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心功能不全
病理生理学第十五章心功能不全，讲述了心功能不全的分类、病因与诱因、发生机制、机体的代偿反应、防治的病理生理基础。
编辑于2021-12-07 20:26:10- 心功能不全
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第十五章·心功能不全
心脏最主要的功能是通过舒缩活动提供动力，推动血液循环到达全身组织器官，以满足细胞的代谢需要，即泵功能。 此外，心脏的细胞还能分泌多种生物活性物质，调节自身和远隔器官的功能。 完整的心脏泵血过程包括收缩期射血和舒张期充盈两部分，心排血量 是每搏输出量 与心率 的乘积，而心室前负荷(preload)后负荷(afterload)和心肌收缩性 (myocardial contractility)是影响每搏输出量的基本因素。 生理条件下，心排血量可随机体的代谢需要而变化，满足机体在静息和运动时的需要。 心功能不全(cardiac insufficiency)是指各种原因引起心脏结构和功能的改变，使心室泵血量和（或）充盈功能低下，以至不能满足组织代谢需要的病理生理过程，在临床上表现为呼吸困难、水肿及静脉压升高等静脉淤血和心排血扯减少的综合征，又称为心力衰竭(heart failure)。 以往强调心功能不全包括心脏泵血功能受损后由完全代偿直至失代偿的全过程，而心力衰竭是指心功能不全的失代偿阶段。但随着对心功能不全早期预防的重视，两者已无明显差别，可以通用。 部分患者由于钠、水渚留和血容量增加，出现心腔扩大、静脉淤血及组织水肿的表现，称为充血性心力衰竭(congestive heart failure)。 随着高血压和冠心病等心血管疾病发病率的上升以及人口老龄化，心功能不全的患病率正在逐年增加。据国外的调查资料显示，人群中心功能不全的患病率约为1.5% - 2.0%, 全球的患者超过3800万，而65岁以上的老年人口中有6%-10%受到心功能不全的困扰。2016年中国心血管病报告的数据显示，2000年中国35 -74岁人群慢性心功能不全患病率为0.9%;男性0. 7%, 女性1.0% 北方高于南方，城市高于农村。 据世界兀生组织预测，至2020年以心功能不全及脑卒中为代表的心、脑血管病将成为全球第一位的致死和致残原因，心功能不全的防治已成为关系人口健康的重要公共卫生问题。
A. 分 类
按发生部位分类
左心衰竭
在成年患者中以左心衰竭常见，可见于冠心病、高血压病、主动脉（瓣）狭窄及关闭不全等。 由于左心室舒张期充盈和收缩期射血功能障碍，临床上以心排血量减少和肺循环淤血、肺水肿为特征。
右心衰竭
常见于肺部疾患引起肺微循环阻力增加，如缺氧引起肺小血管收缩和慢性阻塞性肺疾病； 肺大血管阻力增加，如肺动脉狭窄、肺动脉高压及某些先天性心脏病（如法洛四联症和房室间隔缺损）。 由于右心室负荷过重，不能将体循环回流的血液充分输送至肺循环，临床上以体循环淤血、静脉压升高、下肢甚至全身性水肿为特征。
全心衰竭
左、右心室同时或先后发生衰竭，称为全心衰竭。 可见于病变同时侵犯左、右心室，如心肌炎、心肌病等。 由于长期左心衰竭导致肺循环阻力增加，久之合并右心衰竭在临床上较为常见。
左室射血分数分类
射血分数降低的心力衰竭
左室射血分数(leftventricular ejection fraction, L VEF)是每搏输出量占左心室舒张末容积的百分比，在静息状态下为55%~70%, 是评价左心室射血效率的常用指标，能较好地反映心肌收缩功能的变化。 HFrEF常见于冠心病和心肌病等引起的心肌收缩力降低，其特点是LVEF<40% , VEDV增加，心腔扩大，又称为收缩性心力衰竭(systolicheart failure)
收缩性心力衰竭
心肌收缩力下降，心排血量不能满足机体代谢的需要，导致器官、组织血液灌流不足，同时出现体循环和（或）肺循环淤血的表现，称收缩性心力衰竭
射血分数中间范围的心力衰竭
2016年欧洲心力衰竭指南将LVEF在40%~49%的心力衰竭命名为HFmrEF,患者可能主要为轻度收缩功能不全，但也有舒张功能不全的特点。
射血分数保留的心力衰竭
指心肌收缩功能损伤相对不明显时，因心肌舒张功能异常或（和）室壁僵硬度增加而造成心室充盈量减少，需提高心室充盈压才能达到正常的心排血量。 HFpEF常见于高血压伴左室肥厚和肥厚型心肌病等，临床特点是LVEF≥50%,可有左室肥厚 以及左房扩大的表现，但左心室扩大通常不明显，但由于升高的充盈压逆传到静脉系统，患者表现出肺循环甚或体循环淤血，又称为舒张性心力衰竭(diastolic heart failure) 。 值得注意的是，在心功能不全的早期，患者的心脏受损可能以单纯的收缩或舒张功能减退为主。当心脏损伤发展到一定阶段，心肌收缩和舒张功能障碍常同时并存。 例如，高血压性心脏病早期可以只有心室充盈量减少，但随着心肌的代谢、功能和结构改变，最终会发展成收缩和舒张功能障碍。
舒张性心力衰竭
少数情况下心肌收缩力尚可维持正常心排血量，但由于异常增高的左心室充盈压，导致肺静脉回流受阻，肺循环淤血，称舒张性心力衰竭
按心排血量分类
低输出量性心力衰竭
患者的心排血量低于正常群体的平均水平，常见于冠心病、高血压、心脏瓣膜性疾病及心肌炎等引起的心功能不全。 由于外周血管阻力增加，患者可有血管收缩，四肢发冷、苍白、脉压减小和动－静脉血氧含量差增大的表现。
高输出量性心力衰竭
主要见于严重贫血、妊娠、甲状腺功能亢进、动－静脉痿及维生素B1缺乏症等。 上述疾病时因外周血管阻力降低、血容量扩大或循环速度加快，静脉回心血量增加，心脏过度充盈，代偿阶段其心排血量明显高于正常，处于高动力循环状态。由于心脏容量负荷长期过重，供氧相对不足，能量消耗过多。 一旦发展至心功能不全，心排血量较心功能不全前（代偿阶段）有所下降，不能满足上述病因造成的机体高水平代谢的需求，但患者的心排血量仍高于或不低于正常群体的平均水平。
按病变程度分类

按发病速度分类
急性心力衰竭
指突然起病或在原有慢性心力衰竭基础上急性加重的心肌收缩力降低、心脏负荷加重，造成急性心排血量骤降和组织淤血的临床综合征。 急性左心衰竭最为常见，大多数表现为收缩性心力衰竭，也可以表现为舒张性心力衰竭，常危及生命
早期：疲乏、运动耐力明显减低、心率增加。继而出现劳力性呼吸困难、夜间阵发性呼吸困难、高枕睡眠等。
急性肺水肿：起病急，病情可迅速发展至危重状态。突发的严重呼吸困难、端坐呼吸、喘息不止、烦躁不安并有恐惧感，频繁咳嗽并咯出大量粉红色泡沫样痰，心率快。
心源性休克：收缩压降至90mmHg以下，持续30分钟以上，或原有高血压的患者收缩压降低≥60mmHg。皮肤湿冷、苍白和发绀。心动过速>110次/分。尿量明显减少，甚至无尿。意识障碍，常有烦躁不安、激动焦虑、恐惧和濒死感，逐渐发展至意识模糊甚至昏迷。
慢性心力衰竭
1. 左心衰：劳力性呼吸困难、端坐呼吸、阵发性夜间呼吸困难。最常见的是运动耐力下降、乏力。
2. 右心衰：腹部或腿部水肿。
3. 舒张性心力衰竭：初期表现不明显，后期逐渐出现运动耐力下降、气促、肺水肿。
心力衰竭时通常伴有体循环和（或）肺循环的被动性充血，故又称充血性心力衰竭(congestive heart failure, CHF)
B. 病因与诱因
病因  诱因 
病因
心肌收缩性降低
心肌收缩性是指不依赖于心脏前负荷与后负荷变化的心肌本身的收缩特性，主要受神经－体液因素的调节，如交感神经、儿茶酚胺、电解质（特别是Ca 2+和K+）及某些药物均可通过改变心肌收缩性来调节心肌收缩的强度和速度。 心肌的结构或代谢性损伤可引起心肌的收缩性降低，这是引起心功能不全特别是收缩性心功能不全最主要的原因。 例如，心肌梗死、心肌炎和心肌病时，心肌细胞发生变性、坏死及组织纤维化，导致收缩性降低。而心肌缺血和缺氧首先引起心肌能量代谢障碍，久之亦合并有结构异常，导致心脏泵血能力降低。阿霉素等药物和酒精亦可以损害心肌的代谢和结构，抑制心肌的收缩性。
