆Ca2+浓度瞬间,G蛋白,复 习,（三）兴奋-收缩偶联障碍,1、肌浆网 Ca2+转运功能,（三）兴奋-收缩偶联障碍,2、心肌细胞膜 Ca2+转运功能,肥大心肌,L 型钙通道蛋白,NE 释放,肾上腺素受体减敏,G蛋白功能,酸中毒,肾上腺素受体对NE的敏感性,高钾血症K+与Ca2+竞争 Ca2
20、+内流,受体,腺苷酸环化酶,cAMP,Ca2+通道开放,交感兴奋,NE,G蛋白,（三）兴奋-收缩偶联障碍,3、肌钙蛋白功能,酸中毒,H+与Ca2+竞争,二、心肌舒张功能障碍,1、主动舒张障碍:,Ca2+、ATP,心肌能量代谢障碍钙泵功能,心肌顺应性(myocardial compliance)：指心室在单位压力作用下发生的容积改变(dv/dp)。,心肌顺应性与心肌僵硬度互为倒数。,2、顺应性降低,二、心肌舒张功能障碍,原因与机制：,（1）心肌纤维化(fibrosis)：/胶原比,（2）心壁增厚,型胶原粗大、弹性差型胶原纤细、弹性好,3、心肌舒张负荷减小与 舒张被动阻力增大,心肌舒张负荷,心肌舒
21、张被动阻力,二、心肌舒张功能障碍,心肌收缩性好坏、心室血液充盈量及充盈速度、冠脉灌流量及速度,房室瓣狭窄、心包积液、缩窄性心包炎,弹开效应 带动心肌舒张,三、心室壁舒缩协调障碍,心 力 衰 竭,心力衰竭的概念心力衰竭的病因和分类心力衰竭时机体的代偿反应心力衰竭的发生机制心力衰竭对机体的主要影响心力衰竭的防治原则,第四节 对机体的主要影响 Effect of heart failure on the body,一、低排出量综合征,（一）心脏泵血功能降低（二）血压变化（三）脏器血流重分配（四）外周血管和组织的适应性改变,二、静脉淤血综合征,（一）体循环静脉淤血（二）肺循环淤血,一、低排出量综合征(
22、low output syndrome,forward failure),（一）心脏泵血功能降低,1.心排出量和心指数,2.收缩或/和舒张功能指标,3.心室舒张末压和心室舒张末容积 4.心率加快,射血分数心室肌收缩能力：心室 内压上升最大速率心室肌舒张能力：心室 内压下降最大速率,肺动脉楔嵌压：左心房与左 心室舒张末压。中心静脉压：右心房与右心 室舒张末压。,（二）血压变化,（三）脏器血流重分配(redistribution),（四）外周血管和组织的适应性改变,1.动脉血压或正常2.静脉血压,2、3-DPG增多，线粒体数目增多，呼吸链Cyt氧化酶增多,交感神经兴奋血管收缩、血管壁改建,血流重新
23、分布,心脑,多数器官低灌注,二、静脉淤血综合征(backward failure),（一）循环血量增加,交感兴奋RAAS兴奋,肾小球滤过率肾小管重吸收钠、水,发生机制,小,小管,（二）静脉淤血的机制 1、心排出量减少 心排出量 舒张末心室内压 静脉回流受阻 2、循环血量增加,（三）体循环静脉淤血(venous congestion of systemic circulation),当CVP12 cmH2O时，即出现体循环淤血征，见于右心衰竭及全心衰竭。,主要表现静脉淤血和 静脉压升高全身性水肿肝肿大及肝功能 异常右室舒张末期压 力升高,（1）劳力性呼吸困难（dyspnea on exertio
24、n）,体力活动时出现呼吸困难，休息后减轻或消失。左心衰早期的症状。,（四）肺循环淤血,心衰病人被迫采取端坐或半卧位以减轻呼吸困难的状态。,（2）端坐呼吸（orthopnea）,夜间平卧入睡后呼吸困难反复发做，迫使患者苏醒坐位喘息，常伴有剧烈咳嗽并咳粉红色泡沫样痰。,（3）夜间阵发性呼吸困难（paroxysmal nocturnal dyspnea）,机制：1.平卧 静脉回流及水肿液吸收肺淤血、水肿2.入睡后迷走N张力支气管收缩气道阻力3.入睡后CNS抑制对外周传入刺激不敏感，当肺淤 血很严重时才刺激呼吸中枢突然惊醒,膈肌上移,心 力 衰 竭,心力衰竭的概念心力衰竭的病因和分类心力衰竭时机体的代
25、偿反应心力衰竭的发生机制心力衰竭对机体的主要影响心力衰竭的防治原则,第五节 防治原则,Principles of Prevention and Treatment,三、改善心脏泵血功能 1.减轻心脏负荷 休息 降低前负荷:限钠饮食、利尿剂等 降低后负荷:钙拮抗剂、ACEI等,硝普钠,一、防治原发病,二、消除诱因,洋地黄类(digitalis)钙增敏剂(calcium sensitizers)钙拮抗剂(calcium antagonist),2.改善心肌代谢,3.改善心肌舒缩功能,四、干预心肌改建,五、促进心肌生长或替代衰竭的心脏,1、心脏移植、人工心脏、左室辅助泵,2、细胞移植、转基因技术,A
26、CEI、AngII受体阻断剂、-受体阻断剂,罗伯特图尔斯，全球第一位全内置式人工心脏移植患者在移植手术后近5个月于2001年11月30日（美国当地时间）在美国肯塔基州路易斯维尔大学附属的犹太医院去世，享年59岁。,人工心脏,心功能不全,发生机制对机体的 主要影响防治原则,低排出量综合征,静脉淤血综合征,呼吸困难表现形式及机制,心室壁舒缩协调障碍,心肌收缩性降低,心肌舒张功能障碍,病史：患风湿性心脏病10余年。近3月来出现心慌、气闷,伴浮肿、腹胀，不能平卧。体查：重病容,半坐卧位,颈静脉怒张,呼吸36次/分,两肺底可闻湿性罗音。心界向左右两侧扩大,心率130次/分,血压110/80 mmHg。,Clinical example,心尖部可闻及杂音。肝脏在右肋下6cm可触及，有压痛，腹部有移动性浊音，骶部及下肢明显凹陷性水肿。试分析患者发生了哪些病理生理变化？,Thanks,正常心输出量,
