病理生理學(xué)缺氧概述缺氧的類型、原因與機(jī)制缺氧對機(jī)體的影響影響機(jī)體缺氧耐受性的因素氧療和氧中毒2020/11/32第一節(jié)概述GeneralIntroduction2020/11/33

氧是人體進(jìn)行新陳代謝的關(guān)鍵物質(zhì)，是人體生命活動的第一需要。2H＋2H＋2H＋2H＋FMNH2NADHNAD＋2eNADH脫氫酶CoQH2eCytb-c1CoQH2eCytb1Cytc1CytcCyt氧化酶2eCyca-a32O-XADPPiATP2020/11/34外呼吸血液組織供氧用氧循環(huán)2020/11/35缺氧的概念

由于組織供氧不足或用氧障礙導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的功能、代謝和形態(tài)結(jié)構(gòu)改變的病理過程稱為缺氧（hypoxia）

2020/11/36低張性缺氧血液性缺氧循環(huán)性缺氧組織性缺氧供氧↓用氧↓缺氧2020/11/37常用血氧指標(biāo)

血氧分壓血氧容量血氧含量動-靜脈血氧差血氧飽和度2020/11/38血氧分壓

（partialpressureofoxygen,PO2）概念：物理溶解于血液中的氧所產(chǎn)生的張力，又稱血氧張力（oxygentension）。正常值：PaO213.3kPa(100mmHg)吸入氣氧分壓外呼吸的功能PvO25.

33kPa(40mmHg)內(nèi)呼吸狀態(tài)2020/11/39正常氧分壓梯度示意圖2020/11/310血氧容量

(oxygenbindingcapacity,C-O2max)概念：100ml血液中Hb被氧充分飽和時的最大帶氧量。體外標(biāo)準(zhǔn)條件：

PO2150mmHg、CO240mmHg、38℃

正常值：1.34ml/gx15g/dl=20ml/dl影響因素：血液中Hb的質(zhì)(與O2結(jié)合的能力)和量2020/11/311血氧含量(oxygencontent,C-O2)概念：100ml血液中實(shí)際含有的氧量。包括物理溶解的氧（0.3ml/dl)和與Hb結(jié)合的氧量正常值：CaO219ml/dlCvO214ml/dl影響因素：Hb的質(zhì)和量PO22020/11/31219ml/dl14ml/dl5ml/dlO2O2O2O2O2AV

動脈血氧含量-靜脈血氧含量，反映組織對氧的攝取和利用能力。動靜脈血氧差(CaO2-CvO2)2020/11/313血氧飽和度（oxygensaturation,SO2）概念：Hb結(jié)合氧占氧容量的百分?jǐn)?shù)。正常值：SaO293％～98％SvO270％～75％影響因素：PO2

（與SO2的關(guān)系曲線，稱為氧離曲線）H＋

(pH)，2,3-DPG，PaCO2，溫度血氧含量-溶解的氧量血氧容量100%=SO22020/11/314血紅蛋白在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧離曲線及其影響因素血氧分壓與血氧飽和度的關(guān)系——氧離曲線Oxygendissociationcurve0204060801000204060801002,3-DPG↓H＋↓CO2↓溫度↓2,3-DPG↑H＋↑CO2↑溫度↑

氧分壓(mmHg)氧飽和度(%)2020/11/315肺：PO2100mmHg.Hb>95％氧合

組織：PO2：40mmHg.Hb75%

氧飽和度

25%的O2

被組織利用

P50：

SO2為50%時的氧分壓,反映Hb與O2的親和力

正常為26-27mmHg2020/11/316缺氧供氧不足用氧障礙低張性缺氧血液性缺氧循環(huán)性缺氧組織性缺氧通氣、換氣功能障礙肺吸入氣中氧分壓降低靜脈血分流入動脈血紅蛋白含量減少血紅蛋白結(jié)構(gòu)、功能異常全身循環(huán)功能障礙局部循環(huán)功能障礙線粒體損傷線粒體功能受抑制第二節(jié)缺氧的類型、原因和發(fā)病機(jī)制2020/11/317低張性缺氧血液性缺氧循環(huán)性缺氧組織性缺氧供氧↓用氧↓缺氧2020/11/318

PaO2降低，動脈血氧含量減少，導(dǎo)致組織供氧不足，又稱乏氧性缺氧（hypoxichypoxia）

一、低張性缺氧hypotonichypoxia2020/11/319(一)原因吸入氣氧分壓過低

高原、高空、通風(fēng)不良的礦井、坑道吸入低氧混合氣外呼吸功能障礙

肺通氣和/或換氣功能障礙，血液通過肺攝取的氧減少，PaO2和CaO2降低由呼吸功能障礙而引起的缺氧，稱呼吸性缺氧(respiratoryhypoxia)靜脈血分流入動脈先天性心臟病，右向左分流，靜脈血摻入動脈血肺動靜脈血功能性或解剖性分流增加2020/11/320海拔高度