心室负荷过重
心室的负荷过重可引起心肌发生适应性改变，以承受增高的工作负荷，维持相对正常的心排血量。但长期负荷过重，超过心肌的代偿能力时，会导致心肌的舒缩功能降低。
前负荷
心室的前负荷是指心脏收缩前所承受的负荷，相当千心室舒张末期容槛或压力，又称容最负荷(volume load)。 左心室前负荷过重主要见于二尖瓣或主动脉瓣关闭不全引起的心室充盈量增加； 右心室前负荷过重主要见于房室间隔缺损出现左向右分流时，以及三尖瓣或肺动脉瓣关闭不全。 严重贫血、甲状腺功能亢进及维生素B1缺乏引起的脚气性心脏病时，外周血管阻力降低，而动－静脉痿是血液经异常通路回流，均可使回心血量增加，左、右心室容量负荷都增加。
后负荷
后负荷是指心室射血时所要克服的阻力，又称压力负荷(pressure load)。 测量左心收缩期室壁张力可以准确反映左心后负荷的大小，但通常用动脉血压来代替。 左心室后负荷过重主要见于高血压、主动脉缩窄和主动脉瓣狭窄等； 肺动脉高压和肺动脉瓣狭窄则加重右心室后负荷。 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease)时肺循环阻力增加，久之因右心后负荷过重引起肺源性心脏病。
心室舒张及充盈受限
指在静脉回心血最无明显减少的情况下，因心脏本身的病变引起的心脏舒张和充盈障碍。例如： 心肌缺血可引起能量依赖性舒张功能异常。 左心室肥厚、纤维化和限制性心肌病使心肌的顺应性减退，心室舒张期充盈障碍。二尖瓣狭窄导致左心室充盈减少，肺循环淤血和压力升高； 三尖瓣狭窄导致右心室充盈减少，体循环淤血。心包炎时，虽然心肌本身的损伤不明显，但急性心包炎时可因心包腔内大益炎性渗出限制心室充盈； 慢性缩窄性心包炎时由千大益的瘢痕粘连和钙化使心包伸缩性降低，心室充盈减少，均造成心排血量降低。 值得注意的是，随着人类疾病谱的变化，引起心功能不全的主要病因也发生了改变。在发达国家，冠心病是引起心功能不全的第一位病因，占 50% -70% 。我国在 20 世纪 80 年代前，风湿性瓣膜病是引起心功能不全的第一位原因，而目前冠心病和高血压已成为引起心功能不全的主要病因。
诱因
凡是能增加心脏负荷，使心肌耗氧量增加和（或）供血供氧减少的因素皆可能成为心功能不全的诱因。 引起心功能不全较常见的诱因是感染，特别是呼吸道感染。 感染机制：除致病微生物及其产物可以直接损伤心肌外，感染引起的发热可导致交感神经兴奋，增加心率和心肌耗氧量。 如果合并呼吸道病变，如 支气管痉挛、黏膜充血和水肿等，还可使肺循环阻力增加，加重右心室负荷。 心律失常尤其是快速型心律失常，如室上性心动过速、伴有快速心室律的心房颤动和心房扑动等可诱发心功能不全。 心率增快可使心肌耗氧量增加，亦可使舒张期缩短，既减少冠脉供血，又引起心室充盈不足。 快速型心律失常引起的房、室收缩不协调，也可导致心排血量下降。 缓慢型心律失常，如高度房室传导阻滞等， 当每搏心排血量的增加不能弥补心率减少造成的心排血量降低时可诱发心功能不全。 妊娠期血容量增加，至临产期可比妊娠前增加20%以上，且血浆容量增加超过红细胞数量的增加，因此易出现稀释性贫血及心脏负荷加重。 妊娠特别是分挽时疼痛、精神紧张，使交感－肾上腺髓质系统兴奋，除增加心率外，还引起外周小血管收缩，加重心脏后负荷。 由于心功能不全多呈慢性过程，需要长期治疗。 因患者或医师的原因引起的治疗不当也是诱发心功能不全的重要原因。 例如，使用某些可抑制心肌收缩力的药物，如钙通道拮抗剂和抗心律失常药等；洋地黄中毒、使用可促进钠水潴留的非甾体类抗炎药等。 过量或过快输液可加重心脏前负荷而诱发心功能不全，对于老年患者及原有心功能损伤者应特别注意。 电解质代谢紊乱，特别是钾离子可通过干扰心肌兴奋性、传导性和自律性引起心律失常； 酸中毒主要通过干扰心肌钙离子转运而抑制心肌的收缩性。 此外，劳累、气温变化、情绪波动、外伤与手术等均可加重心脏负荷，诱发心功能不全。 认识和防止这些诱因可 以减缓或阻止心功能的恶化。
C. 发生机制
心功能不全的发生机制复杂，迄今尚未完全阐明。 目前认为，心功能不全的发生发展是多种机制共同作用的结果。 不同原因所致的心功能不全以及心功能不全发展的不同阶段参与作用的机制不同，但是，神经－体液调节失衡在其中起着关键作用，而心室重塑是心功能不全发生与发展的分子基础，最终的结果是导致心肌舒缩功能障碍。
正常心肌舒缩的分子基础
心肌组织由许多心肌细胞相互联结而成。 心肌细胞内有成束的肌原纤维，沿心肌细胞纵轴平行排列。肌原纤维由多个肌节连接而成，心肌收缩与舒张的实质是肌节的缩短与伸长
收缩蛋白
肌节是心肌舒缩的基本单位，主要由粗、细肌丝组成。 粗肌丝的主要成分是肌球蛋白(myosin),分子量约 500kD,全长约 150nm,由杆状的尾部、能弯曲的颈部和粗大的头部三部分构成。 头部具有ATP 酶活性，可分解 ATP,提供肌丝滑动所需要的能量。头部含有与肌动蛋白(actin)之间形成横桥(cross-bridge)的位点，在粗细肌丝之间的滑行中起重要作用。 细肌丝的主要成分是肌动蛋白，分子量47kD, 呈球形，互相串联成双螺旋的细长纤维。肌动蛋白上有特殊的位点，可与肌球蛋白形成可逆性结合。 肌动蛋白和肌球蛋白是心肌舒缩活动的物质基础，称为收缩蛋白。
调节蛋白
主要由细肌丝上的 向肌球蛋白(tropomyosin)和肌钙蛋白(troponin)组成。 向肌球蛋白呈杆状，含有两条多肤链，头尾串联并形成螺旋状细长纤维嵌在肌动蛋白双螺旋的沟槽内。 肌钙蛋白由向肌球蛋白亚单位(TnT)钙结合亚单位(TnC)和抑制亚单位(Tnl)构成一个复合体。 调节蛋白本身没有收缩作用，主要通过肌钙蛋白与Ca2十的可逆性结合改变向肌球蛋白的位置，从而调节粗、细肌丝的结合与分离。
心肌的兴奋－收缩耦联
当心肌细胞兴奋时，细胞膜电位的变化可以激活细胞膜上的L型钙通道开放，细胞外 Ca2+顺浓度梯度进入细胞，进一步激活肌质网内储存的 Ca2•释放，使胞质内 Ca2•浓度迅速升高。 Ca2+和肌钙蛋白结合，改变向肌球蛋白的位置，从而暴露肌动蛋白上肌球蛋白的作用点，使肌球蛋白头部与肌动蛋白结合形成横桥。 胞质Ca2•浓度的升高可激活肌球蛋白头部的 Ca2•-Mg2• -ATP酶，水解ATP释放能量，引发心肌收缩，完成由化学能向机械能的转化，形成一次兴奋－收缩耦联。 在此过程中，Ca2•为兴奋－收缩耦联活动中的重要调节物质，ATP则为粗、细肌丝的滑动提供能量。
心肌的舒张
当心肌细胞复极化时，大部分 Ca2+由肌质网 Ca2•-ATP摄取并储存在肌质网，小部分由细胞膜钠－钙交换蛋白 和细胞膜Ca2•-ATP转运至细胞外，使胞质 Ca2+浓度迅速降低，Ca2+ 与肌钙蛋白解离，肌动蛋白的作用位点又被掩盖，横桥解除，心肌舒张
发生机制
心肌收缩功能降低
心肌收缩能力降低是造成心脏泵血功能减退的主要原因，可以由心肌收缩相关的蛋白改变、心肌能量代谢障碍和心肌兴奋－收缩耦联障碍分别或共同引起。
心肌收缩相关的蛋白改变
心肌细胞数量减少
心肌细胞数量减少：多种心肌损害（如心肌梗死、心肌炎及心肌病等）可导致心肌细胞变性、萎缩，严重者因心肌细胞死亡而使有效收缩的心肌细胞数量减少，造成原发性心肌收缩力降低。心肌细胞死亡可分为坏死(necrosis)与凋亡(apoptosis)两种形式。
心肌细胞坏死
心肌细胞在严重的缺血、缺氧、致病微生物（细菌和病毒）感染、锑中毒及阿霉素毒性等损伤性因素作用下，因溶酶体破裂，大量溶酶体酶特别是蛋白水解酶释放，引起细胞成分自溶，心肌细胞发生坏死，心肌收缩性严重受损。 在临床上，引起心肌细胞坏死最常见的原因是急性心肌梗死。一般而言，当梗死面积达左室面积的 23% 时便可发生急性心力衰竭。
