病生8缺氧

1986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。,喀麦隆尼欧斯湖 Killer Laker,第四章 缺 氧,,本 章 主 要 内 容,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,4,常 用 的 血 氧 指 标,1,氧气的获得和利用,氧气的获得和利用,外呼吸,内呼吸,气体在血液中的运输,HbO2,HbO2,HbO2,,缺氧的概念,空气O2,肺泡,血液,物理溶解,化学结合,血液运输,细胞,呼吸过程,生物氧化,供氧减少,利用氧障碍,细胞代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程,,【低氧血症】 指动脉血氧含量明显降低引起对组织供氧不足。 Oxygen content of the arterial blood is lower than normal that is called hypoxemia.,,第一节 常用的血氧指标,基 本 血 氧 指 标,血氧分压,血氧容量,血氧含量,概念 正常值 影响因素 意义,,【意义】： 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。,【正常值】： PaO2: 80-110mmHg PvO2: 40mmHg,【影响因素】：PaO2取决于吸入空气的氧分压、外呼吸功能 PvO2取决于组织摄氧和用氧的能力,正常氧分压“梯度”示意图,二、血氧容量（CO2max）【定义】 ：指PO2为19.95kPa(150mmHg)、PCO2为40mmHg和38条件下，100ml血液中Hb所能结合的最大氧量。,【意义】：血氧容量大小反映血液携氧能力(Oxygen-carrying capacity)。,【正常值】：CO2max: 8.92mmol/L (1.34ml/g15gHb/dl =20ml /dl)。,【影响因素】：Hb的质（Hb结合氧的能力）和量 血氧分压,Hypoxia,,【正常值】：SaO2：95%97%；SvO2：70%75%。,【意义】：反映Hb与氧的结合程度。,【影响因素】：PaO2；血液的PH，2,3-DPG ，温度,Factors affecting oxygen dissociation curve,即当Hb某亚基与O2结合或解离后Hb变构其他亚基的亲O2力orHb4个亚基的协同效应便呈现S形的氧离曲线特征。,机制：与Hb 的变构有关： 氧合Hb 为疏松型（R型） 去氧Hb 为紧密型（T型） R型的亲O2力为T型的数百倍,PH7.2,PH7.4,PH7.5,,1.上段:坡度较平坦。 表明此时PO2变化大时，,血氧饱和度变化小。 意义:保证低氧分压时的高载氧能力。,,2.中段: 坡度较陡。PO2降低能促进大量氧离意义:维持正常时组织氧供。,3.下段: 坡度更陡。 PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。意义:维持活动时组织氧供。,PH7.2,PH7.4,PH7.5,【影响因素】：PaO2；血液的PH，2,3-DPG ，温度,,四、血氧含量( CO2 ) 【定义】：指100ml血液实际含有的O2量称为氧含量。包括 结合氧和游离氧。,【意义】：提示血液实际供氧水平。,【正常值】： CaO2约8.47mmol/L(19.3ml/dl)；CvO2为5.35mmol/L(14ml/dl)。,【影响因素】：PaO2 & Hb的量与质。,Hypoxia,衍生血氧指标,P50,动静脉血氧差,五、P50 【定义】 指使氧饱和度达到50时的血氧分压。,【意义】 提示Hb与O2的亲和力,【正常值】 3.473.6 kPa (2627mmHg)。,【影响因素】H+、CO2 、温度、2、3-DPG,Hypoxia,P50,P50,促释放O2,促结合O2,,六、动-静脉氧差（A-VdO2） 【定义】：指动脉血氧含量减去静脉血氧含量的差值。,【意义】反映组织从血液摄取的氧量多少和组织对氧利用的能力。,【正常值】 A-VdO2通常为5ml/dl。,Hypoxia,影响因素： 组织代谢率，Hb与O2的亲和力， PaO2 ，血液速度,第一节 常用的血氧指标,PaO2,PvO2,PO2,CO2max,CaO2,CvO2,CO2,SaO2,SvO2,SO2,P50,A-VdO2,第二节 缺氧的类型、原因和发病机制,肺部摄氧 血液携氧 循环运氧 组织用氧,低动力性缺氧,乏氧性缺氧,血液性缺氧,循环性缺氧,一、乏氧性缺氧（Hypoxic hypoxia）,乏氧性缺氧是指由于动脉氧分压降低，或静脉血分流入动脉，动脉血氧含量减少，导致组织供氧不足的缺氧。