Hartfalen wordt veroorzaakt door een aandoening die de efficiëntie van het myocard of de hartspier vermindert, door middel van beschadiging of overbelasting. Als zodanig kan het veroorzaakt worden door zo divers een reeks van voorwaarden als myocardinfarct (waarbij de hartspier geen zuurstof en sterft), hypertensie (dat verhoogt de kracht van de samentrekking die nodig is om bloed rond te pompen) en amyloïdose (in welk eiwit wordt gestort in de hartspier, waardoor het opstijven). Na verloop van tijd deze verhogingen in werklast zal produceren veranderingen in het hart zelf:
- Verminderde contractiliteit, of kracht van de contractie, als gevolg van overbelasting van de ventrikel. In de gezondheidszorg, meer vulling van de ventrikel resulteert in een verhoogde contractiliteit (door de Frank-Starling wet van het hart) en dus een stijging van de cardiac output. Bij hartfalen dit mechanisme faalt, omdat de ventrikel zit vol met bloed naar het punt waar de hartspier contractie minder efficiënt wordt. Dit is het gevolg van een verminderd vermogen om cross-link actine en myosine filamenten in meer dan uitgerekte hartspier.
- Een verminderde slagvolume, als gevolg van een falen van de systole, diastole of beide. Verhoogde eind systolisch volume wordt meestal veroorzaakt door verminderde contractiliteit. Verminderde eind diastolische volume het gevolg van een verminderde ventriculaire vulling - treedt op als wanneer de naleving van de hartkamer valt (dat wil zeggen wanneer de muren verstijven).
- Verminderde reservecapaciteit. Als het hart harder werken om te voldoen aan de normale metabole eisen, kan de hoeveelheid cardiac output te verhogen in tijden van verhoogde zuurstofverbruik (bv lichaamsbeweging) wordt verminderd. Dit draagt bij aan de uitoefening intolerantie vaak gezien bij hartfalen. Dit vertaalt zich naar het verlies van een van de cardiale reserve. De cardiale reserve verwijst naar het vermogen van het hart om harder te werken tijdens het sporten of inspannende activiteit. Aangezien het hart moet harder werken om de normale metabole eisen te voldoen, is het niet in staat te voldoen aan de metabole eisen van het lichaam tijdens het sporten.
- Een verhoogde hartslag, gestimuleerd door verhoogde sympathische activiteit om cardiac output te handhaven. In eerste instantie, dit helpt te compenseren voor hartfalen door het handhaven van de bloeddruk en perfusie, maar plaatst nog spanning op het myocardium, het verhogen van coronaire perfusie eisen, wat kan leiden tot verergering van de ischemische hartziekten. Sympathische activiteit kan ook leiden tot potentieel fatale hartritmestoornissen.
- Hypertrofie (een toename van de fysieke grootte) van de hartspier, veroorzaakt door de terminaal gedifferentieerde hartspier vezels steeds groter in een poging om de contractiliteit te verbeteren. Dit kan bijdragen aan de verhoogde stijfheid en verminderde vermogen om te ontspannen tijdens de diastole.
- De uitbreiding van de ventrikels, bij te dragen aan de uitbreiding en de bolvorm van het falende hart. De toename van ventriculaire volume veroorzaakt ook een vermindering van het slagvolume als gevolg van mechanische en contractiele inefficiëntie.
Het algemene effect is een van verminderde cardiale output en een verhoogde druk op het hart. Dit verhoogt het risico van een hartstilstand (in het bijzonder ten gevolge van ventriculaire ritmestoornissen), en vermindert de bloedtoevoer naar de rest van het lichaam. In chronische ziekte de verminderde cardiac output leidt tot een aantal wijzigingen in de rest van het lichaam, waarvan sommige fysiologische compensatie, waarvan sommige deel uitmaken van het ziekteproces:
- Arteriële bloeddruk daalt. Dit destimulates baroreceptoren in de sinus caroticus en de aortaboog, die link naar de nucleus tractus solitarius. Dit centrum in de hersenen verhoogt sympathische activiteit, het vrijgeven van catecholaminen in de bloedbaan. Binding aan alfa-1-receptoren leidt tot een systemische arteriële vasoconstrictie. Dit helpt de bloeddruk te herstellen, maar verhoogt ook de totale perifere weerstand, waardoor de belasting van het hart. Binding aan beta-1-receptoren in het myocard verhoogt de hartslag en de weeën krachtiger te maken, in een poging om cardiac output te verhogen. Dit ook, maar wel een toename van de hoeveelheid werk het hart moet doen.
- Verhoogde sympathische stimulatie zorgt er ook voor de hypothalamus tot het afscheiden van vasopressine (ook bekend als antidiuretisch hormoon of ADH), dat het vasthouden van vocht in de nieren veroorzaakt. Dit verhoogt het bloedvolume en de bloeddruk.
- Verminderde perfusie (doorbloeding) naar de nieren stimuleert het vrijkomen van renine - een enzym dat de productie van de krachtige bloeddrukverhogende angiotensine katalyseert. Angiotensine en de metabolieten ervan leiden tot verdere vasocontriction, en het stimuleren van verhoogde afscheiding van de steroïde aldosteron uit de bijnieren. Dit bevordert zout en het vasthouden van vocht in de nieren, ook steeds meer het bloedvolume.
- De chronisch hoge niveaus van circulerende neuro-endocriene hormonen zoals catecholamines, renine, angiotensine en aldosteron invloed op de hartspier direct, waardoor structurele remodellering van het hart op de lange termijn. Veel van deze verbouwing effecten lijken te zijn bemiddeld door transforming growth factor beta (TGF-beta), dat is een veel voorkomende stroomafwaarts doelwit van de signaaltransductie cascade geïnitieerd door catecholamines en angiotensine II, en ook door epidermale groeifactor (EGF), die een doelwit van de signaalweg geactiveerd door aldosteron
- Verminderde perfusie van de skeletspieren oorzaken atrofie van de spiervezels. Dit kan leiden tot zwakte, verhoogde fatigueability en verminderde piek kracht - alle bijdragen aan onverdraagzaamheid uit te oefenen.
De toegenomen perifere weerstand en een grotere hoeveelheid bloed plaats meer druk op het hart en versnelt het proces van beschadiging van het myocard. Vasoconstrictie en het vasthouden van vocht produceren een verhoogde hydrostatische druk in de haarvaten. Deze verschuivingen van het evenwicht van krachten in het voordeel van de interstitiële vloeistof vorming als de verhoogde druk dwingt extra vocht uit het bloed, in het weefsel. Dit resulteert in oedeem (vochtophoping) in de weefsels. Van rechts hartfalen dit begint vaak in de enkels, waar veneuze druk is hoog als gevolg van de effecten van de zwaartekracht (hoewel als de patiënt bedlegerig, vochtophoping kan beginnen in het sacrale regio.) Het kan ook voorkomen in de buik holte, waar de vochtophoping heet ascites. In de linker-hartfalen oedeem kan optreden in de longen - dit heet cardiogeen longoedeem. Dit vermindert de reservecapaciteit voor de ventilatie, veroorzaakt verstijving van de longen en vermindert de efficiëntie van de gasuitwisseling door het vergroten van de afstand tussen de lucht en het bloed. De gevolgen hiervan zijn kortademigheid, orthopnoe en paroxismale nachtelijke dyspnoe.
De symptomen van hartfalen zijn grotendeels bepaald door welke kant van het hart uitvalt. De linkerkant pompt bloed in de systemische circulatie, terwijl de rechterkant pompt bloed in de pulmonale circulatie. Terwijl links hartfalen zal de cardiac output te reduceren tot de systemische circulatie, de eerste symptomen vaak manifesteren als gevolg van effecten op de pulmonale circulatie. In systolische dysfunctie, is de ejectiefractie verminderd, waardoor er een abnormaal hoge hoeveelheid bloed in de linker ventrikel. In diastolische dysfunctie, zal eind-diastolische druk ventriculaire hoog zijn. Deze toename in het volume of de druk een back-up naar de linkerboezem en dan naar de longaders. Toename van het volume of de druk in de longaders belemmert de normale drainage van de longblaasjes en bevordert de doorstroming van vocht uit de haarvaten naar het longparenchym, waardoor longoedeem. Dit schaadt gasuitwisseling. Zo, linkszijdige hartfalen presenteert vaak met respiratoire symptomen: kortademigheid, orthopneu en paroxismale nachtelijke dyspnoe.
Bij ernstige cardiomyopathie, de effecten van de verminderde cardiale output en een slechte perfusie duidelijker, en patiënten zullen manifesteren met een koude en klamme ledematen, cyanose, claudicatio, algehele zwakte, duizeligheid en syncope