循環(huán)系統(tǒng)病理生理學(xué)

1、2002年中國因心臟病死亡人數(shù)為70.3萬人， 每15秒鐘就有一位中國人因心血管疾病死亡； 每22秒鐘就有一位中國人因此失去工作能力。,心力衰竭 (heart failure) :,1. 循環(huán)衰竭（circulatory failure） 循環(huán)系統(tǒng)中任一組分（如心臟、血管及血容量等）發(fā)生改變而導(dǎo)致的心排出量不足。,2. 心肌衰竭（myocardial failure） 心肌舒縮性能降低所致的心力衰竭。,3. 心房

2、衰竭與心室衰竭,4. 充血性心衰（congestive heart failure） 慢性心衰時，常伴有血容量及組織間液代償性增多及體循環(huán)和（或）肺循環(huán)靜脈系統(tǒng)淤血、水腫。,5. 心功能不全（cardiac insufficiency） 心功能從完全代償?shù)绞Т鷥數(shù)恼麄€過程。,第一節(jié) 病因和分類,心衰,Causes and Classification,二、誘因(precipitating factor),1.感染（Inf

3、ection）,2. 心律失常,心排出量下降,心肌耗氧量增加,冠脈流量下降,3.電解質(zhì)與酸堿平衡紊亂(water-electrolyte disorders and acid-base imbalance),4. 妊娠、分娩 (gestation and childbearing),妊娠時血容量增加，心臟負(fù)荷增加,5. 其他,過多過快輸液,情緒激動,過度運(yùn)動,氣候劇變,第二節(jié) 機(jī)體的代償適應(yīng)反應(yīng),心 衰,Compensato

4、ry and Adaptive Response,一、神經(jīng)-體液調(diào)節(jié)機(jī)制激活(activation of neurohumoral mechanisms),（一）交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)激活,1. 機(jī)制,1 . 增高機(jī)制,急性 ①— CO 和脈壓差下降 — 主、頸A 壓力感受器刺激減弱 — 傳入抑制交感中樞興奮性減弱

5、 ② — 容量感受器興奮傳入沖動增多 — 調(diào)控交感神經(jīng)緊張性的過度增高,1 . 增高機(jī)制,慢性 ①— 持續(xù)低灌流 — 壓力感受器改建 — 對牽張刺激敏感性降低 ②— 容量感受器改建 — 房室和腔靜脈淤血對交 感神經(jīng)的抑制效應(yīng)降低CO2和H+增

6、多 — 興奮化學(xué)感受器 — 呼吸中樞興奮性增高 —間接興奮交感神經(jīng)中樞,1. 循環(huán)RAAS的激活,（二）RAAS激活,2. 心肌局部 RAAS 激活,心肌局部AngII的主要作用,促進(jìn)心交感神經(jīng)末梢釋放NE，提高心肌舒縮功能和增大耗氧量；引起冠狀動脈收縮，促進(jìn)血管壁增

7、生及纖維化；促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大，心肌間質(zhì)纖維化，激活心肌改建。,,3. 其他體液因素(Other hormonal factors),二、心臟代償效應(yīng) （Cardiac compensatory effects）,（1）動用舒張期儲備 （2）動用收縮期儲備 （3）動用心率儲備,1. 動用心力儲備,2. 心室重塑,（1） 動用舒張期儲備,心臟緊張源性擴(kuò)張: Starling 機(jī)制 · 心室舒張末期容積

8、擴(kuò)大，心肌細(xì)胞肌節(jié)拉長 · 粗細(xì)肌絲接近最佳重疊狀態(tài) · 橫橋數(shù)增多、細(xì)肌絲對鈣離子敏感性增高 · 心腔容積擴(kuò)大、心室壁應(yīng)力增大，耗氧量增大 · 舒張末期壓高影響冠脈灌流，靜脈淤血加重,意義:1、急性代償，無能量儲備增加，不能持久 2、過度擴(kuò)張后，收縮力↓（肌源性擴(kuò)張）,心臟擴(kuò)張,機(jī)理：流量負(fù)荷增大， Starling氏心

9、定律作用：在 一 定限度由心肌初長度增加，使收縮力增強(qiáng) 肌節(jié)長度：1.7-2.1μm, 收縮力↑ >2.2μm,收縮力↓,（2） 動用收縮期儲備,交感N 興奮—心肌中NE — 激活β1受體 — Gs 興奮 — 激活腺苷酸環(huán)化酶 — cAMP — 激活PKA ① — C

10、a2+通道磷酸化— 開放T和V — 鈣內(nèi)流 ② — 受磷蛋白磷酸化—降低對肌漿網(wǎng)鈣泵的抑制 — 肌漿網(wǎng)攝鈣V — 心肌收縮性 ③ — TnI 磷酸化 — TnC 與鈣離子親和力降低 — 心肌舒張功能,,,,,,,,（3）動用心率儲備--心率加快,機(jī)理： 神經(jīng)反射 左心衰竭—主動脈弓、頸動脈竇反射

11、 右心衰竭—Bainbridge 反射 體液調(diào)節(jié) NE 濃度增高 4期Na+內(nèi)流加快 意義： ①急性代償 發(fā)生迅速，但有一定限度 HR>140 bpm 促進(jìn)心臟衰竭 ②臨床意義

12、 a 出現(xiàn)心悸 b 判定洋地黃治療效果 c 控制HR在100 bpm,（4） 不利效應(yīng),增加心肌耗氧量，減少冠脈流量全身血管收縮，增加前后負(fù)荷誘發(fā)心律失常激活RAAS，引起鈉水潴留(retention)促進(jìn)心肌改建組織低灌流，引起骨骼肌疲勞(fatigue),（1）心肌改建的機(jī)制,心肌受損或負(fù)荷加重

13、 ①— 神經(jīng)-體液變化和細(xì)胞因子表達(dá)變化 ②— 細(xì)胞膜表面的壓力感受器分子內(nèi)應(yīng)力變化 — 通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活相應(yīng)基因表達(dá)改變 — 靜止的胚胎基因被誘導(dǎo)重新表達(dá) — 心肌結(jié)構(gòu)和功能蛋白分子表型改變 — 心肌肥大— 心肌改建— 心室重構(gòu),,,,,,,,（2） 心室重構(gòu)的表現(xiàn),心肌

14、細(xì)胞體積增大、蛋白質(zhì)蓄積、肌節(jié)增加、胚胎基因再表達(dá)。心肌細(xì)胞外基質(zhì)增加，降低室壁順應(yīng)性。是對室壁應(yīng)力增加的適應(yīng)性反應(yīng)，慢性心衰的重要代償方式。,機(jī)理: ﹡流量負(fù)荷↑— 擴(kuò)張肥厚，肌節(jié)串聯(lián)性增生(離心性) ﹡壓力負(fù)荷↑— 無擴(kuò)張肥厚，肌節(jié)并聯(lián)性增生(向心性) 長期負(fù)荷加重，心肌核酸、蛋白質(zhì)合成↑ 肥厚的刺激因子包括多種細(xì)胞因子（ET-1，AGⅡ等）,意義： ﹡形成慢，能量和蛋白質(zhì)合成 ↑，代償較持久 ﹡過

15、度肥厚，收縮力↓(心肌相對缺血、缺氧，ATP↓),（3）心肌改建的代償意義,提高心肌整體舒縮功能增加心輸出量和射血速度維持心室壁應(yīng)力盡可能正常減輕心肌耗氧量增加的程度Laplace 定律 S = P r / 2h心肌總體舒縮功能↑→心功能曲線左上移,（4）心肌改建對心功能的不利影響,低活性蛋白同工酶表達(dá)增多，蛋白活性降低胚胎期基因重新表達(dá)，改建心肌的結(jié)構(gòu)、功能改變基因表達(dá)活性不均，導(dǎo)致不均衡生長，舒縮功能進(jìn)行性↓改建

16、心肌代謝、結(jié)構(gòu)和功能的變化進(jìn)行性發(fā)展對心臟功能的不利影響進(jìn)行性加重不利影響超過代償作用，舒縮功能進(jìn)行性降低，順應(yīng)性↓（ 僵硬度↑）,心室重塑,心肌細(xì)胞重塑 （1）心肌肥大 細(xì)胞水平：數(shù)量↑體積↑ 器官水平：心室質(zhì)（重）量↑室壁增厚 （2）心肌細(xì)胞表型改變 機(jī)械化學(xué)信號刺激，胚胎基因激活 蛋白質(zhì)種

17、類變化，表型轉(zhuǎn)變，代謝功能變化 分泌細(xì)胞因子和局部激素，促進(jìn)細(xì)胞生長、增殖和凋亡非心肌細(xì)胞及外基質(zhì)變化 （1）重塑早期：III型膠原纖維↑心室結(jié)構(gòu)性擴(kuò)張 （2）重塑后期：I 型膠原纖維↑提高心肌抗張強(qiáng)度 （3）室壁順應(yīng)性↓僵硬度↑影響心肌舒張功能,三、心臟以外的代償,增加血容量血流重新分布紅細(xì)胞增多組織利用氧的能力增加,圖14-4 心功能障礙的發(fā)展機(jī)制,第三節(jié) 發(fā)病

18、機(jī)制Mechanisms of Heart Failure,心 衰,肌 節(jié),,,興奮-收縮耦聯(lián),心肌正常舒縮必備條件：,1. 收縮蛋白與調(diào)節(jié)蛋白性能正常,2. 能量代謝正常,3. 鈣離子運(yùn)轉(zhuǎn)正常,3. 肥大心肌收縮成分相對減少,4. 心肌排列改變,間質(zhì)蛋白酶激活→↑膠原降解,負(fù)荷增加→細(xì)胞肌束滑脫移位,二、心肌能量代謝障礙(disorders in myocardial energy metabolism),心肌能量代謝的三個階

19、段,發(fā)病特點(diǎn)： 高輸出量型心力衰竭: 脈洪大、 皮膚溫暖、 淤血體征、洋地黃無效,1、能量生成和貯存障礙,機(jī)理：心肌缺血、缺氧、線粒體能量生成障礙、CP-CPK 貧血性心臟病—心肌能量生成(ATP)↓，回心血量↑ 腳氣性心臟病—VB1缺乏,丙酮酸脫羧障礙, ATP↓ 丙酮酸↑, A-V 短路開放, 回心血量↑ 甲亢性心臟

20、病—甲狀腺素過多,氧化磷酸化脫耦聯(lián), A-V 短路開放，回心血量↑,見于瓣膜病、高血壓性心臟病、先天性心臟病 常有擴(kuò)張肥厚；代償期長；心肌ATP含量正常,但利用障礙； 洋地黃有效,機(jī)理：心臟負(fù)荷過重→心肌過度肥大→ 肌球蛋白ATP酶( V1→V3)活性↓ → 不能水解ATP,化學(xué)能無法轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,發(fā)病特點(diǎn)：,,三、興奮-收縮偶聯(lián)障礙 (excitation-co

21、ntraction coupling),1. 心肌對交感神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)性↓,（1）NE↓（2）β受體減敏(desensitization)（3）Gs/Gi比值↓,,,2.心肌細(xì)胞鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)障礙 (1)肌漿網(wǎng)Ca2+處理功能障礙 a.肌漿網(wǎng)Ca2+攝取能力減弱 b.肌漿網(wǎng)Ca2+儲存量減少 c.肌漿網(wǎng)Ca2+釋放量下降,2. 心肌細(xì)胞 Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)障礙（1）肌漿網(wǎng)(sarcoplasmic reticu

22、lum) Ca 2+ 運(yùn)轉(zhuǎn)障礙,,,,①電壓依賴性Ca2+通道?,②受體操縱性Ca2+通道?,（2） 心肌細(xì)胞膜(sarcolemma)Ca2+運(yùn)轉(zhuǎn)障礙,心衰時：,（3) 肌鈣蛋白功能障礙,四、心室舒張功能障礙 1.ATP↓ Ca2+復(fù)位延緩 2.肌球-肌動蛋白復(fù)合體解離障礙 3.心室舒張勢能減少 4.心肌纖維化，心壁增厚，心室順應(yīng)性↓,見于 冠心病、瓣膜病舒張障礙心肌硬度↑

23、舒張性心力衰竭，肺淤血體征顯著,（2）心壁增厚,原因：,五、心室壁舒縮協(xié)調(diào)障礙 見于嚴(yán)重心肌壞死、反常收縮、心律失常 心肌喪失統(tǒng)一收縮能力 心輸出量顯著下降,心室壁舒縮協(xié)調(diào)障礙,第四節(jié) 對機(jī)體的主要影響Effect of heart failure on the body,心 衰,2. 收縮或/和舒張功能指標(biāo)↓,（3）–dp/dt max↓(心室等容舒張期室內(nèi)壓下降的最大速率 ),（2）+dp/dt m

24、ax↓(心室等容收縮期室內(nèi)壓 上升的最大速率),3. 心室充盈壓和心室舒張末容積↑,(1) 左室舒張末壓↑( left ventricular end diastolic pressure, LVEDP ) 正常時 < 12 mmHg,臨床病人: PAWP (pulmonary artery wedge pressure)PCWP (pulmonary capillary wedge

25、pressure) 正常平均為7 mmHg,（2）右室舒張末壓↑( right ventricular 　end diastolic pressure, RVEDP )　 臨床: CVP, 正常: 6 - 12 cmH2O,（3）心室收縮末容積（VESV） ↑,,4. 心率增快,myogenic dilatation (心界大,收縮期雜音) gallop rhythm (舒張期

26、奔馬律),（二）血壓變化,,1. 動脈血壓↓或正常，脈壓↓2. 靜脈血壓↑,動脈收縮: 維持血壓 過度收縮 — 后負(fù)荷過重，CO↓靜脈收縮: 促進(jìn)回流 過度收縮 — 前負(fù)荷過重，CO↓,血管反應(yīng),血管擴(kuò)張藥物：硝普鈉等調(diào)整前、后負(fù)荷,（三）臟器血流重分配(redistribution),（四）外周血管和組織的適應(yīng)性改變,1. 外周血管收縮反應(yīng)增強(qiáng)，血管壁改建；2. 2，3-D

27、PG含量增加，氧離曲線右移；3. 毛細(xì)血管流速下降，彌散時間延長；4. 組織細(xì)胞對氧的利用能力增強(qiáng)。,,,,靜脈淤血,治療原則： 強(qiáng)心、 利尿、 血管擴(kuò)張劑,（二）體循環(huán)靜脈淤血（右心衰竭、腔靜脈淤血） (venous congestion of systemic circulation),肝臟: 淤血腫大,2. 胃腸道：淤血，消化不良，食欲減退,3. 頸靜脈充盈或怒張，下肢水腫,4.腎淤血：蛋白尿,5

28、.CVP ：15cm H2O↑,（三）肺循環(huán)淤血 (congestion of pulmonary circulation),1. 呼吸困難機(jī)制,（1）肺順應(yīng)性降低,（2）氣道阻力增大,（3）肺毛細(xì)血管旁感受器興奮性增高,（4）化學(xué)感受器傳入沖動增多,左心衰竭、肺淤血：表現(xiàn)：,,呼吸困難端坐呼吸肺水腫水泡音泡沫痰,2. 表現(xiàn)形式,（1）勞力性呼吸困難（dyspnea on exertion）,體力活動時出現(xiàn)呼吸困難，休息

29、后減輕或消失。,機(jī)制 （1）體力活動時，回心血量↑，肺淤血加重 （2）體力活動時心率加快，舒張期縮短，左心室充盈↓， 肺淤血加重 （3）體力活動時機(jī)體需氧量↑，機(jī)體缺氧加重， 刺激呼吸中樞，呼吸加深加快,心衰病人被迫采取端坐或半臥位以減輕呼吸困難的狀態(tài)。 機(jī)制： （1）端坐時下肢血液回流↓肺淤血減輕 （2）膈肌下移，胸腔容積

30、↑，肺活量↑，通氣改善 （3）端坐可減少下肢水腫液的吸收，減輕肺水腫,（2）端坐呼吸（orthopnea）,患者夜間入睡后因突感氣悶而驚醒，端坐咳喘后緩解。機(jī)制： （1）平臥位，下肢靜脈回流和水腫液吸收↑，肺淤血↑ （2）迷走神經(jīng)張力增高，小支氣管收縮，氣道阻力↑ （3）熟睡后中樞對傳入刺激敏感性↓，只有肺淤血嚴(yán)重，動脈 血氧分壓降低到一定程度是，方能有效刺激中樞，使患者 感

31、到呼吸困難而驚醒。,（3）夜間陣發(fā)性呼吸困難（paroxysmal nocturnal dyspnea）,心源性肺水腫,呼吸困難雙肺滿布濕羅音粉紅色泡沫痰心性哮喘,第五節(jié) 防治原則,心 衰,Principles of Prevention and Treatment,二、改善心臟泵血功能（強(qiáng)心、利尿、擴(kuò)血管） 1. 減輕心臟負(fù)荷 休息降低前負(fù)荷:限鈉飲食、利尿劑、靜脈擴(kuò)張劑降低后負(fù)荷:鈣拮抗劑、ACEI,一

32、、防治原發(fā)病 、消除誘因,洋地黃類(digitalis)鈣拮抗劑(calcium antagonist),2. 改善心肌舒縮功能,三、干預(yù)心肌改建,四、促進(jìn)心肌生長或替代衰竭的心臟,1、心臟移植、人工心臟、左室輔助泵,2、細(xì)胞移植、轉(zhuǎn)基因技術(shù),ACEI、ARB、β-受體阻斷劑、醛固酮受體拮抗劑,心 衰,羅伯特·圖爾斯，全球第一位全內(nèi)置式人工心臟移植患者在移植手術(shù)后近5個月于2001年11月30日（美國當(dāng)?shù)貢r間）在美國肯塔

33、基州路易斯維爾大學(xué)附屬的猶太醫(yī)院去世，享年59歲。,人工心臟,人工心臟（Abiocor）,心 衰,病 例 分 析,關(guān)××，女，25歲，已婚。北安縣農(nóng)村婦女，因惡心嘔吐、心慌于1959年1月12日晚急癥進(jìn)入黑龍江省北安縣醫(yī)院克山病房。入院后按克山病搶救，保溫、給氧、靜注洋地黃（毒毛旋花子素）和維生素C后，病情穩(wěn)定。入院后檢查，頸靜脈無怒張，心界正常，心臟無雜音，肝臟下界不能觸及，無腹水體征，下肢輕度浮腫。病人常有惡心

34、、嘔吐、心慌發(fā)作，且有明顯死亡恐怖感，并留下遺囑。用毒毛旋花子素后得到緩解。請分析：1. 病人的心臟功能是否有障礙 2. 嘔吐、心慌、死亡恐怖感的發(fā)生機(jī)理,分析導(dǎo)致心肌收縮功能降低的主要機(jī)制。分析導(dǎo)致心肌舒張功能降低的主要機(jī)制。心肌受損或負(fù)荷增重時機(jī)體維持心功能的主要代償機(jī)制是如何激活的？為何過度心肌改建促使心功能障礙進(jìn)行性發(fā)展，其主要機(jī)制是什么？心功能障礙的人早期為何常表現(xiàn)為承受體力活動的能