缺氧（病理生理学）

玛丽今年50岁，患糖尿病已经有10多年了，今日因昏迷家人将其送到人民医院。来到医院后，张大夫给她量了血压，血压是90/42mmHg，护士小张给她测了脉搏和呼吸次数，脉搏是98次/分， 呼吸次数是27次/分，呼吸深大。接着张大夫又开出了化验单，进行实验室检查，实验室检查显示：pH为7.12，血Na+160mmol/L，血Cl-104mmol/L；PaCO230mmHg，AB9.8mmol/L，SB10.8mmol/L，BE-18.1mmol/L，血钾K+5.7mmol/L，尿素8.2 mmol/L，-羟丁酸1.0 mmol/L，血糖是10.2mmol/L，尿酮体（+）、糖（+）、尿酸性。经低渗盐水灌胃，经脉滴注等渗盐水、胰岛素等抢救，5小时候后，玛丽呼吸平稳，神智清醒，重复上述检查项目，血钾为3.3 mmol/L，其他项目都接近正常,分析酸碱失衡病例的基本思路和规律（补充） 一看pH, 定酸中毒or碱中毒二看病史, 定HCO3 和PaCO2谁为原发or继发改变 (or/and根据H-H公式)若方向变化相反 为双发三看原发改变, 定代谢性or呼吸性酸碱失衡 如果原发HCO3 - or , 定代谢性碱or酸中毒 如果原发PaCO2 or , 定呼吸性酸or碱中毒四看AG, 定代酸类型有AG型代酸时，需要作碱补偿五看代偿公式, 定单纯型or混合型酸碱失衡,2,3,四、有AG型代酸时，需要作碱补偿 1、缓冲前AB=AB+AG=AB+(AG-12) 2、有AG型代酸时，一定要用缓冲前的AB值来进行判断。 3、碱补偿后是否有代碱的判断有两个标准： (1)有原发呼吸性酸碱失衡时，以代偿范围为标准。 (2)非或无原发呼吸性酸碱失衡时，以AB正常值为标准。五、综合判断酸碱失衡情况,4,AG160-104-9.8=46.2,AG46.2-12=34.2,缓冲前AB=AB+AG=AB+(AG-12),9.8+34.2=44,缓冲前AB正常值24,非或无原发呼吸性酸碱失衡时，以AB正常值为标准。,有代谢性碱中毒,5,第七章 缺氧,病理生理学教研室,缺氧、发绀、肠源性紫绀的概念；四种类型缺氧的原因、机制及血氧指标变化。,大 纲 要 求,掌握,熟悉,了解,影响缺氧耐受性的因素及氧疗。,缺氧时机体功能与代谢变化；,ATP 来源于氧化反应。成年人需氧量： 250ml/min。机体内储存氧量：1500ml。无氧供应下，2030秒出现症状， 数分钟内死亡。,概 述,内呼吸,外呼吸,气体在血液中的运输,缺氧（Hypoxia）,由于机体供氧不足或组织利用氧障碍导致的机体代谢、功能和形态结构改变的病理过程称为缺氧。,O2,O2,O2,Hb,O2,O2,供氧过程,利用氧,血气分析,血氧分压（PO2) 血氧容量( CO2 max)血氧含量( CO2)动静脉血氧含量差（CaO2 - CvO2)血氧饱和度(SO2),第一节 常用的血氧指标,定义：物理溶解于血液中的氧所产生的张力,正常值,定 义,影 响因 素,意 义,吸入气体的PO2 ：环境因素肺呼吸功能：肺通气 异物、炎症、肿瘤 肺换气 呼吸膜损伤 静脉血掺杂程度,PaO2高低直接影响动脉血氧含量（O2与Hb结合）、血氧饱和度、氧弥散速度。,一、 血氧分压（ PO2 ）,吸入气的氧分压：正常氧分压成梯度分布（见下图）,定义：100ml血液中的Hb所结合的氧量。,正常值,20 ml/dL CO2max=1.3415 （每克Hb结合1.34ml O2）,取决于 Hb 的质与量,定 义,影 响因 素,意 义,血氧容量大小反映血液携氧能力,二、血氧容量（CO2max ）,PO2150mmHg,PCO240mmHg,T 38,定义：100ml血液中实际含有的氧量。