• 一、正常心肌舒缩的分子基础

1. 收缩蛋白

肌节是心肌舒缩的基本单位，主要由粗、细肌丝组成。

粗肌丝的主要成分是肌球蛋白(myosin)，细肌丝的主要成分是肌动蛋白

肌动蛋白和肌球蛋白是心肌舒缩活动的物质基础，称为收缩蛋白。

2. 调节蛋白

主要由细肌丝上的向肌球蛋白(tropomyosin)和肌钙蛋白(troponin)组成。

调节蛋白本身没有收缩作用，主要通过肌钙蛋白与Ca²⁺的可逆性结合改变向肌球蛋白的位置，从而调节粗、细肌丝的结合与分离。

3. 心肌的兴奋-收缩耦联

Ca2+为兴奋-收缩耦联活动中的重要调节物质，ATP则为粗、细肌丝的滑动提供能量。

4. 心肌的舒张

当心肌细胞复极化时，大部分Ca²⁺由肌质网Ca²⁺-ATP摄取并储存在肌质网，小部分由细胞膜钠-钙交换蛋白和细胞膜Ca²⁺-ATP转运至细胞外，使胞质Ca²⁺-浓度迅速降低Ca²⁺-与肌钙蛋白解离，肌动蛋白的作用位点又被掩盖，横桥解除，心肌舒张。

• 二、发生机制
  

1. 心肌收缩功能降低

心肌收缩能力降低是造成心脏泵血功能减退的主要原因，可以由心肌收缩相关的蛋白改变、心肌能量代谢障碍和心肌兴奋收缩耦联障碍分别或共同引起。

（1）心肌收缩相关的蛋白改变

1）心肌细胞数量减少

多种心肌损害(如心肌梗死、心肌炎及心肌病等)可导致心肌细胞变性、萎缩，严重者因心肌细胞死亡而使有效收缩的心肌细胞数量减少，造成原发性心肌收缩力降低。

心肌细胞死亡可分为坏死(necrosis)与凋亡(apoptosis)两种形式。

心肌细胞坏死：严重的缺血、缺氧、致病微生物(细菌和病毒)感染、锑中毒及阿霉素毒性

心肌细胞凋亡：氧化应激、钙超载/细胞因子线粒体功能异常

2）心肌结构改变

分子水平：肥大心肌的表型改变，胎儿期基因过表达；

细胞水平：心肌肥大初期→线粒体数目增加→表面积增大→利用氧能力增强。

                 心肌过度肥大→肌丝与线粒体不成比例增加→心肌收缩力降低

器官水平：心室心腔扩大而室壁变薄，扩张的心室几何结构改变。

（2）心肌能量代谢障碍

ATP是心肌唯一能够直接利用的能量形式，心肌细胞必须不断合成ATP以维持正常的泵血功能和细胞活力。心肌的能量代谢包括能量产生、储存和利用三个环节。其中任何一个环节发生障碍，都可导致心肌收缩性减弱。

1）能量生成障碍

心脏是一个高耗氧的器官。骨骼肌从动脉血中摄取20%~25%的氧，而心肌细胞从动脉血中摄取75%的氧，冠状动静脉血氧含量差可达14ml/dl，这意味着当心肌需氧增加时，主要依赖增加心肌的血液供应来保证心肌的能量生成。

冠心病引起的心肌缺血是造成心肌能量生成不足的最常见原因，休克、严重贫血等也可以减少心肌的供血供氧，引起心肌能量生成障碍。过度肥大的心肌内线粒体含量相对不足，而且肥大心肌的线粒体氧化磷酸化水平降低。心肌肥大时，毛细血管的数量增加不足，这些均导致肥大心肌产能减少。此外，维生素B，缺乏引起的丙酮酸氧化脱羧障碍，也使心肌细胞有氧氧化障碍，导致ATP生成不足。

2）能量储备减少

随着心肌肥大的发展和心肌损伤的加重，产能减少而耗能增加，尤其是磷酸肌酸激酶同工型发生转换，导致磷酸肌酸激酶活性降低，使储能形式的磷酸肌酸含量减少，作为能量储备指数的CP/ATP比值明显降低。

