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第十四章 心力衰竭( heart failure). Dept. of Pathophysiology. 心血管疾病的严重并发症. Dyspnea, edema, dysfunction of kidney……. 第一节 概述. What causes heart failure?. 冠心病 ( CAD ) 高血压 ( Hypertension ) 心肌病 ( Cardiomyopathy ) 瓣膜疾病 (Valvular heart disease). Other factors.
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第十四章 心力衰竭(heart failure) Dept. of Pathophysiology
心血管疾病的严重并发症 Dyspnea, edema, dysfunction of kidney…… 第一节 概述 What causes heart failure? 冠心病 (CAD) 高血压 (Hypertension) 心肌病 (Cardiomyopathy) 瓣膜疾病 (Valvular heart disease)
Other factors • In addition to those causes above, the following factors also can play a role in determining if heart failure will affect you: • family history of heart failure(家族史) • diabetes(糖尿病) • marked obesity(肥胖) • heavy consumption of alcohol, or drug abuse(酗酒、 • 滥用药) • 5.failure to take medications (治疗不及时) • 6.large salt intake in diet (高盐饮食) • 7.sustained rapid heart rhythms (心律失常)
Concept 各种致病因素 在各种致并病因素作用下,由于心肌收缩和/或舒张功能障碍,使心泵功能降低,导致心输出量绝对或相对减少,不能满足机体代谢需要的病理过程 心脏收缩舒张 功能障碍 心输出量降低 Heart failure is a condition initiated by impairment of the heart's function as a pump! 机体需要不能满足
Cardiac insufficiency 心泵功能下降的完全代偿阶段和失代偿阶段 两者在本质上是相同的
第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 • 病因(summarize) 心肌损害 原发性心肌舒缩 功能障碍 病 因 代谢异常 压力负荷 后负荷 心脏负荷过度 容量负荷 前负荷 心室充盈受限
第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 • 诱因(inducement factors) 基本病因为基础,某些因素为诱因诱发心力衰竭 常 见 诱 因 酸碱平衡及 电解质代谢 紊乱 全身感染 心律失常 紧张 激动 劳累 妊娠与分娩 甲亢 ….. 贫血
第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 • 分类方法 根据心力衰竭起病及病程发展速度 根据心输出量的高低 根据心力衰竭的发病部位 根据心力衰竭病情严重程度 根据心肌收缩与舒张功能的障碍