心肌细胞凋亡
细胞凋亡是引起心肌收缩力降低的重要原因，特别是造成老年心脏心肌细胞数量减少的主要原因。 细胞凋亡除可以直接引起收缩能力降低外，还可由于心肌肥大与 凋亡共存使心肌肥厚与后负荷不匹配，使室壁应力增大并进一步刺激重构与凋亡。 在心功能不全时，心肌细胞凋亡又可致室壁变薄，心室进行性扩大。因此，干预心肌凋亡已成为防治心功能不全的重要目标之一
老年人常见
心肌结构改变
在分子水平上，肥大心肌的表型改变，胎儿期基因过表达；而一些参与细胞代谢和离子转运的蛋白质，如肌质网钙泵蛋白和细胞膜L型钙通道蛋白等合成减少。 在细胞水平上，心肌肥大的初期，心肌的组织结构基本正常。可见一定程度的线粒体数目增多、表面积增大，肌原纤维增多和细胞核增大。这些变化可改善细胞的内呼吸功能，使细胞利用氧的能力增强，以克服供氧不足带来的不利影响。但心肌过度肥大时，尤其是增粗时，肌丝与线粒体呈不成比例的增加，肌节不规则叠加，加上显著增大的细胞核对邻近肌节的挤压，导致肌原纤维排列紊乱，心肌收缩力降低。 在器官水平上，与代偿期的心腔扩大和心室肥厚不同，衰竭时的心室表现为心腔扩大而室壁变薄，扩张的心室几何结构发生改变，横径增加使心脏由正常的椭圆形变成球状。心室扩张使乳头肌不能锚定房室瓣，主动脉和肺动脉瓣环扩大，可造成功能性瓣膜返流，导致心室泵血功能进一步降低，而血流动力学紊乱进一步加重并参与心室重塑的进展。 值得注意的是，损伤心脏各部分的变化并不是均一的。重构心脏不同部位的心肌肥大、坏死和凋亡共存，心肌细胞和非心肌细胞的肥大与萎缩、增殖与死亡共存。 例如，在缺血中心区往往以心肌坏死为主，而在缺血边缘区可以观察到许多细胞凋亡，在非缺血区发生反应性心肌肥大。心肌细胞减少伴有成纤维细胞增殖，细胞外基质增多，发生心脏纤维化。衰竭心脏在多个层次和水平出现的不均一性改变是造成心脏收缩能力降低及心律失常的结构基础
心肌能量代谢障碍
ATP是心肌唯一能够直接利用的能量形式，心肌细胞必须不断合成ATP以维持正常的泵血功能和细胞活力。心肌的能量代谢包括能量产生、储存和利用三个环节。其中任何一个环节发生障碍，都可导致心肌收缩性减弱
能量生成障碍
生理状态下，维持心脏收缩功能和基础代谢所必需的ATP主要来自线粒体的氧化代谢，极少量来源于糖酵解。 供给心肌能量的底物包括脂肪酸、葡萄糖、乳酸、酮体和氨基酸等。 在有氧条件下，正常心肌优先利用脂肪酸，心肌约2/3的ATP来源于脂肪酸的[3-氧化，仅1/3由葡萄糖及乳酸等分解产生。在心功能不全的过程中，心肌脂肪酸氧化明显下调，底物代谢从优先利用脂肪酸 向利用葡萄糖转变，而缺氧或损伤的心肌线粒体的结构与功能发生改变，有氧氧化障碍，糖酵解加速，不仅造成心肌能量生成减少，还使局部乳酸生成增加，进一步损伤心肌。 心脏是一个高耗氧的器官。骨骼肌从动脉血中摄取 20% -25% 的氧，而心肌细胞从动脉血中摄取 75% 的氧，冠状动静脉血氧含量差可达14mVdl, 这意味着当心肌需氧增加时，主要依赖增加心肌的血液供应来保证心肌的能量生成。冠心病引起的心肌缺血是造成心肌能量生成不足的最常见原因，休克、严重贫血等也可以减少心肌的供血供氧，引起心肌能量生成障碍。 过度肥大的心肌内线粒体含量相对不足，而且肥大心肌的线粒体氧化磷酸化水平降低。 心肌肥大时，毛细血管的数量增加不足，这些均导致肥大心肌产能减少。 此外，维生素Bl 缺乏引起的丙酮酸氧化脱羧障碍，也使心肌细胞有氧氧化障碍，导致ATP生成不足。
能量储备减少
当心肌产生足够的ATP时，在磷酸肌酸激酶(cretine phosphate kinse)的催化下，ATP与肌酸之间发生高能磷酸键转移而生成磷酸肌酸(creatine phosphate , CP) , 迅速将线粒体中产生的高能磷酸键以能量贮存的形式转移至胞质。 随着心肌肥大的发展和心肌损伤的加重，产能减少而耗能增加，尤其是磷酸肌酸激酶同工型发生转换，导致磷酸肌酸激酶活性降低，使储能形式的磷酸肌酸含量减少，作为能量储备指数的 CP/ATP比值明显降低。当心肌细胞坏死时，细胞膜完整性破坏，磷酸肌酸激酶释放入血，使血清磷酸肌酸激酶活性升高，可用于评价心肌细胞的损伤程度。 注释：就这个酶无意间入血导致本来就不充裕的ATP雪上加霜
能量利用障碍
心肌对能量的利用是指把ATP储存的化学能转化成为心肌收缩的机械做功的过程。 在收缩期，Ca2+与肌钙蛋白 C结合，位于肌球蛋白头部的Ca2+ -Mg2+ -ATP酶水解ATP, 这不仅为横桥的形成与滑动提供能量，还影响肌球蛋白与肌动蛋白的亲和力。当肌球蛋白与ADP及 Pi结合时，与肌动蛋白的亲和力高；而与ATP结合时，与肌动蛋白的亲和力低。因此，Ca 2+ -Mg2+ -ATP酶活性是决定心肌对ATP进行有效利用和收缩速率的重要因素。 在人类衰竭的心肌中Ca 2+ -Mg2+ ATP酶活性降低，其机制主要与 心肌调节蛋白改变有关。 如肌球蛋白轻链-1(myosin light chain, MLC-1)的胎儿型同工型增多；肌钙蛋白T亚单位的胎儿型同工型(TnT4)增多等，使肥大心肌肌球蛋白头部的ATP 酶活性降低，利用ATP产生机械功障碍， 心肌收缩性降低。
心肌兴奋－收缩耦联障碍
心肌的兴奋是电活动，而收缩是机械活动，Ca 2+在把心肌兴奋的电信号转化为收缩的机械活动中发挥了极为重要的中介作用。 Ca 2+可通过多个机制影响心肌的兴奋－收缩耦联， 进而调控心肌的收缩与舒张 。 收缩：心肌细胞兴奋时，膜去极化激活细胞膜 L 型钙通道开放，少量细胞外Ca 2+迅速进入胞质， 触发肌质网内储存的Ca 2+释放入胞质， 胞质Ca 2+浓度快速上升，Ca 2+与肌钙蛋白C结合， 引起心肌收缩。 舒张：当心肌开始舒张时，肌质网Ca2+ -ATP酶（又称钙泵）消耗ATP将Ca 2+转运至肌质网内储存。 此外，还有少量胞质内Ca 2+经细胞膜上的Na + Ca2+交换蛋白与钙泵转运到细胞外。 在这一过程中，Ca正与肌钙蛋白C的结合是横桥形成的启动环节，而肌质网Ca 2+ATP酶是调控心肌舒张的重要靶点。任何影响心肌对Ca 2+转运和分布的因素都会影响钙稳态，导致心肌兴奋－收缩耦联障碍。
肌质网钙转运功能障碍
肌质网通过摄取、储存和释放三个环节维持胞质Ca2+ 的动态变化，从而调节心肌的舒缩功能。 心功能不全时，肌质网Ca 2+ 摄取和释放能力明显降低，导致心肌兴奋－收缩耦联障碍。其机制是： 心肌质网释放的Ca 2+约占心肌收缩总钙量的75%,过度肥大或衰竭的心肌细胞中，肌质网钙释放蛋白的含量或活性降低，Ca2+释放量减少。 肌质网Ca 2+—ATP酶含量或活性降低，使肌质网摄取Ca2+减少，一方面胞质内不能迅速降低，使 心肌舒张延缓；另一方面造成肌质网贮存的Ca2+量减少，供给心肌收缩的Ca 2•不足， 心肌收缩性受到抑制。
胞外Ca 2•内流障碍
心肌收缩时胞质中的Ca 2+ 除大部分来自肌质网外，尚有少量从细胞外经L型钙通道内流。Ca 2+内流在心肌收缩活动中起重要作用，它不但可直接升高胞内Ca 2+浓度，更主要的是触发肌质网释放Ca 2+，长期心脏负荷过重或心肌缺血缺氧时， 都会出现细胞外Ca 2+内流障碍，其机制为： 心肌内去甲肾上腺素合成减少及消耗增多，导致去甲肾上腺素含量下降； 过度肥大的心肌细胞上β肾上腺素受体密度相对减少； 心肌细胞β肾上腺素受体对去甲肾上腺素的敏感性降低， 这些机制都使β肾上腺素受体兴奋引起的L型钙通道磷酸化降低， 细胞膜L型钙通道开放减少，导致Ca 2+内流受阻。 此外，细胞外液的 K+与 Ca2+ 在心肌细胞膜上有竞争作用，因此在高钾血症时 k+可阻止 Ca2+的内流，导致胞内Ca2+浓度降低
肌钙蛋白与 Ca2+结合障碍