,正常值,CaO2 19 ml/dL; CvO2 14ml/dL,取决于 氧分压与氧容量,定 义,影 响因 素,意 义,提示血液实际供氧水平。,三、血氧含量（CO2 ）,实际与Hb结合O2+物理溶解O2,反映组织的耗氧量大小,组织代谢率;血氧分压；血流速度,正常值,定 义,影 响因 素,意 义,动脉血氧含量与静脉血氧含量的差值,5 ml/dL,四、动静脉血氧含量差（CaO2-CvO2 ）,氧合血红蛋白占总血红蛋白的百分数SaO295%98%;SvO270%75 %SO2高低主要取决于PaO2高低,血氧含量溶解的氧量 血氧容量,100%,计算: SO2 =,正常值,定 义,影 响因 素,意 义,反映Hb与氧的结合程度,五、血氧饱和度（SO2 ）,意义:表示PaO2与SO2的关系 特点：当PaO260mmHg, PaCO240mmHg时, SO290;当PaO260mmHg, 至曲线陡直部分, SO2明显降低,上段：相当于PO2 60100mmHg，是Hb与O2结合意义 ：PO260mmHg SO290%,2.中段: 坡度较陡。相当于PO2 4060mmHg，HbO2释放O2的部分PO2降低能促进大量氧解离意义:维持正常时组织氧供。,3.下段: 坡度更陡。相当于PO28000m)，加之产生的CO等可使人极度缺氧，数分钟内死亡。,2.外呼吸功能障碍：肺通气障碍、肺换气障碍呼吸性缺氧,脊髓前角细胞受损,弹性阻力增加,呼吸膜 损伤,3.静脉血流入动脉血：右左分流 先天性心脏病：房间隔缺损、室间隔缺损、动脉导管未闭、法洛四联症,法 洛 氏 四 联 症,室间隔缺损、肺动脉狭窄、主动脉骑跨、右心室肥厚, PaO2, CO2max,正常, CaO2, SaO2, CaO2CvO2,（二）血氧变化特点,毛细血管中脱氧血红蛋白5g/dL，使皮肤、粘膜呈青紫色,称为发绀(cyanosis),2.6g/dL,正常,缺氧,HHb,HbO2,5g/dL,缺氧=发绀,（三）皮肤、黏膜颜色,HHb,HbO2,2.6g/dl,5g/dl,发 绀(cyanosis),Hb正常的人： 缺氧与发绀是一致的。Hb不正常的人：缺氧与发绀是不一致的。,如：红细胞增多症患者：5g/dl 发绀（不缺氧） 贫血患者 Hb-O2,皮肤粘膜呈樱桃红色,CO中毒,Hb+O2,HbO2,HbO2+CO,HbCO+O2,Hb结合的氧量,CO能抑制糖酵解,2,3-DPG 生成,Hb氧离曲线左移组织缺氧,解救：氧疗,CO与Hb的亲和力是O2的210倍，形成HbCOCO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,3.血红蛋白性质改变:,HbFe 2+,HbFe3+OH,氧化剂,亚硝酸盐,治疗: 还原剂可解救,皮肤粘膜呈青石板样颜色-肠源性紫绀,原因：苯胺、硝基苯、亚硝酸盐,Fe3+不能携氧,Fe2+-O2不能解离,高铁Hb血症发病机制,HbFe3+OH,47,血红蛋白与氧的亲合力异常增高 输入大量库存血。抑制糖酵解2.3DPG ODC左移 氧不易释放 输入大量碱性液体。H+ 氧离曲线左移，氧不易释放 先天性Hb病。先天性Hb与氧亲和力, PaO2, CO2max,正常, CaO2, SaO2, CaO2CvO2,正常,（二）血氧变化特点,动静脉血氧含量差减小的机制,50 ml,组织用氧量,贫血,100 ml,70 ml,30 ml,组织缺氧,A-V氧含量差,Hb与O2亲和力增强的血液性缺氧，O2不易释出！,动静脉血氧含量差减小的机制,贫血 ,CO中毒 ,高铁血红蛋白血症,（三）皮肤、黏膜颜色,苍白,樱桃红,青紫色,血液性,定义：因组织血流减少，使组织供氧量减少所引起的缺氧特点：血流量减少,1. 