心功能不全的代偿机制.ppt
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Compensatory Mechanisms to Cardiac Insufficiency
心功能不全的代偿机制
概述
代偿反应是机体在心力衰竭发生时防止心输出量进一步减少的必要措施 ，主要体现在三个方面：
* 神经体液调节机制
* 心脏的适应性改变
* 组织对低灌流状态的适应
神经体液调节机制
在心功能不全时，通过多种信息传递途径，使神经体液调节机制的调控活动发生改变，包括：
* 交感神经系统(SNS)激活
* 肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)激活
* 心房利钠肽(ANP)及脑利钠肽(BNP)
* 某些信息分子的作用
交感神经系统(SNS)激活
急性心衰时，交感神经系统激活，心肌收缩能力增强，心率增快，心输出量回升；阻力血管收缩维持血压，保证重要脏器的灌流。
这些效应对泵血功能及血流动力学稳态起极为重要的作用
机制：
1.NA的释放增多而重摄取减少
2.?-AR介导的信号转导通路发生改变，表现为选择性?1-AR下调和?2-AR功能抑制，导致?-AR调节心肌收缩力和AC活性的功能降低(G蛋白含量与功能的改变也参与了受体后信号减敏的发生)。
肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)激活
心输出量的减少可激活该系统
心房利钠肽(ANP)
及脑利钠肽(BNP)
* ANP 和BNP均可由心脏分泌，具有舒血管、抑制RAA系统、抑制交感神经活动、减少水钠潴留等作用，因而对改善心衰的病理变化有益 。
* ANP 主要由心房分泌，但心衰较严重时心室亦可分泌ANP；BNP主要由心室分泌。
心房利钠肽(ANP)
及脑利钠肽(BNP)
近来的研究表明，心衰代偿期和失代偿期心肌ANP mRNA的表达均增高，而BNPmRNA仅在心衰失代偿期表达增高，ANP 和BNP的分泌量随着心衰的恶化而增加，其中BNP主要在失代偿期分泌增加。因此ANP 和BNP可作为判断心衰严重程度的指标，尤其BNP可作为心衰由代偿期向失代偿期过度的指标，同时BNP还可作为心衰治疗效果的指征。
某些信息分子的作用
* 在缺血、压力超负荷等应激刺激下心肌TNFα表达增加；心衰时外周TNFα生成增加。TNFα可促进心衰心脏的重塑。
* 此外，核转录因子κB(NFκB)、G蛋白、细胞骨架及其相关蛋白等也起到了重要的作用。
心脏的适应性改变
* 心脏的适应机制包括：
快速启动的代偿机制(功能性调整)
缓慢持久的适应机制(结构性重塑)
* 功能性调整(Functional Adjustment)是机体快速启动的一种代偿方式，其本质可能是机体对生理应激的一种反应，其主要途径是通过对心率、心室充盈量和心肌舒缩活动的强度来改善心脏功能。
一、心率加快
* 心率的变化可影响每搏输出量或每分输出量。
* 在一定范围内(180次/min以下)心率增快可增加每分输出量，维持动脉血压。
* 心率过快(超过180次/min)则心脏舒张期明显缩短，影响到心室的快速充盈期，心脏的充盈不足，虽然每分钟心脏搏动次数增加，但每搏输出量则减少，故每分输出量减少。
* 同时因心率增快，心肌耗氧量增加，也影响心肌的收缩性，并且由于舒张期的缩短，使冠脉灌流减少，严重时可导致心肌缺血。
二.前负荷增加
(Increased Preload)
* Frank-Starling定律 :回心血量与输出量成正比，回心血量越多，左心室肌纤维就越伸长(左室扩大)，于是心肌收缩力加强，心输出量增加，反之，输出量则降低。
* 在一定范围内心肌收缩力和心肌纤维长度成正比，但超过一定范围，心肌收缩力就会下降。
三.心肌收缩力增强
(Increased Contractility)
* 心肌的收缩力是指与心室负荷无关的心肌本身的收缩力。当交感神经兴奋时，激动β受体，通过一系列信号传导过程，可使心肌细胞胞浆内钙离子浓度增高，增强收缩力。
心肌结构、功能和表型的变化
* 病理性心肌细胞肥大伴胚胎性基因再表达
* 心肌细胞的凋亡与坏死
* 细胞外基质过度沉积或降解增加
一.心肌细胞的重塑(Myocyte Remodeling)
心肌肥大(Myocyte hypertrophy)伴胚胎性基因再表达
心肌肥大在血流动力学应激的初期具有代偿作用。但这种代偿往往仅限于心肌张力代偿，而心肌缩短速度则往往受到损害。
意义:
1、心肌肥大的代偿作用缓慢、持久，是心脏负荷长期过度时的一种重要的慢性代偿机制
2、心肌总收缩力增强，有利于维持心输出量。虽然单位重量肥大心肌的收缩力减弱，但由于整个心脏的重量增加，故收缩力增强