心肌兴奋－收缩耦联的关键是 Ca2+与肌钙蛋白 C 结合，它不但要求胞质的 Ca2+浓度迅速上升到足以启动收缩的阈值(10-5moVL), 同时还要求肌钙蛋白活性正常，能迅速与Ca2+结合，否则可导致兴奋－收缩耦联中断。 各种原因引起心肌细胞酸中毒时，由于H+与肌钙蛋白的亲和力比 Ca2+大，H+占据了肌钙蛋白上的 Ca2+结合位点，此时即使胞质 Ca2+浓度已上升到收缩阈值，也无法与肌钙蛋白结合，心肌的兴奋－收缩耦联因而受阻。 酸中毒还可引起高钾血症，减少钙离子内流；H+浓度升高使肌质网中钙结合蛋白与 Ca2+亲和力增大，使肌质网在心肌收缩时不能释放足量的 Ca2+。
心肌舒张功能障碍
舒张期是指心动周期中从主动脉瓣关闭到二尖瓣关闭之间的时间，心脏舒张是保证心室有足够的血液充盈的基本因素， 其功能障碍的特点是在左室收缩功能正常时，左室充盈压升高。任何使心室充盈量减少、弹性回缩力降低和心室僵硬度(ventricular stiffness)增加的疾病都可以引起心室舒张功能降低。 例如，高血压性心脏病时可因心室壁增厚，特别是向心性肥厚降低心室充盈量。心肌负荷过重和衰老时都可伴有心肌纤维化，造成心室僵硬度增加，使心脏的被动充盈受损，需加强心房收缩以完成对心室的充盈，左心腔内充盈压升高。心肌舒张功能障碍的确切机制目前尚不完全清楚，可分为主动性舒张功能减弱和被动性舒张功能减弱。 
主动性舒张功能减弱
发生于舒张早期。 心肌收缩后，产生正常舒张的首要因素是胞质中Ca2+浓度要迅速从 10-5moVL 降至 10-1moVL, Ca2+ 与肌钙蛋白解离，肌钙蛋白恢复原来的构型。胞质内 Ca2+大部分被 Ca2+-ATP 酶摄取入肌质网，少量运出细胞外，因此心脏舒张是能量依赖性的。 肥大和衰竭心肌细胞由于缺血缺氧，ATP 供应不足，肌质网或心肌细胞膜上Ca2+-ATP 酶活性降低，不能迅速将胞质内 Ca2+摄取入肌质网或向细胞外排出，使心肌收缩后胞质内 Ca2+浓度不能迅速降低并与肌钙蛋白解离，导致心室舒张迟缓和不完全，从而使心肌舒张功能降低。 缺血心肌的舒张功能障碍可以出现在收缩功能障碍之前。 另外，肌球－肌动蛋白复合体的解离也是一个需要消耗 ATP 的主动过程。损伤的心肌由于 ATP 缺乏及 Ca2+与肌钙蛋白亲和力增加，使肌球－肌动蛋白复合体解离困难，肌动蛋白难以恢复原有的构型，影响心室的舒张和充盈
被动性舒张功能减弱
见于舒张晚期，指心室顺应性(ventricular compliance)降低及充盈障碍。 心室顺应性是指心室在单位压力变化下所引起的容积改变(dV/dp),其倒数dp/dV即为心室僵硬度。 高血压及肥厚性心肌病时心室壁增厚，心肌炎症、纤维化及间质增生等均可引起心室壁成分改变，导致心室顺应性下降，心室在舒张末期容量减少，每搏输出量减少，而心室收缩末期容量无明显变化。  此时，需提高心室的充盈压以维待心室的充盈量。当左室舒张末期压力过高时，肺静脉压随之 上升，从而出现肺淤血、肺水肿等左心衰竭的临床表现。 此时，心肌的收缩功能尚无明显损伤，心排血量无明显降低。 心室舒张末期压力容积(P-V)曲线可反映心室的顺应性和僵硬度。 当顺应性下降（僵硬度增大）时，压力－容积曲线左移 。 由于冠心病和高血压已经成为心功能不全的主要病因，因舒张功能障碍引起的心功能不全也日益受到重视。 此外，心肌细胞骨架的改变、后负荷过 大、心率过快、心室显著扩张以及心室的相互作用也会影响心室舒张功能。
心脏各部分舒缩活动不协调
为保持心功能的稳定，心脏各部、左－右心之间、房－室之间以及心室本身各区域的舒缩活动处于高度协调的工作状态。 也就是说，心排血量的维持除受心肌舒缩功能的影响外，还需要心房和心室、左心和右心舒缩活动的协调一致。 一旦心脏舒缩活动的协调性被破坏，将会引起心脏泵血功能紊乱而导致心排血量下降。 在心肌炎、甲状腺功能亢进、严重贫血、高血压性心脏病、肺心病时，由于病变呈区域性分布，病变轻的区域心肌舒缩活动减弱，病变重的心肌完全丧失收缩功能，非病变心肌功能相对正常，甚至代偿性增强，不同功能状态的心肌共处一室，特别是病变面积较大时必然使整个心脏的舒缩活动不协调，导致心排血量下降。 特别是心肌梗死患者，心肌各部分的供血是不均一的，梗死区、边缘缺血区和非病变区的心肌在兴奋性、自律性、传导性、收缩性方面都存在差异，在此基础上易发生心律失常，使心脏各部分舒缩活动的协调性遭到破坏。 度过心肌梗死的急性期后，坏死心肌被纤维组织取代，该处室壁变薄，收缩时可向外膨出，形成室壁瘤，影响心脏泵血。 无论是房室活动不协调还是两侧心室不同步舒缩，心排血量均有明显的降低。
D. 机体的代偿反应
生理条件下，心排血量可以随着机体代谢需要的升高而增加，这主要是通过对心率、心室前、后负荷和心肌收缩性的调控实现的。 心脏泵血功能受损时，心排血量减少可以通过多种途径，引起内源性神经－体液调节机制激活，这是心功能减退时介导心内与心外代偿与适应反应的基本机制，也是导致心功能不全发生与发展的关键途径。 
神经体液调节机制激活
在初始的心肌损伤发生后，患者循环血或组织中儿茶酚胺、血管紧张素II(angiotensin lI , Ang II)、醛固酮、内皮素、肿瘤坏死因子等的含量或活性升高。 这些神经－体液因子的增加在早期有一定的代偿意义，可引起心脏本身以及心外组织器官的一系列代偿适应性变化，其中既有迅速启动的功能性代偿，又有缓慢持久的结构性代偿。 在心功能不全的最初阶段，这些适应性变化对于维持心脏泵血功能、血流动力学稳态及重要器官的血流灌注起着十分重要的作用。但是，随着时间的推移，神经－体液调节机制失衡的不利作用也逐渐显现出来，成为加重心肌损伤、促使心脏泵血功能降低及心功能不全进展的关键环节。在神经－体液调节机制中，最为重要的是交感-肾上腺髓质系统和肾素－血管紧张素醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system)的激活。
注释

交感肾上腺髓质系统激活
心功能不全时，心排血量减少可以激活颈动脉窦和主动脉弓的压力感受器，进而激活交感－肾上腺髓质系统，表现为交感神经活性升高，血浆儿茶酚胺浓度升高。 在短期内，交感神经兴奋不但可使心肌收缩性增强、心率增快，心排血量增加，提高心脏本身的泵血功能，而且通过对外周血管的调节在血流动力学稳态中起着极为重要的支持作用。 例如，腹腔内脏等阻力血管收缩有助于维持动脉血压，保证重要器官的血流灌注，静脉血管的收缩有助于提高回心血量。 在心功能受损较轻特别是急性心肌损伤时，交感－肾上腺髓质系统激活引起的心血管代偿调节能有效地防止心排血症和血压发生明显的变化。 但长期过度地激活交感－肾上腺髓质系统会对机体造成不利影响。 例如，心肌损伤可引起心脏肾上腺素受体及其信号转导系统下调等。外周血管阻力增加会加重心脏后负荷，进而减少心排血量。内脏器官长时间供血不足会引起其代谢、功能和结构改变。
肾素血管紧张素醒固酮系统激活RAAS
肾脏低灌流、交感神经系统兴奋和低钠血症等都可以激活肾素－血管紧张素－酪固酮系统。 AngII增加可以通过直接的缩血管作用及与去甲肾上腺素的协同作用对血流动力学稳态产生明显影响。 Ang II可以升高肾灌注压，通过肾内血流的重分布维持肾小醛球血流量，从而维持肾小球滤过率。醛固酮增加可引起钠潴留，通过维持循环血量保持心排血量正常 。 但是，肾素－血管紧张素-醛固酮系统的过度激活也有明显的副作用。例如 过度的血管收缩加重左心室后负荷； 促进肾上腺皮质释放醛固酮而致水钠潴留、低钾，增加心脏的负荷（心室充盈压进一步升高）而加重心力衰竭钠。 Ang II还可直接促进心肌和非心肌细胞肥大或增殖。醛固酮增加除可促进远曲小管和集合管上皮细胞对钠水的重吸收、引起水钠潴留外，还可作用于心脏成纤维细胞，促进胶原合成和心室 纤维化。(心肌肥厚、心室重构) 总体来说，肾素－血管紧张素－醛固酮系统激活在心功能不全的代偿及失代偿调节中的作用是弊大于利。