缺血性缺氧:,动脉压或动脉阻塞 组织灌流不足缺血性缺氧，见于左心衰、休克、 AS、血管痉挛等。,（一）原因与机制,2. 淤血性缺氧:,静脉压,静脉栓塞血液回流受阻淤血性缺氧。如右心衰、静脉血栓,1.PaO2 2.CO2max3.CaO2 4. SO25.CaO2-CvO2,呼吸功能正常,Hb正常,血流减慢,组织用O2,N,N,N,（二）血氧变化特点,N,缺血性缺氧无发绀，皮肤、粘膜苍白淤血性缺氧组织用O2，HHb发绀,（三）皮肤、黏膜颜色,血液性,循环性,定义：在组织供养正常的情况下，因组织、细胞利用氧的能力减弱而引起的缺氧特点: 组织细胞不能利用氧,1.药物对线粒体氧化磷酸化的抑制：药物或毒物抑制呼吸酶 递氢或传递电子受阻，呼吸链断裂生物氧化障碍。见于氰化物、硫化物和砷、磷等中毒,（一）原因与机制,呼吸链及氧化磷酸化抑制剂的作用环节,2.线粒体损伤： 细菌毒素、重症感染、严重缺氧、钙超载、放射性损伤、过热、高压氧损伤线粒体细胞利用氧能力3.呼吸酶合成减少：抑制生物氧化和呼吸酶合成障碍VB1丙酮酸脱氢酶VB2黄素酶,1. PaO2,2. CO2max,正常,3. CaO2,4. SaO2,5. CaO2CvO2,正常,正常,正常,（二）血氧变化特点,玫瑰红,HbO2,（三）皮肤、黏膜颜色,缺氧的病因分类,低张性缺氧,内毒素血症,肺淤血、水肿,循环障碍,失血 Hb,临床上常为混合性缺氧,失血性休克,67,轻度缺氧:60mmHg30mmHg以上,以代偿为主严重缺氧:30mmHg以下,以损伤为主急性缺氧来不及代偿慢性缺氧来得及代偿代谢率高或活动增加者对缺氧的耐受性差 低温和适度锻炼可增强机体对缺氧的耐受性,第三节 缺氧对机体的影响,68,一、呼吸系统的变化,代偿性反应,损伤性变化,二、循环系统的变化,代偿性反应,损伤性变化,三、血液系统的变化,四、中枢神经系统的变化,五、组织细胞的变化,代偿性反应,损伤性变化,69,一、呼吸系统,（一）代偿反应,呼吸加深、加快，肺通气量增加，吸入氧增加,PaO260mmHg,颈动脉体主动脉体,反射,呼吸中枢,O2,O2,胸廓运动胸腔负压,心输出量,代偿意义：,代偿机制：,视频,缺氧通气量改变机制,肺通气量,慢性缺氧,肾脏调节,肺通气量5-7倍（4-7天后）,肺通气量15%,（久居高原）,代偿反应,急性低张性缺氧,PaO2,外周化学感受器,呼吸中枢,通气增强,PaO2,胸内负压,回心血量,氧供,呼吸系统变化,PaO2,肺小动脉不均收缩,毛细血管流体静压,血管活性物质,微血管壁通透性,肺水肿,(二）损伤性变化1.急性肺水肿（高原性肺水肿）,机体进入4000m高原后1-4日内，出现头痛、咳嗽、发绀、呼吸困难、血性泡沫痰、甚至神志不清以及肺部听诊有湿性锣音的临床综合征。,73,缺氧肺血管收缩,调整肺内血流与通气量的比例，获得较高的PaO2,叹息样呼吸（sighing respiration）在浅快节律中插入一次深大呼吸，伴有叹息声,2.中枢性呼吸衰竭PaO230mmHg抑制呼吸中枢中枢性呼吸衰竭,代偿性反应,（1）心率加快：PaO2刺激肺牵张感受器反射性兴奋交感神经心率（2）心肌收缩力：PaO2兴奋交感神经CA心肌收缩力（3）回心血量：胸廓运动回心血量,(一)心脏功能变化,二、循环系统变化,代偿反应,急性低张性缺氧,PaO2,外周化学感受器,呼吸中枢,通气增强,PaO2,胸内负压,回心血量,氧供,（二）器官血流量的变化1. 血流重新分布,特点：心、脑血供,皮肤、内脏、骨骼肌、肾血供 机制:（1）缺氧心脑内乳酸、腺苷、钙内流血管扩张 脑内受体密度低，而冠脉受体密度高 （2）皮肤、内脏、骨骼肌、肾血管受体密度高血管收缩,2.