第12章 心功能不全

nullnull病理生理学教研室心脏的重要性心脏的重要性“泵”的作用,若一个人活80岁，在他一生中: 心脏将跳动30亿次之多！ 输送的血液将达3亿多升，足以装满1600架四引擎波音747客机的全部油箱！ 所作的功，相当于将3万公斤重的物体向上举到喜马拉雅山顶峰所作的功！null心血管病已经成为世界性的负担Lancet. 1998;352:1795.57% 死亡是由心血管病引起 世界性的第一 死亡原因 首当其冲的致残因素 为此花费大量金钱null严重危害公众健康：心衰住院病人25年增加3倍！NHLBI. Morbidity and Mortality: 2000 Chartbook on Cardiovascular, Lung, and Blood Diseases. Geneva: World Health Organization; 1996.不同国家心衰的流行状况不同国家心衰的流行状况Murray CJL, Lopez AD. Global health statistics: a compendium of incidence, prevalence and mortality estimates for over 200 conditions. Geneva: World Health Organization; 1996.中国医学论坛报 2000我国冠心病和脑卒中的发病率和死亡率我国冠心病和脑卒中的发病率和死亡率我国约有400万此类病人！ 每年至少死亡200万！ 每年花费至少100亿！ 许多病人最后死于心力衰竭！心血管病及肿瘤占总死亡率的百分比 （４５～７４岁年龄调整率１９８９～１９９１）心血管病及肿瘤占总死亡率的百分比 （４５～７４岁年龄调整率１９８９～１９９１）null本章讲授内容心力衰竭概念 病因、诱因和分类 发病机制 机体的代偿功能 器官功能机能代谢变化 防治原则null心力衰竭的概念心力衰竭(Heart failure)或泵衰竭(pump failure) ，心脏收缩和／或舒张功能障碍，使心输出量绝对地或相对地不足，不能满足机体组织代谢需要的病理过程。 nullHeart Failure: Defective cardiac filling and/or impaired contraction and emptying, resulting in the heart's inability to pump a sufficient amount of blood to meet the needs of the body tissues. 包括： 1. 心肌衰竭(myocardial failure)：指原发性心肌肌原纤维舒缩功能障碍，如心肌炎、心肌梗死、心肌病/克山病等 2．继发性心肌舒缩性减弱：心脏瓣膜病→心肌肥大→舒缩障碍，晚期也往往伴有心肌损害。DEFINITION OF TERM：其他概念：其他概念：1．充血性心力衰竭(congestive heart failure)：当心衰呈慢性经过时，往往伴有血容量及组织间液增多和静脉系统淤血，并出现水肿。 心输出量↓—→静脉回流受阻—→充血→组织间液↑ ↓ ↓ ↓ 肾血流↓→ + RAAS→钠水潴留→血量↑ 水肿 2．心功能不全(cardiac insufficiency)：与心衰无本质区别，只是程度的不同，临床上二者通用。心衰一般指心功不全晚期，有明显的临床症状和体证，而心功不全包括从代偿导失代偿的全过程。The situation when the heart is incapable of maintaining a cardiac output adequate to accommodate metabolic requirements and the venous return.null第一节 心力衰竭的病因和分类一、心力衰竭的病因(underlying causes)2.