心力衰竭的发生机制

三、心力衰竭的发生机制

心力衰竭的发生机制比较复杂，迄今尚未完全阐明。不同原因所致的心力衰竭，以及心力衰竭的不同阶段，其机制都有所不同，但其基本机制是心肌舒缩功能障碍。

（一）心肌收缩性减弱

心肌收缩性减弱多因心肌结构破坏、心肌能量代谢障碍及兴奋-收缩偶联障碍所致。

1.收缩相关蛋白的破坏　严重的心肌缺血、缺氧、中毒、感染等造成大量心肌纤维变性、坏死，使心肌收缩蛋白大量破坏，势必引起心肌收缩性减弱而导致心力衰竭。近年来的研究发现，凋亡引起的心肌细胞数量的减少在心力衰竭发病中也起重要作用。

2.心肌能量代谢障碍　心肌的能量代谢过程分为能量生成、储存和利用3个阶段，其中主要涉及能量生成和利用障碍。

（1）能量生成障碍：①缺血性心脏病、严重贫血、休克等可引起心肌缺血、缺氧，导致心肌细胞内能量生成不足，使心肌收缩性减弱；②维生素B₁缺乏时，由于焦磷酸硫胺素生成不足，导致丙酮酸氧化脱羧障碍，不能变为乙酰辅酶A进入三羧酸循环，使ATP生成减少而致心肌收缩性减弱；③心肌过度肥大，可因单位体积心肌中的毛细血管数量减少和增粗的心肌纤维与毛细血管间的距离加大，引起供血相对不足和氧弥散障碍，导致能量生成不足。

（2）能量利用障碍：心肌收缩所需要的能量，直接来自心肌兴奋-收缩偶联过程中肌球蛋白的头部ATP酶水解ATP所释放的化学能。当心脏负荷过重而发生心肌过度肥大时，肌球蛋白ATP酶活性降低，使心肌收缩时对ATP的水解作用减弱，从而不能为心肌收缩提供足够的能量，导致心肌收缩性减弱。目前认为，肌球蛋白ATP酶活性下降的原因是该酶的肽链结构发生变异，由原来高活性的V₁型ATP酶逐步转变为低活性的V₃型ATP酶。

3.心肌兴奋-收缩偶联障碍　心肌的兴奋性是电活动，而收缩性是机械活动，将两者偶联在一起的是Ca^2＋。Ca^2＋在心肌兴奋-收缩偶联中发挥了极为重要的中介作用，任何影响Ca^2＋运转、分布的因素都会影响心肌的兴奋-收缩偶联。

正常心肌在复极化时，心肌细胞内肌质网的ATP酶（钙泵）被激活，细胞质内Ca^2＋逆浓度差被摄取到肌质网中储存；同时，另一部分Ca^2＋则从细胞质中被转运到细胞外。于是心肌细胞质中的Ca^2＋浓度下降，故心肌舒张。心肌除极化时，肌质网向细胞质释放Ca^2＋，同时细胞外液中的Ca^2＋进入细胞质，细胞质中的Ca^2＋浓度升高，引起心肌收缩。心力衰竭时，Ca^2＋运转障碍常见以下情况。

（1）Ca^2＋的摄取、储存和释放障碍：心力衰竭时由于肌质网的钙泵活性降低，肌质网对Ca^2＋的摄取和储存发生障碍。当心肌兴奋时，肌质网释放Ca^2＋减少；此外，伴有心肌细胞酸中毒时，肌质网及线粒体中酸性蛋白和Ca^2＋结合牢固，使Ca^2＋释放困难。因此，在心肌兴奋时，细胞质中的Ca^2＋浓度不能迅速达到激发心肌收缩的阈值，从而导致兴奋-收缩偶联障碍。

（2）Ca^2＋内流障碍：目前认为，钙内流的主要途径有两条：一条是经过钙通道，另一条是经过钠-钙交换。钙通道分为膜电压依赖性钙通道和受体操纵性钙通道。前者受膜电位调节而开、闭，后者受细胞膜上β受体和某些激素的调控。

Ca^2＋内流在心肌收缩活动中起重要作用。在多种病理情况下，Ca^2＋内流受阻。例如：各种病因引起的心脏负荷过重，心肌发生肥大，严重肥大的心肌肌膜β受体密度相对减少，加上心肌内去甲肾上腺素含量下降，使受体操纵性钙通道难以开放，Ca^2＋内流受阻。酸中毒时，H＋可降低β受体对去甲肾上腺素的敏感性，使受体操纵性钙通道不易开启；另外，酸中毒时跨膜电位降低，阻碍膜电压依赖性钙通道的开放，导致Ca^2＋内流受阻。

（3）肌钙蛋白与Ca^2＋结合障碍：完成兴奋-收缩偶联过程，需要Ca^2＋与肌钙蛋白迅速结合。酸中毒时，H＋与Ca^2＋竞争肌钙蛋白的结合位置，而且H^＋与肌钙蛋白的亲和力远比Ca^2＋大，因此，Ca^2＋与肌钙蛋白的结合发生障碍，导致心肌兴奋-收缩偶联障碍，使心肌收缩性减弱。

4.心肌肥大的不平衡生长　心肌肥大是心脏维持心功能的重要代偿方式。但在病因持续存在的情况下，过度肥大的心肌可因心肌重量的增加与心功能的增强不成比例即不平衡生长而发生衰竭（图9-8）。(https://www.daowen.com)

图9-8　心肌收缩性减弱的机制

（二）心室舒张功能障碍和顺应性降低

心脏舒张不仅取决于心肌的舒张能力，而且与心室的顺应性有关。若心肌的舒张能力或心室的顺应性降低，均可影响心室舒张期充盈，导致心排血量减少，还可减少冠状动脉的灌流。大约30%的心力衰竭是由舒张功能障碍所致。心肌舒张功能障碍的机制目前尚不完全清楚，可能与Ca^2＋复位延缓、肌球-肌动蛋白的复合体解离障碍和心室顺应性降低等有关。如心肌缺血、缺氧所致的心力衰竭，由于ATP供给不足或肌质网钙泵活性降低，使Ca^2＋复位延缓，细胞质中Ca^2＋的浓度不能迅速降低到Ca^2＋与肌钙蛋白分离的水平；或因ATP不足，肌球-肌动蛋白复合体解离障碍，从而导致心肌舒张障碍。

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。心室顺应性降低在诱发、加重心力衰竭方面具有重要作用。引起心室顺应性降低常见的原因有心肌肥大、心肌炎性病变、心肌纤维化、心包堵塞等。因此时心室壁增厚，僵硬度增大，导致心室舒张障碍。

（三）心室舒缩活动不协调

某些心脏疾患如心律失常、心肌梗死、心肌炎等，可能使心脏各部分的收缩或舒张活动在空间上和时间上产生不协调。心室收缩不协调，可减少心室排血量；舒张不协调，可影响心脏的舒张充盈，两者均可使心排血量减少。

总之，心力衰竭的发生与发展是多种机制共同作用的结果。由于心力衰竭的原因不同，上述机制在各种心力衰竭的发生与发展中所起的作用也不尽相同。心力衰竭的发生机制见图9-9。

图9-9　心力衰竭的发生机制