,原 因：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）,海拔高度 大气压 大气PO2 肺泡内PO2(m) (mmHg) (mmHg) (mmHg)海平面 760 159 1051000 680 140 902000 600 125 703000 530 110 625000 405 85 456000 366 74 408000 270 56 30,吸入气氧分压过低（大气性缺氧）,一、乏氧性缺氧（Hypoxic hypoxia）,乏氧性缺氧是指由于动脉氧分压降低，或静脉血分流入动脉，动脉血氧含量减少，导致组织供氧不足的缺氧。,原 因：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）,法 洛 氏 四 联 症,PaO2,A-VdO2,乏氧性缺氧的特点,HHb,HbO2,脱氧血红蛋白2.6g/dl,5g/dl,毛细血管血液中脱氧血红蛋白5g/dl，使皮肤、粘膜呈青紫色。,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 5g/dl 不发绀（缺氧）,二、血液性缺氧（Hemic Hypoxia）,血红蛋白含量减少或性质发生改变,血液携带的氧减少，血氧含量降低，血红蛋白结合的氧不易释出,缺 氧,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和血氧饱和度正常，但血氧容量降低，血氧含量随之减少。脸色眼睑苍白CO中毒樱桃红 高铁血红蛋白血症（methemoglobinemia）棕褐色,碳氧血红蛋白血症樱桃红,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CO抑制糖酵解，2,3-DPG生成减少，氧离曲线左移,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和血氧饱和度正常，但血氧容量降低，血氧含量随之减少。脸色眼睑苍白CO中毒樱桃红 高铁血红蛋白血症（methemoglobinemia）, 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,高铁血红蛋白血症棕褐色,NADH,,血液性缺氧的特点,*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,等张性缺氧,,三、循环性缺氧（Circulatory Hypoxia）,血液循环障碍供给组织的血液减少,缺 氧,低动力性缺氧,分类：缺血性缺氧淤血性缺氧,原因,三、循环性缺氧（Circulatory Hypoxia）,心输出量减少静脉回流障碍,动脉狭窄或阻塞静脉回流障碍,,循环性缺氧的特点,注：未累及肺血流的循环性缺氧,四、组织性缺氧(Histogenous hypoxia),正常80-90%氧参与氧化磷酸化过程还原成水，并产生能量。10-20%参与生物合成和物质降解和解毒反应。在组织供氧正常情况下，组织细胞利用氧障碍所引起的缺氧。,,四、组织性缺氧(Histogenous hypoxia),原因1.组织中毒生物抑制剂，抑制了细胞的呼吸,氧化型细胞色素氧化酶,还原型细胞色素氧化酶,氰离子,氧化高铁细胞色素氧化酶,呼吸链电子传递过程无法进行,氧化磷酸化的关键:细胞色素分子中的铁通过可逆性氧化还原反应进行电子传递,3.线粒体损伤：辐射、细菌毒素、钙超载,2.呼吸酶合成：VitB1，B2 ，PP缺乏,1.组织中毒,组织利用氧障碍,,组织性缺氧的特点,由于静脉氧合Hb含量高，皮肤粘膜呈鲜红或玫瑰红,,各种类型缺氧及血氧变化特点,,各种类型缺氧小结,第二节 缺氧的类型、原因和发病机制,缺氧,用氧障碍,供氧不足,低张性缺氧,血液性缺氧,循环性缺氧,组织性缺氧,肺吸入气体氧分压降低,通气换气功能障碍,血红蛋白减少血红蛋白结构、功能异常,静脉血分流入动脉,全身、局部血液循环障碍,呼吸酶合成减少线粒体损伤线粒体功能受到抑制,缺氧原因分类,,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,第三节 缺氧对机体的影响,一、呼吸系统的变化,(一)代偿性反应,肺通气量增加是对急性低张性缺氧的最重要代偿反应,以低张性缺氧为例,O,2,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,PaO2,一、代偿性反应,吸入更多的氧气,肺通气量增加是对急性低张性缺氧的最重要代偿反应,（二）损伤性变化,高原肺水肿（high altitude pulmonary edema, HAPE）进入4000m高原后14d内出现发病率：5.717.7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,发病机制,肺水肿 （Lung edema ）（高原肺水肿） 呼吸运动 回心血量、肺血流量 肺cap流体静压 肺血管收缩的不均一性 部分肺动脉高压 肺cap壁通透性（血管活性因子、炎症因子作用）,中枢性呼吸衰竭,抑制呼吸中枢,PaO230mmHg,潮式呼吸,间停呼吸,缺氧对呼吸中枢的直接抑制超过PaO2降低对外周化学感受器的兴奋作用,1、红细胞和血红蛋白增多促红细胞生成素（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。