心脏负荷过重或机械性异常 1.原发性心肌舒缩功能障碍3.心脏电传到障碍null一、心力衰竭的病因(underlying causes)null 原发性心肌舒缩功能障碍null二、心力衰竭的诱因凡能加重心脏负荷，增加心肌耗氧，妨碍心室充盈和心肌的供血供氧、能量代谢及离子的转运的各种因素都可能诱发和加重心衰。 常见的诱因有：呼吸道感染、风湿热、心律失常、体力活动和情绪激动、妊娠和分娩、输血过快或过多、出血与贫血、电解质、酸碱平衡紊乱及药物使用不当等。 引起心衰加重而住院的常见诱因 引起心衰加重而住院的常见诱因 null 三、心力衰竭的分类1.按部位：左心衰竭、右心衰竭、全心衰竭。2.按发生速度： 急性心衰：发病急、代偿不充分、BP； 慢性心衰：发病缓慢、代偿充分、BP正常。3.按心输出量： 高输出量型心衰：心输出量绝对值高于正常，如甲亢、严重贫血、Vit B1缺乏、动-静脉瘘等。 低输出量型心衰：心输出量绝对值低于正常，见于临床绝大多数的心衰。null第二节 心力衰竭的发病机制复习内容 心肌收缩的细胞和分子生物学基础 1．心肌细胞的组成肌原纤维：由基本功能单位肌节组成表面：肌膜、横管系统膜系统：核：代谢和遗传控制中心里面：肌浆网sarcoplasmic reticulum, SR 线粒体：能量供应站心肌细胞2．肌节的结构：收缩蛋白和调节蛋白组成 2．肌节的结构：收缩蛋白和调节蛋白组成 Structure of SarcomereZ-LineActin 肌动蛋白Myosin 肌球蛋白Connective ProteinsCross BridgesnullTropomyosin 向肌球蛋白Troponin 肌钙蛋白+++++++++-------------null3. 工作原理：兴奋-收缩偶联原理nullnullnull心泵功能的决定因素 null 每搏量前负荷收缩性+舒张性心输出量心率后负荷心泵功能的决定因素null心力衰竭的发病机制一、心肌收缩功能障碍 二、心肌舒张功能异常 三、心脏各部舒缩活动不协调 一、心肌收缩功能障碍一、心肌收缩功能障碍收缩相关蛋白质丧失 能量的生成-储存-利用障碍 兴奋-收缩偶联障碍 心肌肥大的不平衡生长(一)收缩相关蛋白质丧失(一)收缩相关蛋白质丧失收缩力下降细胞坏死＋细胞凋亡细胞坏死＋细胞凋亡myocardial contractility: 指心肌接受有效刺激后产生张力和缩短的能力，是决定心输出量最重要的因素： CO=收缩性×前负荷×后负荷×心率 决定和影响心肌丧失后泵功能的主要因素是： ①心肌的丧失量； ②未受损心肌的代偿。如MI<20%可代偿，20%-40%心源性休克。 null细胞受损后几乎都涉及3各关键的生化过程 - 钙稳态失衡 - ATP 耗竭 - 氧自由基产生 ?null Ca2+稳态失衡Ca++Ca++null线粒体功能异常丙酮酸和脂肪酸氧化为 CO2 将 NAD 和FAD 还原为NADH 和FADH2 通过电子传递链将电子传递给O2 ATPsynthase (5th protein of chain) 利用电子梯度形成 ATP.glucosepyruvatenull缺氧导致线粒体受损糖酵解增强缺氧时糖原分解 乳酸产生增多，细胞pH 下降葡萄糖丙酮酸乙酰CoA完全氧化代谢+36 ATPnullH2O2 + Fe2+ OH + OH- + Fe3+氧自由基产生儿茶酚胺分泌与自氧化 促炎性因子致白细胞呼吸爆发，或使EC、Myo产生OFR Mit O2单电子还原 PLA2激活，AA代谢产生OFRO2- + Fe3+ O2 + Fe2+超氧阴离子过氧化氢羟自由基清除酶 (SOD, catalase) GSH 抗氧化剂(Vitamin