(一)发病原因
Fulkerson和Nair等认为老年钙化性瓣膜病与全身代谢紊乱，特别是钙磷代谢紊乱无关，也与冠心病、类风湿或其他心脏炎性病变关系不明显。综合目前文献关于该病的发生主要有以下几种因素：①骨质脱钙，异位地沉积于瓣膜或瓣环。Sugihara等用人体模拟的计算机系统测定法结合超声检出的主动脉瓣和二尖瓣钙化，研究测定老年人椎骨的矿物质代谢对主动脉瓣和二尖瓣环钙化的影响，发现二尖瓣环上沉积的钙盐主要来自椎骨的脱钙。②碳水化合物代谢异常。Bloor研究发现老年钙化性瓣膜病在糖尿病及变形性骨炎病人中发病率较高，改变碳水化合物代谢可明显逆转瓣膜钙化的病变程度。③瓣膜随龄的退行性变化。Thompson研究发现65岁以上的人群中，CAS90%以上都是由正常瓣膜退行性改变所致，而先天性两瓣畸形者在老年人的主动脉瓣狭窄中所占比例极小。在<65岁的人群中钙化性瓣膜病的发生率仅20%，而65岁以上的老年人中发病率则为上述年龄组的3～4倍，并有研究发现瓣膜钙化的程度随着增龄而加重，且多瓣膜受累的发生率也明显增高。因此，目前大多数学者研究认为，钙化性瓣膜病实际上代表了“年龄过程”的变化，是一种与年龄密切相关的退行性病变。④性别因素。有钙化性瓣膜病的老年人50%～60%是女性。尽管也有研究认为，无论主动脉瓣钙化还是MAC，没有性别差异，但大多数研究显示MAC在女性更为多见，男女比例在1∶2～1∶4。一种可能的解释认为，老年妇女骨质疏松发病率高于同龄男性，该因素可影响骨与软组织间钙的分布，而老年女性二尖瓣环周围组织对损伤反应更为敏感，这如同风湿性二尖瓣病变，在女性二尖瓣狭窄的发生率高于男性一样。⑤瓣膜所承受的压力增加。老年钙化性瓣膜病为什么主要累及主动脉瓣和二尖瓣，原因一直未明，可能与这两个瓣膜承受压力最大，尤其是主动脉瓣。瓣膜受力增加和高速的血流冲击易造成瓣环的损伤，引起组织变性、纤维组织增生、中性脂肪浸润或引起胶原断裂形成间隙，有利于钙盐沉积，加速了钙化的过程有关。也有学者发现增加二尖瓣压力的因素可以加速退行性变过程，如特发性肥厚性主动脉瓣下狭窄、主动脉瓣口狭窄、高血压等可使左室收缩压升高，而二尖瓣压力也相应增高，由于后叶位于左室流出道，处于与压力力量垂直的位置，因此此处病变更为明显。临床上观察到极为罕见的右心瓣膜钙化的老年人，常伴有右心容量或压力负荷过重，更说明瓣膜的钙化与瓣膜所承受的压力有密切关系。
(二)发病机制
1.心脏瓣膜的随龄变化 心脏的退行性变主要有3种形式，即钙化、硬化和黏液性变。在老年退行性心脏病中最具有临床意义的是CAS和MAC。
