(Cardiac insufficiency) 心功能不全 华中科技大学同济医学院病理生理系

病史：患风湿性心脏病 10 余年。近 3 月来出现心慌、 闷气, 伴浮肿、腹胀，不能平卧。 体查：重病容, 唇甲紫绀, 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 (110/80mmHg) 。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 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。 分析患者发生了哪些病理生理变化？ Clinical example

第一节 概述 心力衰竭（ heart failure ） 心肌的收缩和 ( 或 ) 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 的病理生理过程。

 心功能不全 (Cardiac insufficiency ) 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。  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 的失代偿阶段。 心功能不全与心力衰竭

(Causes and predisposing factors of heart failure) 第二节 心力衰竭的病因和诱因

一、病因 (Causes) 心输出量不足 血液回流障碍 缺血 瘀血 始动环节 舒缩障碍 负荷过重

( 一 ) 心肌受损 (Impaired myocardium) 心肌病变心肌梗死、心肌炎及心肌病等 心肌 代谢障碍 心肌缺血、缺氧及严重的 Vit B 1 缺乏

( 二 ) 心脏负荷过度 (Overload for myocardium)  压力负荷： 心室收缩时承受的负荷，又称为后负荷  容量负荷： 心室舒张时承受的负荷，又称为前负荷 压力负 荷过度 高血压 ; 肺 A 高压 ; 主 A, 肺 A 及其瓣膜狭窄 射血阻力 ↑ 容量负 荷过度 瓣膜闭锁不全 ; 房室 隔缺损 ; 高动力循环 舒张末期 容积 ↑

二、诱因 (Predisposing factors)  感染  心律失常  电解质及酸碱平衡紊乱  妊娠和分娩

(Classification of heart failure) 第三节 心力衰竭的分类

 按病变累及的部位  左心衰竭 (left-sided heart failure)  右心衰竭 (right-sided heart failure)  全心衰竭 (whole heart failure)

 按心肌舒缩功能  收缩性衰竭 (systolic heart failure)  舒张性衰竭 (diastolic heart failure)

 按心输出量  低输出量性心力衰竭 (low-output heart failure)  高输出量性心力衰竭 (high-output heart failure)

低输出量 型心衰 高输出量 型心衰前 高输出量 型心衰 正常心 输出量 正常人

 按心力衰竭的发展速度分为 :  急性心力衰竭 (acute heart failure)  慢性心力衰竭 (chronic heart failure)

 按病情的严重程度分为 :  轻度心力衰竭 (mild heart failure)  中度心力衰竭 (moderate heart failure)  重度心力衰竭 (severe heart failure)

(Mechanisms of heart failure) 第四节 心力衰竭的发病机制

心肌收缩舒张的分子机制 舒张收缩

Ca 2+ 与调节 蛋白结合 心肌兴奋 胞浆 Ca 2+ 肌球蛋白头部和肌 动蛋白结合 形成横桥 与肌球蛋白结合的 ATP 水解释放出能量 肌动蛋白滑动 心肌收缩

心肌收缩性减弱 ◆ 收缩相关蛋白质被破坏 ◆ 心肌能量代谢紊乱 ◆ 心肌兴奋－收缩耦联障碍 ◆ 心肌的不平衡生长

(Injuries of myocardial contractile protein) 1. 心肌收缩蛋白的破坏 心肌细胞死亡导致收缩相关蛋白被分解破 坏，心肌收缩力下降。  心肌细胞坏死  心肌细胞凋亡

严重缺血缺氧 细菌病毒感染 中毒（锑等） 心肌细胞坏死 线粒体肿胀 溶酶体破坏 中性粒、巨噬细胞浸润

线粒体功 能异常 钙稳态 失衡 OFR TNF IL-1 IL-6 IFN 儿茶酚胺 ATP NO [H + ] 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  心肌能量生成障碍  能量利用障碍  心肌储能减少 (Disorder of myocardial energy metabolism)

(1) 心肌能量生成障碍 (impaired energy production) 最常见的原因 : 心肌缺血缺氧 多种能源物质 ATP O2O2 VitB1

ATP 缺乏引起的后果 : Ca 2+ 转运障碍 Ca 2+ 分布异常 Ca 2+ 超载 Ca 2+ 与肌钙蛋白作用异常 细胞水肿 线粒体形态功能异常 提供的化学能转化的机械能 蛋白质合成 心肌收缩性减弱

(2) 心肌能量利用障碍 (impaired energy utilization) 肌球蛋白 ATP 酶同工酶有三种 : V 1 (αα): 活性最高 V 2 (αβ): 活性次之 V 3 (ββ): 活性最低 过度肥大的心肌其肌球蛋白头部 ATP 酶 活性下降，原因是 V 1 型转变为 V 3 型