3、向心性肥大的代偿能力强于离心性肥大，但二者均可增加心脏作功和心输出量，使心功能在相当长的时间内处于稳定状态，不发生心力衰竭。
除此之外，心肌细胞还可发生某些表型改变，一些基因和蛋白的表达倾向于朝"胎儿化"方向改变，这些变化的净效应是降低ATP酶活性和心肌收缩速率，并最终导致室壁张力增加和每搏输出量降低，继而神经-体液和细胞因子发生非良性激活，导致病理性心肌肥大。这可能是上述基因和蛋白表达胎儿化产生的最主要后果。
心肌细胞的凋亡与坏死
细胞凋亡在调节细胞数量和结构重塑中有重要作用，并已在很多导致心衰的心血管疾病(如缺血性心脏病)的形态学研究中发现了细胞凋亡的证据。
细胞外基质(Extracellular -matrix)过度沉积或降解增加
心衰时基质金属蛋白酶被诱导激活，从而水解细胞外基质结构蛋白，改变细胞间的连接和粘附。
引起心肌重塑的主要因素
* 血流动力学
* 神经内分泌-细胞因子系统
1).血流动力学
即是指室壁张力升高，肌膜牵拉等机械信号。
2).神经内分泌-细胞因子系统
近年来的研究表明神经内分泌-细胞因子系统引起心肌重塑主要是通过信号传导途径和细胞凋亡过程参与的。
经典的信号传导通路
* [血管紧张素II系统及其信号传导通路]
* [生长因子及其信号传导通路]
* [儿茶酚胺及其信号传导通路]
体外实验显示血管紧张素II(AngII)起着细胞生长因子样的作用，是刺激心肌重塑的主要因素之一。AngII通过其受体1(AT1)和受体2(AT2)介导信号的传导。AngII与AT1受体结合后活化多条信号通路，其中磷脂酶、蛋白激酶、血清反应组件、钙离子均起着关键作用。
多数生长因子受体是跨膜的受体酪氨酸激酶，经过Ras-Raf-MEK-ERK途径活化转录因子，调节核内基因的表达，产生心肌肥大。
最新的研究表明，α1和β肾上腺素受体均参与介导儿茶酚胺刺激产生的心肌肥厚。
细胞因子
* 白细胞介素-1家族
* 白细胞介素-6家族
三、心外代偿
(Extracardial Compensation)
* 血流重分布(Redistribution of Blood Flow)
* 红细胞增多(Increase in Red Cells)
* 组织细胞利用氧能力增加(Increased Ability of Cells to Use Oxygen)
Thank you!!
Compensatory Mechanisms to Cardiac Insufficiency
心功能不全的代偿机制
概述
代偿反应是机体在心力衰竭发生时防止心输出量进一步减少的必要措施 ，主要体现在三个方面：
* 神经体液调节机制
* 心脏的适应性改变
* 组织对低灌流状态的适应
神经体液调节机制
在心功能不全时，通过多种信息传递途径，使神经体液调节机制的调控活动发生改变，包括：
* 交感神经系统(SNS)激活
* 肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)激活
* 心房利钠肽(ANP)及脑利钠肽(BNP)
* 某些信息分子的作用
交感神经系统(SNS)激活
急性心衰时，交感神经系统激活，心肌收缩能力增强，心率增快，心输出量回升；阻力血管收缩维持血压，保证重要脏器的灌流。
这些效应对泵血功能及血流动力学稳态起极为重要的作用
机制：
1.NA的释放增多而重摄取减少
2.?-AR介导的信号转导通路发生改变，表现为选择性?1-AR下调和?2-AR功能抑制，导致?-AR调节心肌收缩力和AC活性的功能降低(G蛋白含量与功能的改变也参与了受体后信号减敏的发生)。
肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)激活
心输出量的减少可激活该系统
心房利钠肽(ANP)
及脑利钠肽(BNP)
* ANP 和BNP均可由心脏分泌，具有舒血管、抑制RAA系统、抑制交感神经活动、减少水钠潴留等作用，因而对改善心衰的病理变化有益 。
* ANP 主要由心房分泌，但心衰较严重时心室亦可分泌ANP；BNP主要由心室分泌。
心房利钠肽(ANP)
及脑利钠肽(BNP)
近来的研究表明，心衰代偿期和失代偿期心肌ANP mRNA的表达均增高，而BNPmRNA仅在心衰失代偿期表达增高，ANP 和BNP的分泌量随着心衰的恶化而增加，其中BNP主要在失代偿期分泌增加。因此ANP 和BNP可作为判断心衰严重程度的指标，尤其BNP可作为心衰由代偿期向失代偿期过度的指标，同时BNP还可作为心衰治疗效果的指征。
某些信息分子的作用
* 在缺血、压力超负荷等应激刺激下心肌TNFα表达增加；心衰时外周TNFα生成增加。TNFα可促进心衰心脏的重塑。
