1、(Cardiac insufficiency)心功能不全心功能不全华中科技大学同济医学院病理生理系华中科技大学同济医学院病理生理系病史：病史：患风湿性心脏病患风湿性心脏病10余年。近余年。近3月来出现心慌、月来出现心慌、闷气闷气,伴浮肿、腹胀，不能平卧。伴浮肿、腹胀，不能平卧。体查：体查：重病容重病容,唇甲紫绀唇甲紫绀,半坐卧位半坐卧位,颈静脉怒张颈静脉怒张。呼呼吸吸36次次/分分,两肺底可闻湿性罗音。心界向左右两侧扩两肺底可闻湿性罗音。心界向左右两侧扩大大,心率心率130次次/分分,血压血压(110/80mmHg)。心尖部可闻。心尖部可闻IV级收缩期吹风样及舒张期雷鸣样杂音。肝脏在右肋级收缩
2、期吹风样及舒张期雷鸣样杂音。肝脏在右肋下下6cm6cm可触及，有压痛，腹部有移动性浊音，骶部及可触及，有压痛，腹部有移动性浊音，骶部及下肢明显凹陷性水肿。下肢明显凹陷性水肿。分析患者发生了哪些病理生理变化？分析患者发生了哪些病理生理变化？Clinical example第一节第一节 概述概述心力衰竭心力衰竭（heart failure）心肌的收缩和心肌的收缩和(或或)舒张功能发生障碍，舒张功能发生障碍，使心输出量减少到不能满足机体代谢需要使心输出量减少到不能满足机体代谢需要的病理生理过程。的病理生理过程。v 心功能不全心功能不全 (Cardiac insufficiency)包括心脏泵血功能下
3、降但处于完全代偿直至失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。代偿的整个过程。v 心力衰竭（心力衰竭（heart failure)患者出现明显的症状和体征，属于心功能不全患者出现明显的症状和体征，属于心功能不全的失代偿阶段。的失代偿阶段。心功能不全与心力衰竭心功能不全与心力衰竭(Causes and predisposing factors of heart failure)第二节第二节心力衰竭的病因和诱因心力衰竭的病因和诱因一、病因一、病因(Causes)心输出量不足心输出量不足血液回流障碍血液回流障碍缺血缺血瘀血瘀血始动环节始动环节舒缩障碍舒缩障碍负荷过重负荷过重(一一)心
4、肌受损心肌受损 (Impaired myocardium)心肌病变心肌病变 心肌梗死、心肌炎心肌梗死、心肌炎及心肌病等及心肌病等 心肌心肌代谢障碍代谢障碍心肌缺血、缺氧及严重的心肌缺血、缺氧及严重的VitVitB1缺乏缺乏 (二二)心脏负荷过度心脏负荷过度 (Overload for myocardium)v压力负荷：压力负荷：心室收缩时承受的负荷，又称为后负荷心室收缩时承受的负荷，又称为后负荷v容量负荷：容量负荷：心室舒张时承受的负荷，又称为前负荷心室舒张时承受的负荷，又称为前负荷压力负压力负荷过度荷过度高血压高血压;肺肺A高压高压;主主A,肺肺A及其瓣膜狭窄及其瓣膜狭窄射血阻力射血阻力容量
5、负容量负荷过度荷过度瓣膜闭锁不全瓣膜闭锁不全;房室房室隔缺损隔缺损;高动力循环高动力循环 舒张末期舒张末期容积容积 二、诱因二、诱因(Predisposing factors)v 感染感染v 心律失常心律失常v 电解质及酸碱平衡紊乱电解质及酸碱平衡紊乱 v 妊娠和分娩妊娠和分娩(Classification of heart failure)第三节第三节心力衰竭的分类心力衰竭的分类v 按病变累及的部位按病变累及的部位 左心衰竭左心衰竭 (left-sided heart failure)右心衰竭右心衰竭 (right-sided heart failure)全心衰竭全心衰竭 (whole he