,（一）代偿性反应,二、血液系统的变化,红细胞和血红蛋白增多，促进携氧,,2、血红蛋白释放氧能力增强 2,3 DPG含量升高氧离曲线右移，有利于氧的释放不利于氧在肺CAP与血红蛋白结合,（一）代偿性反应,PaO2,脱氧Hb结合2.3DPG,RBC游离2.3DPG,2.3-DPG对磷酸果糖激酶二磷酸甘油酸变位酶的抑制减弱,肺通气,呼碱及脱氧Hb稍偏碱,PH,磷酸果糖激酶激活,2.3DPG生成,2.3-DPG,2.3-DPG导致Hb氧离曲线右移，促进释氧,（二）、损伤性变化,血液粘滞度增高外周阻力增大心脏后负荷增高,红细胞过多,2、3-DPG过多,妨碍Hb与O2结合,心衰,缺氧,三、循环系统变化,（一）代偿性反应1、心输出量增加2、肺血管收缩3、血流重新分布4、组织毛细血管密度增加,合理运输和分配更多的氧气,三、循环系统变化,（一）代偿性反应1、心输出量增加 心率增加 缺氧-呼吸运动-交感神经兴奋 心肌收缩力增加 缺氧-交感神经兴奋-儿茶酚胺 回心血量增加 缺氧-呼吸运动-胸腔负压,心、脑供血增多皮肤、内脏、骨骼肌和肾血流减少,器官血流量取决于,血液灌注的压力,器官血流的阻力,开放的血管数量,内径大小,2、血流重新分布,（一）代偿性反应,缺氧时,肾上腺素受体密度少,血管扩张,血管扩张,局部组织代谢产物,心、脑,钾离子外流钙离子内流,血管扩张,3、缺氧性肺血管收缩（hypoxia pulmonary vasoconstriction, HPV）,（一）代偿性反应, 是维持通气和血流比相适应的代偿性保护机制,肺循环特点：流量大，压力低，阻力低，容量大,代偿意义,缺氧时,肾上腺素受体密度多,血管收缩,血管收缩,多种血管活性物质,肺,钾离子外流钙离子内流,血管收缩,缺氧时,肾上腺素受体密度少,血管收缩,血管扩张,局部组织代谢产物,心、脑,钾离子外流钙离子内流,肾上腺素受体密度多,多种血管活性物质,肺,钾离子外流钙离子内流,4、组织毛细血管密度增加HIF-1增多诱导VEGF等基因高表达,缩短血氧弥散至细胞的距离增加对细胞的供氧量,（一）代偿性反应,循环系统的代偿反应,心输出量增加,组织毛细血管密度增加,肺血管收缩,血流重新分布,血管收缩,肾上腺素受体密度多,多种血管活性物质,肺,钾离子外流钙离子内流,长期或慢性缺氧,内皮素,钙离子内流,血管重塑,肺动脉高压肺心病,（1）肺动脉高压（Pulmonary arterial hypertension ),（二）损伤性变化,,（二）损伤性变化,（2）心肌收缩性降低（Decrease of myocardial contractility ）,缺氧,ATP ,钙泵功能 ,红细胞-血液粘滞度-心室后负荷,心肌结构破坏,心肌收缩性降低,,（二）损伤性变化,缺氧,颈A体化学感受器,迷走N（+）,心肌内K+、Na+-,心肌细胞通透性,静息电位,心律失常,（3）心律失常（Arrhythmia）,心肌兴奋性,心肌自律性,心肌传导性,（4）回心血量减少,缺氧,代谢生成乳酸、腺苷等扩血管物质,呼吸运动受抑制-胸廓运动-回心血量,（二）损伤性变化,（二）损伤性变化,（4）回心血量减少,（3）心律失常,（2）心肌收缩性降低,（1）肺动脉高压,一、代偿性反应,细胞利用氧的能力增强糖酵解增强肌红蛋白增加低代谢状态,缺氧时，ATP生成减少，ATP/ADP比值降低，可激活磷酸果糖激酶，酵解增强,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。,四、组织细胞的变化,缺氧时细胞内线粒体的数目和膜表面积增加。呼吸链中的酶表达量增加，活性增强。,,（二）损伤性变化,细胞膜、线粒体和溶酶体的损伤,Ca 2 +,膜通透性,Na+i,Ca 2 +进入线粒体形成不溶性钙,ATP生成,细胞水肿,Na+内流,严重缺氧,K+外流,K+i,酶合成,钙离子内流,激活磷脂酶促进膜磷脂降解,Ca 2 +i ,Ca 2 +i可促进自由基生成,细胞膜的变化,,轻度缺氧或缺氧早期线粒体呼吸功能增强 严重缺氧首先影响线粒体外氧的利用，使神经介质的生成和生物转化过程等降低 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。,线粒体的变化,机制：氧化应激、钙稳态紊乱,,pH 钙超载可引起磷脂酶活性增高 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。,溶酶体的变化,（二）损伤性变化,细胞膜的损伤,线粒体的损伤,溶酶体的损伤,组织细胞的损伤,,五、中枢神