E) nullOFR导致心肌细胞损伤DNA 损伤 – 单链断裂 p53, 延长G1 加以修复 若损伤严重则激活apoptosis信号 蛋白质交连 – 构像改变 酶活性和膜电位改变 null心肌缺血 – 可逆性损伤Na+,K+ ATPase – Na+ 进入细胞，水跟入Ca++, Mg++ ATPase - 细胞内钙增多糖酵解 pH null心肌缺血 – 可逆性损伤缺血Na+,K+ ATPase – Na+进入细胞，水跟入Ca++, Mg++ ATPase -细胞内钙增多null心肌缺血 – 可逆性损伤缺血Na+,K+ ATPase – Na+进入细胞，水跟入Ca++, Mg++ ATPase -细胞内钙增多ER肿胀 ~ 核糖体丢失正常nullCa++, Mg++ ATPase - 细胞内Ca++ 细胞骨架损伤 ~膜小泡形成磷脂酶 蛋白酶正常染色质凝聚心肌缺血 – 可逆性损伤null1 细胞坏死(necrosis)1 细胞坏死(necrosis)常见于严重心肌梗塞、心肌炎和心肌病。null心肌梗塞的凝固性坏死切片 12~18小时 嗜伊红染色，肌纤维无核 白细胞浸润 大体 4~5天 白梗塞 充血性边界正常心肌细胞Coagulation necrosis2 细胞凋亡(apoptosis)2 细胞凋亡(apoptosis)2 细胞凋亡(apoptosis)2 细胞凋亡(apoptosis)(二)心肌能量代谢障碍 (二)心肌能量代谢障碍 心肌能量代谢示意图null1. 能量产生障碍：2.能量利用障碍：V1V3shift甲亢ATP酶活性↓→化学能-机械能↓ ATP↓↓心力衰竭V1ATP酶活性↑↑→ ATP分解↑↑缺血性心脏病(冠心病)、严重贫血、维生素缺乏等。(二)心肌能量代谢障碍 null肌球蛋白ATPase活性降低null肌球蛋白ATPase活性降低代偿状态时，V1增多；失代偿时，V3增多。(三)心肌兴奋-收缩偶联障碍(三)心肌兴奋-收缩偶联障碍1.肌浆网Ca2+摄取、储存和释放障碍。 (1)摄取能力↓ Ca2+泵活性、含量↓ +受磷蛋白(phospholamban)活性↓ (2)储存↓ SR摄取↓+线粒体摄取↑+Ca2+外排↑ (3)释放受抑制： 储存↓ 酸中毒 Ryanodine受体(RyR)表达及合成↓null2. 胞外Ca2+内流受阻 电压依赖性 受体依赖性 Na+- Ca2+交换体：膜内电位为正时， Na+向外，Ca2+向内 3. 肌钙蛋白与Ca2+结合障碍 肌钙蛋白与Ca2+结合能力下降：心肌细胞酸中毒时，H+与Ca2+竞争结合肌钙蛋白 nullnull(四) 肥大心肌的不平衡生长1.心肌的增长超过交感神经轴突的增长，心肌内NE含量2. 肥大心肌血液供应减少：毛细血管数目不能按比例增长、口径变小、血液弥散距离增大等； 3.肥大心肌表面积与重量之比降低，Ca2+内流； 4.单位体积心肌线粒体数目，功能障碍； 5.肌球蛋白ATP酶活性降低：V1同工酶，V3同工酶。二、心脏舒张功能异常 二、心脏舒张功能异常 (一) Ca2＋复位延迟 (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(一) Ca2＋复位延迟(一) Ca2＋复位延迟心肌缺血、缺氧等Ca与肌钙蛋白解离障碍肌浆钙超载肌质网摄取、结合钙的能力↓ATP↓Na-Ca交换↓酸中毒钙泵活性↓(二)肌球—肌动蛋白复合体(横桥)解离障碍 (二)肌球—肌动蛋白复合体(横桥)解离障碍 心肌舒张首先需拆除横桥，这一过程不仅需要Ca2+从肌钙蛋白结合处及时脱离，尚须ATP的参与。 心肌缺血、缺氧时，可能由于肌钙蛋白与Ca2+亲和力增加使Ca2+难以解脱。更重要的是由于ATP缺乏，使肌球-肌动蛋白复合体难以分离，以致严重影响心脏的舒张充盈。 (三)促进心脏舒张的外在负荷降低 (三)促进心脏舒张的外在负荷降低 当心肌受损或心力衰竭时，收缩末期心脏构型改变不明显，心脏的舒张势能亦减弱；而当冠脉阻塞、阻抗增高，或因室壁张力和室内压增大致冠脉充盈负荷降低时，亦可影响心室的舒张。 (四)心室顺应性降低(四)心室顺应性降低心室顺应性(ventricular compliance)是指心室单位压力变化所引起的容积改变(dv/dp)。（二）心室顺应性降低（二）心室顺应性降低舒张末期压力 P舒张末期容积V肥大→室壁增厚 心肌炎、水肿 纤维化、间质增生充盈受限→CO↓ 容积↑→压力↑→肺静脉压↑↑↓心室顺应性常以心室舒张未期压力(纵轴)-容积(横轴)曲线(P-V曲线)表示之。N三、心脏各部分舒缩活动不协调 三、心脏各部分舒缩活动不协调 约有1/2心衰病人死于心律失常！Dys-synergy三、心脏各部分舒缩活动不协调 三、心脏各部分舒缩活动不协调 Dys-synergynullVicious Cycle of Heart Failurenull第三节 心力衰竭时机体的代偿心功能的临床发展和分级心功能的临床发展和分级null一、心脏本身的代偿(一) 心率增快心输出量=每搏搏出量心率不变心率增快机制：反射性交感神经兴奋。心率180次/分，无代偿意义！？1. MVO2心率，心率增快必然增加心肌耗氧量； 2. 心率过快，心室充盈减少，每搏搏出量下降。null (二)心肌收缩力加强、心搏出量增加 1. 心肌收缩性增强 (等长自身调节)null2. 前负荷增加-心腔扩张 Starling效应(异长自身调节) 急性期： 心腔紧张原性扩张：伴有心肌收缩力增强的心腔扩张   2.2 m 收缩力最大→CO↑ 肌节的最适长度 >2.4 m 收缩力↓→CO↓ >3.65 m 不能收缩→肌原性扩张 慢性期： 肌纤维再排列：肌节并联和串联的改变 错位：相邻肌节由于过度拉长而使其原来的位置发生改变 心脏肌源性扩张：伴有心肌收缩力丧失或减弱的心腔扩大null机制：Frank-starling定律nullnull是指心肌细胞体积(直径、长度和肌节数量)增大并伴间质增生(成纤维细胞增生、基质增多)的心脏重量增加。心室肌主要表现为心室壁增厚、重量增加，心肌纤维增粗但心肌纤维的数量并无增加。3.心肌肥大 myocardial hypertrophy hypertrophy体积null机制：机械性、化学性促进心肌肥大的信号机制可分为两大类： ①机械牵张性刺激： ②化学性刺激：3.心肌肥大 myocardial hypertrophy ①刺激使蛋白质合成增加 ②神经体液活性物质受体激活null心肌肥大的2种形式：心肌肥大表现为向心性(concentric)和离心性(eccentric)肥大两种形式。 向心性肥大指心脏重量增加、室壁增厚、没有明显的心腔扩大，室壁厚度与腔径的比值大于正常，主要是由于心脏长期压力负荷过度所致 离心性肥大是指心脏重量增加，伴有比较明显的心脏扩张，室腔扩大，室壁稍厚，室壁厚度与室腔直径的比值等于或小于正常，往住由长期容量负荷过度引起。 null向心性肥大：由压力负荷增大引起，不伴心室半径增加； 离心性肥大：由容量负荷增大引起，伴有心室半径增加。 向心性肥大离心性肥大心肌肥大的2种形式：null心肌肥大是最经济、持久有效代偿方式！二、心脏以外的代偿 二、心脏以外的代偿 （一）血容量增加(二)循环血液重新分配 (二)循环血液重新分配 心输出量减少时 减少次要器官（皮肤、骨骼肌和腹腔内脏等）的供血比例 以保证重要脏器（心、脑）的血液供应。 (二)循环血液重新分配 (二)循环血液重新分配 但这种代偿能力亦是有限的，因为： ①次要脏器血管长期收缩，即可造成该脏器功能障碍，又因该区域严重缺血、缺氧，出现缺血后过度充血，导致血液二次重分配，使重要脏器血流量减少； ②血管长期收缩，使外周阻力增加，加重衰竭心脏的后负荷，使心输出量减少； ③静脉收缩，使前负荷增加，如静脉回心血量过多，特别是在静脉输液的情况下，容易出现肺部淤血。 