(3) 心肌储能减少 (reduced energy reserve) 磷酸肌酸激酶 ATP 肌酸 磷酸肌酸 ( CP ) 心肌肥大时，磷酸肌酸激酶活性 ↓ ， 储能的 CP ↓ ．

(Impaired excitation-contraction coupling) 3. 心肌兴奋 — 收缩耦联障碍 ※ 肌浆网处理 Ca 2+ 功能障碍 ※ 胞外 Ca 2+ 内流障碍 ※ 肌钙蛋白与 Ca 2+ 结合障碍

 肌浆网 Ca 2+ 摄取能力 ↓ 心肌缺血缺氧， ATP 供应不足，肌浆网 Ca 2+ 泵活性减弱。 (1) 肌浆网处理 Ca 2+ 功能障碍 PLA 肌浆网 Ca 2+ 泵 P-PLA 去甲肾上腺素  受体

 肌浆网 Ca 2+ 储存量 ↓ 心力衰竭时线粒体摄取 Ca 2+ 增多，不利于肌 浆网的钙储存。  肌浆网 Ca 2+ 释放量 ↓ Ry- 受体 Ca 2+ 钙储存 蛋白 H + 肌浆网 储存钙减少 H + 浓度增加 Ry- 受体减少

(2) 胞外 Ca 2+ 内流障碍 Ca 2+ K+K+ 肾上腺素 +  受体 腺甘酸环化酶激活 ATPcAMP H+H+ 心肌收缩

 高钾血症时 K + 可阻止 Ca 2+ 的内流  β 1 - 肾上腺受体下调  心肌内去甲肾上腺素减少  酸中毒降低 β 受体对去甲肾上腺素 的敏感性

(3) 肌钙蛋白与 Ca 2+ 结合障碍 酸中毒时， H + 与肌钙蛋白的亲和力 比 Ca 2+ 大, 占据了 troponin 上的 Ca 2+ 结合 部位。

4. 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  心肌重量的增加超过心交感神经元轴突的增 长, 去甲肾上腺素含量减少  肥大心肌毛细血管数量增加不足，缺血缺氧  心肌线粒体数量不能随心肌肥大成比例增加  肥大心肌的肌球蛋白 ATP 酶活性下降  肥大心肌肌浆网 Ca 2+ 处理能力下降

心肌舒张性能异常 (Impaired myocardial diastolic properties) Ca 2+ 与调节 蛋白解离 心肌收缩完毕 胞浆 Ca 2+ 肌球蛋白头部和肌 动蛋白分离 横桥解除 心肌舒张

 细胞内钙离子复位延缓 肌浆网 胞浆 Ca 2+ 肌钙蛋白 Ca 2+ Ca 2+ ATP 酶 Na + - Ca 2+ 交换体

 肌球 - 肌动蛋白复合体解离障碍 ATP 缺乏  心室舒张势能减少 心肌收缩减弱  心室硬度  、顺应性  心肌肥大, 炎细胞浸润, 纤维化 心室压力 -- 容积 （ p-V ）曲线

∵ 心肌肥大、炎症、纤维化 dv/dp↓→ 心室的扩张充盈受阻 → 心输出量 ↓ dv/dp↓→ 左室舒张末期相同容积 的改变，压力变化 ↑→ 肺 V 压 ↑→ 肺瘀血、肺水肿 所以 dv/dp→↓ 诱发 或 加重心力衰竭。

心脏各部舒缩活动的不协调 常见原因：心律失常 如： 同一心室，由于病变呈区域性分布： 病变轻的区域心肌舒缩活动 ↓ 病变重的区域心肌完全丧失收缩功能 非病变区心肌功能相对正常 → 不协调 → 心输出量 ↓

第五节 心功能不全的代偿机制 (Compensatory mechanisms to cardiac insufficiency)

心泵功能障碍 组织器官供血 ↓ 快速启动的 功能性调整 神经 - 体液 调节机制 缓慢持久的 结构性适应 心输出量 ↓

神经 - 体液调节机制激活  交感－肾上腺髓质系统激活  肾素 - 血管紧张素 - 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 缺血缺氧

 增强心肌收缩力  增加血容量  维持重要器官的血流灌注  快速作用  慢速作用  促进心肌的肥大

心内代偿  心率加快  心脏扩张  心肌肥大

1. 心率加快  机制 压力感受器 传入冲动 交感神经兴奋交感神经兴奋 心率心率 容量感受 器兴奋 迷走神经兴 奋性减弱 心输 出量 心室舒张 末期容积

 利 利 在一定范围内，心输出量 ↑  弊 弊 心率过快 (> 150 次 / 分 ) 对机体不利 :  增加心肌耗氧量  心脏舒张期过短 冠脉血流过少；心室充盈不足

