缺氧(病理生理)ppt.ppt

缺氧 hypoxia 第五章 教学要求 掌握缺氧的概念 各类型缺氧的原因和主要特点 发绀的概念及临床意义熟悉缺氧时机体的主要机能和代谢变化 氧中毒的概念及发生机制 缺氧 概述氧的运输与利用缺氧的概念常用的血氧指标缺氧的原因与机制机能代谢变化氧疗与氧中毒 气体交换示意图 概述 1 氧气的运输与利用 供氧 用氧 概述 2 缺氧的概念与类型 乏氧性 血液性 循环性 组织性 供氧 用氧 缺氧 缺氧的概念 hypoxia 概念 由于组织氧供应减少或是对氧的利用障碍 而引起机体代谢 机能 以至形态结构变化的病理过程称为缺氧 Hypoxia absenceofoxygenintissues Anoxia relativelycompleteabsenceofoxygenintissues Hypoxemia adeficiencyofoxygenintheblood 无氧 低氧血症 缺氧 概述 3 血氧指标 1 氧分压 PO2 2 氧容量 CO2max 3 氧含量 CO2 4 氧饱和度 SO2 5 动静脉氧差 概述 3 1 氧分压 PO2 物理溶解的O2产生的张力 氧张力 正常值 内呼吸状态 正常氧分压 梯度 示意图 概述 3 2 氧容量 CO2max 100mlHb的实际携氧量 正常值 动脉血19ml dl 静脉血14ml dl 取决于氧分压与氧容量 3 氧含量 CO2 100mlHb的最大携氧量 正常值 20ml dl 取决于Hb的质与量 概述 3 4 氧饱和度 SO2 正常值 动脉血95 静脉血75 取决于氧分压 不同海拔高度下 大气压 吸入气与肺泡气氧分压 动脉血氧饱和度的变化 氧分压与氧饱和度的关系 氧离曲线 氧饱和度 氧分压 mmHg pH 2 3DPG P50是指在38 pH7 40的条件下 50 的血红蛋白为氧所饱和时的血氧分压P50的变化 反映了血红蛋白与氧亲和力的变化 P50增大 表示血红蛋白于氧的亲和力小 P50变小 则表示两者的亲和力大 5 动 静脉血氧含量差 CaO2 CvO2 概念 即动脉血氧含量减去静脉血氧含量所得的毫升数 反映组织对氧的消耗量 正常值 DA VO2 CAO2 CVO2 19 14 5ml dl影响因素 组织从单位容积血液内摄取氧的多少 PaO2Hb和氧的亲合力细胞利用氧的能力 缺氧 概述缺氧的原因与机制机能代谢变化氧疗与氧中毒 第二节缺氧的原因和类型 缺氧 供氧不足 用氧障碍 乏氧性缺氧 血液性缺氧 循环性缺氧 组织性缺氧 通气 换气功能障碍 肺吸入气中氧分压降低 静脉血分流入动脉 血红蛋白含量减少 血红蛋白结构 功能异常 缺血性 淤血性 呼吸酶合成减少 线粒体损伤 线粒体功能受抑制 hypotonichypoxia 缺氧 特征 乏氧性缺氧 1 原因与机制 1 吸入气氧分压过低 2 外呼吸功能障碍 3 静脉血分流入动脉 缺氧 2 血氧变化的特点 组织缺氧的机制 紫绀 cyanosis 概念 毛细血管血液中还原血红蛋白浓度达到或超过50g L时 可使皮肤和粘膜呈青紫色 称为紫绀 缺氧不一定有发绀 发绀不一定有缺氧 当血红蛋白过多或过少时 发绀与缺氧常不一致 例如重度贫血患者 血红蛋白可降至50g L 5g dl 以下 出现严重缺氧 但不会发生紫绀 红细胞增多病患者 血中还原血红蛋白超过50g L 5g dl 出现发绀 但可无缺氧症状 各型缺氧血氧变化的特点 低张性 hemichypoxia 缺氧 特征 isotonichypoxemia PaO2正常 缺氧 1 原因与机制 1 Hb量 贫血 2 Hb质改变 CO中毒 亚硝酸盐中毒等 CO中毒 