第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 根据心力衰竭病情严重程度 • 轻度心力衰竭:代偿完全处于一级或二级心功能状态 • 中度心力衰竭:代偿不全,心功能三级 • 重度心力衰竭:完全失代偿,心功能四级
第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 起病及病程发展速度 • 急性心力衰竭(acute heart failure): 起病急,发展迅速,心输出量在短时间内大幅度下 降,此时机体代偿机制常来不及动员 • 慢性心力衰竭(Chronic heart failure): 起病缓慢,机体有充分时间动员代偿机制 心输出量的高低 • 低输出量性心力衰竭 • 高输出量性心力衰竭: 主要原因是高动力循环状态
第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 按心力衰竭起病及病程发展速度分 • 左心衰竭 • 右心衰竭 • 全心衰竭 按心肌收缩与舒张功能的障碍分 • 收缩功能不全性心力衰竭(收缩性衰竭) • 舒张功能不全性心力衰竭(舒张性衰竭)
第三节 机体的代偿反应(Compensatory response) 心率加快 心脏本身的代偿 心泵调节 心肌重构 state of the heart 代 偿 反 应 交感-肾上腺髓质系统 (sympathetic nerve-adrenal medulla) 神经内分泌系统 RAS ANP neuroendocrine system ADH 血容量增加(blood volume) 血流重分布(re-distribution) 氧离曲线右移 (oxygen-hemoglobin dissociation curve) 造血功能增强(hematogenic function) 心脏以外的代偿
一、心脏本身的代偿 (一)HR 机制:1, 心输出量 BP 压力感受器 CNS兴奋性 2,心室舒张末期容积或压力 右房和腔静脉淤血 压力或容量感受器 心率加快 3,缺氧 化学感受器 呼吸加深加快 影响循环功能 心率 意义: 1,可提高每分心输出量 2,可提高舒张压,有利于冠脉的血液灌流。 不利: 心率180次/min,使心肌耗氧量增高;使舒张期明显缩短
一、心脏本身的代偿 (二)心泵功能的自身调节 异长调节 心室充盈量=静脉回心血量+心室射血后剩余血量 平衡调节: 充盈量/搏出量 搏出量/回流量 心率快 舒张期短 充盈期短 不完全 充盈压低 静脉回流量少 搏出量少 静脉回流速度:外周静脉压与心房心室压力差 回心血量多 充盈压上升 搏出量上升
异长自身调节:Frank-Starling Relationship The more a myocyte or ventricular chamber is stretched ,the more it will contract 心肌收缩力 2.2um 肌节长度
(二)心泵功能的自身调节 等长调节 • 等长自身调节 • 心肌收缩能力/与初长度无关 • 兴奋-收缩耦联过程 • 横桥活化数目 粗细肌丝重叠状态 • 肌凝蛋白ATP酶活性 肌钙蛋白与Ca2+亲和力 • 儿茶酚胺 增强收缩能力/搏出量 • -Adr受体/通过cAMP环节,增加Ca2+通透性 • Ach 抑制或降低心肌收缩 • 作用M-Ach受体/第2信使,增大K+通透性
