血容量增加的机制主要有：①肾小球滤过分数升高。有效循环血量减少使交感神经兴奋，血中去甲肾上腺素增多，引起肾血流量减少；此时，往往出球小动脉的收缩比入球小动脉的收缩更加明显，因而肾小球滤过率的下降也就不如肾血流量下降明显，滤过分数随之升高，结果肾小管周围毛细血管压力下降、血浆蛋白浓度相对增加，促进了近曲小管对钠、水的重吸收。②肾素-血管紧张素系统活性增强。有效循环血量下降而致的肾血流降低使入球小动脉牵张感受器的刺激减弱，促使肾素分泌；交感神经兴奋直接刺激近球细胞分泌肾素；加上心衰时的利尿、限制钠盐，使致密斑的钠负荷降低也促进肾素分泌；因此肾素-血管紧张素系统活性增强，醛固酮分泌增加，远曲小管对钠、水的重吸收增加。同时，由于肾素-血管紧张素系统激活，使血管紧张素Ⅱ增多，导致血中ADH增加，ADH作用于远曲小管和集合管上皮细胞ADH受体，促进对水的重吸收。
（二）外周循环血液重新分配
有效循环血量减少引起交感神经兴奋使儿茶酚胺等缩血管物质释放增加时，由于各器官对儿茶酚胺的反应不同，其血管收缩强度也不同。尤其是各器官在缺血、缺氧的状态下局部产生的扩血管性代谢产物多少不一，而出现外周循环血液的重分布。其特点是：腹腔脏器、皮肤、骨骼肌的血管收缩，血流量减少；而心、脑的血液供应在全身循环血量减少的情况下仍然得到比较充分的保证。急性或轻度心力衰竭时，血流重分布有重要的代偿意义。
（三）红细胞增多
心力衰竭时由于血流缓慢，循环时间延长，机体长期慢性缺氧刺激肾脏合成红细胞生成素增多，促进骨髓造血功能，使血液红细胞增多，血液携氧功能增强，有助于改善周围组织的供氧。但红细胞过多，可引起血液黏度增大，心脏负荷增加。
（四）组织细胞利用氧的能力增强
心输出量减少时周围组织的供氧减少，组织细胞通过自身调整加以代偿，以克服供氧不足带来的不利影响。例如，慢性缺氧时细胞线粒体数量增多，表面积加大，呼吸链有关的细胞色素氧化酶活性增强。这些变化有助于细胞内呼吸功能的改善，细胞磷酸果糖激酶活性增强有助于细胞从糖酵解中获得能量的补充。肌肉中的肌红蛋白含量增多，可改善肌肉组织对氧的储存和利用。
总之，机体在心脏本身和心外存在多种代偿机制，这种适应代偿贯穿于心功能不全的全过程。一般说来，在心脏泵血功能受损的急性期，神经-体液调节机制激活，维持血压、器官血流灌注。同时，心室重塑迅速启动，随着代偿性心肌肥大使室壁应力“正常化”，心功能维持于相对正常水平，神经-内分泌系统激活也逐渐平息，进入相对稳定的代偿期。但心室重塑仍持续、缓慢地进行，其有害的一面随时间推移而积累，终于导致心力衰竭。此期由于血流动力学稳态破坏，使神经-体液调控机制再度激活，心室重塑向适应不良方向急剧进展，形成恶性循环。
第三节 心力衰竭的发生机制
心力衰竭的发生机制比较复杂，尚未完全阐明。目前认为，各种原因引起的心肌舒缩功能障碍，导致心输出量下降，不能满足机体的需要，是心力衰竭发生的主要机制。
一、心肌舒缩的分子基础
心肌舒缩的基本单位是肌节，主要由粗肌丝和细肌丝组成。粗肌丝的主要成分是肌球蛋白，该蛋白由杆状的尾部、能弯曲的颈部和粗大的头部三部分组成。细肌丝的主要成分是肌动蛋白，呈球形，互相串联成双螺旋的细长纤维。两者直接参与心肌的舒缩，称为收缩蛋白。此外，串联成细长螺旋状的向肌球蛋白，嵌在肌动蛋白双螺旋之间的沟槽内，每间隔40nm 处附有一个肌钙蛋白复合体。向肌球蛋白和肌钙蛋白参与收缩蛋白舒缩活动的调节，称为调节蛋白。
心肌细胞兴奋时，细胞外的Ca2＋顺离子浓度差内流至胞质，同时肌浆网释放Ca2＋进入胞质，使胞质的Ca2＋浓度迅速上升并与肌钙蛋白相结合。当Ca2＋浓度从10－7mol／L 升至10－5mol／L时，向肌球蛋白旋转到肌动蛋白的两条螺旋的深沟中，肌动蛋白的作用点暴露，与肌球蛋白头部接触形成横桥，同时Ca2＋激活肌球蛋白头部的ATP 酶，水解ATP 释放能量，启动肌球蛋白头部定向偏转，使肌动蛋白向肌节中央滑行，致肌节缩短，发生心肌收缩。
心肌复极化时，肌浆网通过钙泵从胞质中把Ca2＋摄取回来，同时部分Ca2＋被排至细胞外，胞质内的Ca2＋浓度迅速降低，即胞质内Ca2＋复位。当胞质内Ca2＋降到10－7mol／L 时，Ca2＋与肌钙蛋白解离，向肌球蛋白从肌动蛋白螺旋深沟中转移出来，恢复到原来的位置，于是肌动蛋白上的作用点又重新被掩盖；与此同时，ATP 释放能量拆除横桥，肌球蛋白和肌动蛋白重新分离，肌动蛋白向外滑行，肌节恢复原长，心肌舒张。
二、心肌收缩性减弱
心肌收缩性是指心肌在接受有效刺激后产生张力和缩短的能力，是决定心输出量最重要的因素。大多数心力衰竭的发生是由于心肌收缩性减弱所致，机制如下：
（一）心肌细胞损害
1．心肌细胞数量减少
心肌缺血、缺氧、心肌炎和心肌病时，心肌细胞发生坏死与凋亡，可导致心肌收缩蛋白大量破坏，而引起心肌收缩性显着减弱。急性心肌梗死发生大面积坏死达左室心肌的25%时，便可出现心力衰竭；若超过左室的40%，可导致心源性休克。
当心肌细胞受到各种严重的损伤后坏死，利用电镜或组织化学方法可发现心肌细胞线粒体肿胀、嵴断裂和氧化-磷酸化有关的酶活性下降，坏死灶周围出现中性粒细胞浸润。由于溶酶体破裂，大量溶酶，特别是蛋白水解酶释放引起坏死细胞自溶，与收缩功能相关的蛋白质也在此过程中被彻底破坏，心肌收缩功能严重受损。
在心力衰竭发生、发展过程中出现的许多病理因素如氧化应激、心脏负荷过重、某些细胞因子等都可诱导心肌细胞凋亡。细胞凋亡引起的心肌细胞数量减少，同样可能是心力衰竭发病的重要机制之一。
心力衰竭时引起心肌细胞凋亡的常见因素有：
（1）氧化应激 心力衰竭发生、发展过程中，由于氧自由基生成过多以及抗氧化功能减弱导致氧化应激发生，皆可引起心肌细胞凋亡。
（2）细胞因子 研究表明，心衰时某些细胞因子的产生增多，如TNF‐a、IL‐l、IL‐6、干扰素等，这些细胞因子与心衰心功能异常有关。例如，TNF 通过促进NO 的释放不但对心肌收缩产生抑制作用，而且也可通过增加OFR 生成来诱导心肌细胞凋亡。
（3）钙稳态失衡 心力衰竭时，由于能量代谢紊乱造成ATP 缺乏，或自由基生成过多损伤细胞膜、肌浆网膜，或酸中毒等因素作用均可引起细胞钙稳态失衡。
（4）线粒体功能异常 心力衰竭时由于缺氧，能量代谢紊乱，线粒体跨膜电位下降，线粒体膜通透性增大，细胞色素C、凋亡蛋白酶激活因子和凋亡诱导因子等从线粒体内释放出来引起细胞凋亡。
2．心肌结构改变
在心力衰竭病因的刺激下，心肌细胞可以发生细胞重塑，例如心肌肥大。这种适应性改变在很长时间内具有积极的代偿意义。但随着心肌细胞进一步肥大，出现心肌重量增加与心功能增强不成比例即不平衡生长而发生心力衰竭。
（二）心肌能量代谢障碍
心肌收缩过程中所需的能量主要来源于心肌细胞有氧氧化产生的ATP，是个主动的耗能过程。心肌收缩耗能很大，所以心肌细胞对氧的需求量很大，摄取能力也很强。心肌若无充分的ATP 供应和使用，即使收缩蛋白正常，也将导致收缩性减弱。心肌细胞的能量代谢分为能量产生、储存和利用三个阶段。凡是干扰能量代谢的因素，都可影响心肌收缩。
