心力衰竭（heart failure）
概述
一、 导言： 在讨论教材内容之前，我给大家介绍几个统计数字。在美国，每年因冠心病导致的死亡人数达50万人；在中国，患高血压的人数有1亿人 。据WHO世界卫生统计年报，全世界40岁以上的人群的死亡病例中： 男性：心血管病居第一位，恶性肿瘤居第二位 女性：心血管病在某些国家居第一位，某些国家居第二位
不管怎么说，心血管病居于人类“第一杀手”的地位，至今没有动摇。 请问：这些心血管病导致死亡的主要原因是什么？ 答：心力衰竭是主要原因之一。 众所周知，心脏是生物机体最重要的器官之一，它的主要任务是为全身的血液循环提供动力。如按心率70次/分，平均寿命70岁计算，人一生心脏跳动达25.4亿次，泵出血液1.8亿升，相当于57×57×57m3水库的容积。如果心脏受到损伤，不仅心脏的机能、代谢和形态发生改变，而且会引起全身多器官系统的病理生理改变，危及病人的健康和生命。 因此，心力衰竭是我们病理生理工作者及临床医生十分重视的问题。二、 定义 要研究心力衰竭，我们首先应当了解什么是心力衰竭。 心力衰竭——heart failure. 简称心衰。是指各种病因导致心脏舒缩功能受损或心室血液充盈受限，在有足够循环血量的情况下，使心排出量明显减少，以致不能满足机体代谢需要，出现全身组织器官灌流不足，肺循环和/或体循环静脉瘀血的病理过程。 舒缩功能——指收缩与舒张两方面或单方面受损都可导致心力衰竭。 心排出量减少——有绝对减少与相对减少两种情况。 绝对降低——指心输出量的绝对值低于正常值。 相对降低——指心输出量较心衰发生前降低，但绝对值并不低于正常值，常见于某些高动力型循环状态。 病理过程——指许多病因都可以引起心衰，它具有一整套共同的机能、代谢及形态改变。 另外，介绍几个有关的名词术语。 1、循环衰竭（circulatory failure） 循环系统中任一组分（如心脏、血管及血容量等）发生改变而导致的心排出量不足。范畴比心力衰竭更广一些。 2、心肌衰竭（myocardial failure） 心肌舒缩性能降低所致的心力衰竭。（心室血液充盈受限不算心肌衰竭。） 3、心房衰竭与心室衰竭 4、充血性心衰（congestive heart failure） 慢性心衰时，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。 5、心功能不全（cardiac insufficiency） 指心功能从完全代偿到失代偿的整个过程。 心功能不全（cardiac insufficiency）——与心力衰竭在本质上是一致的，在临床上也常把这两个概念等同起来。但有些学者认为两个概念还是有一些差别，心功能不全是指从完全代偿到失代偿的整个过程；而心力衰竭指的是心功能的失代偿阶段。 心力衰竭的发病率及死亡率都比较高。
第一节 心衰的病因、诱因及分类（causes and classification）
一、 病因（教材中将心衰病因归纳为4类） 1. myocardial injury Primary： myocardial infarction myocarditis cardiomyopathy myocardial toxicosis secondary coronary atherosclerosis anemia respiratory failure deficiency of Vit B1 diabetes 2. cardiac overload 压力负荷过度( pressure overload) hypertension cor pulmonale stenosis of aortic valve 容量负荷过度( volume overload) valvular insufficiency atrial septal defect ventricular septal defect chronic anemia hyperthyroidism
3. 心室充盈障碍(disorder of ventricular filling) stenosis of atrioventricular valves restrictive cardiomyopathy cardiac tamponade constrictive pericarditis
图： 心包炎
心脏与心包膜之间的间隙叫心包腔。