* 此外，核转录因子κB(NFκB)、G蛋白、细胞骨架及其相关蛋白等也起到了重要的作用。
心脏的适应性改变
* 心脏的适应机制包括：
快速启动的代偿机制(功能性调整)
缓慢持久的适应机制(结构性重塑)
* 功能性调整(Functional Adjustment)是机体快速启动的一种代偿方式，其本质可能是机体对生理应激的一种反应，其主要途径是通过对心率、心室充盈量和心肌舒缩活动的强度来改善心脏功能。
一、心率加快
* 心率的变化可影响每搏输出量或每分输出量。
* 在一定范围内(180次/min以下)心率增快可增加每分输出量，维持动脉血压。
* 心率过快(超过180次/min)则心脏舒张期明显缩短，影响到心室的快速充盈期，心脏的充盈不足，虽然每分钟心脏搏动次数增加，但每搏输出量则减少，故每分输出量减少。
* 同时因心率增快，心肌耗氧量增加，也影响心肌的收缩性，并且由于舒张期的缩短，使冠脉灌流减少，严重时可导致心肌缺血。
二.前负荷增加
(Increased Preload)
* Frank-Starling定律 :回心血量与输出量成正比，回心血量越多，左心室肌纤维就越伸长(左室扩大)，于是心肌收缩力加强，心输出量增加，反之，输出量则降低。
* 在一定范围内心肌收缩力和心肌纤维长度成正比，但超过一定范围，心肌收缩力就会下降。
三.心肌收缩力增强
(Increased Contractility)
* 心肌的收缩力是指与心室负荷无关的心肌本身的收缩力。当交感神经兴奋时，激动β受体，通过一系列信号传导过程，可使心肌细胞胞浆内钙离子浓度增高，增强收缩力。
心肌结构、功能和表型的变化
* 病理性心肌细胞肥大伴胚胎性基因再表达
* 心肌细胞的凋亡与坏死
* 细胞外基质过度沉积或降解增加
一.心肌细胞的重塑(Myocyte Remodeling)
心肌肥大(Myocyte hypertrophy)伴胚胎性基因再表达
心肌肥大在血流动力学应激的初期具有代偿作用。但这种代偿往往仅限于心肌张力代偿，而心肌缩短速度则往往受到损害。
意义:
1、心肌肥大的代偿作用缓慢、持久，是心脏负荷长期过度时的一种重要的慢性代偿机制
2、心肌总收缩力增强，有利于维持心输出量。虽然单位重量肥大心肌的收缩力减弱，但由于整个心脏的重量增加，故收缩力增强
3、向心性肥大的代偿能力强于离心性肥大，但二者均可增加心脏作功和心输出量，使心功能在相当长的时间内处于稳定状态，不发生心力衰竭。
除此之外，心肌细胞还可发生某些表型改变，一些基因和蛋白的表达倾向于朝"胎儿化"方向改变，这些变化的净效应是降低ATP酶活性和心肌收缩速率，并最终导致室壁张力增加和每搏输出量降低，继而神经-体液和细胞因子发生非良性激活，导致病理性心肌肥大。这可能是上述基因和蛋白表达胎儿化产生的最主要后果。
心肌细胞的凋亡与坏死
细胞凋亡在调节细胞数量和结构重塑中有重要作用，并已在很多导致心衰的心血管疾病(如缺血性心脏病)的形态学研究中发现了细胞凋亡的证据。
细胞外基质(Extracellular -matrix)过度沉积或降解增加
心衰时基质金属蛋白酶被诱导激活，从而水解细胞外基质结构蛋白，改变细胞间的连接和粘附。
引起心肌重塑的主要因素
* 血流动力学
* 神经内分泌-细胞因子系统
1).血流动力学
即是指室壁张力升高，肌膜牵拉等机械信号。
2).神经内分泌-细胞因子系统
近年来的研究表明神经内分泌-细胞因子系统引起心肌重塑主要是通过信号传导途径和细胞凋亡过程参与的。
经典的信号传导通路
* [血管紧张素II系统及其信号传导通路]
* [生长因子及其信号传导通路]
* [儿茶酚胺及其信号传导通路]
体外实验显示血管紧张素II(AngII)起着细胞生长因子样的作用，是刺激心肌重塑的主要因素之一。AngII通过其受体1(AT1)和受体2(AT2)介导信号的传导。AngII与AT1受体结合后活化多条信号通路，其中磷脂酶、蛋白激酶、血清反应组件、钙离子均起着关键作用。
多数生长因子受体是跨膜的受体酪氨酸激酶，经过Ras-Raf-MEK-ERK途径活化转录因子，调节核内基因的表达，产生心肌肥大。
最新的研究表明，α1和β肾上腺素受体均参与介导儿茶酚胺刺激产生的心肌肥厚。
细胞因子
* 白细胞介素-1家族
* 白细胞介素-6家族
三、心外代偿
(Extracardial Compensation)
* 血流重分布(Redistribution of Blood Flow)
* 红细胞增多(Increase in Red Cells)
* 组织细胞利用氧能力增加(Increased Ability of Cells to Use Oxygen)
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