病理生理学/心功能不全的发生机制

代偿

神经-体液调节机制激活

神经-体液调节机制激活是心功能减退时调节心内与心外代偿适应反应的基本机制，但其长期过度激活也是导致心功能不全发展的重要机制。

心脏本身的代偿反应

心率加快

交感神经兴奋，心肌中NE浓度增高，加快窦房结自律细胞舒张期去极化速率，使心率加快。心排血量是每搏量与心率的乘积。在一定范围内，随着心率加快可使心排血量增加2～2.5倍，对维持动脉血压，保证脑血管和冠状动脉的灌流有积极意义;尤其在每搏量低而相对固定时，心率加快是维持心排血量的快速代偿反应，并贯穿于心功能不全发生和发展的全过程。

心脏紧张源性扩张

根据Frank-Starling定律，肌节初长度在1,7～2.2μm范围时，心肌收缩力和每搏量随心脏前负荷（心肌纤维初长度）的增加而增加。

心室重塑

心脏由心肌细胞（占细胞总数33%,心肌体积70%）、非心肌细胞（占细胞总数67%，包括心脏成纤维细胞、血管平滑肌细胞及内皮细胞等）和细胞外基质（ECM）组成。心室重塑是心室在持续机械负荷过重、神经-体液调节机制过度激活状态下，通过改变其结构、代谢和功能而发生的慢性代偿适应性反应。

心室重塑的机制

心肌受损及负荷增大引起的神经-体液因素激活、细胞因子表达变化及机械负荷增加可激活相应受体或力学感受器，通过不同的信号转导通路导致相应基因表达发生改变。

心室重塑的表现

心肌肥大

• 在细胞水平是指心肌细胞体积增大，在组织水平表现为心肌质量增加。临床上可用无创性方法检测心室壁厚度，因此心肌肥大又称为心肌肥厚。
• 超负荷引起的心肌肥大有两个基本类型：
  • 向心性肥大：长期压力超负荷使收缩期心室壁应力增大，合成的心肌肌节呈并列排列，心肌细胞增粗，心室壁明显增厚，而心腔容积正常或缩小，使室壁厚度与心腔半径之比增大。
  • 离心性肥大：由容量负荷增大引起，伴有心室半径增加。

心肌细胞表型改变
表型改变即由于合成蛋白质的种类变化导致心肌细胞“质”的改变。
非心肌细胞增生及细胞外基质重塑

心室重塑的代偿意义

• 心室重塑可在两方面发挥代偿作用：
  • 心肌肥大使心肌收缩蛋白总量增多，心肌总体收缩功能提高，增加心排血量和射血速度，可使心功能曲线向左上移位;
  • 心壁增厚可降低心室壁应力，从而降低心肌耗氧量。

心室重塑对心功能的不利影响

心室重塑过程中，心肌肥大本身4可产生某些不利影响，如向心性肥大可致心肌缺血及舒张功能异常，离心性肥大可致功能性房室瓣反流及收缩功能异常；心肌细胞表型改变是导致肥大心肌舒缩功能降低的主要机制；不适当的非心肌细胞增生及ECM重塑不仅因降低室壁顺应性而影响心肌舒缩功能，而且影响心肌细胞之间的信息传递和舒缩的协调性，妨碍心肌细胞与毛细血管之间的物质交换。此外，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。因此，心室重塑使心肌的结构、代谢和功能与正常心肌比较存在相当大的差异，发展到一定程度即走向失代偿，使心肌总体舒缩功能开始进行性下降。

发生机制

心脏结构受损

心肌结构改变

在细胞水平，心肌过度肥大（尤其是增粗）时，线粒体增大增多的幅度落后于肌原纤维增多的幅度，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。

心室扩张

心室腔扩大和心室腔成球形。
其发生机制是：

• 心肌细胞数减少
• 心肌细胞体积不变而长度增大
• 心肌细胞间发生侧向滑动与错位

心肌兴奋收缩偶联障碍

心肌细胞去极化引发胞质Ca₂⁺浓度瞬变，将心肌电活动与机械活动偶联称为兴奋收缩偶联。任何影响Ca₂⁺转运、分布、结合的因素均可使心肌兴奋收缩偶联发生障碍。

肌钙蛋白功能障碍

重塑心肌肌钙蛋白表型改变，使肌钙蛋白与Ca²⁺的亲和力降低。酸中毒时心肌胞质中H⁺增多，与Ca²⁺竞争和肌钙蛋白的结合，从而阻断有效横桥形成，抑制心肌兴奋收缩偶联，而降低心肌收缩能力。

心肌顺应性降低

• 心肌顺应性是指心肌随应力而改变长度的特性。
• 心肌损伤和慢性心功能不全时的心肌重塑均可引起心肌纤维化及心壁增厚，必将导致心肌顺应性降低，僵硬度增大，使心肌收缩所必须克服的弹性阻力增加，从而影响心肌的收缩能力。

心室壁舒缩协调障碍

• 部分心肌收缩减弱或完全不收缩
• 部分区域还可因收缩期室内压增高而发生收缩期膨胀
• 整个心室各部不能同时协调收缩，影响心室作功能力