病理生理学(缺氧)

第七章缺氧河南大学医学院郑红内容提要缺氧的原因,分类和血氧变化特点2缺氧时机体的功能和代谢变化3缺氧治疗的病理生理基础41缺氧的概念及常用的血氧指标由于组织氧的供应减少或对氧的利用障碍，而引起组织代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程称为缺氧（hypoxia）.缺氧的概念氧的获得和利用外呼吸内呼吸气体在血液中的运输外呼吸血液循环组织供氧用氧外呼吸血液循环组织乏氧性血液性循环性组织性供氧↓用氧↓缺氧第一节常用的血氧指标基本血氧指标血氧分压血氧饱和度血氧容量血氧含量概念正常值影响因素1.血氧分压（partialpressureofoxygen,PO2）物理溶解的O2产生的张力(氧张力)正常值PaO213.3kPa(100mmHg)吸入气PO2外呼吸功能PvO25.33kPa(40mmHg)内呼吸状态2.血氧容量（oxygenbindingcapacity,CO2max）100ml血液的实际携氧量正常值动脉血氧含量（CaO2）19ml/dl静脉血氧含量（CvO2）14ml/dl取决于血氧分压与血氧容量3.血氧含量（oxygencontent,CO2）100ml血液Hb的最大携氧量正常值20ml/dl取决于Hb的质与量4.血氧饱和度（oxygensaturation,SO2）正常值动脉血SaO295-98%;静脉血SvO270-75%主要取决于血氧分压血氧含量-溶解氧量血氧容量*100%血红蛋白与氧结合的百分数氧分压与血氧饱和度的关系——氧合Hb解离曲线(oxygendissociationcurve,ODC)2040608010020406080100血氧饱和度%血氧分压(mmHg)[H+]↑CO2↑2,3DPG↑温度↑ODC右移衍生血氧指标P50：反映Hb与O2的亲和力的指标，是指使氧饱和度达到50％时的血氧分压。正常成人约为3.59kPa（27mmHg）动-静脉血氧含量差：即动脉血氧含量减去静脉血氧含量所得的毫升，说明组织对氧消耗量。正常约为5mL/dl.50第二节缺氧的原因、分类和血氧变化肺部摄氧—血液携氧—循环运氧—组织用氧乏氧性缺氧血液性缺氧循环性缺氧组织性缺氧一、乏氧性缺氧（hypoxichypoxia）(一)概念：动脉血氧分压↓，使动脉血氧含量↓，组织供氧不足，又称为低张性缺氧。吸入气氧分压过低（大气性缺氧）外呼吸功能障碍（呼吸性缺氧）静脉血分流入动脉（静脉血掺杂）(二)原因：不同高度的氧分压（mmHg）空气肺泡气动脉血氧分压海平面1591041003000M11062626000M744040喀麦隆尼欧斯湖→KillerLake1986年，温柔的尼欧斯湖露出了其凶悍的面目，在短短几个小时之内吞噬掉了1800条生命，以及无数的牲畜。一位目击者回忆说：“当时我正往下面走，我要去尼欧斯湖。可到了那里，才发现根本没有人了――他们全都死了！”另一人说：“我去了保健中心，可病房里哪还有活人？！”还有人说：“我只能站在死人堆中，因为房前屋后、里里外外都是死人，还有牛、狗……全是死的！我简直惊呆了，我数了一下，我们家56人中就死了53个！”法洛氏四联症低张性缺氧的特点动脉血氧分压动脉血氧饱和度血氧容量动脉血氧含量动－静脉氧差↓N或↓↓或NHHbHbO2≤2.6g/dl≥5.0g/dl毛细血管中脱氧血红蛋白超过5g/dl，皮肤、粘膜呈青紫色。发绀(cyanosis)二.血液性缺氧（hemichypoxia）(一)概念:由于血红蛋白数量减少或性质改变，以致血氧含量降低所引起的缺氧。