大氣壓

大氣PO2

肺泡內(nèi)PO2(m)(mmHg)(mmHg)(mmHg)海平面760159105100068014090200060012570300053011062500040585453667440800027056302020/11/321阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（obstructivesleepapnea-hypopneasyndrome,OSAS）概念：是指睡眠時上氣道塌陷、阻塞，引起呼吸暫停和通氣不足。表現(xiàn)：患者睡眠時嚴(yán)重打鼾，出現(xiàn)反復(fù)的呼吸暫停、血氧飽和度降低、高碳酸血癥和睡眠結(jié)構(gòu)紊亂。危害：白天嗜睡、心腦肺血管并發(fā)癥乃至多臟器損害，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。2020/11/322室間隔缺損伴肺動脈高壓正常靜脈血分流法洛四聯(lián)癥

2020/11/323（二）血氧變化特點(diǎn)2020/11/324

各型缺氧血氧變化的特點(diǎn)CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧類型低張性2020/11/325發(fā)紺(cyanosis)

毛細(xì)血管血液中脫氧血紅蛋白濃度達(dá)到或超過5g/dl時，可使皮膚和黏膜呈青紫色，稱為發(fā)紺，或紫紺。HbO2HHb2.6g/dl正?！?g/dl缺氧2020/11/326缺氧不一定有發(fā)紺，發(fā)紺不一定有缺氧。血紅蛋白過多或過少時，發(fā)紺與缺氧常不一致。重度貧血患者，血紅蛋白可降至50g/L(5g/dl)以下，出現(xiàn)嚴(yán)重缺氧，但不會發(fā)生紫紺。紅細(xì)胞增多時，血中脫氧血紅蛋白超過50g/L(5g/dl)，出現(xiàn)發(fā)紺，但可無缺氧癥狀。2020/11/327二、血液性缺氧（Hemichypoxia）血液性缺氧是由于血紅蛋白含量減少或性質(zhì)改變，使血液攜氧能力降低，血氧含量減少，或血紅蛋白結(jié)合的氧不易釋放而導(dǎo)致的組織缺氧。PaO2正常，故又稱為等張性缺氧(isotonichypoxia)。

2020/11/328(一)原因Hb數(shù)量減少各種原因引起的嚴(yán)重貧血（anemia）Hb性質(zhì)改變CO中毒高鐵血紅蛋白癥Hb與O2的親和力增高2020/11/329鐮刀形紅細(xì)胞貧血(SickleCellAnemia)谷氨酸纈氨酸皮膚、粘膜顏色蒼白2020/11/330CO與Hb親合力比O2高210倍CO抑制紅細(xì)胞內(nèi)糖酵解，使其2,3-DPG生成減少，氧離曲線左移皮膚、粘膜顏色HbCO

櫻桃紅色

CO中毒Hb＋CO—HbCO2020/11/331高鐵血紅蛋白血癥（methemoglobinemia）

亞硝酸鹽、過氯酸鹽及磺胺衍生物等氧化劑可使血紅素中的二價鐵氧化成三價鐵，形成高鐵血紅蛋白（methemoglobin,HbFe3+OH）HbFe2+

HbFe3+OH氧化劑亞硝酸鹽（咖啡色）HbFe3+OH>1.5g/dl時，皮膚、黏膜可出現(xiàn)咖啡色色，稱為腸源性紫紺(enterogenouscyanosis)。2020/11/332Fe3+不能攜氧

Fe2+-O2不能解離

高鐵Hb血癥HbFe3+OH2020/11/333血紅蛋白與氧的親合力異常增高

輸入大量庫存血：RBC2,3-DPG↓輸入大量堿性液體：

(pH升高通過Bohr效應(yīng)增強(qiáng)Hb與O2的親和力)Hb-O2親和力異常↑：氧離曲線左移，氧不易釋出

0204060801000204060801002,3-DPG↓pH↑CO2↓溫度↓2,3-DPG↑pH↓CO2↑溫度↑氧分壓(mmHg)氧飽和度(%)-血紅蛋白在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧離曲線及其影響因素2020/11/334（二）血氧變化特點(diǎn)2020/11/335

各型缺氧血氧變化的特點(diǎn)CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧類型血液性低張性2020/11/336三、循環(huán)性缺氧（circulatoryhypoxia）血液循環(huán)發(fā)生障礙，血流量減少，單位時間內(nèi)供給組織的氧量減少而引起的缺氧，又稱低血流性缺氧（hypokinetichypoxia）分類：全身性循環(huán)障礙：如心力衰竭、休克局部性循環(huán)障礙：如動脈硬化，血管炎，血栓形成，血管痙攣或受壓等缺血性缺氧（ischemichypoxia）淤血性缺氧（stagnanthypoxia）