但这种心输出量下降没有真正的心肌损伤，有时并不把它列为心衰范畴。而且，只要鉴别清楚，是完全可以治好的。但鉴别诊断有时并不容易。（举例一肺淤血的病人来湘雅看病，过去有缩窄性心包炎手术病史，胸外科和心内科鉴别困难） 4. 心律失常(cardiac arrhythmia) tachycardia and bradycardia premature systole atrioventricular block ventricular fibrillation atrial fibrillation 急性心律失常→CO↓ 慢性心律失常→心肌变性损伤
二、 诱因(precipitating factor) 据统计，60%-90%的心衰都有诱因的存在。诱因为什么会起作用呢？因为在心脏病变的发展过程中，心脏本身的储备功能不断被动员，被消耗，一碰上应激状况，就会诱发心力衰竭（正常人的心脏储备功能较大，如赶火车时可能跑一身汗，但不会导致心衰）。在心衰病人，这样的应激状况都会成为导致心衰的诱因。常见的诱因有：(P182 表14-1) 1、感染（Infection） 感染诱发心衰在临床上非常常见，无论是风心、肺心、高心还是冠心病，只要并发感染——不管是肺部感染、胆道感染还是泌尿道感染。100%可诱发心衰。为什么？因为：
有时甚至局部的疖肿，都可以因疼痛、发热而致心衰，都不可忽视。 2、心律失常(arrhythmias)
心律失常既是病因又是诱因。 3、水电解质与酸碱平衡紊乱(water-electrolyte disorders and acid-base imbalance)
4、妊娠与分娩(gestation and childbearing) 妊娠时血容量增加，心脏负荷↑ 临产时子宫强烈收缩→静脉回流明显↑ 所以临床如发现女性患有心衰，医生都告诫不能妊娠，如果心衰患者已经怀孕，而且月份已大，不便作人流时，则应密切观察病情，及时施行剖腹产以终止妊娠。 5、其它 （1）过多输液 心衰患者输液要非常谨慎。87年附一院有一个子宫肌瘤的病人，因同时患风心病二尖瓣狭窄，心功能二级（体力活动稍受限，并不十分严重）。在即将施行子宫肌瘤切除术前几天并发了肺部感染，医生给予抗菌素从静脉滴注，因知道她心功能不好，速度放的很慢，病人看其它几床都输得很快，她自己不耐烦了，自己把输液速度放快，结果250mmL液体还没有输完，病人就发生了急性左心衰，肺水肿，抢救无效而死亡。 （2）情绪激动 88年附一院一位心脏病患者，经治疗后病情已经稳定，医生告诉他准备出院，一听到出院，他就十分高兴，→血压↑→心衰→死亡 最近，附一院三病房一位高血压心脏病患者，并发肾小球硬化，→肾衰，经医生采用血液透析治疗后，病情明显好转，即将出院，她为了感谢医务人员对她的关照，特在省电视台2台点播了一首歌“让世界充满爱”。这一晚她也比较激动，一晚未睡。结果，血压又升高，发生了心衰，出院也出不成了。 （3）过度运动 心衰患者不仅不能过度运动，连上厕所都要十分注意。因为长期卧床，不运动，大便干燥，在厕所一用力，就倒在厕所里了，这样的情况很多，所以同学们以后当医生要十分小心，防止病人发生这类事情。 （4）气候剧变 如：一到夏天，肺心病，冠心病住院的病人就明显减少。 一到冬天，这些病人都来了，有些是老病号。 原因：气候寒冷→血管收缩、感染等→诱发心衰
三、 分类（classification） (一) 按发生部位 左心衰——常见于高心病，主动脉瓣及二尖瓣病变。常导致肺淤血，严重时发生肺水肿。 右心衰——常见于肺心病，肺动脉瓣及二尖瓣病变，或某些先心病。常导致静脉系统淤血。 全心衰——见于左、右两心同时受损或相继受损。 (二) 按发生速度 急性心衰——如急性心肌梗塞，严重的心肌炎。由于来势凶猛，常来不及代偿，可引起心源性休克、昏迷等。 慢性心衰——发病缓慢，经过长期代偿最后才发生心衰，在代偿过程中常有心肌肥大、血容量及组织间液增多，故又称充血性心衰。如肺心病、风心病等。 (三) 按心输出量多少 低输出量型心衰——指心输出量比正常值绝对降低的情况。临床多见。 高输出量型心衰——指心输出量大于或等于正常值，但比自身发生心衰前降低的情况，临床上常见于甲亢、贫血、A-V瘘、VitB1缺乏等高动力循环状态，这些患者发生心衰前的心输出量大于正常值，心衰后，虽心输出量↓，但仍≥正常值。 (四) 按收缩与舒张功能障碍 收缩性心衰 舒张性心衰 混合型 (五) 按心衰严重程度 轻度心衰 (心功能ⅠⅡ级) 中度心衰 (心功能Ⅲ级级) 重度心衰 (心功能Ⅳ级) 上述分类方法于1982年由纽约心脏学会提出，现在仍被临床广泛采用。 (六) 按心衰严重程度 2001年美国心脏病学会（ACC）与美国心脏学会（AHA）提出一种新的分类方法：（按心衰发展过程将心衰分为4级） 特点：强调慢性心衰发展的演变和发展过程 体现了预防的重要性（积极预防原发病） 如能在B级以前进行干预，患者可不发生心衰。
