(一)DCM的血流动力学改变
DCM者左心室和右心室损害程度不等,但以左心室首先受累者居多。早期在心室等容收缩期左心室内压力上升速度减慢,喷血速度也减慢。此时心搏量减低由加速心率代偿,心排血量尚可维持。此后左心室排空不尽,舒张末压增高,逐步发展为充血性心力衰竭。左心房和肺静脉压力升高,继而出现肺动脉高压,且也因肺小动脉病变和发生栓塞而加重,最后导致右心衰竭。因此晚期患者常有严重的双心室功能衰竭。右心衰竭除由左心衰竭发展而来外,也可是右心室心肌病变的后果。此时见颈静脉压力升高,肝大。心室扩张使房室瓣环扩大,造成二尖瓣或三尖瓣关闭不全。近年注意到DCM者左、右心室收缩和舒张功能均受损,但一般认为DCM的心功能不全以收缩障碍为主。
(二)循环内分泌和心脏组织自分泌、旁分泌的激活
DCM发展到充血性心力衰竭阶段时,神经内分泌包括交感神经系统(SNS)、肾素血管紧张素系统(RAS)和加压素常有过度激活,从而促进心力衰竭恶化。内源性心房肽虽亦有激活,但不足以抵消SNS和RAS的作用。在DCM初始的心肌损害后,循环内分泌迅速激活(SNS、RAS、加压素和心房肽),但当心血管取得代偿,循环内分泌即恢复正常,或仅有轻度升高,此时即进入适应性或代偿性阶段,直至最后发生显著的心力衰竭,即进入适应不良或失代偿性阶段,循环内分泌才又重新激活。在这一为时较长的适应性阶段,很多亚临床的病理生理过程包括心血管重塑正在进行,而心脏组织的自分泌和旁分泌则起重要作用。在DCM心功能代偿期,循环血管紧张素转换酶(ACE)活性正常,而心室ACE活性却较对照动物高2~3倍,且和心室扩大程度呈正相关;而血清ACE和非心脏组织的ACE活性和心室大小无明显相关。因此目前认为,心肌和微血管内局部的自分泌和旁分泌较循环内分泌在DCM心力衰竭发展过程中起更为重要的作用。心脏组织自分泌和旁分泌的持续激活,将损伤心肌,进入适应不良阶段,而发生显著的心力衰竭,此时循环内分泌又重新激活,如此形成恶性循环。
(三)心室重构
DCM原发性心肌损害引起的心室壁应力增加,可能是心室重构的始动机制,而各种促生长因子如血管紧张素Ⅱ、醛固酮、成纤维细胞生长因子、β型转化生长因子起了重要作用,其中血管紧张素Ⅱ可能是一切生化反应的核心。在初始的心肌损伤作用下,胶原酶被激活,使胶原网支架遭到破坏,导致成纤维细胞合成新的胶原以加强支架,从而使细胞外基质-胶原网的量和组成发生新的变化,胶原总量尤其是机械性能较弱的Ⅲ型胶原含量增加,使心肌僵硬度增加,出现心肌收缩和舒张功能不全。心肌纤维的拉长,胶原支架的破坏及含量、成分变化所引起的心肌细胞滑行都可能参与了心室扩大的过程。
(四)衰竭心肌细胞的生化异常
1.细胞膜β-受体密度下调正常人非衰竭心脏含80%β-受体、20%β2-受体。有人发现DCM者心室β-受体数量减低至7.5~26fmol/mg蛋白,而非衰竭心脏心室为68~74fmol/mg蛋白。且DCM者β-受体下调主要发生于β1-受体,下调约50%,β2-受体活性相对增高,但敏感性下降,与正常心脏比较,仅能产生65%~70%的反应。DCM发生充血性心力衰竭时,SNS激活,血中去甲肾上腺素(NE)水平增高,且与心力衰竭严重程度呈正相关。DCM心力衰竭患者长期暴露于高水平的NE可使细胞内钙超负荷而损伤心肌,而NE与β1-受体的亲和力较之与β2-受体大10倍。因此在重度心力衰竭NE水平明显增高情况下,β1-受体密度下调可维持心肌细胞活力,但对cAMP依赖性正性肌力药物的反应亦明显下降。
2.能量来源、生成和利用障碍 正常心肌以脂肪酸为主要能源(约占供能物质总量的2/3)。DCM伴严重心力衰竭时由于心肌缺血缺氧,造成脂肪酸的氧化减慢,心肌能量来源不足,因而葡萄糖成为心肌的主要供能物质。但此时因心肌缺血缺氧,糖的无氧酵解加强,氧化不全使能量生成不足。且心力衰竭时由于膜腺供血不足,胰岛素分泌减少,血糖也不易进入心肌细胞,使心肌供能物质进一步缺乏,能量生成明显减少。正常心肌氧化磷酸化过程中所产生的ATP,在心肌兴奋-收缩偶联过程中受到肌球蛋白头部ATP酶的作用而水解,为心肌收缩提供能量。心力衰竭时心肌收缩蛋白结构发生变化,肌球蛋白头部ATP酶活性降低,ATP水解减少,因此能量利用发生障碍,使心肌收缩力减弱。
(五)症状及其产生机制
DCM者以充血性心力衰竭为主要表现,主要并发症状为心绞痛、栓塞、心律失常及猝死。约20%的DCM者发生心绞痛,其产生机制可能与冠状动脉血流储备降低及冠状动脉分支病变有一定关系。有人发现DCM者冠状动脉血流储备减少与左心室舒张末压、舒张末期容积指数、射血分数、左心室大小以及左心室舒张末期室壁应力相关良好。DCM患者舒张末期张力及室壁应力越高,则小冠状动脉阻力也越高,提示血管外因素和心肌因素可能在DCM患者冠状动脉储备减少中起明显作用。此外,心腔扩张、室壁张力增大、氧耗量增高、心率加快引起心肌相对缺血,而心肌摄氧能力已达极限,也是引起心绞痛的一个原因。心肌病变涉及起搏和传导系统可发生各种心律失常,有些甚至发生严重复杂心律失常,如房室传导阻滞、室性心动过速、心室颤动、严重窦性心动过缓、窦房阻滞或暂停、电-机械分离等,可导致阿斯综合征发作。左心室附壁血栓脱落可引起体循环栓塞,静脉系统血栓可导致肺栓塞。严重心律失常及栓塞可致DCM患者猝死。
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