1．能量生成障碍
冠状动脉供血不足、严重贫血、休克等引起心肌缺氧时，均可因有氧代谢障碍，使心肌细胞能量生成不足，而致收缩性减弱。心肌缺血严重时，不但有氧代谢障碍，还可因大量乳酸堆积和其他代谢产物蓄积，使细胞严重损害并加重代谢障碍，而致能量生成更加减少。
此外，维生素B1严重缺乏时，由于焦磷酸硫胺素（丙酮酸脱羧酶的辅酶）生成不足，使丙酮酸氧化脱羧障碍，ATP 生成减少，也可造成心肌收缩性下降。
2．能量利用障碍
心肌肥大由代偿转为失代偿时，因心肌收缩蛋白的结构改变，肌球蛋白头部ATP 酶活性降低，对ATP 的水解作用减弱；即使心肌ATP 含量正常，该酶也不能正常利用ATP，将化学能转为机械能，供肌丝滑动。
（三）心肌兴奋-收缩耦联障碍
心肌兴奋是电活动，而收缩是机械活动，将两者耦联在一起的是Ca2＋。在心肌细胞的兴奋-收缩耦联中起关键作用的是Ca2＋的转运。凡影响胞质内Ca2＋浓度升高或Ca2＋与肌钙蛋白结合的因素，均可影响心肌的收缩性。心肌病、心肌肥大、酸中毒等都可因Ca2＋转运失常导致心肌兴奋-收缩耦联障碍的发生，进而引起心肌收缩性减弱。
1．Ca2＋内流障碍
细胞外Ca2＋内流主要通过膜上的两种钙通道。一个是膜“电压依赖性”Ca2＋通道，由膜电位调节通道的关开。当膜去极化时，膜电位降低（负值减小），膜内暂时形成正电位使钙通道开放，细胞外的Ca2＋顺浓度差进入细胞内。酸中毒或并发高血钾时，细胞外H＋、K＋增多，影响了膜电位，可竞争性抑制Ca2＋内流。另一种是膜“受体操纵性”钙通道，其启闭受细胞膜受体和去甲肾上腺素（NE）的控制。交感神经兴奋时，释放的NE 与β‐受体结合，激活腺苷酸环化酶，使细胞内ATP 变为cAMP，后者再激活膜上的“受体操纵性”钙通道，使Ca2＋内流。肥大心肌内NE 相对不足，心肌细胞膜β‐受体密度降低、敏感性下降，使得膜“受体操纵性”钙通道不易开放而引起Ca2＋内流障碍。
2．肌浆网对Ca2＋的摄取、释放障碍
肥大心肌由于肌浆网钙泵的ATP 酶活性降低，心肌复极化时肌浆网对Ca2＋的摄取障碍，使肌浆网内的Ca2＋储存减少；故除极化时其向胞质释放的Ca2＋也减少。此外，心肌细胞酸中毒还可使肌浆网与Ca2＋的结合牢固，难以释放Ca2＋，结果心肌兴奋时，胞质中Ca2＋浓度不能迅速升高，从而导致兴奋-收缩耦联障碍。另有报道，在肌浆网摄取Ca2＋障碍的同时，线粒体对Ca2＋的摄取量增多，但线粒体在心肌除极化时向胞浆释放的Ca2＋的速度非常缓慢，因此也成为胞质中Ca2＋浓度降低的原因之一。
3．肌钙蛋白与Ca2＋结合障碍
H＋能竞争Ca2＋与肌钙蛋白结合，而且H＋与肌钙蛋白的亲和力远较Ca2＋为大。因此，当心肌细胞内H＋增多时，Ca2＋与肌钙蛋白结合减少，从而影响兴奋-收缩耦联。
三、心肌舒张性异常
如果没有正常的舒张，心室便没有足够血液充盈，心输出量必然减少。心肌舒张性是指心肌舒张期肌张力下降和伸长的能力。它决定心室舒张时心室容积扩大的程度和速度，因此是维持心输出量的基本因素。约有30%的心力衰竭是由于心肌舒张性异常引起的。舒张性异常可能与钙离子复位延缓、肌球-肌动蛋白复合体解离障碍、心室舒张势能减弱和心室顺应性降低等因素有关。
钙离子复位延缓常见于心肌缺血缺氧所致的心力衰竭。由于ATP 供给不足，肌浆网钙泵重新摄取胞质中的Ca2＋和细胞膜将胞质中的Ca2＋排出细胞的速度变慢；或者肌浆网ATP 酶活性降低，不能有效利用ATP，均可使Ca2＋在胞质中的浓度不能迅速降低，从而导致心肌舒张延缓。