心肌重构 (二)心泵功能的自身调节 1.心肌肥大(myocardial hypertrophy) 向心性肥大(eccentric):长期压力负荷作用下, 室壁增厚,心腔无明显扩大,肌节并联性增生 离心性肥大(concentric):长期容量负荷作用 下,心室腔扩大较明显而室壁厚度增加较轻, 肌节串联性增生
向心性肥大 离心性肥大
意义:积极作用——心肌收缩力↑降低室壁张力,氧耗↓意义:积极作用——心肌收缩力↑降低室壁张力,氧耗↓ 不利影响——心肌过度肥大,可因心肌的不平衡生长 而发生心力衰竭 2.phenotype改变 3.心肌间质网络重建
二、神经-内分泌系统的代偿性激活 (一)、交感-肾上腺髓质系统 心衰 心输出量 压力感受器 交感 迷走 心缩力、血管收缩 缺血缺氧 化学感受器 呼吸深快 回心血量 血压 肾血管收缩 (一)CA (二)RAAs (三)ANP (四)ADH GFR RAAs 钠水重吸收 AngⅡ
三、心外代偿反应 • 血容量增加 • 血流重分布:全身性血液重新分布 • 红细胞增多:缺氧通过使肾脏的促红细胞生成素 释放增加 • 组织细胞利用氧的能力增强:组织细胞内线粒体数增加和线粒体生物氧化酶活性增加
BP↓肾灌注↓ 机制:①GFR↓ 交感 — 肾上腺髓质兴奋 肾素 — 血管紧张素 — 醛固酮系统激活 肾内血流重分布 ②钠水重吸收 ↑ 滤过分数(FF)↑ 醛固酮↑ADH↑ ANP↓ 意义:积极作用——心室充盈↑CO↑维持动脉血压 不利影响——心性水肿,心脏负荷↑耗氧↑
第四节 心力衰竭的发生机制 • 收缩性下降 • 舒张功能障碍 • 心脏各部位收缩活动不协调
一、收缩性下降 肌丝滑行过程
胞浆内Ca 从10 上升到10 Ca 与肌钙蛋白TnG结合,使其构型改变 2+ -7 -5 2+ 肌动蛋白作用点暴露,与肌球蛋白头部接触,形成横桥 同时Ca 激活肌球蛋白头部ATP酶,水解ATP供能 2+ 一、收缩性下降 心肌cell兴奋去极化 正常心肌兴奋 - 收缩偶联 mol/L Tnl从肌动蛋白移开 肌球蛋白头部偏转,细肌丝向肌节中央滑行 肌节缩短,心肌收缩
一、收缩性下降 • 正常心肌舒缩的分子基础 收缩蛋白 调节蛋白 钙离子:把兴奋的电信号转化为机械 收缩的过程中发挥中介作用 ATP:能量来源
(1)、坏死 原发损害:梗死、心肌炎、中毒、心肌病 ⒈细胞破坏 负荷↑、肥厚、舒张期短→缺血 胶原↑→物质交换↓ 高浓度NE、ATⅡ直接毒性作用 继发损害: (2)、凋亡 凋亡指数(凋亡细胞数/每100个细胞)达35.5% ( N:0.2~0.4%)
凋亡相关因素: ①氧化应激——儿茶酚胺自氧化、促炎性因子引起 呼吸爆发、黄嘌呤氧化酶激活、 磷脂酶A2活化 ②细胞因子生成过多 TNF-α、IL-1、IL-6、IFN等 ③钙稳态失衡 ④线粒体功能异常
2. 心肌能量代谢紊乱 • (1)能量生成障碍: 严重缺血缺氧 • 葡萄糖有氧氧化及酵解的酶活性↓ • 肥大心肌线粒体相对↓利用氧能力↓ • ATP缺乏影响心肌收缩性的途径: • 肌球蛋白头部的ATP酶水解ATP减少 • Ca2+转运及分布异常 • 心肌细胞不能维持正常的胞内离子环境 • 心肌蛋白合成减少 • (2)能量利用障碍:肌球蛋白头部ATP酶活性下降
⒊心肌兴奋—收缩偶联障碍 ⑴ 胞外Ca2+内流↓ 途径:①钙通道(电压依赖性、受体操纵性) ②钠钙交换体 作用:升高胞浆内Ca2+浓度;诱发肌浆网释放Ca2+ 原因:①肥大心肌β-R密度相对↓NE ↓ ②酸中毒时,H+降低β-R对NE的敏感性↓ ③高钾血症
⑵ 肌浆网Ca2+处理功能障碍 ①肌浆网摄取Ca2+能力↓ :ATP↓,PLB磷酸化减弱 ②肌浆网储存Ca2+ ↓ ③肌浆网释放Ca2+ ↓ :RyR↓,酸中毒Ca2+与肌浆网结合牢固 ⑶肌钙蛋白与Ca2+结合障碍 各种原因引起的心肌细胞酸中毒,可导致Ca2+与肌钙蛋白结合障碍,影响到心肌兴奋—收缩偶联过程: ①H竞争肌钙蛋白的结合位置(TnC) ②酸中毒时Ca2+与肌浆网结合牢固,除极化时释放Ca2+缓慢 ③酸中毒可引起高血钾
