上QQ阅读APP看书，第一时间看更新
危重病医学基础理论
7.心脏病生理基础
【概述】
1.心脏是由不同类型心肌细胞（或心肌纤维）组成的机械泵，具有产生生物电活动、机械活动和内分泌三种功能。
2.心脏泵功能主要取决于心肌机械活动。
【心脏功能细胞和分子学基础】
1.心肌细胞结构
（1）概述
1）心肌细胞含多束横带状肌原纤维，肌原纤维由肌节组成。
2）肌原纤维间细胞质含细胞核、线粒体、细胞内Ca 2+和肌管系统等。
（2）肌节是心肌收缩结构和功能单位，包括：
1）粗肌丝
A.肌球蛋白：与肌动蛋白结合。
B.肌球蛋白头部为横桥，为与肌动蛋白结合位点，有ATP酶活性。
2）细肌丝
A.肌动蛋白：可与肌球蛋白可逆性结合，活化肌球蛋白ATP酶。
B.原肌球蛋白：阻断肌动蛋白活化，有序防止肌动蛋白和肌球蛋白相互作用。
C.肌钙蛋白
a.肌钙蛋白T：将肌钙蛋白与肌动蛋白和原肌球蛋白结合。
b.肌钙蛋白C：与Ca 2+结合触发收缩。
c.肌钙蛋白I：抑制肌球蛋白与肌动蛋白相互作用。
（3）肌管系统
1）肌浆网（L系统）。
2）横管（T系统）。
2.横桥作用与心肌收缩、舒张过程
（1）横桥是与心肌收缩活动有关的最小超微结构。
（2）横桥与邻近肌动蛋白丝周期性相互作用产生心肌收缩活动。
3.心肌兴奋-收缩耦联
（1）心肌除极化引发Ca 2+释放。
（2）Ca 2+释放触发肌动蛋白和肌球蛋白肌丝相互作用产生收缩。
4.心肌代谢
（1）心肌收缩和松弛是耗能过程。
（2）心脏做功优先摄取脂肪酸。
【心肌力学】
1.心肌收缩功能
（1）前负荷：
在一定范围内心肌收缩力随心肌细胞长度增加而增强（Starling机制）。
（2）心肌收缩力：
取决于触发肌丝相互作用所能获取的钙量。
（3）后负荷：
心肌收缩的阻力。
2.心肌舒张功能
包括心肌松弛性、顺应性。
（1）松弛性：
取决于肌浆网主动摄取Ca 2+的能力。
（2）顺应性：
由心肌被动弹性决定，取决于心肌超微结构和结缔组织基质。
【心脏泵功能】
1.心脏机械周期
（1）概述
1）心脏收缩和舒张功能以心室腔内压力和容量变化为特征。
2）压力和容量改变互相依赖。
（2）心室收缩期
1）等容收缩期：
主动脉瓣和二尖瓣均关闭。
2）快速射血期：
左心室腔压力超过主动脉压力，主动脉瓣开放，血液从左心室迅速进入主动脉。
3）减慢射血期：
左心室腔压力达顶峰后缓慢降低，射血速度变慢。
（3）心室舒张期
1）等容舒张期：
主动脉瓣和二尖瓣关闭。
2）快速充盈期：
二尖瓣开启初期，血液冲开二尖瓣充盈左心室，充盈量约占左心室总充盈量的70%。
3）减慢充盈期：
左心室舒张压与左心房压差减小，血液流速降低，心室充盈减慢。
4）心房收缩期：
心室舒张末期心房收缩使心室充盈量增加25%。
2.心室收缩功能
（1）前负荷：
即心脏舒张末容积。
1）前负荷决定因素
A.静脉回流量受以下因素影响：
a.有效循环血容量。
b.重力。
c.体位。
d.胸腔内压。
e.心包腔内压力。
f.静脉张力。
g.心室充盈时间。
h.心室顺应性等。
B.前次射血后心室内剩余血量。
2）前负荷测定：
Swan-Ganz导管测定PCWP接近左心房平均压和LVEDP。
3）前负荷储备
A.指可利用但尚未使用的心肌细胞长度。
B.LVEDP 10~12mmHg（1.33~1.6kPa），肌节可伸展达理想长度（2.2μm）。
