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编号:10212103
心力衰竭的研究进展
http://www.100md.com 《右江民族医学院学报》 1999年第4期
     作者:吴万芬

    单位:广西壮族自治区民族医院(南宁 530001)

    关键词:

    右江民族医学院学报9904127 心力衰竭(HF)不是一个独立的疾病,是各种病因引起的心脏病的终末阶段。本世纪内,HF研究经历了器官、细胞与基因三个阶段。近年来,分子生物学技术的深入应用已使HF概念更新。笔者就HF病理生理的近年研究情况作一些简单介绍。

    1 血液动力学异常

    前半个世纪,由于临床所见HF是以气短、疲乏与水肿为特征,故而推测HF是因泵功异常导致射血分数降低与充盈障碍,以致水钠潴留[1]。左室功能障碍引起心输出量(CO)降低和左室舒张末期压(LVEDP)增高,前者导致组织器官血液灌注不足,后者引起肺微血管楔嵌压(PCWP)的升高,当PCWP>2.4kPa时,即出现肺循环瘀血症;当右室舒张末期压和右房压升高致中心静脉压>1.6kPa时,即出现体循环瘀血症。随着心输出量的减少,激活了各种神经内分泌的调节机理,使外周循环阻力增加,外周血液重新分配,肾及骨骼肌血流减少,导致终末器官的异常,以及肺循环和体循环瘀血症[3]。在急、慢性HF患者中广泛使用血管扩张剂如:硝酸甘油、单硝酸异山梨酯、米力农等,前两者有扩张静脉、降低心脏前负荷,使舒张末期容量和充盈下降,同时扩张动脉系统可引起动脉压力降低,减轻心脏后负荷,后者具有直接正性肌力作用和血管扩张作用,表现为CD及CI的升高,PCWP下降,同时肺循环及外周血管阻力下降。故而至今仍广为应用[2~4]
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    2 循环内分泌和心脏组织自分泌、旁分泌的激活

    2.1 循环内分泌的激活 大量研究结果显示,HF时循环内分泌[包括交感神经系统(SNS)、肾素—血管紧张素系统(RAS)和加压素]的激活[2],在HF早期,肾上腺素能神经系统激活,使心肌收缩力和心率增加,以维持心输出量。严重HF时,由于交感神经系统及循环中的血管紧张素Ⅱ的收缩血管作用,以维持心房压及心输出量的再分配。但在HF进展阶段,因血管收缩常导致后负荷过重,反使心输出量下降。此外,由于水钠潴留使血管钠成分增多,间质压力增高,造成血管壁僵硬、增厚,使血管不能正常扩张。同时,因骨骼肌灌注不足,导致无氧代谢,乳酸性酸中毒,使患者感到虚弱与疲劳。而腹部脏器与四肢静脉,由于受HF时循环中静脉收缩剂(如去甲肾上腺素、血管紧张素Ⅱ等)及肾上腺素能神经系统活性的影响而发生收缩,增加了血液向心肺的移动,对HF不利[5]。当心功能不全时,内源性神经激素系统激活,交感神经系统兴奋性增加,神经递质释放增加直至耗竭,心脏β受体密度下降,压力感受器的功能受损。压力反射主要抑制交感神经,兴奋迷走神经,因此一旦压力感受器功能受损,对生理刺激的反应性降低,导致心脏自主神经调节功能受损。多数作用报道,心率变异降低的程度与心功能受损程度相关[6,7,15]
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    2.2 心脏组织自分泌、旁分泌的激活 近年来的研究更进一步表明了组织局部的自分泌和旁分泌在HF发展中的重要作用。“自分泌”即局部分泌作用于自身细胞;“旁分泌”即局部分泌作用于邻近组织。正常情况下,具有缩血管作用。正性肌力作用以及促生长作用的自分泌和旁分泌和具有扩血管作用、负性肌力作用以及抑制生长作用的自分泌和旁分泌在心脏、血管系统是处于平衡的状态。事实上,大多数缩血管剂同时具有正性肌力和促生长作用。例如血管紧张素(Ang)和内皮素等;同样,多数扩血管剂亦同时具有负性肌力和抑制生长作用,如内皮舒张因子(EDRF)、心钠素(ANP)和前列环素。洪小苏等对24例CHF患者静脉滴注氨力农(Am)前后血浆内皮素(ET)和心钠素(ANP)浓度进行测定,结果显示,CHF患者血浆ET和ANP浓度显著增高,静脉滴注Am后,血浆ET和ANP浓度下降,与治疗前比较差异有显著性[8]。刘建国等也观察了40例慢性充血性心力衰竭患者治疗前后及不同心功能状态下ET及ANP的变化。结果表明:治疗前ET明显增高为对照组2倍,ET的含量与心力衰竭的严重程度有明显的一致性,CHF时ANP增高,血浆ANP与ET呈显著正相关[9]。这些具有相对作用的内分泌一旦失衡时,例如在HF时,RAS和SNS激活,短期作用表现为血管张力和心肌收缩力的改变即血管收缩和正性肌力作用,长期激活则导致心脏结构的改变,即心肌肥厚,继以心室扩大,心脏与血管功能衰退与肾脏钠潴留[2,5]
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    可见局部系统的自分泌与旁分泌概念改变了以往对于RNS的理解,提示了组织ACE抑制作用,在治疗HF时比循环中ACE的抑制更为重要。近年来国内外的临床资料也证实了ACE抑制剂已成为治疗与阻断HF演进的“基石”,并将与β阻滞剂、钙拮抗剂等形成一套更完善的综合方案代替传统方法,以提高HF患者的生活质量[1,10]