弊大于利

钠尿肤系统激活ANP
心房肌主要合成和分泌心房钠尿肽（ANP) , 心室肌主要合成和分泌B型钠尿肽（BNP) , 它们均是钠尿肽家族的成员。BNP基因转录生成由134个108个氨基酸构成的B型钠尿肽原，当心肌细胞受到刺激时，在活化酶的作用下裂解释放，在释放入血液循环的过程中被蛋白水解酶裂解成由32个氨基酸残基组成的具有生物学活性的BNP（环性多肽（BNP）） 和由76个氨基酸残基组成无生物学活性的N末端B型钠尿肽原(直线多肽, NT-proBNP )。NT-proBNP比BNP具有更长的半衰期及更高的稳定性，其浓度可反映短暂时间内新合成的而不是贮存的BNP 释放，因此能更好地反映BNP 通路的激活。钠尿肽类激素具有利钠排尿、扩张血管和抑制肾素及醛固酮的作用。 心房钠尿肽是ANP、脑钠肽是BNP。B型尿钠肤又称脑尿钠肽，是由心肌细胞合成的具有生物学活性的天然激素，主要在心室表达，同时也存在于脑组织中。 BNP具有强大的利钠、利尿、扩血管、降血压的作用，且可抑制 血管平滑肌细胞和成纤维细胞增殖，从而在血管重塑及血压调节中起重要作用。 当左心室功能不全时，心室的体积和压力增高而快速合成释放入血，导致血浆内BNP的升高，有助于调节心脏功能。其升高的程度与心室扩张和压力超负荷成正比，可敏感和特异性地反映左心室功能的变化 生理状态下，循环血中可检测到少量BNP/NT-proBNP。心功能不全时，心脏负荷增加或心室扩大，心肌细胞受牵拉而合成并释放BNP/NT-proBNP入血，血浆BNP/NT-proBNP含量升高，并与心功能分级呈显著正相关。 目前，动态监测血中BNP/NT-proBNP浓度已成为心功能不全诊断和鉴别诊断、风险分层以及预后评估的重要生化指标。 BNP小于lOOpg/ml可排除心力衰竭 心功能不全还会激活肿瘤坏死因子等炎性介质的释放；引起内皮素和一氧化氮等血管活性物质的改变，这些因素都在不同程度上参与了心功能不全的代偿以及失代偿过程。 在神经－体液机制的调控下，机体对心功能降低的代偿反应可以分为心脏本身的代偿和心外代偿两部分。
精氨酸加压素 (arginine vasopressin, AVP)增多
心力衰竭时患者血中 AVP(精氨酸加压素)含量增加，AVP通过特异受体(V,)与G蛋白偶联，激活磷脂酶C(PLC),产生IP3和DAG,使血管平滑肌细胞内Ca2+增加而收缩血管，增加心脏负荷。
血液及心肌组织中内皮素 (endothelin, ET)增多
心力衰竭时，多种刺激因素如低氧、氧自由基、AngII等都能促使心内膜下心肌以自分泌、旁分泌方式产生内皮素，产生强烈收缩血管作用和正性肌力作用。 此外，内皮素还有明显的促生长作用而引起心室重构。
心力衰竭患者
心脏本身的代偿
心脏本身的代偿形式包括心率增快、心脏紧张源性扩张、心肌收缩性增强心和室重塑(ventricular remodeling)。 其中，心率加快、心脏紧张源性扩张和心肌收缩性增强属于功能性调整，可以在短时间内被动员起来； 而心室重塑是心室在前负荷和后负荷长期增加时，通过改变心室的结构、代谢和功能而发生的慢性综合性代偿适应性反应。
心率加快
心排血量是每搏输出量与心率的乘积，在一定的范围内，心率加快可提高心排血量，并可提高舒张压，有利于冠脉的血液灌流，对维持动脉血压、保证重要器官的血流供应有积极意义。 当组织细胞对血供的需求增加时，正常的心脏可通过增加每搏输出量和心率增加心排血量。 而心功能不全时，由于损伤的心脏每搏输出量相对固定，难以增加，心率加快成为决定心排血量的主要因素。 心率主要受交感和副交感神经系统的调控。 心功能损伤时，心率加快的机制主要是： 压力感受器的调控：由于心排血量减少，主动脉弓和颈动脉窦压力感受器的刺激减弱，经窦神经传到中枢的抑制性冲动减少，交感神经兴奋，引起心率加快； 容量感受器的调控：心脏泵血减少使心腔内剩余血量增加，心腔舒张末期容积和压力升高，可刺激位于心房和心室的容量感受器，经迷走神经传入纤维至中枢，使迷走神经抑制、交感神经兴奋； 化学感受器的调控：如果合并缺氧，可以刺激主动脉体和颈动脉体化学感受器，反射性引起心率加快。 此外，焦虑、恐惧、应激、创伤和发热等刺激也可激活交感神经。 心率加快是一种易被快速动员起来的代偿反应，往往贯穿于心功能不全发生和发展的全过程。但是，心率加快的代偿作用也有一定的局限性，其原因是： 心率加快增加心肌耗氧量主； 心率过快（成人>180次/min)明显缩短心脏舒张期，不但减少冠脉灌流量，使心肌缺血、缺氧加重，而且缩短心室充盈时间，减少充盈量，心排血量反而降低
心脏紧张源性扩张
静脉回心血量可以在一定程度上调控心肌的收缩能力。根据Frank-Starling定律，肌节长度在1. 7 -2. 2µ,m的范围内，心肌收缩能力随心脏前负荷（心肌纤维初长度）的增加而增加。左室舒张末期压在0-6mmHg的范围内，肌节长度约为17-1.9µ,m。随着左室舒张末期充盈量增加，肌节长度增长，心肌收缩力逐渐增大。当肌节长度达到22µ,m时，粗、细肌丝处于最佳重叠状态，形成有效横桥的数目最多，产生的收缩力最大，这个肌节长度称为最适长度(Lm）。 当心脏收缩功能受损时，心脏本身会发生快速的、应急性的调节反应：由于每搏出最降低，使心室舒张末期容积增加，前负荷增加导致心肌纤维初长度增大（肌节长度不超过22µ,m) , 此时心肌收缩力增强，代偿性增加每搏输出量，这种伴有心肌收缩力增强的心腔扩大称为心脏紧张源性扩张，有利于将心室内过多的血液及时泵出。 近来的研究还指出，肌节长度的适度增长可增加心肌肌节对胞质Ca+的敏感性，增强心肌收缩力。 但是，心脏紧张源性扩张的代偿能力也是有限的，当前负荷过大、舒张末期容积或压力过高时，心室扩张使肌节长度超过2.2 µm,有效横桥的数目反而减少，心肌收缩力降低，每搏输出量减少。当肌节长度达到3.6 µm 时，粗、细肌丝不能重叠而丧失收缩能力。 应当注意的是，通过增加前负荷而增强心肌收缩力是急性心力衰竭时的一种代偿方式。 慢性心力衰竭时，心室扩张如在一定限度内可增加心肌收缩力。但长期前负荷过重引起的心力衰竭以及扩张性心肌病主要是引起肌节过度拉长，使心腔明显扩大。这种心肌过度拉长并伴有心肌收缩力减弱的心腔扩大称为肌源性扩张，其已失去增加心肌收缩力的代偿意义。 此外，过度的心室扩张还会增加心肌耗氧量，加重心肌损伤。
心肌收缩性增强
心肌收缩性主要取决于心肌的收缩蛋白、可供利用的ATP含量和胞质游离钙浓度。 心功能受损时，由于交感－肾上腺髓质系统兴奋，儿茶酚胺增加，通过激活β肾上腺素受体，增加胞质cAMP浓度，激活蛋白激酶A,使肌膜钙通道蛋白磷酸化，导致心肌兴奋后胞质Ca2+浓度升高而发挥正性变力作用。 在心功能损伤的急性期，心肌收缩性的增强对于维持心排血量和血流动力学稳态是十分必要的代偿和适应机制。而慢性心功能不全时，心肌β肾上腺素受体敏感性減弱，血浆中虽存在大量儿茶酚胺，但正性变力作用的效果显著减弱。
心室重塑
心脏由心肌细胞、非心肌细胞（包括成纤维细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞等）及细胞外基质(extracellular matrix)组成。 心室重塑是心肌损伤或负荷增加时，通过改变心室的结构、代谢和功能而发生的慢性综合性代偿适应性反应。 心肌细胞的结构性适应不仅有量的增加，即心肌肥大(myocardial hypertrophy) , 还伴随着质的变化，即细胞表型(phenotype)改变，其功能与代谢均有别千正常心肌细胞。 除心肌细胞外，非心肌细胞及细胞外基质也会发生明显的变化。
心肌细胞重塑