因而，这只是一种暂时性的代偿机制，只在急性或轻、中度心力衰竭时，才具有代偿意义。 (三)组织摄氧量增加 (三)组织摄氧量增加 但此机制对心肌组织代偿作用不大，因为心肌组织正常时即抽提65%-75%的氧。三、神经-体液反应及其后果三、神经-体液反应及其后果Sympathetic NS RAAS Cytokines Growth Factors Free Radicals … …心脏负荷增大 心肌耗氧量增加 细胞因子的损伤作用 氧化应激 心肌改建(remodeling) 水钠潴留 … …nullEffect of Sympathetic Activation in Heart FailureCNS 交感神经传出肾脏及其血管 交感活性激活 RASS血管收缩 Na水潴留心衰进展心脏交感活性1 受体2 受体1受体心肌细胞死亡 心律失常nullEffect of RAA System Pathways In Heart FailureTarget Receptor SitesnullAldosterone’s Role in Heart Failure醛固酮心肌（Remodeling）的概念心肌（Remodeling）的概念心肌改建(myocardial remodeling)是指心脏组织对血流动力学紊乱、神经－体液及血液理化等损伤因素所发生的一且结构和功能的适应性改变。 在结构上表现为细胞表型改变、增生、纤维化、肌层细胞重排、管腔比例改变等。 在功能上表现为顺应性降低，反应性改变等。nullRemodeling Process肥大 细胞外基质： 胶原讲解 胶原增生胚胎蛋白基因重新表达 心肌细胞功能改变 凋亡射血分数 活动耐受  瓣膜反流 心律失常室壁增厚 心腔扩大 室壁压力增加 耗 O2增加null心肌改建贯穿心衰发展的整个过程心肌改建发生的机械、化学、细胞-基质-自旁分泌调节网络失衡示意图心肌改建发生的机械、化学、细胞-基质-自旁分泌调节网络失衡示意图null 第四节 心衰时机体的主要功能代谢变化null 第四节 心衰时机体的主要功能代谢变化肺循环充血 体循环淤血 心输出量不足三方面的表现：null 第四节 心衰时机体的主要功能代谢变化一、心血管系统的变化 心功能降低是心力衰竭时最根本的变化，表现 为心泵功能、心肌收缩功能、舒张性能和顺应性下降！1.心功能改变心泵功能降低：心输出量；心脏指数。 2.动脉血压的变化：急性心衰，BP，甚至发 生心源性休克；慢性心衰，代偿充分，BP正常。 3.静脉系统淤血，静脉压升高。null综合指标null收缩与舒张指标null二、呼吸系统变化 左心衰竭能导致肺淤血、肺水肿null二、呼吸系统变化 左心衰竭能导致肺淤血、肺水肿；因此主要的 临床表现是呼吸困难(dyspnea )。 肺水肿心力衰竭细胞null左心衰竭时，呼吸困难的表现形式：1.劳力性呼吸困难(exertional dyspnea) 机制：null左心衰竭时，呼吸困难的表现形式：2.端坐呼吸(Orthopnea) 机制：平卧时，下肢血液回流增多，水肿液吸收增多，肺淤血加重；膈肌上移，影响肺扩张。3.夜间阵发性呼吸困难(nocturnal paroxysmal dyspnea) 机制：平卧导致肺淤血加重、肺扩张受限；入睡后，迷走神经兴奋性较高，支气管收缩；入睡后，呼吸中枢敏感性下降。三、消化系统功能的改变 三、消化系统功能的改变 右心衰竭导致体静脉(包括门静脉)压升高，体循环瘀血，可引起胃肠、肝功能障碍。肝脏瘀血，可致肝肿大、压痛、肝颈静脉返流征阳性，可出现肝功能减退并引起消化不良症状。 慢性心力衰竭时，肝脏因长期瘀血、缺氧及纤维组织增生可致心源性肝硬化，并产生腹水等改变。