肺血管收缩的代偿作用,调整肺内血流与通气量的比例，以获得较高的PaO2,O2,O2,PO2,PaO2,O2,PO2,PaO2,PaO2,PO2,PaO2,V/Q0.8,V /Q0.8,V /Q 0.8,O2,（1）交感神经兴奋:PaO2交感神经兴奋肺血管受体密度高血管收缩（2）缩血管物质： PaO2AII,内皮素肺血管收缩（3）电压依赖性钾通道介导的细胞内Ca2+： PaO2钾通道开放，钙通道开放钙内流血管收缩,肺血管收缩的机制,缺氧的直接作用，体液因素，交感神经,（二）损伤性变化,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（Pulmonary arterial hypertension ),3.组织毛细血管密度,长期慢性PaO2缺氧诱导因子1 VEGF毛细血管增生转运更多的O2 组织细胞,（2）心肌收缩性降低 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,(一) RBC和Hb,慢性缺氧EPO骨髓RBC,EPO能促进肌肉中氧气生成，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。,三、血液系统的变化,（二）氧离曲线右移 PaO22,3-DPG氧离曲线右移机制:（1）生成增加：PaO2HbO2，脱氧Hb结合2,3-DPG RBC内游离2,3-DPG促进糖酵解2,3-DPG （2）分解减少：PH 2,3-DPG磷酸酶 2,3-DPG分解,1,1,2,2,HbO2,1,1,2,2,HHb,2,3-DPG不能结合,2,3-DPG结合部位,2,3-DPG结合于HHb中央空穴,四、中枢神经系统的变化,特点：大脑对缺氧极为敏感，脑内几乎不能进行无氧酵解症状：缺氧早期：兴奋症状缺氧晚期：抑制症状,SaO285:精神难以集中，精细动作的肌群收缩失调SaO274,PvO228mmHg:判断力障碍、易激动、痛觉迟钝、肌无力等 SaO2 74,PvO219mmHg:意识丧失PaO220mmHg:几分钟内脑细胞不可逆损害PvO212mmHg:延髓抑制,呼吸停止,缺氧时脑水肿发生机制,缺氧扩张脑血管脑血流量缺氧酸中毒毛细血管通透性缺氧钠钾泵障碍脑细胞水肿脑水肿脑缺血脑缺氧,脑间质水肿,五、组织细胞的变化,(一)代偿性反应,1.细胞利用氧的能力增强:慢性缺氧线粒体数目、膜表面积、氧化酶细胞用氧能力2.糖酵解:缺氧ATPATP/ADP 激活磷酸果糖激酶糖酵解ATP 3.肌红蛋白增加:缺氧肌红蛋白释O24.低代谢状态:减少能量的消耗,(二) 损伤性变化,1、细胞膜的损伤,2.线粒体的损伤: 缺氧ATP线粒体功能损伤 ATP生成进一步膜通透性线粒体破裂3.溶酶体的损伤: 缺氧ATP糖酵解乳酸,钙超载溶酶体膜通透性释放蛋白水解酶组织自溶、线粒体崩解、溶酶体破裂、细胞死亡,一、年龄 年龄越小对缺氧的耐受性越大二、机体的代谢和功能状态 代谢率越高，耗氧量越大，对缺氧的 耐受性就越低三、适应性锻炼 适当的锻炼可提高机体对缺氧的耐受,第四节 影响机体对缺氧耐受性的因素,1.消除原因2. 氧疗 (1)低流量吸氧对低张性缺氧效果最好；右向左分流： 作用不明显 (2)高原性肺水肿：纯氧 (3)CO中毒:纯氧或进高压氧舱；高铁Hb吸氧有效 (4)循环性缺氧吸氧可改善肺动脉高压减轻肺水肿 (5)低氧伴高碳酸的呼衰低流量吸氧 (6)组织性缺氧不起作用,第五节 缺氧治疗的病理生理基础,病史：患者，男，77岁，咳、痰、喘进行性加重20年，3天前受凉后症状加重伴发热入院。体格检查：T39.2，P120次/分，R28次/分