从出生到成年，房室瓣心房侧的心内膜及心房肌逐渐进行性增厚。瓣膜的闭合缘也有轻微增厚，并开始出现小结节状物，以二尖瓣前叶最为明显，可能与瓣叶所承受的压力较大有关。随着年龄的增长，瓣环和纤维组织内脂质含量逐渐增加。一般在30岁，瓣膜中的脂质就开始出现，40岁以后镜下钙化就较常见。进入老年期后胶原纤维变致密，染色不一致，平行排列消失，心肌细胞核的数量减少。60岁钙质沿主动脉环开始沉积，主动脉基底部明显增厚，沿瓣膜闭合缘形成兰伯赘生物(一种不透明的细小乳头状突起)。使瓣叶闭合速度减慢。随着年龄的增长，左心瓣膜不断增厚、变硬、活动受限，二尖瓣前叶还可出现黄色脂质条纹。镜下这些条纹呈现嗜苏丹微粒。并有泡沫细胞出现。这些改变主要集中在瓣膜的纤维体部，合并有粥样硬化病变的瓣膜可发生血栓、钙质沉积和出血。
2.解剖学特征 退行性心脏瓣膜钙化主要累及左心瓣膜，最多见于主动脉瓣和二尖瓣瓣环，通常无瓣膜游离缘受累和瓣叶间粘连，以此可与风湿和其他炎症所致的瓣膜钙化相区别。右心瓣膜的钙化极少见。自1960年以来，仅有十几例三尖瓣环钙化的病例报道，多为合并有其他瓣膜钙化的老年人。肺动脉瓣钙化在临床上更属罕见。仅有过一篇报道尸检检出5例。均系与其他瓣膜钙化并存，且其年龄均显著高于其他瓣膜钙化组(平均年龄81.2岁)。推测肺动脉瓣可能是老年钙化性瓣膜病病程中最后受累，也是受累最轻的一组瓣膜。以下就CAS和MAS的解剖学特点作一简述。
CAS：病变主要集中表现在瓣膜主动脉侧内膜下，钙质一般从主动脉面的基底部开始。沿主动脉环沉积。随着病变程度的加重，逐渐向瓣膜游离缘扩展。轻者呈米粒状或针状钙化灶，重者钙化斑块可填塞瓦氏窦，但瓣膜间一般不发生粘连、融合和固定(图1)。因此，即使瓣膜钙化严重，瓣膜仍可活动，仅闭合速度显著减慢，而跨瓣压差也变化不大。主动脉瓣的钙化多为两个或三个瓣叶同时受累，但病变程度不同，一般无冠瓣和右冠瓣重于左冠瓣。也可向下延伸至纤维三角，但肌部和膜部室间隔交界处有钙质沉着时，可压迫和累及心脏传导系统。造成不同程度的心脏传导阻滞或引起各种心律失常。
MAC：病变主要累及以下部位：①二尖瓣环;②二尖瓣后叶心室面以及与其相对应的左室心内膜间，严重时可沿瓣环形成“C”形钙化环;③钙化延伸至左房、左室和二尖瓣孔周围，形成僵硬的支架，限制后瓣活动，可导致二尖瓣狭窄或关闭不全。一般来说，瓣环钙化多重于瓣叶，而各瓣叶常可同时受累，后叶增厚与钙化程度轻于前叶和主动脉瓣。病变主要累及瓣膜的纤维组织和二尖瓣叶的基底部，瓣尖和二尖瓣闭合缘常不受累(图2)。当钙化累及瓣环的大部分组织时，瓣上和瓣膜内组织增厚、变硬，瓣叶扭曲变形，二尖瓣后叶向心房侧移位。随着病变的加重，瓣环固定，不能随心室收缩而缩小，进而引起左室变形。由于一般不引起瓣缘间粘连和融合，因此瓣口一般不发生严重狭窄，仅当瓣缘间的钙化物质明显突向心腔时，才可使瓣口相对变窄。因此，实际MAC造成的是瓣环狭窄，而不是像风湿性瓣膜病导致瓣叶融合造成的瓣的狭窄。此外，瓣环内纤维组织的钙化及粥样硬化可使瓣环失去正常的括约作用，这是发生二尖瓣反流的主要原因。
