二、发病机制
心力衰竭的发病机制比较复杂,不同原因所致的心力衰竭以及心力衰竭发展的不同阶段其机制都有所不同,但其基本机制多为心肌收缩和心肌舒张功能障碍。心力衰竭时由于心排血量下降,组织氧供不足,机体动用各种储备力量进行代偿。这些代偿机制初始对机体是有益的,使心功能维持在正常水平,但是长期维持最终发生失代偿,并且代偿机制也有负性效应,最终发生心力衰竭。心力衰竭的发生不仅由于血流动力学的障碍,同时还有神经体液因素的参与,并且心肌重构在其发生中起重要作用。
1.血流动力学机制 心排血量主要根据以下因素进行控制和调节:前负荷,后负荷,心肌收缩力,心率。
(1)前负荷:按照Frank-Starling定律,心脏前负荷的增加使回心血量增加,心室舒张末期容积增加,心肌纤维拉长,从而增加心肌收缩力和心排血量。若容量过度增加,心肌牵张超过一定的长度,心排血量反而下降。
(2)后负荷:心脏后负荷的增加常以心肌肥厚作为主要的代偿机制,使心排血量在相当长时间内维持正常。随着疾病发展,心肌细胞结构和功能进一步破坏,使心功能下降,心力衰竭随之发生。
2.神经内分泌体液机制 心力衰竭时,体内出现一系列的神经内分泌和体液因子的变化进行代偿。神经内分泌的长期慢性激活促进心肌重构,加重心肌损伤和心功能恶化,又进一步激活神经内分泌系统和细胞因子等形成恶性循环。
(1)交感肾上腺素能系统:心力衰竭时,交感神经兴奋性增高,大量去甲肾上腺素和肾上腺素释放入血,血中儿茶酚胺水平增高,借以增强心肌收缩力、加快心率、收缩外周血管和维持血压起代偿作用。但这种交感神经兴奋增高及儿茶酚胺持续增高对机体是有害的。①直接心肌毒性作用。②心肌细胞β肾上腺素能受体密度下调(重度心力衰竭可减少50)和β肾上腺素能受体对β肾上腺素能受体激动药的反应性明显降低,降低心肌收缩力。③交感神经兴奋并刺激肾素-血管紧张素-醛固酮系统(rennin angiotensin aldosterone system,RAAS),导致外周血管阻力增高,水钠潴留,心肌氧耗加大。④损害舒张功能。
(2)肾素-血管紧张素-醛固酮系统:心力衰竭时RAAS激活,血中肾素、血管紧张素Ⅰ、Ⅱ及醛固酮水平均明显增高,导致外周血管阻力增加、水钠潴留及血容量增加,前后负荷增加,对心力衰竭起代偿作用。同时,血管紧张素Ⅱ及醛固酮的分泌增加,使心脏、血管平滑肌细胞和内皮细胞发生了一系列改变,结构发生重构,促进心力衰竭恶化。近年来通过生物化学分子生物学技术的发展,发现在肾外组织尤其是脑和心血管系统,还存在局部组织的RAAS。心力衰竭时心脏局部组织RAAS活性增高,通过细胞自分泌、旁分泌产生的血管紧张素Ⅱ也参与心肌收缩性及血管收缩性的调节,并有促生长作用引起心室肥厚及血管平滑肌生长(心室和血管重构)。
(3)利钠肽类:对心力衰竭发病机制中神经内分泌变化,也注意到具有血管扩张、利尿和排钠作用的心脏保护因子,如利钠肽类、前列腺素、血管内皮舒张因子和肾上腺髓质素等。已证实有3种利钠肽,即心房利钠肽、脑利钠肽(brain natriuretic peptide,BNP)和C-利钠肽。BNP具有利尿、排钠和扩张血管的作用,并且有抑制肾素、醛固酮和交感神经系统作用。心力衰竭时,由于心室扩张、容量负荷过重导致心室壁应力增加,刺激心室肌细胞合成和分泌BNP,其增高程度与心力衰竭严重程度呈正相关。因此,血浆BNP水平可作为评定心力衰竭进程和判断预后的指标。
(4)其他:研究表明许多炎症细胞因子参与了心力衰竭的发生和发展,如肿瘤坏死因子、白细胞介素、单核细胞趋化蛋白等。此外,内皮素、血管加压素和生长激素等多种血管活性物质可能参与了心力衰竭的发生。
3.心肌重构 心肌重构是由于一系列复杂的分子和细胞机制导致心肌结构、功能和表型的变化,包括心肌细胞肥大、凋亡,胚胎基因和蛋白的再表达,心肌细胞外基质的量和组成的变化等。在初始的心肌损伤以后,有各种不同的继发性介导因素直接或间接作用于心肌而促进心室重构,形成恶性循环,心力衰竭进行性恶化。