6、art failure)v按心肌舒缩功能按心肌舒缩功能 收缩性衰竭收缩性衰竭 (systolic heart failure)舒张性衰竭舒张性衰竭 (diastolic heart failure)v按心输出量按心输出量 低输出量性心力衰竭低输出量性心力衰竭 (low-output heart failure)高输出量性心力衰竭高输出量性心力衰竭 (high-output heart failure)低输出量低输出量型心衰型心衰高输出量高输出量型心衰前型心衰前高输出量高输出量型心衰型心衰正常心正常心输出量输出量正常人正常人v按心力衰竭的发展速度分为按心力衰竭的发展速度分为:急性心力衰竭急性心力
7、衰竭 (acute heart failure)慢性心力衰竭慢性心力衰竭 (chronic heart failure)v按病情的严重程度分为按病情的严重程度分为:轻度心力衰竭轻度心力衰竭 (mild heart failure)中度心力衰竭中度心力衰竭 (moderate heart failure)重度心力衰竭重度心力衰竭 (severe heart failure)(Mechanisms of heart failure)第四节第四节心力衰竭的发病机制心力衰竭的发病机制 心肌收缩舒张的分子机制心肌收缩舒张的分子机制舒张舒张收缩收缩Ca2+与与调节调节蛋白蛋白结合结合心肌兴奋心肌兴奋胞浆胞
8、浆Ca2+肌球蛋白肌球蛋白头部和头部和肌肌动蛋白动蛋白结合结合 形成横桥形成横桥与肌与肌球球蛋白结合的蛋白结合的ATP水解释放出能量水解释放出能量 肌动蛋白滑动肌动蛋白滑动 心肌收缩心肌收缩心肌收缩性减弱心肌收缩性减弱 收缩相关蛋白质被破坏收缩相关蛋白质被破坏 心肌能量代谢紊乱心肌能量代谢紊乱 心肌兴奋收缩耦联障碍心肌兴奋收缩耦联障碍 心肌的不平衡生长心肌的不平衡生长(Injuries of myocardial contractile protein)1.心肌收缩蛋白的破坏心肌收缩蛋白的破坏 心肌细胞死亡导致收缩相关蛋白被分解破心肌细胞死亡导致收缩相关蛋白被分解破坏，心肌收缩力下降。坏，心肌
9、收缩力下降。v心肌细胞坏死心肌细胞坏死v心肌细胞凋亡心肌细胞凋亡严重缺血缺氧严重缺血缺氧细菌病毒感染细菌病毒感染中毒（锑等）中毒（锑等）心肌细胞坏死心肌细胞坏死线粒体肿胀线粒体肿胀溶酶体破坏溶酶体破坏中性粒、巨噬细胞浸润中性粒、巨噬细胞浸润线粒体功能异常钙稳态失衡OFR TNFIL-1IL-6IFN儿茶酚胺ATPNOH+凋亡启动因子释放心肌细胞凋亡心肌收缩2.心肌能量代谢紊乱心肌能量代谢紊乱v 心肌能量生成障碍心肌能量生成障碍 v 能量利用障碍能量利用障碍 v 心肌储能减少心肌储能减少 (Disorder of myocardial energy metabolism)(1)心肌能量生成障碍心
10、肌能量生成障碍 (impaired energy production)最常见的原因最常见的原因:心肌缺血缺氧心肌缺血缺氧 多种多种能源物质能源物质 ATPATPO2VitB1ATP缺乏引起的后果缺乏引起的后果:CaCa2+2+转运障碍转运障碍CaCa2+2+分布异常分布异常CaCa2+2+超载超载CaCa2+2+与肌钙蛋白作用异常与肌钙蛋白作用异常细胞水肿细胞水肿线粒体形态功能异常线粒体形态功能异常提供的化学能提供的化学能转化的机械能转化的机械能蛋白质合成蛋白质合成心肌收缩性减弱心肌收缩性减弱(2)心肌能量利用障碍心肌能量利用障碍(impaired energy utilization)肌球