C.超过前负荷储备时，充盈相同血量使LVEDP明显升高，严重者引起肺淤血。
（2）后负荷，即主动脉压
1）后负荷增加，SV减少。
2）射血时的心室肌张力可直接反映后负荷。
（3）心肌收缩力
1）影响因素：
A.活化横桥数目和肌球蛋白头部ATP酶活性。
B.肌浆网获取Ca 2+量
a.增强心肌收缩力
*肾上腺素能活性：增加Ca 2+释放。
*血管紧张素：拮抗L型钙通道。
*洋地黄类药：跨膜向内转运Ca 2+，刺激钙诱导钙释放。
b.降低心肌收缩力
* β受体阻断药：减少Ca 2+内流及钙诱导钙释放。
*钾通道激动药：腺苷促进复极，缩短动作电位2期时间。
* CCB：阻断L型钙通道，减少钙诱导钙释放，降低Ca 2+摄取率。
2）心室收缩功能测定
A.EF
a.方法：放射性核素心室造影或UCG。
b.EF=（LVEDV-LVESV）/ LVEDV×100%。
B.左心室收缩末压力/容量（LVESP/LVESV）
a.LVESP和LVESV变化相反。
b.不受前后负荷影响。
C.运动实验
a.静息和运动状态测定。
b.参数：LVEDP、SV、CO和总体VO 2。
c.判断：①心功能正常者：VO 2每增加100ml/min，CO增加500ml/min，LVEDP<12mmHg（1.6kPa）；②心力衰竭者：运动时LVEDP>12mmHg（1.6kPa），SV不变或降低。
D.其他
a.等容收缩期心室内压力变化速率（dP/dt）。
b.射血期心室容积变化速率（dV/dt）。
c.心室直径变化速率（dD/dt）。
3.心室舒张功能
（1）心室舒张功能影响因素：
1）心室舒张速度。
2）心室壁僵硬度。
3）HR。
4）房室间压力梯度。
5）心房壁僵硬度。
6）心房收缩力。
7）舒张前排空程度。
8）心包腔内压力。
（2）心室舒张功能测定
1）UCG：
测量E/Ea（正常E/Ea<8）。
2）放射性核素法：
心室时间-放射活性曲线测定LVEDV的时间相关参数。
4.心力储备
主要取决于HR和SV。
（1）心率：HR超过一定限度时，随HR增加CO下降。
（2）每搏量：
1）心肌收缩力增强可增加EF和SV，降低LVESV。
2）LVESV降低可使LVEDV减少或维持不变。
（3）心肌组织O 2ER增加。
（4）血流再分布：减少皮肤和内脏血流，维持脑、心血流灌注。
（5）无氧代谢：为心力衰竭者提供30%能量。
（6）心室腔扩张和心室壁肥厚。
【心力衰竭发生机制】
1.概述
（1）心力衰竭特征：
容量负荷过重、组织灌注不足和运动耐力下降。
（2）原因：
1）心肌收缩和舒张异常。
2）压力负荷过重。
3）心室充盈受损。
2.心肌细胞学改变
（1）能量代谢改变：
1）心肌缺血、缺氧抑制三羧酸循环及氧化磷酸化过程。
2）心肌内线粒体数量相对减少。
3）线粒体呼吸功能明显下降，导致氧化磷酸化障碍，能量产生和释放减少。
（2）心肌收缩成分改变
1）心肌蛋白破坏。
2）心肌蛋白合成障碍。
3）心脏结构改变：
A.心肌细胞骨架和排列顺序异常，导致纤维滑动、重排和心室游离壁变薄。
B.间质细胞数量增加。
C.横桥循环障碍。
（3）钙与兴奋-收缩耦联异常
1）肌浆网内游离Ca 2+水平下降。
A.经肌纤维膜Na +-Ca 2+交换排出细胞。
B.经肌纤维膜Ca 2+-ATP酶转出细胞。
C.经肌浆网Ca 2+-ATP酶作用被肌浆网摄取。