心肌肥大：正常心室肌细胞长约50 - lOO µm, 宽约10 -25 µm, 心房肌略小于心室肌。 心肌肥大是指心肌细胞体积增大， 在细胞水平上表现为细胞直径增宽，长度增加； 在器官水平表现为心室质（重）量增加，心室壁增厚。 临床上可用超声心动图等无创性方法检测心室壁厚度，因此心肌肥大又称为心室肥厚(ventricular hypertrophy)。虽然大多数学者认为，哺乳类动物千出生后不久，心肌细胞即丧失了有丝分裂能力而成为终末分化细胞。但目前发现，心肌肥大达到一定程度（成人心脏重量超过500g)时，心肌细胞亦可有数最的增多。近年来由不同来源的干细胞诱导分化成心肌细胞巳经成为治疗心功能不全的重要研究方向。
心肌肥大
反应性心肌肥大
当部分心肌细胞丧失时，残余心肌可以发生反应性心肌肥大 (reactive hypertrophy)
超负荷性心肌肥大
长期负荷过重可引起超负荷性心肌肥大(overloading hypertrophy)
向心性肥大
心脏在长期过度的后负荷作用下，收缩期室壁张力持续增加，心肌肌节呈并联性增生，心肌细胞增粗。 其特征是心室壁显著增厚而心腔容积正常甚或减小，使室壁厚度与心腔半径之比增大，常见于高血压性心脏病及主动脉瓣狭窄
离心性肥大
心脏在长期过度的前负荷作用下，舒张期室壁张力持续增加，心肌肌节呈串联性增生，心肌细胞增长，心腔容积增大； 而心腔增大又使收缩期室壁应力增大，进而刺激肌节并联性增生，使室壁有所增厚。离心性肥大的特征是心腔容积显著增大与室壁轻度增厚并存，室壁厚度与心腔半径之比基本保持正常，常见于二尖瓣或主动脉瓣关闭不全。
注释
无论是向心性肥大还是离心性肥大都是对室壁应力增加产生的适应性变化，是慢性心功能不全时极为重要的代偿方式。 心肌肥大时，室壁增厚可通过降低心室壁张力而减少心肌的耗氧量，有助于减轻心脏负担。 另外，心肌肥大时单位重量心肌的收缩性是降低的，但由于整个心脏的重量增加，所以心脏总的收缩力是增加的，有助于维持心排血量，使心脏在较长一段时间内能满足组织对心排血量的需求而不致发生心功能不全。 但是，心肌肥大的代偿作用也是有一定限度的。过度肥大心肌可发生不同程度的缺血、缺氧、能量代谢障碍和心肌舒缩能力减弱等，使心功能由代偿转变为失代偿。
心肌细胞表型的改变
指由于心肌所合成的蛋白质的种类变化所引起的心肌细胞“ 质＂ 的改变。在引起心肌肥大的机械信号和化学信号刺激下，可使在成年心肌细胞中处于静止状态的胎儿期基因被激活，如ANP、BNP和13-肌球蛋白重链(13-myosin heavy chain, !3-MHC)基因等，合成胎儿型蛋白质增加；或是某些功能基因的表达受到抑制，发生同工型蛋白之间的转换，引起细胞表型改变。表型转变的心肌细胞在细胞膜、线粒体 、肌质网、肌原纤维及细胞骨架等方面均与正常心肌有差异，从而导致其代谢与功能发生变化。 转型的心肌细胞分泌活动增强，还可以通过分泌细胞因子和局部激素，进一步促进细胞生长、增殖及凋亡，从而改变心肌的舒缩能力。
非心肌细胞及细胞外基质的变化
成纤维细胞占人心脏细胞总数的60% ~70%, 是细胞外基质的关键来源。 细胞外基质是存在于细胞间隙、肌束之间及血管周围的结构糖蛋白 、蛋白多糖及糖胺聚糖的总称，其中最主要的是 I 和Ⅲ型胶原纤维。 Ⅰ 型胶原是与心肌束平行排列的粗大胶原纤维的主要成分， Ⅲ型胶原则形成了较细的纤维网状结构。 胶原网络与细胞膜上的结合蛋白质连接，维系心肌细胞的有序排列，为心肌提供了高强度的抗牵拉能力，同时又将心肌收缩和舒张时伴随的张力变化传递至心肌的各个部分。 胶原纤维的益和成分是决定心肌伸展及回弹性能（僵硬度）的重要因素。 许多促使心肌肥大的因素如Angll、去甲肾上腺素和醛固酮等都可促进非心肌细胞活化或增殖，分泌大量不同类型的胶原等细胞外基质，同时又合成降解胶原的间质胶原酶和明胶酶等，通过对胶原合成与降解的调控，使胶原网络结构的生物化学组成（如 I 型与Ⅲ型胶原的比值）和空间结构都发生改变，引起心肌间质的增生与重塑。 一般而言，重塑早期 Ⅲ型胶原增多较明显，这有利肥大心肌肌束组合的重新排列及心室的结构性扩张。 在重塑后期以Ⅰ型胶原增加为主，它的增加可提高心肌的抗张强度，防止在室壁应力过高的情况下心肌细胞侧向滑动造成室壁变薄和心腔扩大。 但是，不适当的非心肌细胞增殖及基质重塑（如 I 型／Ⅲ型胶原的比值增大），一方面会降低室壁的顺应性而使僵硬度相应增加，影响心脏舒张功能。另 一方面冠状动脉周围的纤维增生和管壁增厚，使冠状循环的储备能力和供血量降低。同时心肌间质的增生与重塑还会影响心肌细胞之间的信息传递和舒缩的协调性，影响心肌细胞的血氧供应，促进心肌的凋亡和纤维化
心脏以外的代偿
心功能减退时，除心脏本身发生功能和结构的代偿外，机体还会启动心外的多种代偿机制，以适应心排血最的降低。
增加血容量
慢性心功能不全时的主要代偿方式之一是增加血容量，进而使静脉回流及心排血量增加。 血容量增加的机制有： 交感神经兴奋。心功能不全时，心排血量和有效循环血量减少，引起交感神经兴奋，肾血管收缩，肾血流量下降，近曲小管重吸收钠水增多，血容量增加。 肾素－血管紧张素－酸固酮系统激活，促进远曲小管和集合管对水钠的重吸收。 抗利尿激素(antidiuretic hormone, ADH)释放增多。随着钠的重吸收增加，以及AngⅡ的刺激，ADH的合成与 释放增加；加上淤血的肝脏对ADH的灭活减少，使血浆ADH水平增高，促进远曲小管和集合管对水的重吸收。 抑制钠水重吸收的激素减少：PGE2和ANP可促进钠水排出。心功能不全时PGE2和ANP的合成和分泌减少，促进钠水潴留。 一定范围内的血容量增加可提高心排血量和组织灌流量，但长期过度的血容量增加可加重心脏负荷、使心排血量下降而加重心功能不全。
血流重新分布
心功能不全时，交感－肾上腺髓质系统兴奋，使外周血管选择性收缩，引起全身血流重新分布，主要表现为皮肤、骨骼肌与内脏器官的血流量减少，其中以肾血流量减少最明显，而心、脑血流量不变或略增加。 这样既能防止血压下降，又能保证重要器官的血流量。但是，若外周器官长期供血不足，亦可导致该脏器功能减退。 另外，外周血管长期收缩，也会导致心脏后负荷增大而使心排血量减少。 此外，心功能不全时，体循环淤血和血流速度减慢可引起循环性缺氧，肺淤血和肺水肿又可引起乏氧性缺氧。 对慢性缺氧的代偿可促进骨髓造血功能，使红细胞和血红蛋白生成增多，以提高血液携氧的能力。细胞的代偿表现为线粒体数量增多，细胞色素氧化酶活性增强，磷酸果糖激酶活性增强可以使细胞从糖酵解中获得一定的能量补充。通过组织细胞自身代谢、功能与结构的调整，使细胞利用氧的能力增强，以克服供氧不足带来的不利影响。 随心功能恶化，长时间和不断加重的缺氧会引起细胞的代谢和功能损伤。
E. 心功能不全时临床表现的病理生理基础
心脏泵血功能障碍及神经－体液调节机制过度激活可以引起心功能不全的患者在临床上出现多种表现，主要以心排血降低引起的器官组织灌流量减少和肺循环或体循环静脉淤血为特征，表现为相应的症候群。
心排血量减少
心排血量随组织细胞代谢需要而增加的能力称为心力储备(condiac reserve) , 这反映心脏的代偿能力。 由心肌收缩性降低和心室负荷过重引起的收缩性心功能不全，在临床上表现为心排血量减少的综合征，又称为前向衰竭(forward failure)。
心脏泵血功能降低
心排血虽减少及心脏指数降低
心排血量是评价心脏泵血功能的重要指标之一，但在不同个体之间横向可比性较差。 心脏指数(cardiac index , CI)是心排血量经单位体表面积标准化后的心脏泵血功能指标，横向可比性较好。 心脏泵血功能受损的早期阶段，心力储备减少。随着心功能不全的发展，心排血量显著降低，常常依赖升高的充盈压或（和）增快的心率才能达到满足组织代谢需求的水平。严重心功能不全时，卧床静息时的心排血量也显著降低，多数患者心排血量<3. 51/min, 心脏指数<2. 21/(min·m3）。
