心肌收缩性减弱
原发或继发的心肌收缩性（myocardial contractility）下降，是绝大多数心力衰竭发生的基础，其直接后果是心脏泵血功能减低、心输出量减少。可以由心肌细胞死亡、心肌纤维结构异常、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。
（一）心肌细胞死亡与纤维结构异常
在急性心肌梗死、心肌炎和心肌病时，由于心肌缺血缺氧、中毒、病毒感染等，可导致心肌细胞的变性、坏死、凋亡和纤维化，造成原发性心肌收缩能力下降。如果心脏负荷长期过重，久之也会导致心肌结构异常。即心肌组织为了适应过度的负荷而发生了增生性的变化，心肌细胞体积增大、心肌间质的成纤维细胞也发生体积增大、数目明显增多、基质胶原合成增加。心肌过度肥大时，心肌线粒体数量不能随心肌肥大成比例地增加，以及肥大心肌线粒体氧化磷酸化水平下降，导致能量生成不足。肥大心肌因毛细血管数量增加不足或心肌微循环灌流不良，常处于供血供氧不足的状态。在分子水平上，肥大心肌的表型改变，胎儿期基因过表达，肥大心肌的胎儿型肌球蛋白ATP酶活性下降，心肌能量利用障碍。在失代偿阶段，衰竭时的心脏表现为心腔扩大而室壁变薄，也导致心肌收缩能力下降。另外，遗传性心肌病患者中，一些在结构和功能上比较重要的心肌纤维蛋白，如肌球蛋白重链与肌钙蛋白等，其关键氨基酸位点发生突变，可以使心肌纤维对钙离子的敏感程度的降低或能量利用的异常，从而导致心肌纤维收缩功能发生障碍，降低了心肌收缩性。
（二）心肌能量代谢障碍
心肌能量代谢过程包括能量生成、储存和利用3个阶段，以上任何一个环节发生障碍，都可影响心肌的收缩性，而以能量生成和利用障碍最为重要。例如，严重的贫血和冠状动脉供血不足可使心肌缺血、缺氧，心肌细胞内氧化磷酸化障碍，ATP生成减少，由于心肌细胞能量生成不足，导致心肌收缩力减弱。
1.心肌能量生成障碍 心脏是绝对需氧器官，ATP是心肌唯一能够直接利用的能量形式，心脏活动所需的ATP几乎全部来自有氧氧化。心肌在充分供氧的情况下，可利用多种能源物质如脂肪酸、葡萄糖、乳酸、酮体和氨基酸等氧化产生ATP，正常心肌60%～90%的ATP来源于游离脂肪酸的β-氧化，10%～40%的ATP由乳酸氧化及葡萄糖等分解产生。临床上引起心肌能量生成障碍最常见的原因是心肌缺血、缺氧。缺血、缺氧使上述物质的氧化发生障碍，ATP的产生可迅速减少。例如，常温下，心肌缺血15min，ATP含量降到对照水平的35%，缺血40min进一步下降到对照水平的10%以下。(https://www.daowen.com)
2.能量储备减少 磷酸肌酸（creatine phosphate，CP）是心肌细胞内储存能量的主要形式。静息时，磷酸肌酸激酶（creatine phosphate kinase）能催化ATP将高能磷酸键转移至肌酸，生成磷酸肌酸，后者作为心肌细胞胞质内的能量储存形式可在磷酸肌酸激酶的催化下将高能磷酸键转移给心肌细胞胞质内的ADP，从而在剧烈运动时迅速生成ATP。各种原因引起的心肌肥大，导致心肌细胞消耗能量的增加，磷酸肌酸激酶发生同工型转换，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。心肌能量储备的不足也会导致心肌收缩性的下降。
3.能量利用障碍 心肌对能量的利用过程是心肌肌球蛋白利用ATP储存的化学能转化成为心肌收缩的机械做功的过程。临床上，由于能量利用障碍而发生心力衰竭的最常见的原因是长期心脏负荷过重而引起心肌过度肥大。过度肥大的心肌其肌球蛋白头部ATP酶的活性下降，即使心肌ATP含量是正常的，该酶也不能有效利用（水解）ATP，将化学能转为机械能，供肌丝滑动。心肌细胞对能量的利用发生障碍，导致心肌收缩性的下降。
（三）心肌兴奋-收缩耦联障碍
心肌的兴奋是由动作电位引起的电活动，而收缩是心肌纤维产生的机械活动，心肌的电活动与机械活动的耦联是通过钙离子流诱导的肌浆网钙释放（calcium-induced calcium release）机制完成的。Ca2+在心肌兴奋-收缩耦联过程中发挥着极为重要的作用，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（图13-1）。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Ca2+迅速进入胞质，并结合肌浆网上的兰尼碱受体（ryanodine receptor，RyR）触发肌浆网内储存的Ca2+大量释放入胞质，胞质Ca2+浓度快速上升，Ca2+与肌钙蛋白C（troponin C）结合，引起心肌纤维滑动收缩。当心肌开始舒张时，肌浆网Ca2+-ATP酶（sarcoplasmic reticulum calcium ATPase，SERCA）利用ATP将Ca2+转运至肌浆网内储存。此外，还有少量胞质内Ca2+经细胞膜上的Na+-Ca2+交换蛋白与钙泵转运到细胞外及线粒体内。任何影响心肌对Ca2+转运和分布的因素都会影响心肌兴奋-收缩耦联过程，导致心肌收缩发生障碍。例如，心肌肥大时肌浆网摄取、储存、释放Ca2+减少和Ca2+内流减慢引起心肌细胞质中的Ca2+浓度降低；酸中毒时可影响Ca2+与肌钙蛋白的结合。
图13-1 钙离子在心肌细胞兴奋-收缩耦联中的作用