第二节 机体的代偿适应反应（compensatory and adaptive response）
我们曾在“疾病概论”一章中了解到，疾病发生发展的普遍规律之一是“损伤和抗损伤”。在心衰的发生发展过程中，由于心输出量下降，机体就会动员所有的代偿机制来进行代偿。 这种代偿具有两面性，①对机体有利，可增加心输出量；②对机体有害，可加重心衰的发展。
一、 神经-体液调节机制激活 神经-体液调节机制的激活是我们要重点讨论的内容，这个内容之所以重要，是因为神经-体液机制的激活是机体全部代偿适应反应的基础，也是心衰逐步发展、加重的机制（两面性）。 （一）交感神经系统（sympathetic nervous system）兴奋性增高 1. 交感神经系统兴奋性增高的机制
此外，组织低灌流产生的代谢产物CO2和H+增多可兴奋化学感受器（chemoreceptor）使呼吸中枢兴奋性增高，可间接引起交感中枢兴奋性增高。 2. 代偿效应 （1）动用心力储备（utilization of cardiac reserve）：心脏具有较强的储备功能，神经-体液机制调控着心力储备的动用。
图 心力储备对提高心排出量的作用（图中面积代表心排出量）
1）动用舒张期储备：舒张期储备是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成正比。请看心功能曲线图。
图：正常与心力衰竭时的心功能曲线。横坐标——心室舒张末容积，前负荷或心肌初长
纵坐标——心排出量、每搏量或心肌收缩力
随着前负荷增加，心输出量增加，C为顶点，称为最适初长度（Lmax）。 如果前负荷继续增加，则心收缩力反而下降。 当心脏功能损害时，由于心输出量下降，使回流到心室的血液不能充分排出心腔，于是心室舒张末期容积增加；慢性心衰时钠水潴留，回心血量增加，心室舒张末期容积增加；心肌受损时，激活神经-体液调节机制，引起容量血管收缩，增加回心血量，心室舒张末期容积增加。心室舒张末期容积增加导致心肌纤维初长度增加，粗细肌丝重叠较好，横桥数目较多，心肌收缩力增强，心输出量增加。 这种代偿启动迅速，是心肌对急性血流动力学变化的一种重要代偿机制。可以防止心室舒张末期压力和容积发生过久和过度的改变。但代偿能力有限。 不利影响：心脏容积过度扩大，导致室壁应力增加，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。 2）动用收缩期储备 交感兴奋时心肌中NE增多，激活心肌细胞膜β1受体，通过兴奋性G蛋白（Gs）激活腺苷酸环化酶使cAMP增多。cAMP激活蛋白激酶A（PKA），使心肌细胞膜钙通道磷酸化引起钙通道开放速率和时间增加，钙内流增多使收缩能力增强。蛋白激酶A还可使抑制肌浆网钙泵功能的受磷蛋白磷酸化，从而降低其对肌浆网钙泵的抑制，加快肌浆网摄钙；使肌钙蛋白抑制亚单位（TnI）磷酸化，引起钙结合亚单位（TnC）与Ca2+亲和力降低等效应，从而提高心肌舒张功能。收缩期储备增加心搏量的能力，约是舒张期储备的4倍。 3）心率加快：（这是一种简便、快速、有效的代偿方式） 代偿意义： ①增加心输出量（在一定范围内CO=SV×HR） ②增加冠脉灌流（舒张压增高所致） 几乎所有的心脏病病人都有心率增快，因而心率增快成为心脏疾病的一个重要体征。 不利影响： ①心肌耗氧量增加 ②舒张期缩短导致冠脉灌流量下降和心输出量下降。 人心率超过150次•min-1时每搏量即减少，超过170～180次•min-1时每搏量可减少一半以上。用药物（β-受体阻断剂）减慢心功能障碍患者过快的心率，有助于心功能的改善。 心肌中NE浓度增高，加快窦房结自律细胞4期Na+内流，使自动除极速度加快，心率加快。在一定范围内，随着心率加快可使心输出量增加2倍～2.5倍。 （2）体循环脏器血流重分配：交感神经系统兴奋性增高，通过α受体引起外周血管选择性收缩使体循环脏器血流重分配，保障心、脑等重要脏器灌流量。 （3）持续交感神经兴奋性增高激活心肌改建。 3.不利效应 交感神经系统过度兴奋也会对心泵功能产生许多不利影响： ① 增加心肌耗氧量，减少冠脉流量 ② 全身血管收缩，增加前后负荷 ③ 诱发心律失常 ④ 激活RAAS，引起钠水潴留(retension) ⑤ 促进心肌改建 ⑥ 组织低灌流，引起骨骼肌疲劳(fatigue) 运用β-受体阻滞剂，减轻慢性心功能障碍中持续交感神经系统过度兴奋的不良影响，对心力衰竭的治疗显示出良好效应。 （二）肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活（RAAS激活） 第二个是肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活。包括两个方面： 1. 循环肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活activation of circulatory RAAS 激活机制： ① 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； ② NE激活肾小球旁器的β1受体，促进肾素释放； ③ 交感紧张性增高引起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。血浆肾素增多激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS）,使血浆AngⅡ和醛固酮水平增高
2. 心肌局部肾素-血管紧张素系统激活activation of local RAAS in myocardium 二十世纪八十年代以来的研究证实，心肌等组织具有表达肾素-血管紧张素系统（RAS）全部组分的能力，生成的AngⅡ在组织局部发挥作用。 人心肌的胃促胰酶（chymase）可替代血管紧张素转换酶（angiotension converting enzyme, ACE），将AngⅠ水解为AngⅡ。 心肌局部AngⅡ的主要作用是： ① 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； ② 引起冠状血管收缩、促进血管壁增生及纤维化； ③ 促进心肌细胞肥大、心肌间质纤维化，激活心肌改建。心肌局部RAS在促进心肌改建中的作用，较循环RAS更为重要。 （四） 其他体液因素在心功能障碍时的变化 在心衰发生过程中，还有多种体液因子的高表达。就功能而言，这些活性物质可分为两大类。 vasoconstrictive ——NE、AngII、VP、ET、NPY 缩血管、促钠水潴留、促生长 上述因子本属于机体对CO↓的一种代偿反应，大多对心功能有害。 vasodilative —— ANP、BNP、ADM、PGE2、NO 扩血管、促钠水排出、抑生长 主要对抗上述缩血管类物质功能，大多有利。 心衰是否进展及进展的快慢，与上述两类物质的平衡有关。 心肌中这两类活性物质的相对平衡状态，调控着心功能代偿与失代偿状态的转换。 上述是神经-体液机制激活。第二方面的代偿适应性反应是细胞因子和氧自由基的生成增多。
二、细胞因子和氧自由基生成增多 二十世纪九十年代以来的研究发现，导致心功能障碍的病因同时激活心肌中多种细胞因子（cytokine）表达上调，其在心功能障碍中的意义尚需深入研究。目前已证实，这些细胞因子参与细胞间信息传递，调控组织代谢和生长，从而促进心肌改建，在维持慢性心功能代偿状态中发挥调控作用。这些活性物质持续过度表达，则导致心肌改建进行性加重，在慢性心功能障碍的发展中起重要作用。心力衰竭的许多症状，如厌食、营养不良、低蛋白血症、血球沉降率增高和急性期反应蛋白水平升高等，都与这些细胞因子高表达密切相关。 1) TNF-α及IL表达上调 TNF-α： 负性肌力作用 心肌细胞凋亡(apoptosis) 心肌改建 IL-1 与TNF-α的作用类似， IL-6可增强TNF-α的作用 2) 心肌中氧化应激 (oxidative stress) 多种导致心衰的病因（负荷过度、炎症、缺血-再灌注等）都可导致氧自由基（OFR）产生增加，导致心肌受损→心衰发展
三、心肌改建与心室重构（myocardial remodeling and ventricular remodeling） 第三方面的适应代偿反应是心肌改建与心室重构 Definition：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。 myocardial hypertrophy （心肌肥大） 细胞水平，心肌细胞体积的增大（不强调数量的增加）； myocardial remodeling （心肌改建）：组织水平称为心肌改建； ventricular remodeling （心室重构）：器官水平称为心室重构（或心室重塑）； molecular remodeling （分子改建）：分子水平称分子改建（即蛋白质表达谱的改变。如在胚胎期表达但成年后静止的基因又重新表达，又称为同功型转换） 上述变化既有量的变化，又有质的变化；既发生在心肌细胞，又发生在非心肌细胞和细胞外基质；既有代偿作用，又产生不利影响。其基本病理改变可发生在多个水平，十分复杂（参见P188表14-3）。1. 心肌改建的机制