Hb CO 碳氧Hb亲和力 Hb O2 缺氧 1 原因与机制 高铁Hb血症 HbFe2 HbFe3 OH 氧化剂 亚硝酸盐 肠源性紫绀 Fe3 不能携氧 Fe2 O2不能解离 高铁Hb血症 HbFe3 OH 缺氧 1 原因与机制 1 Hb量 贫血 2 Hb质改变 CO中毒 高铁Hb血症 Hb O2亲和力异常 氧离曲线左移 2 血氧变化的特点 血氧特点 缺氧 血液性 2 血氧变化的特点 组织缺氧的机制 缺氧 10ml 2 血氧变化的特点 组织缺氧的机制 缺氧 5ml 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 2 血氧变化的特点 皮肤颜色 缺氧 贫血 苍白 Hb CO 樱桃红 HbFe 3 OH 咖啡色 circulatoryhypoxia 缺氧 特征 1 原因与机制 1 全身性血循环障碍 休克 心力衰竭等 2 局部性血循环障碍 栓塞 血栓形成 血管病变 2 组织缺氧机制 单位时间流经组织血量 氧供 血氧特点 皮肤颜色 发绀 3 皮肤颜色及血氧变化 血液性 循环性 histogenoushypoxia 缺氧 特征 1 原因与机制 1 组织中毒 2 细胞线粒体损伤 3 呼吸酶合成 vitamin缺乏 4 组织需氧过多 3 血氧变化的特点 血氧特点 皮肤颜色 HbO2 玫瑰色 缺氧 2 缺氧机制 组织用氧障碍 血液性 循环性 组织性 临床上常为混合性缺氧 失血性休克 2020 3 18 63 可编辑 缺氧 概述缺氧的原因与机制机能代谢变化氧疗与氧中毒 自学 第三节缺氧时机体的机能代谢变化 特点 缺氧对机体的影响取决于缺氧发生的程度 速度 持续时间和机体的机能代谢状态 代偿反应 轻 短 机能代谢障碍 重 长 代偿不全急性缺氧是由于机体来不及代偿而较易发生代谢的机能障碍 各种类型的缺氧 既有相似之处 又各具特点 一 代偿性反应 以低张性缺氧为例呼吸系统循环系统血液系统组织细胞的适应 一 呼吸系统 主动脉体颈动脉体 肺通气 肺泡通气量 PaO2 PAO2 PaCO2 CO2对中感器 肺血流量 心输出量 胸廓运动 胸内负压 静脉回流 氧摄取 氧运输 参与呼吸的肺泡数 呼吸面积 氧弥散 肺血管收缩 局部血流量 肺动脉压 肺上部血流 通气 血流 慢性缺氧使之钝化 PaO2 久居高原者较世居平原人颈动脉体大6 7倍 慢阻肺比正常人大1倍 慢性低张性缺氧早期 颈动脉体增大 嗜锇小体的中心缩小 晕轮加宽 有时整个嗜锇小体被空泡所取代 特点 肺通气量增加是对急性缺氧最重要的代偿性反应肺通气量增加的强弱存在个体差异 血液性缺氧和组织性缺氧因PaO2不低 故呼吸一般不增强 循环性缺氧如累及肺循环 如心力衰竭引起肺淤血 水肿时 可使呼吸加快 呼吸功能障碍 急性肺水肿 呼吸困难 咳嗽 血性泡沫痰肺部有湿罗音 紫绀 缺氧引起血管收缩 回心血量增加 肺血量急剧增加 肺毛细血管压力升高 中枢性呼吸功能衰竭 呼吸抑制 通气量减少 PaO2过低 二 循环系统 低张性缺氧引起的代偿性心血管反应 主要表现为 心输出量增加血流分布改变肺血管收缩毛细血管增生 1 心输出量增加 PaO2 化学感受器 呼吸运动 肺牵张反射 交感N 迷走N 心血管中枢 受体 血管扩张血压下降 压力感受器 心率 心收缩性 静脉回流量 CO 蓝斑 儿茶酚胺 2 血流分布改变 缺氧 交感神经兴奋 血管收缩 局部组织乳酸 腺苷等代谢产物堆积 血管扩张 皮肤 腹腔内脏 心 脑 细胞外液pH下降 缺氧时PO2下降刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器反射性引起脑血管扩张 