Ca2+内流 肌浆网摄取、 释放 Ca2+ Ca2+与肌钙 蛋白结合障碍 兴奋-收缩偶联障碍
⒋心肌重构(myocardial remodeling)的失代偿 机制:①单位重量心肌交感N分布密度↓ ②线粒体数目相对↓,以及线粒体氧化磷酸化 水平↓,能量生成不足 ③肥大心肌毛细血管数量增加不足,心肌微循 环 灌流不良 ④肌球蛋白ATP酶活性↓,能量利用障碍 ⑤肥大心肌肌浆网Ca2+处理功能障碍,胞外 Ca2+内流↓,肌浆网释放Ca2+↓
收缩性下降的机制 心肌收缩性减弱 能量代谢异常 心肌细胞的坏死和凋亡 兴奋 - 收缩 藕联障碍 心肌重构的失代偿 生成障碍 利用障碍 钙离子与肌钙蛋白结合障碍 钙离子内流障碍 钙离子 摄取 储存 释放
二、心室舒张功能异常 ⒈ Ca2+复位延缓:ATP↓、钠钙交换体外排Ca2+减少 ⒉ 肌球—肌动蛋白复合体解离障碍 ⒊心室舒张势能降低:①心室的收缩作用减弱 ② 冠脉灌流减少、心室内压过高 ⒋心室顺应性(单位压力变化所引起的容积改变)降低 原因:室壁增厚及间质增生、心肌炎及心肌水肿 意义:①顺应性↓心室充盈受限,CO↓ ②左室舒张末期压力↑肺静脉压↑导致肺淤血、 水肿,加重心力衰竭的临床症状
舒张障碍 心肌舒张功能障碍 钙离子复位迟缓 肌球 –肌动复合体解离障碍 心室舒张势能减弱 心室顺应性降低 钠钙交换体钙离子亲和力下降 ATP不足钙离子泵活性下降 ATP不足 间质增生纤维花 心肌肥大室壁变厚 间质增生纤维花 心肌肥大室壁变厚 水肿
三、舒缩不协调 • 部分心肌收缩性减弱 • 部分心机无收缩 • 部分心肌收缩性膨出 • 心脏各部收缩不协调
第五节 心力衰竭临床表现的病理生理基础 • 肺循环淤血 呼吸困难:1、劳力性呼吸困难 2、端坐呼吸 3、夜间阵发性呼吸困难 肺水肿: 发病机制 1、毛细血管压升高 2、毛细血管通透性加大
第五节 心力衰竭临床表现的病理生理基础 • 体循环淤血 体循环淤血的临床表现 静脉淤血和 静脉压升高 水肿 肝肿大压痛和 肝功能异常
第五节 心力衰竭临床表现的病理生理基础 • 心输出量不足 尿量减少 疲乏无力、失眠、嗜睡 表现形式 皮肤苍白或发绀 心源性休克
第五节 临床表现的病理生理 一、 左心衰竭 以肺淤血及心排血量降低表现为主。1、不同程度的呼吸困难 (1)劳力性呼吸困难。 (2)端坐呼吸。 (3)夜间阵发性呼吸困难。 (4)急性肺水肿。2、咳嗽、咳痰、咯血3、乏力、疲倦、头晕、心慌4、少尿及肾功能损害症状
二、 右心衰竭 以体静脉淤血为主 1、消化道症状:腹胀、食欲不振、恶心、呕吐。2、劳力性呼吸困难。 三、全心衰竭 右心衰继发于左心衰形成的全心衰,阵发性呼吸困难等肺淤血症状反而减轻,扩张型心肌病表现为左右心室同时衰竭者肺淤血往往不很严重。
急性心力衰竭 临床表现 突发严重呼吸困难,呼吸频率长达30-40次/分钟,强迫坐位、面色灰白、发绀、大汗、烦躁,同时频繁咳嗽,咳粉红色泡沫痰。极重者可因脑缺氧而致神志模糊。肺水肿早期可因交感神经激活,血压可一度升高;但随着病情持续,血管反而减弱,血压下降。肺水肿如不能及时纠正,则终致心源性休克。
指以往无感觉的体力活动后出现气喘、逐渐发展成轻度活动甚至休息时也发生呼吸困难,也属心衰常见症状。有的病人睡眠逐渐不能平卧,必须高枕、半卧位。还有的病人表现食欲不振、恶心、呕吐,夜尿多、腹胀等内脏淤血的症状。指以往无感觉的体力活动后出现气喘、逐渐发展成轻度活动甚至休息时也发生呼吸困难,也属心衰常见症状。有的病人睡眠逐渐不能平卧,必须高枕、半卧位。还有的病人表现食欲不振、恶心、呕吐,夜尿多、腹胀等内脏淤血的症状。 呼吸困难dyspnoea “劳力性呼吸困难” • 体力活动时肺淤血加重 • 氧供求矛盾加剧