图：心肌改建的机制
心肌改建的机制是近年来研究的热点问题。目前还不十分清楚。阐明心肌改建的机制，有利于心衰的防治甚至逆转。目前认为，心衰发生过程中，机械性刺激（负荷过度）及化学性刺激（神经体液因子）作用于向应的受体或力学感受器，引起蛋白激酶活化，蛋白激酶通过磷酸化而激活其它转录因子而导致原癌基因（如c-myc,c-fos）、生长因子及胶原、胶原酶等表达增加，从而导致心肌改建。 2. 心室重构的表现 超负荷导致的心室重构主要分为两种类型。 （1）向心性肥大（concentric hypertrophy）：长期压力超负荷使收缩期心室壁应力增大，引起增生的心肌肌节以并联排列为主。 （2）离心性肥大（eccentric hypertrophy）：长期容量负荷增大使舒张期心室壁应力增大，引起增生的心肌肌节以串联排列为主。
心室壁部分心肌细胞坏死丧失功能，使健存心肌负荷相应增大，导致健存心肌改建，称为反应性心肌肥大（reactive hypertrophy）。 我们来看看几张大体标本的图片：
图：正常心脏横切面
图：向心性肥大室壁增厚，心腔缩小图:离心性肥大心腔扩大，室壁也增厚
3. 心肌改建的代偿意义（compensatory significance） 1) 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，在心肌舒缩能力保持正常或仅有轻度降低的情况下，使心肌总体舒缩功能提高，增加心排出量和射血速度，导致心功能曲线向左上移位。 2) 心肌耗氧量减少 室壁应力（S）是除心率外决定心肌耗氧量的另一因素，依据Laplace定律S = P r / 2 h，P为心室内压，r为心腔半径，h为心壁厚度。 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）的增加可降低室壁应力（S）。 4. 心肌改建对心功能的不利影响 1) 舒缩功能进行性下降 心肌改建过程中心肌组织基因表达发生改变： ① 蛋白同工型的转变，低活性的同工型表达增多，引起新生蛋白质活性降低； ② 胚胎期基因重新表达。使改建心肌的结构、功能改变； ③ 不均衡生长。肥大心肌具有不平衡性生长的特性。心肌体积的增长超过神经、血管和细胞器的生长速度，导致心肌交感神经末梢分布密度相对下降，毛细血管分布密度相对下降，线粒体分布密度相对下降。达到一定程度后，心肌肥大从代偿向失代偿发展，心肌舒缩功能下降，心功能曲线向右下移位。（见心功能曲线图）。改建心肌的生长与正常心肌存在相当大差异，属病理性生长。
改建心肌中发生的基因表达改变是渐进性过程，使改建心肌代谢、结构和功能的变化进行性发展，对心脏功能产生的不利影响进行性加重。当改建心肌对心功能的不利影响超过其代偿作用时，改建心肌或称为肥大心肌总体舒缩功能即开始进行性降低。 2) 心肌顺应性下降（僵硬度升高） 这个问题我们将在心衰发生机制中讲述。 下面我们通过两张图来归纳总结一下心衰发生过程中机体的适应代偿机制。
图：心泵功能代偿机制
这张图是描述适应代偿机制对心功能有利的一面。神经-体液调节机制激活，对维持心排出量以保持组织器官灌流量起关键调控作用，同时也调控心肌改建以适应增大的负荷。 但上述这些适应代偿能力都有一定限度，同时对心脏功能也存在不利的一面（见下图）。
在适应代偿过程中，稳态不断被破坏，心衰逐步进展，形成恶性循环。抑制或减轻心功能障碍发展中过度激活的这些适应代偿反应，已成为心力衰竭防治的基本原则。
第三节 发病机制 （mechanisms of heart failure）
要了解心衰是怎样发生的以及心衰发生时机体的代偿适应性反应，首先应知道正常心肌是怎样收缩和舒张的。近年来，心肌收缩和舒张的机制已经研究得比较深入，达到了分子水平。我们在解剖学，生理学已经初步有所接触，今天我们还有必要复习一下。 提问： 1、 心肌收缩和舒张的基本单位是什么? 2、 肌节由什么肌丝组成？ 3、 粗细肌丝由什么蛋白质组成？ 心肌舒缩的分子机理：心肌舒缩的基本单位是肌节（中间是暗带，两端为半个明带，两Z线之间的部分为一肌节）
上述①②——称为收缩蛋白③④——称为调节蛋白
有了上述结构基础的知识，我们进一步讨论心肌收缩和舒张的过程（这个过程又叫兴奋-收缩偶联）（exitation-contraction coupling） 请看下图：