2020/11/337(一)原因

缺血:ischemichypoxia

淤血:stagnanthypoxia動脈靜脈毛細(xì)血管內(nèi)壓↓動脈靜脈毛細(xì)血管內(nèi)壓↑2020/11/33819ml/dl12ml/dl7ml/dlO2O2O2O2O2AVO2O2O2單位時間流經(jīng)組織的總血量

總氧量機(jī)制2020/11/339

各型缺氧血氧變化的特點(diǎn)CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧類型血液性低張性循環(huán)性2020/11/340四、組織性缺氧（histogenoushypoxia）由于組織細(xì)胞利用氧能力障礙引起的缺氧稱為組織性缺氧。2020/11/341(一)原因組織中毒氰化物、硫化物、砷化物、甲醇等毒物阻斷呼吸鏈細(xì)胞線粒體損傷高溫、放射線輻射和細(xì)菌毒素等可損傷線粒體呼吸酶合成減少VB1，VB2，VPP等維生素缺乏氰化物呼吸鏈酶活力↓用氧障礙2020/11/342→NADH琥珀酸FMNFAD→胍乙腚巴比妥魚藤酮↓CoQcytbcytc1cytccytaa3O2→→→→→抗霉素A苯乙雙胍8-氫-羥基喹啉萘醌↓氰化物一氧化碳硫化氫疊氮化合物↓阻斷呼吸鏈的藥物或毒物2020/11/343（二）血氧變化特點(diǎn)HbO2↑鮮紅色皮膚、粘膜顏色2020/11/344

各型缺氧血氧變化的特點(diǎn)CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧類型血液性低張性循環(huán)性組織性2020/11/345臨床上常為混合性缺氧失血性休克失血循環(huán)障礙肺功能衰竭內(nèi)毒素血癥血液性缺氧循環(huán)性缺氧低張性缺氧組織性缺氧2020/11/346第三節(jié)缺氧時對機(jī)體的影響代償變化損傷表現(xiàn)呼吸系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)血液系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織細(xì)胞2020/11/347一、呼吸系統(tǒng)早期PaO2↓呼吸深快嚴(yán)重PaO2↓↓呼吸中樞↓慢性外周化學(xué)感受器對缺氧敏感性↓肺水腫急性代償失代償先代償后障礙——低張性缺氧為例2020/11/348(一)代償性反應(yīng)（CompensatoryReaction）

意義：

提高PaO2

增加回心血量PaO2↓(<60mmHg)頸動脈體、主動脈體化學(xué)感受器呼吸運(yùn)動↑肺泡通氣量↑呼吸中樞興奮2020/11/349(二)損傷性變化（InjuredManifestations）高原性肺水腫（highaltitudepulmonaryedema,HAPE

）機(jī)制：肺動脈收縮，肺動脈壓，肺毛細(xì)血管壓肺血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性

交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮

少數(shù)人從平原快速進(jìn)入3000m以上高原時，發(fā)生高原肺水腫。發(fā)病率1％左右。臨床表現(xiàn)：呼吸困難，發(fā)紺，咳嗽，咳白色或粉紅色泡沫痰，肺部出現(xiàn)濕羅音等。2020/11/350中樞性呼吸衰竭PaO2<30mmHg→抑制呼吸中樞→中樞性呼吸衰竭2020/11/351二、循環(huán)系統(tǒng)（一）代償性心血管反應(yīng)1.心輸出量增加2.血流分布改變3.肺血管收縮4.毛細(xì)血管增生2020/11/3521.心輸出量增加

PaO2↓化學(xué)感受器呼吸運(yùn)動↑肺牽張反射交感N＋迷走N－心血管中樞β受體血管擴(kuò)張血壓下降壓力感受器心率↑心收縮性靜脈回流量↑CO2↑藍(lán)斑兒茶酚胺↑2020/11/3532.血流分布改變

缺氧交感神經(jīng)興奮血管收縮局部組織乳酸、腺苷等代謝產(chǎn)物堆積血管擴(kuò)張皮膚、腹腔內(nèi)臟心、腦2020/11/3543.肺血管收縮

調(diào)整肺內(nèi)血流與通氣量的比例，獲得較高的PaO2O2O2PO2PaO2O2PO2PaO2

PaO2PO2PaO2V/Q＝0.8V/Q＜0.8V/Q＝0.8O2使肺上部肺泡通氣能得到充分的利用2020/11/355缺氧引起肺血管收縮的機(jī)制

缺氧對平滑肌的直接作用

體液因素：TXA2、ET

PGI2、NO

交感神經(jīng)的作用2020/11/356毛細(xì)血管密度增加，縮短氧彌散至細(xì)胞的距離，增加供氧缺氧刺激血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）基因表達(dá)增加，促使毛細(xì)血管增生腺苷增多，可刺激血管生成腦，心，骨骼肌特點(diǎn)：慢性缺氧明顯4.毛細(xì)血管增生