当心肌细胞坏死时，细胞膜完整性破坏，磷酸肌酸激酶释放入血，使血清磷酸肌酸激酶活性升高，可用于评价心肌细胞的损伤程度。

3）能量利用障碍

心肌对能量的利用是指把ATP储存的化学能转化成为心肌收缩的机械做功的过程。

Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶活性是决定心肌对ATP进行有效利用和收缩速率的重要因素。

在人类衰蝎的心肌中Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶活性降低，其机制主要与心肌调节蛋白改变有关

（3）心肌兴奋-收缩耦联障碍

心肌的兴奋是电活动，而收缩是机械活动， Ca²⁺在把心肌兴奋的电信号转化为收缩的机械活动中发挥了极为重要的中介作用。Ca²⁺可通过多个机制影响心肌的兴奋-收缩耦联，进而调控心肌的收缩与舒张。

任何影响心肌对Ca²⁺转运和分布的因素都会影响钙稳态，导致心肌兴奋-收缩耦联障碍。

1）肌质网钙转运功能障碍：肌质网通过摄取、储存和释放三个环节维持胞质Ca²⁺的动态变化，从而调节心肌的舒缩功能。心功能不全时，肌质网Ca²⁺摄取和释放能力明显降低，导致心肌兴奋收缩耦联障碍。

2）胞外Ca²⁺内流障碍：心肌收缩时胞质中的Ca²⁺除大部分来自肌质网外，尚有少量从细胞外经L型钙通道内流。Ca²⁺内流在心肌收缩活动中起重要作用，它不但可直接升高胞内Ca²⁺浓度，更主要的是触发肌质网释放Ca²⁺。长期心脏负荷过重或心肌缺血缺氧时，都会出现细胞外Ca²⁺内流障碍。

3）肌钙蛋白与Ca²⁺结合障碍：各种原因引起心肌细胞酸中毒时，由于H⁺与肌钙蛋白的亲和力比Ca²⁺大， H⁺占据了肌钙蛋白上的Ca²⁺结合位点，此时即使胞质Ca²⁺浓度已上升到收缩阈值，也无法与肌钙蛋白结合，心肌的兴奋收缩耦联因而受阻。酸中毒还可引起高钾血症，减少钙离子内流;H⁺浓度升高使肌质网中钙结合蛋白与Ca²⁺亲和力增大，使肌质网在心肌收缩时不能释放足量的Ca²⁺。

2. 心肌舒张功能障碍

舒张期是指心动周期中从主动脉瓣关闭到二尖瓣关闭之间的时间，心脏舒张是保证心室有足够的血液充盈的基本因素，其功能障碍的特点是在左室收缩功能正常时，左室充盈压升高。

任何使心室充盈量减少、弹性回缩力降低和心室僵硬度(ventricular stiffness)增加的疾病都可以引起心室舒张功能降低。

例如，高血压性心脏病时可因心室壁增厚，特别是向心性肥厚降低心室充盈量。心肌负荷过重和衰老时都可伴有心肌纤维化，造成心室僵硬度增加，使心脏的被动充盈受损，需加强心房收缩以完成对心室的充盈，左心腔内充盈压升高。

（1）主动性舒张功能减弱

发生于舒张早期。

1）细胞内钙离子复位延缓

2）肌球-肌动蛋白复合体解离障碍

（2）被动性舒张功能减弱

发生于舒张晚期。指心室顺应性(ventricular compliance)降低及充盈障碍。心室顺应性是指心室在单位压力变化下所引起的容积改变(dV/dp)，其倒数dp/dV即为心室僵硬度。

1）心室舒张势能减少

收缩末期心室构型改变产生舒张势能。

舒张期冠脉充盈、灌流,促进心室舒张。

2）心室硬度↑、顺应性↓

室壁增厚、纤维化。

3. 心脏各部分舒缩活动不协调

为保持心功能的稳定，心脏各部、左右心之间、房室之间以及心室本身各区域的舒缩活动处于高度协调的工作状态。也就是说，心排血量的维持除受心肌舒缩功能的影响外，还需要心房和心室、左心和右心舒缩活动的协调一致。一旦心脏舒缩活动的协调性被破坏，将会引起心脏泵血功能紊乱而导致心排血量下降。