心力衰竭的病理生理

当心肌收缩和舒张功能受损时，最根本的问题是心输出量减少，导致血流动力学紊乱。各代偿机制维持心功能的代偿能力是有限的，长期维持最终会导致失代偿，从而导致心力衰竭。

弗兰克-斯塔林机制

前负荷主要受静脉回流血量和室壁顺应性的影响，是影响和调节心脏功能的第一重要因素。一般以左心室舒张末期压力作为前负荷的指标。前负荷的增加反映了舒张末期容积和心室做功的增加。运动或应激时，心脏肾上腺素能神经冲动增加，循环儿茶酚胺浓度升高，出现心动过速，心肌收缩力增强，曲线1向曲线2移动。每搏量和心输出量的增加反映了心室做功的增加，但舒张末期压和容积几乎不变(A点向B点移动)。运动扩张肌肉和血管，降低外周血管阻力和主动脉阻抗。运动时，动脉压仅轻微升高，但心输出量明显增加。由于Frank-Starling机制，心输出量可达到剧烈运动时的水平，左心室舒张末期压力和容积仅略有增加(B点移至C点)。

在中度收缩性心力衰竭(曲线3)中，通过Frank-Starling机制的调节，心肌舒张末期纤维长度和心室舒张末期容积(心室前负荷)增加，静息时心输出量和心室作功可维持在正常水平。肺毛细血管压异常升高与左心室舒张压升高有关，使心力衰竭患者静息时出现呼吸困难(D点)。

心力衰竭通常伴有去甲肾上腺素(ne)储备和心肌β肾上腺素能受体密度的降低，因此对心脏肾上腺素能神经刺激的变力反应也降低。导致肾上腺素能神经系统的活动不能使心室功能曲线上升到正常水平，运动时心肌收缩力也不能相应增强。运动是以增加心室充盈为目的的因素，可使衰竭心室的功能曲线更低、更平坦，引起心室舒张末期容积和压力显著增加，肺毛细血管压增高，从而加重呼吸困难，明显限制心力衰竭患者的活动。当左心室功能曲线压低(曲线4)直至心输出量不能满足周围组织静息时的需要或左心室舒张末期压和肺毛细血管压增高时，发生肺水肿(E点)。

(2)心脏肥大

心脏肥大是心脏负荷增加的主要代偿机制之一。当引起肥大的初始刺激是过度的压力负荷时，结果是收缩期壁张力急剧增加，导致肌原纤维的对称复制、单个心肌细胞的增大和向心性肥大。通常，壁增厚足以将收缩应力维持在正常水平。当初始刺激为心室容量超负荷时，舒张期室壁张力增加导致肌节复制、心肌细胞伸长和心室扩张。通过拉普拉斯公式，可以使心脏收缩张力轻微增加，心室肥厚可以对称，心脏收缩张力可以恢复正常，心脏功能仍然可以维持。随着病情的发展，心肌细胞的结构进一步被破坏，进而心脏功能受损，出现心力衰竭。当心肌细胞局部坏死(如心肌梗死)时，容量负荷过重，心肌细胞广泛坏死，如缺血性心肌病、心肌炎等损害心肌的有害物质，均可使残余细胞负荷增加，引起反应性肥大，从而损害这些细胞的功能。后负荷增加进一步引起心室扩大，导致心功能进一步恶化。

(三)神经体液的代偿机制

当心力衰竭发生时，肾素-血管紧张素系统(RAS)和交感-肾上腺素能系统(SAS)的活性增加，其兴奋作用会加速心力衰竭低输出量状态下心肌细胞的死亡，增加血管收缩的后负荷，进一步降低心输出量。后负荷增加了心脏的工作负荷，也加速了心肌细胞的死亡。cAMP和1，4，5-三磷酸肌醇(InSP3)增加可促进Ca2+进入心肌细胞，增强心肌收缩力，代偿性增加心输出量。而进入细胞质的Ca2+增多，舒张期泵送Ca2+的系统超负荷，损害了心肌舒张。SAS兴奋增加了心肌能量消耗，也加速了衰竭心肌细胞的死亡。当循环和心脏对长期低输出状态的最初适应性反应持续时，将对心力衰竭产生有害影响。

当心力衰竭发生时，全身性SAS被激活，副交感神经活动被抑制，从而导致心动过速、肾素释放和全身性外周血管收缩。因此，它可以加强心肌收缩力，增加心输出量，从而维持动脉压，保证重要器官的血液灌注。这是一种早期有效的补偿机制。外周血管收缩重新分配外周血流，而心输出量在休息时是正常的。对于中度心力衰竭患者，当循环承受额外负荷(如运动、发热、贫血)时，异常的血管收缩和心输出量不能正常增加以满足外周器官的需要。心输出量的重新分配可以维持重要器官(如脑和心脏)的供氧，而肾脏和骨骼肌的不足最终会导致终末器官的衰竭。

(D)心肌损伤和心室重塑

心力衰竭发生和发展的基本机制是心室重构。心室重构是由于一系列复杂的分子和细胞机制导致的心肌结构、功能和表型的改变，包括肥大、凋亡、胚胎基因和蛋白质的重新表达以及心肌细胞外基质(ECM)的数量和组成的改变。临床表现为心肌重量、心室容积增加，心室形态改变(横径增加呈球形)。在最初的心肌损伤(心脏超负荷、心肌梗死、炎症)后，各种次级介质直接或间接作用于心肌，促进心室重构。此时，循环和组织水平中的去甲肾上腺素(ne)、血管紧张素ⅱ(AGⅱ)、醛固酮、内皮素(ET)、加压素和炎症细胞因子的浓度均升高。这些神经内分泌细胞因子系统的长期慢性激活，不仅通过钠潴留和外周血管收缩增加后负荷，而且对心肌细胞产生直接毒性作用，刺激心肌纤维化。进一步改变衰竭心脏的结构，使心脏功能变差，进一步激活神经内分泌细胞因子，从而形成恶性循环，促进疾病进展，最终导致心力衰竭。

(5)舒张性心力衰竭

舒张性心力衰竭是由于主动舒张能力受损，心室顺应性下降，导致舒张期心室充盈障碍。心室压力-容积曲线向左上方移动，因此心搏量减少，左心室舒张末期压力增加，导致CHF，而代表收缩功能的射血分数正常。左心室舒张功能障碍主要受心肌肌浆网钙摄取能力下降和细胞内游离钙水平缓慢下降的控制。由于这两个过程都是耗能过程，当由于缺血导致ATP耗竭和供能不足时，主动舒张功能就会受到影响，主要表现为心室舒张速度减慢，表现为左心室容积和收缩功能正常，但左心室充盈压增高。如果冠心病伴有明显的心肌缺血，舒张功能障碍可先于收缩功能障碍。心室肌顺应性下降和充盈障碍主要见于高血压、肥厚型心肌病等心脏肥大，明显影响心室充盈压。当左心室舒张末期压力过高时，就会出现肺循环高血压和肺充血，即舒张性心力衰竭。此时心肌收缩功能保持正常。

简而言之，心力衰竭发展过程中的各种因素是相互联系、互为因果的。血流动力学异常可激活神经内分泌系统，加重心肌损伤；持续激活神经系统可直接损伤心肌，加重血流动力学异常；然而，心肌损伤、左心室进行性增大和衰竭导致血液动力学紊乱加重和神经内分泌系统激活。