11、蛋白肌球蛋白ATP酶同工酶有三种酶同工酶有三种:V1():活性最高活性最高 V2():活性次之活性次之 V3():活性最低活性最低过度肥大的心肌其肌球蛋白头部过度肥大的心肌其肌球蛋白头部ATP酶酶活性下降，活性下降，原因是原因是 V1 型转变为型转变为 V3 型型(3)心肌储能减少心肌储能减少 (reduced energy reserve)磷酸肌酸激酶磷酸肌酸激酶ATP肌酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸(CP)心肌肥大时，心肌肥大时，磷酸肌酸激酶活性磷酸肌酸激酶活性，储能的储能的CP (Impaired excitation-contraction coupling)3.3.心肌兴奋心肌兴奋收缩耦联障
12、碍收缩耦联障碍 肌浆网处理肌浆网处理Ca2+功能障碍功能障碍 胞外胞外Ca2+内流障碍内流障碍 肌钙蛋白与肌钙蛋白与Ca2+结合障碍结合障碍v肌浆网肌浆网Ca2+摄取能力摄取能力 心肌缺血缺氧，心肌缺血缺氧，ATP供应不足，肌浆网供应不足，肌浆网 Ca2+泵活性减弱。泵活性减弱。(1)肌浆网处理肌浆网处理Ca2+功能障碍功能障碍 PLAPLA肌浆网肌浆网 Ca2+泵泵P-PLAP-PLA去甲肾上腺素受体v肌浆网肌浆网Ca2+储存量储存量 心力衰竭时线粒体摄取心力衰竭时线粒体摄取Ca2+增多，不利于肌增多，不利于肌浆网的钙储存。浆网的钙储存。v 肌浆网肌浆网Ca2+释放量释放量 Ry-Ry-受体
13、受体Ca2+Ca2+钙储存钙储存蛋白蛋白H+肌浆网储存钙减少H+浓度增加Ry-受体减少(2)胞外胞外Ca2+内流障碍内流障碍Ca2+Ca2+K+肾上腺素肾上腺素+受体受体腺甘酸环化酶激活腺甘酸环化酶激活ATPcAMPH+心肌收缩心肌收缩v 高钾血症时高钾血症时K+可阻止可阻止Ca2+的内流的内流v 1 1-肾上腺受体下调肾上腺受体下调v 心肌内去甲肾上腺素减少心肌内去甲肾上腺素减少v 酸中毒降低酸中毒降低受体对去甲肾上腺素受体对去甲肾上腺素 的敏感性的敏感性 (3)肌钙蛋白与肌钙蛋白与Ca2+结合障碍结合障碍 酸中毒时，酸中毒时，H+与肌钙蛋白的亲和力与肌钙蛋白的亲和力比比Ca2+大大,占据了
14、占据了troponin上的上的Ca2+结合结合部位。部位。4.4.心肌肥大的不平衡生长心肌肥大的不平衡生长(Imbalance growth of myocardial hypertrophy)肥大心肌发生衰竭的基础肥大心肌发生衰竭的基础v心肌重量的增加超过心交感神经元轴突的增心肌重量的增加超过心交感神经元轴突的增长长,去甲肾上腺素含量减少去甲肾上腺素含量减少 v肥大心肌毛细血管数量增加不足，缺血缺氧肥大心肌毛细血管数量增加不足，缺血缺氧v心肌线粒体数量不能随心肌肥大成比例增加心肌线粒体数量不能随心肌肥大成比例增加v肥大心肌的肌球蛋白肥大心肌的肌球蛋白ATP酶活性下降酶活性下降v肥大心肌肌浆网