胃肠道长期瘀血可引起食欲不振、恶心、呕吐、腹胀等症状、蛋白质吸收不良。null槟榔肝四、泌尿系统功能改变四、泌尿系统功能改变肾血流量↓→肾功能障碍→少尿或夜尿及尿成份改变 五、脑功能改变 心输出量↓+血氧饱和度↓→疲劳、虚弱、眩晕→定向障碍、意识模糊及最终的意识丧失六、水、电解质和酸碱平衡紊乱六、水、电解质和酸碱平衡紊乱钠水潴留→心性水肿 长期限制食盐及应用利尿剂→低钠血症 继发性醛固酮增多及长期使用(排钾)利尿剂→低钾血症及低镁血症 低氧血症(循环性缺氧和低张性缺氧) →无氧酵解↑酸性代谢产物增多↑→代谢性酸中毒null第五节 心力衰竭的防治原则一、改善心脏的舒缩功能1.改善心脏的收缩性：选用正性肌力药物； 2.改善心肌舒张顺应性：选用钙拮抗剂。二、减轻心脏前、后负荷，提高心输出量1.降低心脏后负荷：肼苯哒嗪； 2.调整心脏前负荷：调整充盈压至适当水平； 硝普钠能同时扩张动脉、静脉。三、控制水肿，降低血容量：限制食盐、利尿药四、纠正水、电解质和酸碱紊乱心衰治疗新进展心衰治疗新进展nullResynchronization Therapy For Heart FailureResynchronization Therapy For Heart Failure方法: 心外膜途径 需要开胸 风险大 静脉途径 方法较成熟 需要进入冠状动脉窦 需要用针对左室的导联目标: Pace Right and Left VentriclesEarly Results: Neurohormonal ActivationEarly Results: Neurohormonal ActivationNo Change in NE>40% Decrease in NESaxon et al. Archives des maladies du coeur et des vaisseaux 1998; 91[III]:15357% of patients showed >40% decrease in NE43% of patients showed no decrease in NEnull Lead V3-------Therapy OFF----------------Therapy ON---------QRS=160 msQRS=120 msnull"I don't trust those new-fangled pacemakers"null极度肥大的心脏最终发生心力衰竭，为什么？思考题null典型病例患者有10余年的风湿性心脏病史，曾多次住院治疗。近3月来又出现心慌、闷气，伴浮肿、腹胀，不能平卧而入院。 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，BP 14.6/10.7 kPa (110/80 mmHg)心尖部可闻Ⅳ级收缩期吹风样杂音及舒张期雷鸣样杂音。肝脏在右肋下6 cm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。腹腔抽出液体为漏出液，血浆白蛋白22 g/L，球蛋白15 g/L。关于本病例，请回答下述问题：关于本病例，请回答下述问题：1、根据发生部位，该患者属于哪类心力衰竭？ 2、该患者心功能分级是多少？ 3、患者为何不能平卧？ 4、简述患者心界向左右两侧扩大的病理生理机制。 5、该患者水肿有何特点，如何发生? 6、你认为本病例最好的治疗方法是什么？null掌握心力衰竭的基本概念、原因和发生机制 掌握心衰发病过程中机体的代偿功能及其意义 熟悉心衰的诱因、代偿方式和心衰时机体机能和代谢的变化 了解心衰的分类和防治原则。 本章内容又多又乱，真烦啊！ 哪儿是重点呢？本章要求 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull