心力衰竭的发病机制涉及神经内分泌机制异常、心肌重构、氧化应激与炎症反应、心脏能量代谢异常。神经内分泌机制中RAAS激活使血管收缩、水钠潴留、心肌重构，交感神经系统激活致去甲肾上腺素释放增加毒害心肌、加重后负荷；心肌重构时心肌细胞肥大后凋亡坏死，细胞外基质成分改变；氧化应激产生氧自由基损伤心肌等，炎症反应的细胞因子等直接损伤心肌、激活神经内分泌系统；心脏能量代谢障碍表现为能量产生障碍（底物利用改变、线粒体功能受损致ATP生成少）和能量利用障碍（SERCA2a异常致钙处理异常）。
心力衰竭时，心输出量减少，肾血流量降低，刺激肾入球小动脉壁的球旁细胞分泌肾素，肾素催化肝产生的血管紧张素原转化为血管紧张素Ⅰ，后者在血管紧张素转换酶（ACE）作用下转化为血管紧张素Ⅱ。血管紧张素Ⅱ具有强烈的缩血管作用，可增加心脏后负荷；还能促进醛固酮分泌，使水钠潴留，进一步增加血容量和心脏前负荷。同时，血管紧张素Ⅱ可刺激心肌细胞和纤维母细胞增生、肥大，导致心肌重构。例如，多项临床研究观察到心力衰竭患者RAAS活性显著升高，且RAAS活性越高，心力衰竭患者的预后越差。
交感神经系统激活
心力衰竭时，心输出量减少，压力感受器传入冲动减少，使交感神经系统被激活，去甲肾上腺素释放增加。去甲肾上腺素作用于心肌细胞β受体，增加心肌收缩力，但长期大量的去甲肾上腺素会直接毒害心肌细胞，引起心肌细胞凋亡和坏死；同时，还会使外周血管收缩，增加心脏后负荷，进一步加重心肌缺血缺氧，促进心肌重构。研究发现，心力衰竭患者血浆去甲肾上腺素水平明显高于正常人群，且其水平与心力衰竭的严重程度呈正相关。
心肌重构
心肌细胞的变化
心肌重构早期，心肌细胞会发生肥大，表现为心肌细胞体积增大，蛋白质合成增加。但这种肥大是不平衡的，随着病情进展，心肌细胞会逐渐出现凋亡和坏死。心肌细胞凋亡是由多种因素介导的，如细胞内钙超载、氧化应激、神经内分泌因子的过度刺激等。坏死则是由于缺血缺氧、炎症反应等导致心肌细胞结构破坏。例如，动物实验显示，在心力衰竭模型中，心肌细胞肥大与凋亡、坏死同时存在，且凋亡和坏死的细胞数量随心力衰竭程度加重而增加。
细胞外基质的变化
心力衰竭时，心肌间质纤维增生，细胞外基质成分发生改变。胶原蛋白Ⅰ/Ⅲ比例失衡，基质金属蛋白酶（MMPs）及其抑制剂（TIMPs）的平衡被打破，MMPs活性增强，过多降解细胞外基质，而TIMPs对MMPs的抑制作用减弱，导致心肌组织的弹性和顺应性改变，影响心肌的舒缩功能。研究表明，心力衰竭患者心肌组织中胶原蛋白含量增加，MMPs与TIMPs的失衡是导致心肌重构的重要因素之一。
氧化应激与炎症反应
氧化应激
心力衰竭时，机体的氧化应激状态增强。心肌细胞内线粒体功能障碍、炎症细胞浸润等可产生大量氧自由基，如超氧阴离子、过氧化氢等。氧自由基会攻击细胞膜、蛋白质和核酸等生物大分子，导致心肌细胞损伤、凋亡和坏死。同时，氧化应激还会激活神经内分泌系统，进一步加重心力衰竭的病理过程。多项研究检测心力衰竭患者体内氧化应激指标，如丙二醛（MDA）水平升高，超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶活性降低，证实了氧化应激在心力衰竭发病机制中的重要作用。
炎症反应
炎症反应在心力衰竭的发生发展中也起着重要作用。多种细胞因子和炎症介质参与其中，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）等。炎症因子可直接损伤心肌细胞，促进心肌重构；还能激活RAAS和交感神经系统，加重神经内分泌系统的紊乱。例如，临床研究发现心力衰竭患者血清中TNF-α、IL-6等炎症因子水平显著升高，且与心力衰竭的严重程度相关，炎症反应越重，心力衰竭患者的预后越差。
心脏能量代谢异常
心肌能量产生障碍
心力衰竭时，心肌细胞的能量代谢底物利用发生改变。正常情况下，心肌主要利用脂肪酸作为能量底物，但在心力衰竭时，葡萄糖的利用增加。然而，心肌细胞摄取葡萄糖的能力下降，同时线粒体功能受损，导致三磷酸腺苷（ATP）生成减少。例如，心肌细胞线粒体中的呼吸链酶活性降低，影响氧化磷酸化过程，使得心肌收缩所需的能量供应不足，进而影响心脏的泵血功能。研究表明，心力衰竭患者心肌组织中ATP含量降低，线粒体形态和功能存在异常。
能量利用障碍
肌浆网钙转运蛋白功能异常也会导致心肌能量利用障碍。肌浆网是心肌细胞储存和释放钙的重要细胞器，钙转运蛋白如肌浆网Ca2-ATP酶（SERCA2a）可将细胞质中的钙泵入肌浆网，维持心肌细胞的正常收缩和舒张功能。在心力衰竭时，SERCA2a表达减少，活性降低，导致心肌细胞内钙处理异常，心肌舒张功能受损，同时也影响心肌的收缩性能，进一步加重心力衰竭的病理过程。动物实验显示，过表达SERCA2a可改善心力衰竭动物的心脏功能，提示能量利用障碍在心力衰竭发病机制中的关键作用。