15、肥大心肌肌浆网Ca2+处理能力下降处理能力下降心肌舒张性能异常心肌舒张性能异常(Impaired myocardial diastolic properties)Ca2+与与调节调节蛋白蛋白解离解离心肌收缩完毕心肌收缩完毕胞浆胞浆Ca2+肌球蛋白肌球蛋白头部和头部和肌肌动蛋白动蛋白分离分离 横桥解除横桥解除心肌舒张心肌舒张v 细胞内钙离子复位延缓细胞内钙离子复位延缓肌浆网肌浆网胞浆胞浆Ca2+Ca2+Ca2+肌钙蛋白肌钙蛋白Ca2+Ca2+ATP酶Na+-Ca2+交换体交换体v 肌球肌球-肌动蛋白复合体解离障碍肌动蛋白复合体解离障碍ATP缺乏缺乏v 心室舒张势能减少心室舒张势能减少 心肌收缩减
16、弱心肌收缩减弱v 心室硬度心室硬度、顺应性、顺应性 心肌肥大心肌肥大,炎细胞浸润炎细胞浸润,纤维化纤维化心室压力心室压力-容积容积（p-Vp-V）曲线）曲线 心肌肥大、炎症、纤维化心肌肥大、炎症、纤维化 dv/dp dv/dp 心室的扩张充盈受阻心室的扩张充盈受阻 心输出量心输出量dv/dpdv/dp左室舒张末期相同容积左室舒张末期相同容积 的改变，压力变化的改变，压力变化 肺肺V V压压肺瘀血、肺水肿肺瘀血、肺水肿所以所以dv/dpdv/dp诱发诱发 或或 加重心力衰竭。加重心力衰竭。心脏各部舒缩活动的不协调心脏各部舒缩活动的不协调常见原因：心律失常常见原因：心律失常如：如：同一心室，由于病
17、变呈区域性分布：同一心室，由于病变呈区域性分布：病变病变轻轻的区域心肌的区域心肌舒缩活动舒缩活动病变病变重重的区域心肌完全的区域心肌完全丧失收缩功能丧失收缩功能 非病变区非病变区心肌功能相对心肌功能相对正常正常 不协调不协调心输出量心输出量 第五节第五节心功能不全的代偿机制心功能不全的代偿机制(Compensatory mechanisms to cardiac insufficiency)心泵功能障碍心泵功能障碍组织器官供血组织器官供血快速启动的快速启动的功能性调整功能性调整神经神经-体液体液调节机制调节机制缓慢持久的缓慢持久的结构性适应结构性适应心输出量心输出量神经神经-体液调节机制激活体
18、液调节机制激活 v 交感肾上腺髓质系统激活交感肾上腺髓质系统激活v 肾素肾素-血管紧张素血管紧张素-醛固酮系统激活醛固酮系统激活血流重新分布去甲肾上腺素大量释放外周血管收缩血压上升组织缺血缺氧缓解心肌收缩心输出量肾素血管紧张素醛固酮系统Ag II醛固酮钠水重吸收血浆容量ET交感肾上腺髓质系统交感肾上腺髓质系统缺血缺氧 增强心肌收缩力增强心肌收缩力 增加血容量增加血容量 维持重要器官的血流灌注维持重要器官的血流灌注v 快速快速作用作用v 慢速慢速作用作用 促进心肌的肥大促进心肌的肥大心内代偿心内代偿 v 心率加快心率加快v 心脏扩张心脏扩张v 心肌肥大心肌肥大1.心率加快心率加快v 机制压力感受
19、器压力感受器传入冲动传入冲动交交感感神神经经兴兴奋奋心心率率容量感受容量感受器兴奋器兴奋迷走神经兴迷走神经兴奋性减弱奋性减弱心输心输出量出量心室舒张心室舒张末期容积末期容积v 利在一定范围内，心输出量在一定范围内，心输出量v 弊心率过快心率过快(150次次/分分)对机体不利对机体不利:增加心肌耗氧量增加心肌耗氧量 心脏舒张期过短心脏舒张期过短 冠脉血流过少；心室充盈不足冠脉血流过少；心室充盈不足2.心脏扩张心脏扩张Frank-Starling定律定律肌节初长肌节初长1.7收收缩缩力力02.1 2.23.65 mLmaxNormalv紧张源性扩张紧张源性扩张 心室容量加大并伴有收缩力增强的心脏心
20、室容量加大并伴有收缩力增强的心脏扩张扩张 肌节长度肌节长度 2.22.2 m m 代偿代偿v 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心肌拉长不伴有收缩力增强的心脏扩张 肌节长度肌节长度 2.22.2 m m 失代偿失代偿3.心肌肥大心肌肥大v心肌肥大的定义心肌肥大的定义心肌细胞体积增大，重量增加心肌细胞体积增大，重量增加v心肌肥大的种类心肌肥大的种类离心性肥大离心性肥大 在长期在长期容量负荷容量负荷作作用下，心肌纤维呈用下，心肌纤维呈串联性增生。串联性增生。向心性肥大向心性肥大 在长期在长期压力负荷压力负荷作作用下，心肌纤维呈用下，心肌纤维呈并联性增生。并联性增生。离心性肥大
21、离心性肥大向心性肥大向心性肥大原因原因前负荷前负荷后负荷后负荷肌节复制肌节复制串联复制串联复制并联复制并联复制形态变化形态变化心腔明显扩大心腔明显扩大 心壁明显增厚心壁明显增厚室壁厚度室壁厚度 /心腔半径心腔半径或基本正常或基本正常明显增大明显增大意义意义减轻前负荷减轻前负荷克服增加的克服增加的后负荷后负荷利：利：增加心肌收缩力增加心肌收缩力,有助于维持有助于维持COCO；室壁厚度增加室壁厚度增加,降低室壁张力降低室壁张力,降低心肌降低心肌耗氧量耗氧量弊：弊：心肌收缩性减弱；能量代谢障碍等心肌收缩性减弱；能量代谢障碍等心外代偿心外代偿血流重分布血流重分布红细胞增多红细胞增多组织利用氧能力增强组
22、织利用氧能力增强*血容量增加血容量增加(一一)血容量增加血容量增加v 机制机制 肾血流量肾血流量，滤过率，滤过率肾小管对水钠的重吸收肾小管对水钠的重吸收醛固酮系统作用醛固酮系统作用ADH作用作用增加回心血量增加回心血量,但可致前负荷增加但可致前负荷增加v 意义意义(二二)血流重分布血流重分布 保障重要器官血供；增加后负荷保障重要器官血供；增加后负荷(三三)红细胞增多红细胞增多 增加血液携氧能力；增加血粘度增加血液携氧能力；增加血粘度(四四)组织细胞利用氧的能力增强组织细胞利用氧的能力增强 细胞线粒体数量增多细胞线粒体数量增多 肌红蛋白含量增多肌红蛋白含量增多(Consequences of t
23、he pumping dysfunction)第六节第六节心脏泵血功能障碍心脏泵血功能障碍对机体的主要影响对机体的主要影响v 心输出量心输出量 (cardiac output,CO)减少减少 v 射血分数射血分数 (ejection fraction)降低降低v 心室充盈心室充盈(ventricular filling)受损受损v 心率心率(heart rate)增快增快一、一、低排出量综合征低排出量综合征(syndrome of low output)特点为特点为:v 心慌、无力、头晕心慌、无力、头晕v 皮肤苍白皮肤苍白v 尿少尿少v 心源性休克心源性休克 临床表现临床表现:二二、静脉瘀血综
24、合征、静脉瘀血综合征(syndrome of venous congestion)，三三 包括包括:v 体循环瘀血体循环瘀血(systemic congestion)v 肺循环瘀血肺循环瘀血(pulmonary congestion)(一一)体循环瘀血体循环瘀血(Systemic congestion)当当CVP16 cmH2O时，即出现体循环时，即出现体循环瘀血征，见于瘀血征，见于右心衰竭右心衰竭及及全心衰竭。全心衰竭。主要表现主要表现v颈静脉充盈或怒张颈静脉充盈或怒张v肝肿大及肝功能损害肝肿大及肝功能损害v胃肠道瘀血所致的食欲不振等胃肠道瘀血所致的食欲不振等 消化道症状消化道症状v心性水肿