    3 心室重塑

    初始的心肌损伤,使心肌肥厚,继以心室腔扩大,这就是心室重塑的过程。心室重塑包括所有心脏成分,心肌细胞肥厚,细胞外基质—胶原网的量和组成的变化和微血管密度的增加,原发性心肌损害和心脏负荷过重引起的室壁应力增加,可能是心室重塑的始动机理,而各种促生长因子起了重要作用。其中(Ang-Ⅱ)可能是一系列生化反应的核心。心肌肥厚的实验研究表明,最先有ACEmRNA的增加,使组织AngⅡ生成增加,后者通过三磷酸肌醇(IP3)和二脂酰甘油(DAG)途径激活蛋白激酶C,使转录因子蛋白磷酸化。这些激活的转录因子蛋白与DNA相互作用,最终导致收缩蛋白、生长因子和生长因子受体等合成增加而使心肌肥厚。另外,心脏负荷增加时,肌膜牵拉的机械信号,使膜离子通道的钠、钙内流增加。在内流的Ca2+与IP3介导的内质网释放的Ca2+的作用下,蛋白激酶C得以使转录因子蛋白磷酸化。β肾上腺素能受体的激活,使细胞内cAMP增加。通过蛋白激酶A亦可激活转录因子蛋白而参与心肌肥厚的过程[2,5]。胡厚洋等报道,在HF的心脏中发现细胞凋亡,可能是衰竭心肌细胞缺失的原因之一。心力衰竭可以表现为心肌细胞缺失,存活心肌细胞功能异常或两者均有。心肌细胞凋亡的发现,提示心肌功能降低和心室重构在某种程度上是由成活心肌细胞的缺失所致[11]
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    4 细胞功能异常

    60年代逐渐认识到,衰竭心脏最重要的生化改变是能量供求失衡[1]。祝善俊等应用MBV-Ⅲ型显微分光光度计测定了10例正常人及30例风湿性心脏病二尖瓣置换术者左心室细胞总ATP酶、线粒体ATP酶、琥珀酸脱氢酶(SDH)、细胞色素氧化酶(CCO)的平均吸光率。结果表明,在HF时细胞内总ATP酶、线粒体ATP酶、SDH、CCO活性较正常时明显降低,且随心功能损伤加重而降低明显,总ATP酶、线粒体ATP、SDH、CCO均与射血分数(EF)呈正相关,提示在HF时心肌能量产生及利用均出现障碍。心肌能量代谢是保证心脏功能正常进行和组织结构不断更新的物质基础,ATP酶催化ATP水解,释放能量是供应心肌完成其功能所需能量的决定性因素。祝善俊等发现在轻度左室功能受损时,线粒体ATP酶活性即降低,在中、重度左室功能受损时,线粒体ATP酶活性降低更为明显,线粒体ATP酶活性降低导致心肌收缩力下降,EF降低,使冠状动脉血流量下降,另外,心力衰竭时左室在长期高压力、高容量负荷的作用下发生失代偿,更加重心肌缺血,心肌缺血引起细胞生物膜的损伤,大量Ca2+进入细胞内及线粒体内,使细胞及线粒体肿胀、变性,破坏了线粒体内ATP酶的特异反应环境,使ATP酶活性更降低,促进HF进一步发展。
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    心肌能量代谢障碍:①直接影响心肌的舒缩功能,心肌70%的能量用于收缩和舒张,故当心肌供能不足,是发生心功能不全机理之一。②妨碍肌质网和线粒体对钙摄取,正常情况下约有15%的能量用于肌质网和线料体对Ca2+摄取,能量不足时肌质网和线粒体摄取Ca2+障碍,贮Ca2+能力减退,使心脏的兴奋—收缩耦联异常,从而影响心肌的舒缩功能。目前临床应用的ACEI和β受体阻滞剂能改善HF症状提高HF患者生存率,保护心脏功能,其机理可能与其减少心肌能量消耗、降低心肌负荷有关[12,13]