2020/11/357（二）損傷性變化1.缺氧性肺動脈高壓：右心衰竭2.心肌的收縮與舒張功能降低：左右心肌功能障礙3.心律失常：迷走神經(jīng)興奮、細(xì)胞內(nèi)外離子分布異常4.靜脈回流減少：乳酸、腺苷等擴(kuò)血管物質(zhì)增多2020/11/358三、血液系統(tǒng)（一）代償性反應(yīng)1.紅細(xì)胞增多2.氧離曲線右移2020/11/3591.RBC↑Hb↑急性缺氧：交感神經(jīng)興奮，血液重分布→肝、脾儲血釋放骨髓造血↑慢性缺氧EPO↑攜氧↑血液黏滯↑代償意義增加血氧容量和血氧含量不利影響增加血液粘滯度和血流阻力，加重心臟負(fù)擔(dān)2020/11/3602.氧解離曲線右移→Hb釋放O2↑2,3-DPG↑缺氧糖酵解↑HHb↑結(jié)合2,3-DPG↑游離↓糖酵解抑制↓旁路產(chǎn)物↑2,3-DPG↑2020/11/361G6-P-G6-P-F1,6-DPF磷酸二羥丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸2-磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛PFKADPATP丙酮酸乳酸2,3-DPGDPGMDPGPDPGP脫氧Hb↑--2,3DPG-Hb↑-過度通氣pH↑+DPGP-呼堿-

缺氧時紅細(xì)胞2,3-DPG增多的機(jī)制2020/11/362PO2<60mmHg,Hb與O2結(jié)合受阻，SO2

,失去代償意義。2020/11/363（二）損傷性變化紅細(xì)胞↑

血液黏滯度和血流阻力↑紅細(xì)胞內(nèi)2，3-DPG過多肺內(nèi)Hb與O2結(jié)合

動脈血氧飽和度

2020/11/364四、中樞神經(jīng)系統(tǒng)CNS耗氧量大，對缺氧不耐受，尤以灰質(zhì)更敏感。代償：輕度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保證腦組織血流供應(yīng)失代償：嚴(yán)重缺氧或長時間缺氧：神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙

腦水腫和腦細(xì)胞受損2020/11/365缺氧的中樞神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)急性缺氧：頭痛、情緒激動、思維力、記憶力、判斷力降低或喪失以及運(yùn)動不協(xié)調(diào)等慢性缺氧：疲勞、嗜睡、注意力不集中及精神抑郁等癥狀嚴(yán)重缺氧：煩躁不安、驚厥、昏迷甚而死亡形態(tài)學(xué)變化：腦細(xì)胞變性、壞死、腫脹及腦水腫2020/11/366五、組織和細(xì)胞（一）代償性反應(yīng)

細(xì)胞利用氧能力↑:線粒體密度↑呼吸鏈中的酶↑

糖酵解↑低代謝狀態(tài)肌紅蛋白等攜氧蛋白↑：與氧的親和力高2020/11/3671.組織、細(xì)胞利用氧能力增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)線粒體的數(shù)目和膜的表面積增加呼吸鏈中的酶表達(dá)量增加，活性增強(qiáng)琥珀酸脫氫酶細(xì)胞色素氧化酶如胎兒在母體內(nèi)處于相對缺氧的環(huán)境，其細(xì)胞線粒體的呼吸功能為成體的3倍，至出生后10～14天，線粒體呼吸功能才降至成體水平。

2020/11/3682.糖酵解能力增強(qiáng)葡萄糖攝取增強(qiáng)，葡萄糖攝取能力貯備增強(qiáng)無氧酵解增強(qiáng)嚴(yán)重缺氧時，ATP生成減少，ATP／ADP比值下降，磷酸果糖激酶活性增強(qiáng)，糖酵解過程加強(qiáng)，在一定的程度上可補(bǔ)償能量的不足。關(guān)鍵酶表達(dá)增強(qiáng)3.低代謝狀態(tài)合成代謝

離子泵功能

2020/11/3694.攜氧蛋白表達(dá)增加2020/11/3702020/11/371缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxiainduciblefactor-1,HIF-1)是細(xì)胞在缺氧條件下產(chǎn)生的核蛋白。HIF-1的靶基因主要包括以下幾種：①促紅細(xì)胞生成素（EPO）編碼基因②血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）編碼基因③葡萄糖載體蛋白-1（GLUT-1）和糖酵解編碼基因④血紅素加氧酶（HO-1）和誘導(dǎo)型NO合酶（iNOS）編碼基因細(xì)胞對缺氧反應(yīng)的機(jī)制2020/11/372（二）損傷性變化

細(xì)胞膜損傷線粒體