左室射血分数降低
心功能不全时，每搏输出量降低而左心室舒张末容积增大，射血分数降低。 一般认为， 当左室射血分数大于50% ~55%时，左心室的收缩功能尚可； 射血分数40% ~55%表示收缩功能轻度损伤； 30% ~40%时表示中度损伤， 小于30%为收缩功能严重抑制，患者预后差。 值得注意的是，射血分数受到心室压力负荷和容量负荷的影响。 例如，压力负荷增加会抑制心肌收缩能力，降低射血分数；而二尖瓣反流引起的容量负荷过度，在一定程度上会通过紧张源性扩张增加射血分数。舒张性心力衰竭的发生率约占全部心力衰竭的40% -50%, 特别是在老年、女性和肥胖患者中发病率较高，故不应单以射血分数判断是否存在心力衰竭。 此外，反映心肌收缩性的指标，如等容收缩期心室内压上升的最大速率(+dp/dtm.. J以及反映心肌舒张性能的指标，如等容舒张期心室内压下降的最大速率(-dp/dtmax)在心功能不全时也有不同程度的降低。
心室充盈受损
通常以肺毛细血管模压(pulmonary capillary wedge pressure , PCWP)反映左心房压和左心室舒张末压(left ventricular end diastolic pressure, L VEDP) 以中心静脉压(central venous pressure , CVP)反映右心房压和右心室舒张末压(right ventricular end diastolic pressure, RVEDP)。 由于射血分数降低、心室射血后剩余血量增多，使心室收缩末容积(ventricular end systolic volume, VESV)增多，心室容量负荷增大，心室充盈受限。在心功能不全早期阶段即可出现心室舒张末压升高。
心率增快
由于交感神经系统兴奋，患者在心功能不全早期即有明显的心率增快。随心搏出量的进行性降低，心排血量的维持对心率增快的依赖程度增大。 因此心悸常是心功能不全患者最早的和最明显的症状。而过快的心率不但可使心排血量转而降低，且可造成心肌缺血、缺氧而加重心肌损害。
器官血流重新分配
心排血量减少引起的神经－体液调节系统的激活，表现为血浆儿茶酚胺、Ang]I和醒固酮含量增高，各器官血流重新分配。
动脉血压的变化
心功能不全对血压的影响依心功能不全发生的速度和严重程度而定。急性心力衰竭时（如急性心肌梗死），由于心排血量锐减，导致动脉血压下降，甚至发生心源性休克。慢性心力衰竭时，由于交感－肾上腺髓质系统兴奋，外周阻力增大、心率加快以及血容量增多等，动脉血压可维持在正常范围。而在因慢性心力衰竭出现心功能急剧恶化而入院的患者中，由于交感神经－体液调节系统的过度激活，约50%的患者出现动脉血压升高。
器官血流重新分配
器官血流最取决于灌注压及灌注阻力。 心功能不全时，各组织器官的灌注压降低和阻力血管收缩的程度不一，导致器官血流量重新分配。 一般而言，心功能不全较轻时，心、脑血流量可维持在正常水平，而皮肤、骨骼肌、肾脏及内脏的血管床因含α肾上腺素受体较多，在交感神经兴奋时收缩较为明显，故血流最显著减少。当心功能不全发展到严重阶段，心、脑血流量亦可减少
肾血流量减少
心功能不全时，心排血量减少通过对压力感受器和肾球旁装置的刺激使肾血流量明显减少，肾小球滤过率减少和肾小管重吸收增加，患者尿量减少，出现钠水潴留，亦可伴有氮质血症。 患者的尿量在一定程度上可以反映心功能的状况，随心功能的改善，尿量增加。在慢性心功能不全时，压力感受器和肾球旁装置对心排血量减少的敏感性降低，尚可维持一定的肾血流量。
骨骼肌血流量减少
在轻度心功能不全时，患者在静息状态下无明显不适，而在体力活动时器官血液灌注与组织代谢需求的失衡较为显著。由于骨骼肌血流量减少，心功能不全患者的早期症状之一是易疲乏(fatigue), 运动耐受力降低(exercise intolerance) , 这是通过减少骨骼肌耗氧量以适应组织的低灌流状态，在早期具有一定的保护意义。 然而，由于心功能不全患者的血管内皮功能受损，缺血或运动时引起的扩血管反应减弱，难以抗衡神经－体液调节机制激活所致的外周血管收缩，骨骼肌的血液灌注不足。长期低灌注可导致骨骼肌局部炎症因子升高、细胞凋亡及自噬，引起骨骼肌萎缩、肌纤维表型由氧化型(I型）向糖酵解型(]I型）转变，氧化代谢酶活性降低及线粒体数量及氧化能力下降等，这是心功能不全患者运动耐力降低、易疲劳的主要机制。
脑血流量减少
随着心排血量的进一步减少，脑血流量也可以减少。脑供血不足可引起头晕、头痛、失眠、记忆力减退和烦躁不安等表现。 部分患者在变换体位时出现头晕、晕厥等直立性低血压的表现。当心排血量急性减少时，可导致脑缺血发生短暂性意识丧失，称为心源性晕厥(cardiogenicsyncope)。 严重者晕厥发作可持续数秒并伴有四肢抽搞、呼吸暂停、发组等临床表现，称为阿－斯综合征(Adama-Stokes syndrome)。
皮肤血流量减少
心功能不全时，皮肤血流量减少，表现为皮肤苍白、皮肤温度降低。如果合并缺氧，可出现发组
静脉淤血
由于心肌收缩力降低，神经－体液调节机制过度激活通过血容量增加和容量血管收缩导致的前负荷增加，非但不能使心排血量有效增加，反而 导致充盈压显著升高而造成静脉淤血，表现为静脉淤血综合征，亦称后向衰竭(backward failure)。根据静脉淤血的主要部位分为体循环淤血和肺循环淤血。
体循环淤血
体循环淤血见于右心衰竭及全心衰竭，主要表现为体循环静脉系统的过度充盈、静脉压升高、内脏充血和水肿等。 
静脉淤血和静脉压升高
右心衰竭时因钠、水渚留及右室舒张末期压力升高，使上下腔静脉回流受阻，静脉异常充盈，表现为下肢和内脏的淤血。 右心淤血明显时出现颈静脉充盈或怒张(engorgement of neck vein)。按压肝脏后颈静脉异常充盈，称为肝颈静脉反流征(abdominal-jugular reflux) 阳性。 静脉淤血和交感神经兴奋引起的容量血管收缩，可使静脉压升高
肝肿大及肝功能损害
由于下腔静脉回流受阻，肝静脉压升高，肝小叶中央区淤血，肝窦扩张、出血及周围水肿，导致肝脏肿大，局部有压痛。长期右心衰竭，还可造成心源性肝硬化。因肝细胞变性、坏死，患者可出现转氨酶水平增高及黄疽。
胃肠功能改变
慢性心功能不全时，由于胃肠道淤血及动脉血液灌流不足，可出现消化系统功能障碍，表现为消化不良、食欲缺乏、恶心、呕吐、腹泻等
水肿
水肿是右心衰竭以及全心衰竭的主要临床表现之一，称为心性水肿(cardiac edema)。 受重力的影响，心性水肿在体位低的下肢表现最为明显，严重者还可伴发腹水及胸水等。 毛细血管血压增高是心性水肿的始发因素，而肾血流量减少可引起肾小球滤过率降低和醛固酮增加，造成钠、水潴留，促进水肿的发展。此外，由于胃肠道淤血引起的食物消化吸收障碍、肝淤血造成的肝功能损伤可导致低蛋白血症，又进一步加重心性水肿
肺循环淤血
肺循环淤血主要见于左心衰竭患者。当肺毛细血管楔压升高，首先出现肺循环淤血，严重时可出现肺水肿(pulmonary edema)。 肺淤血、肺水肿的共同表现是呼吸困难(dyspnea),为患者气短及呼吸费力的主观感觉，具有一定的限制体力活动的保护意义，也是判断肺淤血程度的指标。
呼吸困难发生的基本机制
肺淤血、肺水肿导致肺顺应性降低，要吸入同样量的空气，需要增加呼吸肌做功，消耗更多的能量，故患者感到呼吸费力； 支气管黏膜充血、肿胀及气道内分泌物导致气道阻力增大； 肺毛细血管压增高和间质水肿使肺间质压力增高，刺激肺毛细血管旁J受体(juxtacapilla1y J receptor) , 引起反射性浅快呼吸。 以往曾认为呼吸困难还与缺氧有关，但心功能不全患者动脉血氧分压及含量通常在正常范围。当用静脉扩张剂使左房压迅速降低时，在呼吸困难消失的同时，反可有动脉血氧饱和度降低。 这可能与左房压突然下降，肺血流向肺下叶转移，使肺下叶淤血加重而通气量减少（顺应性降低），导致功能性分流增加有关。