    5 基因表达异常

    近年研究表明,HF既非心脏泵功能低下,也不是心肌收缩蛋白之间激动与抑制相互作用的钙离子流动障碍。主要是心肌自身变更导致的一种进行性衰退过程。继发于任何病因的长期超负荷所加速的心肌细胞死亡是由于衰竭心肌细胞中的能量丧失所致。因此,异常基因表达及其异常细胞能量学的变化可能在HF病理生理学中起重要作用。心室肥大可能是由于蛋白质合成与细胞膜聚集的慢性变更而丧失代偿,最终形成一种超负荷心肌病[1]。心肌肥大时,可伴有总核糖核酸(RNA)和信使核糖核酸(mRNA)的增加。动物实验证明,心肌肥大会使胎儿和新生儿形式的收缩蛋白及其他蛋白(如心房利钠肽)再次出现,预示这些基因的再表达,使心肌收缩蛋白的性质发生变化,收缩速度减低,而且,HF时肌原纤维三磷酸腺苷酶(ATPase)、肌动球蛋白三磷酸腺苷酶和(或)肌球蛋白三磷酸腺苷酶的活性减低,粗丝与细丝之间相互作用缓慢,收缩性下降。袁祖贻等报道:慢性HF患者活检心肌中心肌线粒体(mtDNA)存在不同程度的缺失突变;HF发展不同阶段,mtDNA缺失损伤程度不一,心功能愈差,血流力学变化愈严重,心肌mtDNA缺失率愈高,即mtDNA损伤程度与整体心功能受损呈平行关系。mtDNA参与编码线粒体氧化磷酸化中酶系的13种多肽及其线粒体自身大多数蛋白质合成,mtDNA缺乏组氨酸保护和有效的修复系统,具有易损伤、高突变等特征。mtDNA损伤必然导致氧化磷酸化的异常,使ATP合成能力下降,加剧肥厚衰竭心肌的“能量饥饿”。当细胞内突变mtDNA累积(累积效应)到一定程度,ATP生成低于所需能量最低阈值时(阈值效应),心功能呈现不可逆转的衰竭[4,5]
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    HF确切的病理生理机制迄今仍不十分明了,有待今后进行深入的分子机理的研究。目前有几点较为明确的是:①HF是从适应发展到适应不良,以致进行性恶化。②心脏组织自分泌、旁分泌的激活;③心肌能量耗竭致心肌细胞寿命缩短,可能参与作用。④血流动力学异常仅仅是HF的结果,纠正血流动力学异常,不能改变HF的预后。因而,现代HF的治疗,不应仅仅着眼于器官功能异常(心泵功能减退),尚应兼顾神经内分泌的激活,心肌能量消耗,促生长或抑制生长的作用等,从器官、细胞、分子三个水平来考虑[2,6]

    参考文献

    1 高晓玲.心力衰竭的研究展望与治疗对策.实用中西医结合杂志,1996;9(5):303

    2 戴闺柱.心力衰竭病理生理概念的治疗学意义.中华心血管病杂志,1995;23(2):147

    3 赵思勤.一次口服硝酸异山梨酯对心力衰竭患者的急性血液动力学效应.中华心血管病杂志,1995;23(4):281
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    4 严晓伟.米力农不同剂量单次静脉注射对心力衰竭患者血液动力学效应.中国循环杂志,1995;10(2):83

    5 于全俊.充血性心力衰竭(17).心力衰竭的病理生理.中国循环杂志,1996;11(2);707

    6 宋有诚.充血性心力衰竭患者心率变异性分析.中华心血管病杂志,1995;23(2):107

    7 邓昌明.充血性心力衰竭心率变异研究.重庆医学,1996;25(5):268

    8 洪小苏.充血性心力衰竭患者血浆内皮素和心钠素的变化及氨力农对其影响.临床心血管病杂志,1997;13(3):136

    9 刘建国.慢性充血性心力衰竭患者血浆内皮素与心钠素间的关系.心肺血管病杂志,1997;16(1):37
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    10 姜红.悦宁定治疗充血性心力衰竭的临床疗效观察.临床心血管病杂志,1995;11(2):106

    11 胡厚祥.心力衰竭时心肌细胞凋亡的研究进展.国外医学(心血管疾病分册),1998;25(1):10

    12 祝善俊.心力衰竭时心肌能量代谢的初步研究.中华心血管病杂志,1995;23(2):104

    13 黄琳.氨力农的治疗学基础探讨.中华心血管病杂志,1995;23(2):101

    14 袁祖贻.心力衰竭患者心肌线粒体DNA缺乏突变的定量分析及心功能损害程度的关系.中华心血管病杂志,1998;26(1):45

    15 宋治远.心功能不全患者心率变异性分析的临床意义.中华实用内科杂志,1995;15(7):420

    16 方圻.充血性心力衰竭诊断和治疗对策.中华心血管病杂志,1995;23(2):149

    (1998-07-20收稿), 百拇医药