从上述过程可知：心肌要进行正常的舒缩活动，必须具备三个条件： 1、 收缩蛋白与调节蛋白性能正常； 2、 能量代谢正常（ATP的产生与利用）； 3、 Ca2+ 运转正常（Ca2+ 在电信号与机械运动中起偶联作用） 下面我们讨论心衰发生的机制
一、心肌收缩成分减少和排列改变 （一）心肌细胞坏死 （二）心肌细胞凋亡
（三）肥大心肌收缩成分相对减少 心肌总量虽然增多，但收缩成分相对减少 （四）心肌排列改变 间质蛋白酶激活→胶原降解↑ 负荷增加→细胞肌束滑脱移位
图：心肌胶原网络破坏所致扩张型心肌病发生示意图
心肌损伤和改建中造成的收缩成分绝对及相对减少，心肌空间结构改变等都将影响心肌收缩能力，而且这些变化不断发展。当心室肌收缩能力不足以克服负荷增加所增大的室壁应力时，心室发生扩张，心腔扩大而心壁变薄。结果不仅因明显增大室壁应力而增加耗氧量，也增大心室前负荷，同时造成房室瓣功能性闭锁不全，加重心脏功能障碍。
二、心肌能量代谢障碍（disorders in myocardial energy metabolism） 心脏处于不断运动之中，耗能很多，主要靠有氧氧化供能。各种原因所致的心肌能量代谢障碍，是导致心功能障碍的重要机制。 心肌能量代谢过程可分为生成、储存和利用三个主要环节
心肌中能量代谢障碍主要发生在生成和利用两个环节。 （一）心肌细胞能量生成障碍
（二）心肌细胞能量转化储存障碍 心肌改建过程中，CPK同工酶谱发生变化，高活性的成人型（MM型）CPK减少，而低活性的胎儿型（MB型）CPK增加，使肥大心肌的能量转化储存障碍。 （三）心肌细胞能量利用障碍 心力衰竭发生过程中，肌球蛋白头端的ATP酶活性降低。衰竭心肌中肌球蛋白轻链同工型发生显著变化，低活性的胎儿/心房同工型增多，而高活性的心室同工型减少；同时肌钙蛋白中的向肌球蛋白亚单位（TnT）的胎儿同工型（TnT4）增多；肌钙蛋白抑制亚单位（TnI）磷酸化减弱。酸中毒抑制肌球蛋白ATP酶活性，是造成心肌收缩蛋白功能降低的另一重要原因，在心肌缺血导致心功能降低中起着不可忽视的作用。 我们再用下张图来总结一下心衰时的能量代谢障碍。
能量代谢障碍既影响收缩，又影响舒张。
三、兴奋-收缩耦联（excitation-contraction coupling）障碍 （一）心肌对交感神经系统调节的反应性降低 1. 心肌组织中去甲肾上腺素释放减少 慢性心脏功能降低引起交感神经系统持续兴奋性增高，致使心交感神经末梢储存的NE耗竭；肥大心肌酪氨酸羟化酶活性降低使NE合成减少；心肌改建使肥大心肌中交感神经纤维数量相对减少，都造成改建心肌对交感神经系统兴奋调节的反应性降低。 2. 心肌β肾上腺素受体减敏 体内儿茶酚胺持续高水平，引起β受体对激动剂敏感性降低，称为β受体减敏（desensitization）。减敏的机制之一是β1受体mRNA表达降低，导致β受体减少，即受体密度下调。 另一减敏的机制是β2受体分子中蛋白激酶的磷酸化位点磷酸化，使β2受体与刺激性G蛋白（Gs）脱偶联。减敏对减轻持续高浓度儿茶酚胺对心肌的毒性具作用有保护意义，但却使心泵功能的代偿调节效应降低。 3. 心肌G蛋白功能障碍 NE与β受体结合后，通过胞内的G蛋白偶联，再激活腺苷酸环化酶。心力衰竭心肌中发现抑制性G蛋白（Gi）水平明显上调。无论是Gs减少，或Gi增多，都使Gs / Gi比值降低，使腺苷酸环化酶活性降低，cAMP生成减少，导致β受体激活引起的细胞内信息传递过程障碍。 （二）心肌细胞Ca2+转运障碍 1.肌浆网Ca2+转运障碍
2. 心肌细胞膜（sarcolemma）Ca2+转运障碍
3. 肌钙蛋白功能障碍
图：心肌改建中的Ca2+转运障碍
心肌兴奋-收缩耦联中出现的胞浆Ca2+浓度的瞬间波动称为Ca2+振荡（或Ca2+瞬变）。 Ca2+转运障碍既影响收缩，又影响舒张。
四、顺应性降低 （一）概念 心肌顺应性（myocardial compliance）也称为心肌伸展性（distensibility），是指心肌顺随应力而改变长度的特性。心肌顺应性以心室单位压力改变（△P）所引起的心室容积改变量（△V）来表示（△V/△P）。顺应性与僵硬度（stiffness）互为倒数。心肌顺应性取决于心肌自身结构所决定的被动伸展性能和心室壁厚度。
图：心肌顺应性和僵硬度
心肌顺应性的大小常用舒张末期压力-容积关系（P-V曲线）来表示。压力与容积是一种正变关系。顺应性降低（僵硬度增高）时，P-V曲线向左上移位。 （二）原因 1、心肌纤维化(fibrosis) （Ⅰ/Ⅲ 胶原比↑) Ⅰ型胶原——粗大、抗张强度大 Ⅲ型胶原——纤细、弹性好 2、心壁增厚（见于心肌肥大） （三）心肌顺应性降低的结果 1. 心室血液充盈减少 2. 舒张末期压↑(LVEDP↑→ 肺淤血、肺水肿；RVEDP↑→全身淤血、水肿) 3. 冠脉灌流减少
五、心肌舒张负荷减小与舒张被动阻力增大 心肌舒张负荷比较抽象，可理解为心肌舒张的“动能”。它与心室血液充盈量及速度、冠脉灌流的好坏有关。 1. 心室充盈量不足 心室充盈过程为心肌被动舒张提供扩张负荷。充盈量减小使心室被动充盈负荷降低，导致被动充盈障碍。 2. 冠状动脉灌流不足 冠脉血液灌流时可产生弹开效应，带动心肌舒张，心衰时冠脉灌流下降，导致心室舒张功能下降。
六、心室壁舒缩协调障碍 心脏是一球型器官，正常时心脏各部分舒缩活动十分同步协调，收缩时合力指向流出道。冠状动脉粥样硬化使部分心壁缺血，收缩性能减弱；心肌梗死区丧失收缩功能；心壁梗死区伸展、变薄，甚至形成室壁瘤，使这部分心壁抗张能力降低；传导阻滞造成心室壁各部位心肌舒缩不同步等病理改变，都造成心室壁舒缩在时间上或空间上不协调，致使心室喷射向量的合力降低或/和方向偏移，导致每搏量减少。最严重的心室壁舒缩不协调是心室纤颤，使心脏射血严重减少甚至停止，成为心性猝死的重要原因。
图 心室壁收缩不协调常见类型
第四节、心衰对机体的主要影响（effect of heart failure on the body）
也就是心衰时机体的主要机能、代谢变化。概括起来就是两个综合征： 低排出量综合征（前向衰竭） 静脉淤血综合征（后向衰竭）
一、低排出量综合征(low output syndrome, forward failure) （一）心脏泵血功能降低 1. CO和CI↓ CO↓ 正常人: 3.5 - 5.5 L/min 心衰: < 3.5 L/min CO是反映心泵功能的综合指标、在不同身高、体重的病人之间不好比较，因此常用心脏指数（cardiac index,CI） CI↓ （CI = CO/surface area） 正常人: 2.5 - 3.5 L/min/m2 心衰: < 2.2 L/min/m2 由于心泵功能降低，心功能曲线向右下移位（中、重度心衰）。
2.收缩或/和舒张功能指标↓ (1) 射血分数↓(ejection fraction, EF) EF = SV/VEDV 正常左室 EF = 0.6±0.09 (2) Vmax↓( 指负荷为0时心肌最大收缩速度) 心衰时可< 0.3
Vmax不受前后负荷的影响，是反映心肌收缩性的最佳指标。 （3）+dp/dt max↓(心室等容收缩期室内压上升的最大速率) 反映心肌收缩性，心衰时→+dp/dtmax↓ （4）–dp/dt max↓(心室等容舒张期室内压下降的最大速率 ) 当心室舒张功能及顺应性下降时→-dp/dtmax↓ 3. 心室充盈压和心室舒张末容积↑ (1) 左室舒张末压↑( left ventricular end diastolic pressure, LVEDP ) 正常时 < 12 mmHg 在动物实验（狗、家兔、大白鼠）时，LVEDP测定比较方便。可以从颈总动脉插入一自制的聚乙烯塑料导管，→过主动脉弓→过主动脉瓣→进左室通过压力换能器将压力信号输入四道仪，可获得特殊的波形，获左室压变化曲线，再找心电图QRS波所对应的点，即可读出LVEDP。 在临床上，LVEDP测定较为困难，常采用PAWP（又称PCWP)代替。 PAWP－pulmonary artery wedge pressure （肺动脉楔嵌压） PCWP－pulmonary capillary wedge pressure（肺毛细血管楔嵌压） 测定方法：漂浮导管→上腔静脉→右房→右室→肺A→肺小A（直到嵌住为止） 虽从右心插入，但已接近肺毛细血管，反映的是左心功能。 正常时，平均为7mmHg, 心衰时PAWP↑当>30mmHg时，可发生肺水肿. （2）右室舒张末压↑( right ventricular end diastolic pressure, RVEDP ) 临床常用CVP替代。 CVP正常值: 6 - 12 cmH2O,右心衰时，CVP增高，但心源性休克时反而下降。 （3）VEDV ↑ 4. 心率加快 （二）血压变化 （1）、动脉血压： 急性心衰→动脉血压↓（甚至发生心源性休克） 慢性心衰→动脉血压可正常（交感兴奋，血容量代偿性↑等） 晚期失代偿时，动脉血压才↓ （2）、静脉压↑：左心衰→肺静脉压↑→肺淤血、肺水肿 右心衰→体循环静脉压↑→全身淤血、水肿 （三）脏器血流重分配(redistribution) （四）外周血管和组织的适应性改变 2、3-DPG增多，线粒体数目增多，呼吸链Cyt氧化酶增多。