呼吸困难的表现形式

劳力性呼吸困难
轻度左心衰竭患者仅在体力活动时出现呼吸困难，休息后消失，称为劳力性呼吸困难(dyspnea on exertion) , 为左心衰竭最早的表现。 其机制是： 体力活动时四肢血流量增加，回心血量增多，肺淤血加重； 体力活动时心率加快，舒张期缩短，左心室充盈减少，肺循环淤血加重； 体力活动时机体需氧量增加，但衰竭的左心室不能相应地提高心排血量，因此机体缺氧进一步加重，刺激呼吸中枢，使呼吸加快加深，出现呼吸困难。
夜间阵发性呼吸困难
夜间阵发性呼吸困难 (paroxysmal nocturnal dyspnea) 亦是左心衰竭早期的典型表现。 患者夜间入睡后（多在入睡1 -2小时后）因突感气闷、气急而惊醒，被迫坐起，可伴有咳嗽或泡沫样痰，发作较轻者在坐起后有所缓解，经一段时间后自行消失。严重者可持续发作，咳粉红色泡沫样痰，甚至发展为急性肺水肿。 夜间阵发性呼吸困难的发生机制是： 患者入睡后由端坐位改为平卧位，下半身静脉回流增多，水肿液吸收入血液循环也增多，加重肺淤血； 入睡后迷走神经紧张性增高，使小支气管收缩，气道阻力增大； 熟睡后中枢对传入刺激的敏感性降低，只有当肺淤血程度较为严重，动脉血氧分压降低到一定程度时，方能刺激呼吸中枢，使患者感到呼吸困难而惊醒。 若患者在气促咳嗽的同时伴有哮鸣音，则称为心性哮喘
哮鸣音
端坐呼吸
患者在静息时已出现呼吸困难，平卧时加重，故需被迫采取端坐位或半卧位以减轻呼吸困难的程度，称为端坐呼吸 (orthopnea) 。 其机制是： 端坐位时下肢血液回流减少，肺淤血减轻； 膈肌下移，胸腔容积增大，肺活量增加，通气改善； 端坐位可减少下肢水肿液的吸收，使血容量降低，减轻肺淤血。 端坐呼吸是左心衰竭造成严重肺淤血的表现。
急性肺水肿
为急性左心衰竭的主要临床表现。 由于突发左心室排血减少，引起肺静脉和肺毛细血管压力急剧升高，毛细血管壁通透性增大，血浆渗出到肺间质与肺泡而引起急性肺水肿。 此时，患者可出现发绀、气促、端坐呼吸、咳嗽、咳粉红色（或无色）泡沫样痰等症状和体征。
F. 防治的病理生理基础
心功能不全是一种进行性的病变，一且起始便不断发展。 随着对心功能不全发生机制认识的不断深入，心功能不全的治疗模式也发生了很大的变化，治疗方式巳从过去的短期血流动力学／药理学措施转变为长期的、修复性策略，治疗目标不仅仅是改善症状，更重要的是抑制神经－体液系统的过度激活，防止和延缓心肌重塑的发展，从而降低心功能不全的死亡率和住院率，提高患者的生活质量和延长寿命。 首先，必须采取积极有效的措施防治可能导致心功能不全发生的原发性疾病。 例如，解除冠脉堵塞和痉挛，控制血压，纠正血脂异常，有规律的运动，戒烟限酒和控制肥胖等。 此外，消除诱因是一个不可忽视的防治环节。 例如，控制感染、避免过度紧张和劳累、合理补液、纠正电解质和酸碱平衡紊乱等。
调整神经－体液系统失衡及干预心室重塑
神经－体液系统的功能紊乱在心室重塑和心功能不全的发生和发展中起重要作用。 血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin conversing enzyme inhibitor, ACEI)通过抑制循环和心脏局部的肾素－血管紧张素 系统，延缓心室重塑； 并可作用于激肽酶II抑制缓激肤的降解，减少胶原沉积，促进一氧化氮和前列环素产生，改善急性心肌梗死后冠状动脉血流。 目前，ACEI已成为治疗慢性心力衰竭的常规药物，可以降低心力衰竭的住院率，降低病残率和病死率。对于不能耐受ACEI者，可用血管紧张素受体阻滞剂(angiotensin receptor blocker, ARB)替代。 儿茶酚胺长期升高对心脏具有明显的损害作用，交感神经兴奋引起的儿茶酚胺释放增加可造成心肌β肾上腺素受体过度兴奋，进而使受体对儿茶酚胺刺激发生减敏(desensitization) , β肾上腺素受体数量减少，这是心脏收缩功能受损的重要机制。 β肾上腺素受体阻滞剂可防止交感神经对衰竭心肌的恶性刺激，改善慢性心功能不全患者的心室重塑，提高生存质量，降低患者的病死率。醛固酮拮抗剂螺内酯也有减轻心室重塑的心脏保护作用。
减轻心脏的前负荷和后负荷
调整心脏前负荷
对有淤血和液体潴留的心功能不全患者，应适当限制钠盐的摄入。 利尿剂通过抑制肾小管对钠水重吸收而降低血容量，不仅可通过降低前负荷而减轻水肿及淤血症状，也可改善患者的泵血功能和运动耐量。 目前，利尿剂、ACEI和β肾上腺素受体阻滞剂是治疗心功能不全的主要药物。 静脉血管扩张剂如硝酸甘油等，可减少回心血量，减轻心脏的前负荷。
降低心脏后负荷
心功能不全时，由于交感神经兴奋和大量缩血管物质分泌，患者的外周阻力增加，心脏后负荷增大。 选用合适的药物如 ACEI等降低外周阻力，不仅可降低心脏后负荷，减少心肌耗氧量，而且可因射血时间延长及射血速度加快，在每搏做功不变的条件下使心搏出量增加。
改善心肌的收缩和舒张性能
对于收缩性心力衰竭且心腔扩大明显、心率过快的患者，可选择性应用洋地黄类药物（地高辛）。洋地黄制剂通过抑制细胞膜Na+-K+ -ATP酶，使细胞内Na+浓度升高，促进Na+ -Ca2+交换，提高细胞内Ca2+浓度，从而发挥正性肌力作用。 但是，应用地高辛虽可改善心功能不全患者的临床表现，但不能降低患者的病死率，应与利尿剂、ACEI和B肾上腺素受体阻滞剂联合应用 此外，严重心力衰竭特别是左心衰竭时，患者可因血流速度减慢和肺换气障碍引起缺氧。对于有呼吸困难并出现低氧血症的患者，吸氧可提高氧分压和血浆内溶解的氧量，改善组织的供氧。 心肌能量药物如能量合剂、葡萄糖、氯化钾、肌苷等可能具有改善心肌代谢的作用。对于有严重血流动力学障碍的瓣膜狭窄或反流的患者，可考虑做瓣膜置换或修补术。对难治性的严重心力衰竭患者可考虑采用人工心脏或心脏移植
Floating Topic
浮动主题
劳力性呼吸困难
是指左心衰竭患者伴随着体力活动而出现的呼吸困难，休息后消失。
心脏后负荷
是指心室射血时所要克服的阻力，又称压力负荷。测量左心收缩期室壁张力 可以准确反映左心后负荷的大小，但通常用动脉血压代替。
心肌收缩性
是指不依赖于心脏前负荷与后负荷变化的心肌本身的收缩特性，主要受神经- 体液因素的调节。
离心性肥大
是指心脏在长期过度的前负荷作用下，舒张期室壁张力持续增加，心肌肌节呈 串联性增生，心肌纤维长度增加，心腔容积扩大。而心腔增大又使收缩期室壁应力增大，进而刺激 肌节并联性增生，使室壁有所增厚。其特征是心腔容积显著增大与室壁轻度增厚并存，室壁厚度 与心腔半径之比基本保持正常，常见于二尖瓣或主动脉瓣关闭不全。
向心性肥大
是指心脏在长期过度的后负荷作用下，收缩期室壁张力持续增加，心肌肌节并 联性增生，心肌纤维增粗。其特征是心室壁显著增厚而心腔容积正常或减小，使室壁厚度与心腔 半径之比增大，常见于高血压性心脏病及主动脉瓣狭窄。
心力衰竭
指当心脏的结构和功能异常，使心室泵血量和(或)充盈功能低下，以至不能满足组 织代谢需要的病理生理过程，在临床上表现为静脉淤血和心排血量减少的综合征。心功能不全包括 心脏泵血功能受损后由完全代偿直至失代偿的全过程，而心力衰竭是指心功能不全的失代偿阶段。
射血分数
是每搏输出量占心室舒张末容积的百分比，是评价心室射血效率的常用指标，能 较好地反映心肌收缩能力的变化。
心室重塑
是心肌损伤或负荷增加时，通过改变心室的结构、代谢和功能而发生的慢性综合 性代偿适应性反应。
心性哮喘
左心衰竭患者夜间入睡后因突感胸闷气闷而惊醒，在坐起咳嗽和喘气后有所缓 解。若患者在气促咳嗽的同时伴有哮鸣音，称为心性哮喘。
端坐呼吸
是指左心衰竭患者在静息情况下已出现呼吸困难，平卧位时加重，故需采取端 坐位或半卧位以减轻呼吸困难的程度。