代谢产物的作用 脑血管扩张 脑血流量增加 2 冠脉血流量增加 1 交感神经兴奋心肌收缩力增强 心室内压升高 主动脉压增高 冠状血管灌流压增高 以 肾上腺素能受体占优势的小冠状动脉扩张 2 局部代谢产物的扩张作用 缺氧 ATP 腺苷 腺苷脱氨酶活性 腺苷 3 肺血管收缩 主动脉体颈动脉体 肺血管收缩 局部血流量 肺动脉压 肺上部血流 通气 血流 PaO2 肺血管收缩 调整肺内血流与通气量的比例 获得较高的PaO2 O2 O2 PO2 PaO2 O2 PO2 PaO2 PaO2 PO2 PaO2 V Q 0 8 V Q 0 8 V Q 0 8 交感神经 体液因素 缺氧的直接作用 O2 缺氧引起肺血管收缩的机制 肥大细胞肺泡巨噬细胞血管内皮细胞 交感神经 受体 缩血管 组胺 H1 白三烯 TXA2 PGF2a 组胺 H2 PGI2 PGE1 扩血管 细胞膜对Na Ca2 通透性 Na Ca2 内流 兴奋性收缩性 4 毛细血管增生 尤其是脑 心脏和骨骼肌 缩短弥散距离 缺氧时毛细血管增生的机制 目前还不清楚腺苷 血管内皮生长因子细胞粘附分子 VEGF表达受到HIF 1的调控 VEGF的结构及其信号途径 启动血管形成的分子基础 血管形成过程 血管形成 三 血液系统 红细胞增多氧合血红蛋白解离曲线右移 机能代谢改变 3 血液系统 1 红细胞 机能代谢改变 3 血液系统 2 氧离曲线右移 原因 2 3 DPG DPGM 二磷酸甘油酸变位酶DPGP 二磷酸甘油酸磷酸酶 pH增高时促进反应 pH增高时抑制反应 DPGM DPGP DPGP 葡萄糖 3 P 甘油醛 1 3 P 甘油酸 3 P 甘油酸 2 P 甘油酸 乳酸 2 3 DPG DPGM DPGP DPGP 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 葡萄糖 3 P 甘油醛 1 3 P 甘油酸 3 P 甘油酸 2 P 甘油酸 2 3 DPG 乳酸 缺氧 Hb 2 3 DPG DPGM DPGP DPGP 机能代谢改变 3 血液系统 2 氧离曲线右移 原因 2 3 DPG 缺氧 机能代谢改变 3 血液系统 2 氧离曲线右移 2 3 DPG增多使氧离曲线右移 2 3 DPG与脱氧血红蛋白结合 可稳定后者的空间构型 使之不易与氧结合 2 3 DPG是一种不能透出红细胞的有机酸 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 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 组织和细胞的适应 代谢调整组织细胞利用氧的能力增强无氧酵解增强肌红蛋白增加 1 代谢调整 葡萄糖代谢能力加强 节约用氧脂代谢减弱 缺氧后期增强减少能量消耗 海龟 候鸟 糖摄取 能力的贮备反应能力 plasmamembrane GLUT GLUT Gene HIF 1 mRNA AUUA 660bp 480bp mRNA AUUA HuR GLUT GLUT 葡萄糖 G HuR 2 组织细胞利用氧能力增强 细胞内线粒体的数目和膜表面积呼吸链中的酶表达量增加 活性增强 3 肌红蛋白增加 肌红蛋白和氧的亲和力较大肌红蛋白的增加可能具有储存氧的作用 肺通气及心脏活动的增强可在缺氧时立即发生 但这些代偿功能活动本身消耗能量和氧 红细胞的增生和组织利用氧能力的增强需较长的时间 但为较经济的代偿方式 急性缺氧时以呼吸系统和循环系统的代偿反应为主 慢性缺氧者 如世居高原的居民 主要靠增加组织利用氧和血液运送氧的能力以适应慢性缺氧 