等张性低氧血症（isotonichypoxemia）(二)原因贫血（anemia）各种原因引起的贫血，单位容积血液内红细胞数和血红蛋白量减少，虽然PaO2和氧饱和度正常，但氧容量降低，氧含量随之减少。CO中毒高铁血红蛋白血症（methemoglobinemia）血红蛋白与氧的亲和力异常增高：如输入大量库存血，或输入大量碱性液体；某些血红蛋白病。贫血性缺氧CO2max↓,CO2↓供给组织的氧↓Hb↓1.贫血缺氧机制：HbCOO2O2O2CO与Hb的亲和力是O2的210倍，形成HbCOCO与Hb一个血红素结合后，将增加其余3个血红素对氧的亲和力CO抑制糖酵解，2,3-DPG生成减少，氧离曲线左移2.一氧化碳中毒(碳氧血红蛋白血症)缺氧机制：◆Fe3+与羟基牢固结合，失去携氧能力◆剩余的Fe2+与O2亲和力增强，氧离曲线左移3.高铁血红蛋白血症缺氧机制：“肠源性紫绀”动脉血氧分压动脉血氧饱和度血氧容量动脉血氧含量动－静脉氧差NN或N↓↓血液性缺氧血氧变化特点**皮肤、粘膜颜色：乏氧性缺氧－紫绀高铁血红蛋白血症－咖啡色碳氧血红蛋白血症－樱桃红色严重贫血病人？红细胞增多症？三.循环性缺氧（circulatoryhypoxia）(一)概念：由于组织血流量减少使组织供氧量减少所引起的缺氧。低动力性缺氧（hypokinetichypoxia).(二)原因血液循环障碍供给组织的血液减少缺氧动脉狭窄或阻塞,致动脉血灌流不足静脉血回流受阻血流缓慢，微循环淤血，导致动脉血灌流减少循环性缺氧缺血性缺氧淤血性缺氧缺血：休克,心衰,动脉血栓,动脉粥样硬化淤血：右心衰竭，静脉栓塞原因动脉血氧分压动脉血氧饱和度血氧容量动脉血氧含量动－静脉氧差NNNN循环性缺氧血氧变化特点循环障碍未累及肺时四.组织性缺氧（histogenoushypoxia）(一)概念：由组织、细胞利用氧异常所引起的缺氧。又称为氧利用障碍性缺氧.(二)原因：1.组织中毒：机制：氰化物（CN-）结合Fe3+→氰化高铁细胞色素氧化酶→不能传递电子→呼吸链中断2.呼吸酶合成障碍维生素缺乏3.线粒体损伤(三)血氧变化特点：PaO2CaO2SaO2CO2MAXCaO2－CvO2NNNN皮肤粘膜：红色或玫瑰红色内毒素血症肺淤血、水肿循环障碍失血Hb组织性缺氧低张性缺氧循环性缺氧血液性缺氧临床上常为混合性缺氧失血性休克缺氧的类型、原因各型缺氧血氧变化的特点低张性CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)血液性循环性组织性第三节缺氧时机体功能与代谢变化缺氧对机体的影响呼吸系统循环系统血液系统中枢神经系统组织、细胞代偿损伤一.呼吸系统的变化(一)代偿反应—低氧通气反应，呼吸加深加快机制意义：提高PaO2增加回心血量PaO2↓(60mmHg)颈动脉体、主动脉体化学感受器呼吸运动↑肺泡通气量↑呼吸中枢兴奋代偿特点：肺通气外周感受器呼吸中枢肺通气急性缺氧+-增加65%47日+增加5-7倍长期-仅增加15%2.肺通气改变是低张性缺氧的主要代偿反应。1.肺通气改变程度与缺氧时间有关；(二)呼吸系统损伤性变化高原肺水肿进入4000m高原后1～4d内出现发病率：5.7％~17.7％临床表现：胸闷，咳嗽，发绀，呼吸困难，血性泡沫痰体征：肺部湿罗音机制：肺动脉收缩不均一引起超灌注→非炎性漏出；肺毛细血管壁通透性增加；肺水肿→氧弥散障碍→PaO2↓.PaO230mmHg→抑制呼吸中枢→中枢性呼吸衰竭二.循环系统的变化(一)代偿反应1.心输出量增加2.肺血管收缩3.血液重新分布4.毛细血管增生机制?心率加快：肺通气，刺激牵张感受器交感N+心肌收缩性增强静脉回流量增加1.