25、心性水肿(二二)肺循环瘀血肺循环瘀血 (Pulmonary congestion)当当PCWP18 mmHg时，即出现时，即出现肺循环瘀血征，见于肺循环瘀血征，见于左心衰竭。左心衰竭。呼吸困难的机制呼吸困难的机制:v 肺瘀血、肺水肿肺瘀血、肺水肿肺顺应性肺顺应性v 气道阻力气道阻力v 肺间质压力增高刺激肺毛细血管旁肺间质压力增高刺激肺毛细血管旁 感受器，引起反射性浅快呼吸感受器，引起反射性浅快呼吸 肺瘀血的主要表现肺瘀血的主要表现:呼吸困难呼吸困难(dyspnea)呼吸困难的表现形式呼吸困难的表现形式:v劳力性呼吸困难劳力性呼吸困难 (dyspnea on exertion)v端坐呼吸端坐呼吸
26、 (orthopnea)v夜间阵发性呼吸困难夜间阵发性呼吸困难 (paroxysmal nocturnal dyspnea)劳力性呼吸困难的发生机制劳力性呼吸困难的发生机制:v回心血量增多，加重肺瘀血回心血量增多，加重肺瘀血v心率加快，舒张期缩短心率加快，舒张期缩短v机体活动时需氧量增加机体活动时需氧量增加端坐呼吸的发生机制端坐呼吸的发生机制:v端坐时部分血液转移到躯体下半部，肺瘀端坐时部分血液转移到躯体下半部，肺瘀血减轻血减轻v端坐时胸腔容积增大端坐时胸腔容积增大,肺活量增加肺活量增加v端坐位可减少水肿液的吸收，肺瘀血减轻端坐位可减少水肿液的吸收，肺瘀血减轻夜间阵发性呼吸困难的发生机制夜间阵
27、发性呼吸困难的发生机制:v入睡后迷走神经兴奋，使支气管收缩入睡后迷走神经兴奋，使支气管收缩v入睡后平卧后下肢静脉血回流增多，肺瘀入睡后平卧后下肢静脉血回流增多，肺瘀血、水肿加重血、水肿加重v入睡后中枢对传入刺激的敏感性降低入睡后中枢对传入刺激的敏感性降低(Pathophysiological basis of prevention and treatment for heart failure)第七节第七节 心力衰竭心力衰竭防治的病理生理基础防治的病理生理基础v 防治原发病，消除诱因防治原发病，消除诱因v 改善心脏的舒缩功能改善心脏的舒缩功能v 减轻心脏前、后负荷，提高心输出量减轻心脏前、后负
28、荷，提高心输出量v 控制水肿控制水肿病史：病史：患风湿性心脏病患风湿性心脏病10余年。近余年。近3月来出现心慌、月来出现心慌、闷气闷气,伴浮肿、腹胀，不能平卧。伴浮肿、腹胀，不能平卧。体查：体查：重病容重病容,唇甲紫绀唇甲紫绀,半坐卧位半坐卧位,颈静脉怒张颈静脉怒张。呼呼吸吸36次次/分分,两肺底可闻湿性罗音。心界向左右两侧扩两肺底可闻湿性罗音。心界向左右两侧扩大大,心率心率130次次/分分,血压血压(110/80mmHg)。心尖部可闻。心尖部可闻IV级收缩期吹风样及舒张期雷鸣样杂音。肝脏在右肋级收缩期吹风样及舒张期雷鸣样杂音。肝脏在右肋下下6cm6cm可触及，有压痛，腹部有移动性浊音，骶部及可触及，有压痛，腹部有移动性浊音，骶部及下肢明显凹陷性水肿。下肢明显凹陷性水肿。Clinical example患者患有哪种类型的心力衰竭？患者患有哪种类型的心力衰竭？出现了哪些代偿？出现了哪些代偿？思考题：酸中毒诱发心力衰竭的机制？酸中毒诱发心力衰竭的机制？1.竞争性抑制钙与肌钙蛋白的结合；2.抑制钙内流；3.抑制肌浆网释放钙；4.抑制肌球蛋白ATP酶活性；5.可并发高钾，抑制钙内流、降低传导性；6.微循环障碍，回心血量减少、心输出量减少。