2. 心脏扩张 Frank-Starling 定律 肌节初长 1.7 收缩力收缩力  m Lmax Normal

 紧张源性扩张 心室容量加大并伴有收缩力增强的心脏 扩张 肌节长度  2.2  m 代偿  肌源性扩张 心肌拉长不伴有收缩力增强的心脏扩张 肌节长度  2.2  m 失代偿

3. 心肌肥大  心肌肥大的定义 心肌细胞体积增大，重量增加

 心肌肥大的种类  离心性肥大 在长期容量负荷 作用下，心肌纤维 呈串联性增生。  向心性肥大 在长期压力负荷作用 下，心肌纤维呈并 联性增生。

离心性肥大向心性肥大 原因前负荷 ↑ 后负荷 ↑ 肌节复制串联复制并联复制 形态变化心腔明显扩大心壁明显增厚 室壁厚度 / 心腔半径 ↓ 或基本正常明显增大 意义减轻前负荷 克服增加的 后负荷

利： 增加心肌收缩力, 有助于维持 CO ； 室壁厚度增加, 降低室壁张力, 降低心肌 耗氧量 弊： 心肌收缩性减弱；能量代谢障碍等

心外代偿 血流重分布 红细胞增多 组织利用氧能力增强 * * * * 血容量增加

( 一 ) 血容量增加  机制  肾血流量 ↓ ，滤过率 ↓  肾小管对水钠的重吸收 ↑ 醛固酮系统作用 ADH 作用 增加回心血量, 但可致前负荷增加  意义

( 二 ) 血流重分布 保障重要器官血供；增加后负荷 ( 三 ) 红细胞增多 增加血液携氧能力；增加血粘度 ( 四 ) 组织细胞利用氧的能力增强  细胞线粒体数量增多  肌红蛋白含量增多

(Consequences of the pumping dysfunction) 第六节 心脏泵血功能障碍 对机体的主要影响

 心输出量 (cardiac output,CO) 减少  射血分数 (ejection fraction) 降低  心室充盈 (ventricular filling) 受损  心率 (heart rate) 增快 一、 低排出量综合征 (syndrome of low output) 特点为 :

 心慌、无力、头晕  皮肤苍白  尿少  心源性休克 临床表现 :

二、静脉瘀血综合征 (syndrome of venous congestion) ， 包括 :  体循环瘀血 (systemic congestion)  肺循环瘀血 (pulmonary congestion)

( 一 ) 体循环瘀血 (Systemic congestion) 当 CVP>16 cmH 2 O 时，即出现体循环 瘀血征，见于右心衰竭及全心衰竭。

主要表现  颈静脉充盈或怒张  肝肿大及肝功能损害  胃肠道瘀血所致的食欲不振等 消化道症状  心性水肿

( 二 ) 肺循环瘀血 (Pulmonary congestion) 当 PCWP>18 mmHg 时，即出现 肺循环瘀血征，见于左心衰竭。

呼吸困难的机制 :  肺瘀血、肺水肿 → 肺顺应性 ↓  气道阻力 ↑  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 肺瘀血的主要表现 : 呼吸困难 (dyspnea)

呼吸困难的表现形式 :  劳力性呼吸困难 (dyspnea on exertion)  端坐呼吸 (orthopnea)  夜间阵发性呼吸困难 (paroxysmal nocturnal dyspnea)

劳力性呼吸困难的发生机制 :  回心血量增多，加重肺瘀血  心率加快，舒张期缩短  机体活动时需氧量增加

端坐呼吸的发生机制 :  端坐时部分血液转移到躯体下半部，肺瘀 血减轻  端坐时胸腔容积增大, 肺活量增加  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 :  入睡后迷走神经兴奋，使支气管收缩  入睡后平卧后下肢静脉血回流增多，肺瘀 血、水肿加重  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 心力衰竭 防治的病理生理基础

 防治原发病，消除诱因  改善心脏的舒缩功能  减轻心脏前、后负荷，提高心输出量  控制水肿

病史：患风湿性心脏病 10 余年。近 3 月来出现心慌、 闷气, 伴浮肿、腹胀，不能平卧。 体查：重病容, 唇甲紫绀, 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 (110/80mmHg) 。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 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。 Clinical example 患者患有哪种类型的心力衰竭？ 出现了哪些代偿？

思考题： 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。