由于房室结、希氏束与二尖瓣纤维支架的解剖关系极为密切，因此，二尖瓣环的退行性改变可直接累及传导系统。窦房结的解剖位置虽距二尖瓣较远，但二尖瓣环的退行性变多与传导系统内弥漫性硬化并存。且MAC往往可扩展到左房，阻断房内或房间束传导阻滞，MAC合并病窦综合征的发生率高，正反映了整个心肌纤维组织的弥漫性退行性变。临床上也发现MAC合并传导障碍者明显高于CAS。Nair在有传导严重障碍需安装起搏器的钙化性瓣膜病病人中发现，CAS并发MAC者其永久性起搏器的植入率为33%，而无MAC的CAS病人仅为10%。因此可认为，MAC往往是心肌广泛钙化的一个局部表现，老年动脉粥样硬化病人的心脏传导系统功能障碍主要与MAC有关。 3.组织学改变 光镜下可见瓣膜的退行性变自基底部开始，病变主要累及纤维层，随着年龄的增长，瓣膜胶原纤维增生、致密，边缘模糊，排列紊乱及黏液样变性。变性自纤维深层至浅层逐渐扩展，呈“花瓣”形淡染区域，其边缘及内部有胶原及弹力纤维细丝连接并有脂质聚集。细胞核固缩、减少。弹力纤维崩解。瓣膜海绵层与纤维层之间的胶原弹力纤维分隔不破坏及消失。细小的钙盐颗粒首先沉积于瓣膜基底部胶原纤维黏液样变性及脂质聚集区域，并随黏液样变性及脂质聚集的扩展而扩展。严重时累及整个瓣叶纤维层，形成多灶性、无定形钙斑。周围有纤维组织包绕、薄壁血管增生及出血、炎性细胞浸润、偶有异物样巨细胞。主动脉瓣及二尖瓣前叶的严重钙斑形成主要见于瓣叶中部及远端。半月瓣小结亦可受累(图3)。而二尖瓣后叶钙化则以瓣环为重(图4)。
电镜下可见瓣膜中细胞成分明显减少，纤维细胞皱缩呈长菱形，核固缩。胞质中见变性的线粒体及空泡状残余体，细胞外基质中可见基质小泡，后者钙化并聚集。有学者研究证实瓣膜中的基质小泡源于衰老的纤维细胞胞质的自吞噬泡。它们随细胞崩解而释放于基质中。这种具有脂膜结构的基质小泡就是光镜下的脂质，其中的酸性磷脂与钙具有极强的结合力。
4.瓣膜钙化程度分级 根据光镜下瓣膜钙化情况可分为5级。0级：镜下未见钙盐沉积，伴或不伴瓣膜纤维结缔组织变性。Ⅰ级：局灶性细小粉尘状钙盐沉积。Ⅱ级：局灶性密集粗大粉尘状钙盐沉积或多灶性粉尘状钙盐沉积。Ⅲ级：弥漫性或多灶性密集粗大粉尘状钙盐沉积，部分融合成小片状。Ⅳ级：无定形钙斑形成。也有人根据瓣膜僵直与钙化程度将其分为轻中重3度。轻度：瓣膜轻度增厚、变硬，局灶性点片状钙盐沉积。中度：瓣膜增厚、硬化，瓦氏窦有弥漫性斑点状或针状钙盐沉积，瓣环呈多灶性钙化。重度：瓣叶明显增厚、僵硬变形，或瓣叶间粘连，瓦氏窦内结节状钙盐沉积，瓣环区域钙化灶融合成“C”形，或钙化累及周围的心肌组织。
5.与其他心脏病并存情况 王竹生观察了52例退行性瓣膜病与并存心脏病的情况，表明大多数并存高血压心脏病，且以主动脉瓣为主。其原因可能是患者长期血压升高，主动脉瓣承受的机械应力大，引起胶原纤维断裂形成间隙而有利于钙盐沉积以致主动脉瓣钙化。冠心病检出率又明显高于肺心病，但同时并存两种心脏病的检出率低。高心病以主动脉右冠瓣和无冠瓣钙化居多，而冠心病则以左冠瓣、主动脉瓣环、主动脉三瓣及主动脉瓣合并二尖瓣环损害多见。并存心脏病越多，其心功能损害越严重(表3)。