是在病人卧位发生的呼吸不舒畅,迫使病人取坐位.产生端坐呼吸的原因是回流入左心的静脉血增加,而衰竭的左心不能接受这种增加的前负荷.其次是由于卧位时呼吸用力增加。是在病人卧位发生的呼吸不舒畅,迫使病人取坐位.产生端坐呼吸的原因是回流入左心的静脉血增加,而衰竭的左心不能接受这种增加的前负荷.其次是由于卧位时呼吸用力增加。 夜间阵发性呼吸困难 是急性左心功能不全时常的症状,夜间发作的原因,一般认为是睡眠时迷走神经兴奋性增高,使冠状动脉收缩,心肌供血不足,以及仰卧时肺活量减少和下半身静脉回流量增多,致肺瘀血加重之故。中枢系统敏感性降低,肺淤血严重到一定程度时才发生。 端坐呼吸
左心衰竭的最严重表现 其发生机制可能包括:患者平卧后下半身静脉血液回流增多,肺淤血、水肿加重;膈肌上升,肺活量减少;睡眠时迷走神经紧张性增加,支气管口径变小,通气阻力增加,肺通气量减少。睡眠时神经反射的敏感性降低,待肺淤血严重时才能刺激呼吸中枢,乃突然出现呼吸困难。 急性肺水肿
肺淤血、肺水肿引起呼吸困难的可能机制为①肺顺应性降低。当肺组织间隙渗入组织液和(或)血液后,肺泡表面活性物质被大量破坏或消耗,肺泡表面张力增加,肺弹性回缩力减弱,使肺不易扩张。故吸气时弹性阻力增加,产生限制性通气障碍。此外,小气道内液体增加,尤其当合并支气管痉挛时,管腔变窄而不规则,气道阻力明显增加,亦存在阻塞性通气障碍和通气/血流比例失调。②在限制性通气障碍时,肺-毛细血管旁感受器(J感受器)受刺激,冲动经迷走神经传入,兴奋呼吸中枢,反射性地使呼吸运动增强,患者感到呼吸费力。③肺毛细血管与肺泡间气体交换障碍,致动脉血氧含量降低,兼呼吸作功增加,乃加重缺氧和呼吸困难。肺淤血、肺水肿引起呼吸困难的可能机制为①肺顺应性降低。当肺组织间隙渗入组织液和(或)血液后,肺泡表面活性物质被大量破坏或消耗,肺泡表面张力增加,肺弹性回缩力减弱,使肺不易扩张。故吸气时弹性阻力增加,产生限制性通气障碍。此外,小气道内液体增加,尤其当合并支气管痉挛时,管腔变窄而不规则,气道阻力明显增加,亦存在阻塞性通气障碍和通气/血流比例失调。②在限制性通气障碍时,肺-毛细血管旁感受器(J感受器)受刺激,冲动经迷走神经传入,兴奋呼吸中枢,反射性地使呼吸运动增强,患者感到呼吸费力。③肺毛细血管与肺泡间气体交换障碍,致动脉血氧含量降低,兼呼吸作功增加,乃加重缺氧和呼吸困难。
主要见于重度二尖瓣狭窄,二尖瓣狭窄引起二尖瓣口的机械性梗阻。正常二尖瓣口面积约4~6cm2,当瓣口狭窄、面积小于1.5cm2时,左房扩张超过代偿极限,致心室舒张期左房血难以充分流入左室,左房淤血,压力明显升高,尤其伴有心动过速、心室舒张期缩短时。随之肺静脉压和肺毛细血管压亦升高。当支气管内膜微血管破裂时,常咯血丝痰;支气管静脉与肺静脉侧支循环曲张破裂时,可喷射样咯血;出现急性肺水肿时可咯粉红色泡沫浆液痰。主要见于重度二尖瓣狭窄,二尖瓣狭窄引起二尖瓣口的机械性梗阻。正常二尖瓣口面积约4~6cm2,当瓣口狭窄、面积小于1.5cm2时,左房扩张超过代偿极限,致心室舒张期左房血难以充分流入左室,左房淤血,压力明显升高,尤其伴有心动过速、心室舒张期缩短时。随之肺静脉压和肺毛细血管压亦升高。当支气管内膜微血管破裂时,常咯血丝痰;支气管静脉与肺静脉侧支循环曲张破裂时,可喷射样咯血;出现急性肺水肿时可咯粉红色泡沫浆液痰。 咳嗽、咯血
第六节 防治心力衰竭的病理生理基础 防治基本病因、消除诱因 防治的病理生理基础 改善心脏舒缩功能 改善心脏舒缩功能 改善心脏舒缩功能 改善心脏舒缩功能 减轻心脏前、后负荷 改善心脏舒缩功能 控制水肿