二、静脉淤血综合征(backward failure) （一）淤血的机制 1、心排出量减少 心排出量减少导致VEDP增高，静脉回流受阻。 2、循环血量增加 主要见于慢性心衰。其发生机制与交感兴奋及RAAS兴奋所导致的肾小球滤过率下降及肾小管重吸收钠、水增多有关。
（二）体循环静脉淤血 (venous congestion of systemic circulation) 1. liver: stagnation of blood, swelling,jaundice, fatty degeneration, liver cirrhosis 2. gastrointestinal tract: maldigestion, anorexia nausea, vomiting, diarrhea 3. engorgement of jugular veins, edema of lower limb
这是一个典型的右心衰所致的体循环淤血的病人。患者显示颈静脉充盈，发绀，静脉压增高，肝脏肿大、腹水、双下肢水肿，X光片显示右心扩大。 （四）肺循环淤血 (congestion of pulmonary circulation) 1、呼吸困难机制 （1）肺顺应性降低 （2）气道阻力增大 （3）肺毛细血管旁感受器兴奋性增高 （4）化学感受器传入冲动增多 2. 表现形式 其表现形式有三种： （1）、劳力性呼吸困难（即体力活动时出现呼吸困难）
（2）、端坐呼吸（orthopnea）:是心衰患者为了减轻呼吸困难而被迫采用的端坐体位。 因此，医生在询问病人病史时，常问“能不能平卧？”“什么时候开始不能平卧？”
端坐位时，症状可以减轻，故病人被迫坐起。 端坐呼吸可以见于左心衰、右心衰及呼衰。 （3）、夜间阵发性呼吸困难（paroxysmal nocturnal dyspnea） 指病人入睡后突然感到气闷而惊醒，被迫坐起才感好转。多见于左心衰。 机制： 1. 平卧时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→通气阻力↑ 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
第五节 防治原则 （principles of prevention and treatment）
一、 防治原发病 、消除诱因 防治原发病（高血压、甲亢、风心病、冠心病、肺心病等） 消除诱因（感染、心律失常、水、电解质与酸碱失衡等）
二、 改善心脏泵血功能 1. 减轻心脏负荷 ① 休息 ② 降低前负荷:限钠饮食、利尿剂、静脉扩张剂 ③ 降低后负荷:肼苯哒嗪、钙拮抗剂、ACEI 硝普钠——降前、后负荷。 2.改善心肌代谢 美托洛尔（metoprolol） 生长激素（growth hormone） 3. 改善心肌舒缩功能 ① 洋地黄类(digitalis) ② 钙增敏剂(calcium sensitizers) ③ 钙拮抗剂(calcium antagonist)
三、干预心肌改建 ACEI、AgII受体阻断剂、β-受体阻断剂
四、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 对于“难治性心衰”，任何药物都无济于事时，可考虑施行心脏移植术或人工心脏。 附图：心脏移植手术的原理与步骤
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。
图：人工心脏
图：人工心脏
小结： 1、 复习心力衰竭、充血性心力衰竭、心肌改建、向心性肥大、离心性肥大、高输出量性心力衰竭等概念， 2、 复习心肌收缩能力和舒张能力降低的主要机制； 3、 复习心功能障碍的常见原因及诱因， 4、 复习神经-体液调节机制激活对心功能的主要代偿作用和不利影响， 5、 复习心肌改建对心功能的代偿作用及不利影响.
复习思考题： 1. 分析导致心肌收缩功能降低的主要机制。 2. 分析导致心肌舒张功能降低的主要机制。 3. 心肌受损或负荷增重时机体维持心功能的主要代偿机制是如何激活的？ 4. 为何过度心肌改建促使心功能障碍进行性发展，其主要机制是什么？ 5. 心功能障碍的人早期为何常表现为承受体力活动的能力降低？
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/c436994d2e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e287.html
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