心输出量增加2.缺氧性肺血管收缩机制:抑制血管平滑肌钾通道，致钙内流增加体液因素：TXA2、ET,PGI2、NO交感神经的作用意义:维持通气和血流比相适应的代偿性保护机制3.组织毛细血管密度增加机制:HIF-1增多诱导VEGF等基因高表达意义:缩短血氧弥散至细胞的距离，增加对细胞的供氧量意义:◆心、脑供血增多◆皮肤、内脏、骨骼肌和肾血流减少4.血流重新分布缺氧时交感神经兴奋血管收缩血管扩张局部组织代谢产物？请大家从这个角度上来分析一下为什么登山运动员的四肢、鼻子及耳朵等部位最容易冻伤？（一）代偿性反应(二)循环系统的损伤性变化•肺动脉高压•心肌舒缩功能降低•心律失常•回心血量减少循环系统损伤（高原性心脏病、肺心病）缺氧肺血管收缩循环阻力↑肺A高压RBC↑血液粘滞↑右心后负荷↑慢性缺氧肺血管平滑肌肥大、血管硬化心衰1.肺动脉高压（Pulmonaryarterialhypertension)缺氧、酸中毒心肌结构损伤心肌收缩性↓心衰ATP↓心肌兴奋-收缩偶联障碍3.心律失常PaO2↓↓颈A体化学感受器受刺激迷走N（+）↑窦性心动过缓↓2.心肌收缩性降低缺氧离子分布异常心律失常缺氧、酸中毒静脉血管扩张血液淤滞V回流↓、CO↓呼吸中枢（-）呼吸运动↓胸内负压↓4.静脉回流下降三.血液系统(一)代偿性反应1.红细胞和血红蛋白增加2.红细胞向组织释放氧的能力增强◆促红细胞生成素（EPO）增加◆提高血氧含量和血氧容量，提高血液携氧能力，增加组织供氧◆EPO能促进肌肉中氧增多，增强运动员的耐力EPO对人体危害极大，长期服用可使人血液黏稠，增加心脏负担，导致血栓，甚至死亡。1、红细胞和血红蛋白增多◆2,3–DPG含量升高◆氧离曲线右移，有利于氧的释放2、血红蛋白释放氧能力增强2，3-DPG机制：（1）缺氧或代偿后伴有呼碱时，HHb增加结合红细胞内的游离2,3-DPG，使糖酵解增强，2,3-DPG生成增多，分解减少，（2）缺氧过度通气，提高pH,糖酵解增强2，3-DPG的作用：氧离曲线右移，利于向组织释放氧。(二)血液系统损伤性变化•血粘滞度增加----心衰•缺氧(PO260mmHg)----2，3-DPG过多----妨碍肺组织Hb与氧结合---氧含量降低四.中枢神经系统急性缺氧：头痛，烦躁，记忆力下降，运动不协调慢性缺氧：疲劳，嗜睡，注意力不集中，抑郁严重缺氧：不安，惊厥，昏迷，死亡机制：脑水肿，脑细胞损伤；神经细胞膜电位降低；神经介质合成减少；ATP生成不足；酸中毒，细胞损伤五.组织细胞的变化(一)代偿性反应1.利用氧的能力升高2.无氧酵解增加3.载氧蛋白增加4.低代谢状态（二）损伤性变化细胞膜、线粒体和溶酶体的损伤细胞膜的变化膜电位下降，能量不足Na＋H2OK＋Ca2＋细胞肿胀细胞内代谢障碍抑制线粒体呼吸功能激活磷脂酶，促使自由基生成，膜磷脂降解，细胞损伤加重严重缺氧，线粒体外用氧障碍进一步影响线粒体呼吸功能线粒体的变化轻度缺氧早期，线粒体功能加强形态变化：肿胀，嵴崩解，外膜破碎，基质外溢溶酶体的变化缺氧，酸中毒，胞内游离Ca2＋增加，使磷脂酶活性增高，溶酶体膜损伤，肿胀，破裂，溶酶体酶释放，组织溶解，坏死影响机体对缺氧耐受性的因素代谢耗氧率机体的代偿能力第四节缺氧治疗的病理生理基础一、治疗原发病二、氧疗对低张性缺氧最有效高压氧疗能提高血液性缺氧和循环性缺氧患者血液物理溶解的氧组织性缺氧治疗关键是解除呼吸链酶的抑制本章要求：1.掌握缺氧，低张性缺氧，血液性缺氧，循环性缺氧，组织性缺氧的概念。2.掌握四种缺氧的原因和机制，血氧变化特点与组织缺氧的机制。3.熟悉缺氧时机体的变化。4.了解影响机体对缺氧耐受性的因素。