二 缺氧时机体的机能代谢障碍 缺氧性细胞损伤中枢神经系统的机能障碍外呼吸功能障碍循环功能障碍 缺氧性细胞损伤 1 细胞膜 细胞膜的变化 膜电位下降 能量不足 Na H2O K Ca2 细胞肿胀离子泵运转加速能量消耗增加 细胞内代谢障碍ATP生成减少离子泵功能下降 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 缺氧性组织细胞损伤 2 线粒体呼吸功能 3 溶酶体破裂 1 细胞膜损伤 线粒体的变化 轻度缺氧或缺氧早期线粒体呼吸功能是增强的 严重缺氧首先影响线粒体外氧的作用 使神经介质的生成和生物转化过程等降低 当线粒体部位氧分压降到监界点0 1kPa 1mmHg 时 可降低线粒休的呼吸功能 使ATP生成减少 呼吸功能降低主要因脱氢酶活性下降 严重时线粒体可出现肿胀 嵴崩解 外膜破裂和基质外溢等病变 溶酶体的变化 缺氧时因糖酵解增强 乳酸生成增多 和脂肪氧化不全使其中间代谢产物酮体增多 导致酸中毒 酸中毒可引起磷脂酶活性增高 使溶酶体膜磷脂被分解 膜通透性增高 结果使溶酶体肿胀 破裂 和大量溶酶体酶的释出 进而导致细胞本身及其周围组织的溶解 坏死 中枢神经系统 CNS耗氧量大 对缺氧不耐受 尤以灰质更敏感 缺氧对CNS的作用基本上表现为损伤 急性 头痛 激动 记忆力下降等 慢性 疲劳 嗜睡 注意力不集中等 严重 烦躁 惊厥 昏迷 脑水肿 死亡 缺氧对CNS的损伤机制较复杂 缺氧引起中枢神经系统机能障碍的机制 脑血管扩张脑细胞水肿脑间质水肿 外呼吸功能障碍 高原肺水肿 急性低张性缺氧 如快速登上4000m以上的高原时 可在1 4天内发生肺水肿 表现为呼吸困难 咳嗽 咳出血性泡沫痰 肺部有湿性罗音 皮肤粘膜发绀等 发病机制 缺氧导致肺内各小动脉不均匀收缩 血液转移至收缩弱的部位 毛细血管压力增高 从而引起压力性肺水肿 缺氧直接或间接引起肺血管内皮细胞通透性增高 液体容易外渗 PaO2过低可直接抑制呼吸中枢 使呼吸抑制 肺通气量减少 导致中枢性呼吸衰竭 循环功能障碍 肺动脉高压心肌的收缩与舒张功能降低心律失常静脉回流减少 1 肺动脉高压 肺泡缺氧所致肺血管收缩反应可增加肺循环阻力慢性缺氧使肺小动脉长期处于收缩状态 可引起肺血管中膜平滑肌肥大 血管硬化缺氧导致红细胞增多 使血液粘度增高 也可增加肺循环阻力肺动脉高压可导致右心室肥大 甚至心力衰竭 缺氧 急性 慢性 Kv通道功能下降 Kv通道功能下降 钾外流减少 NO PGI2抑制 内皮素增强 膜去极化 电压依赖性钙通道开放 钙内流增加 血管重构 肺血管收缩 肺动脉高压 2 心肌的收缩与舒张功能降低 心肌严重缺氧可降低心肌的舒缩功能 甚而使心肌发生变性 坏死 缺氧使ATP生成减少 能量供应不足ATP不足引起心肌钙转运和分布异常红细胞代偿性增多 血液粘滞度增大 心肌射血阻力增大严重缺氧使心肌收缩蛋白破坏 3 心律失常 严重缺氧可引起窦性心动过缓 期前收缩 甚至发生心室纤颤致死 持久缺氧往往显示副交感优势使心率变慢 心动过缓可能为严重的PaO2降低对颈动脉体化学感受器的刺激 反射性地兴奋迷走神经所致 期前收缩与室颤的发生与心肌细胞内K 减少 Na 增加使静息膜电位降低 心肌兴奋性增高 和传导性降低有关 缺氧部位的心肌静息膜电位降低 使其与相邻较完好的心肌之间形成电位差 从而产生 损伤电流 可成为异位激动的起源 严重的心肌受损可导致完全的传导阻滞 4 静脉回流减少 脑严重缺氧时 呼吸中枢的抑制使胸廓运动减弱 可导致静脉回流减少全身性极严重而持久的缺氧使体内产生大量乳酸 腺苷等代谢产物 后者可直接扩张外周血管 使外周血