2）Ca 2+摄取变化引起心肌细胞的收缩与松弛改变。
3.神经-体液机制
（1）交感-肾上腺素能神经
1）心力衰竭早期，交感神经活性增强，血儿茶酚胺水平升高。
A.动脉血管收缩。
B.HR增快。
C.心肌收缩力增强。
D.维持CO在正常范围。
2）交感神经活性持续增强导致：
A.心肌肥厚。
B.心脏β受体数目下调。
C.区域性血流再分布。
D.心律失常。
E.细胞死亡。
F.心力衰竭恶化。
（2）肾素-血管紧张素-醛固酮系统
1）肾素-血管紧张素-醛固酮系统短期活化增强心肌做功。
A.心肌收缩力增强。
B.SVR增加。
C.血液再分配，保证重要器官供血。
2）肾素-血管紧张素-醛固酮系统持续活化导致进行性心肌功能障碍。
A.增加水钠潴留，加重前后负荷。
B.心肌肥厚和纤维化。
3）影响肾素释放的因素：
A.肾脏血流。
B.致密斑部位NaCl含量。
C.入球小动脉压和近球细胞上β受体活化。
（3）利钠肽
1）ANP
A.由右心房肌细胞分泌。
B.心房负荷过重或扩张时分泌增加。
C.反映肺血管压力的变化。
D.作用：调节水钠平衡。
a.减少肾素的分泌。
b.抑制醛固酮的分泌。
c.拮抗血管紧张素的缩血管效应。
d.拮抗醛固酮的保钠作用。
2）BNP
A.1988年由日本学者Sudoh从猪脑中分离。
B.由左心室分泌。
C.心室负荷增加，释放增加。
D.反映心室压力变化。
E.血浆水平较ANP高4~6倍。
F.与ANP生物学作用相似。
G.用于心力衰竭的诊断和预后评估。
（4）内皮素
1）由动静脉血管内皮细胞分泌。
2）收缩血管作用较强。
3）参与心力衰竭发生机制：
A.激活交感-肾上腺系统及肾素-血管紧张素-醛固酮系统，引起血管收缩、SVR增加、SV下降、肾血流减少。
B.刺激醛固酮分泌、促进水钠潴留。
C.促进ANP分泌。
D.增加血管平滑肌细胞收缩力，促进血管平滑肌细胞增生、心肌细胞肥厚和心室重构。
E.引起动脉硬化和冠状动脉痉挛。
F.直接心肌毒性作用。
G.致心律失常作用。
4.心室重构
（1）概述
1）定义：
心力衰竭伴随心室几何形状和大小改变的过程。
2）时间：
AMI后数日开始，持续数周至数年。
3）形态：
心肌质量、心室容量、心室形状和间质改变。
4）病理：
心肌细胞肥大、心肌细胞动力传递耗损及间质增加。
（2）心肌细胞肥大
1）成人心肌细胞不可再生，只能通过细胞肥大扩大心肌细胞腔隙。
2）是对机械负荷增加的一种适应代偿过程，以维持室壁正常张力和改善心肌收缩力。
（3）心肌细胞滑脱：
1）心肌由按螺旋状排列的肌束组成，由分裂面分隔。
2）导致心肌病和AMI后非梗死区心室扩张。
（4）间质增加：
1）心室扩张、血管紧张素Ⅱ和醛固酮刺激纤维组织增生。
2）心肌胶原含量增加2~3倍，舒张顺应性减低。
3）心肌胶原增加>4倍，收缩功能减低。
4）间质纤维化是连续过程，而非对心肌细胞损伤的反应。
5）ACEI治疗能逆转纤维化。
5.细胞因子
（1）为小分子多肽，由免疫细胞产生。
（2）包括：TNF-α、IL-1β、IL-2 、IL-6及IL-8等。
（3）作用：调节免疫细胞，导致心肌损伤与心室重构。
（4）双相作用模式：
1）直接作用于心肌。
2）诱导NO合成酶和环氧酶异常表达。
（5）细胞因子短期表达有益，长期表达促进心力衰竭进展。
（6）免疫调节治疗能短期改善预后。
（卢 斌 柴艳芬）