病理生理学-缺氧-2015-10.ppt

hypoxia,病理生理学（案例版）,缺 氧,Chapter 5,黄龙-最高海拔3900米,本章主要内容,概 述,掌握缺氧、发绀、肠源性紫绀概念,大纲要点,ATP 来源于氧化反应。成年人需氧量：机体内储存氧量：无氧供应下，2030秒出现症状，数分钟内死亡。,概 述 General Introduction,250 ml/min,1500 ml,O2,O2,O2,Hb+,O2,O2,供氧过程,利用氧,氧气的获得和利用,概 念Concept,由于机体供氧不足或组织利用氧障碍引起的机体代谢、功能和形态结构改变的病理过程称为缺氧。,第一节 常用的血氧指标,动脉血氧分压（PaO2) 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),血氧是反映组织供氧量和耗氧量的重要指标,1. 动脉血氧分压（arterial partial pressure of oxygen, PaO2）,定 义,正常值,影响因素,溶解于动脉血浆中氧分子所产生的张力,PaO2 100 mmHg,PvO2 40 mmHg,（1）吸入气体的PO2 ：环境因素,（2）肺呼吸功能：肺通气 异物、炎症、肿瘤 肺换气 呼吸膜损伤,（3）静脉血掺杂程度,动脉血氧分压,意 义,动脉血氧含量（O2与Hb结合）血氧饱和度氧弥散速度,,正常氧分压“梯度”示意图,2. 血氧容量（blood oxygen binding capacity, CO2 max）,定 义,正常值,影响因素,意 义,PO2 150mmHg, PCO2 40mmHg, T 38100 ml血液中的Hb所结合的氧量。,CO2max =1.34 150 = 201 ml/L,（每克Hb结合1.34 ml O2）,取决于 Hb 的质与量,血氧容量大小反映血液携氧能力。,3. 血氧含量（blood oxygen content, CO2 ）,定 义,正常值,影响因素,意 义,100 ml血液中实际含有的氧量。,CaO2 190 ml/LCvO2 140 ml/L,取决于 氧分压与氧容量,提示血液实际供氧水平,4. 动静脉血氧含量差（CaO2-CvO2）,定 义,正常值,影响因素,意 义,动脉血氧含量与静脉血氧含量的差值。,50 ml/L,组织代谢率、血氧分压、血流速度、ODC,反映组织的耗氧量大小,动静脉血氧差,190 ml/L,140 ml/L,50 ml/L,A,V,动脉血氧含量 - 静脉血氧含量，反映组织对氧的摄取和利用能力。,5. 血氧饱和度（oxygen saturation of Hb，SO2）,定 义,正常值,影响因素,意 义,血红蛋白与氧结合的百分数,SaO2 95% 97%,SvO2 70% 75%,SO2高低主要取决于PaO2高低,反映Hb与氧的结合程度,血氧含量血氧容量,100%,SO2 =,氧血红蛋白解离曲线Oxyhemoglobin Dissociation Curve,氧饱和度%,氧分压 (mmHg),影响氧离曲线移动的因素,氧饱和度%,氧分压 (mmHg),H+pHPCO2T2,3-DPG,亲和力,亲和力,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,氧饱和度%,氧分压 (mmHg),P50,P50 反映血红蛋白和氧亲和力的指标，指SO2为50%时的PO2。,26-27 mmHg,第二节,缺氧的分型、原因和发病机制,Classification, cause and mechanism of hypoxia,O2,O2,O2,Hb+,O2,O2,肺部摄氧障碍,乏氧性缺氧,血液携氧障碍,循环运氧障碍,血液性缺氧,循环性缺氧,组织用氧障碍,组织性缺氧,各种原因引起的以PaO2下降为基本特征的缺氧。,一、乏氧性缺氧低张性缺氧 （Hypotonic Hypoxia）,定 义,特 点,PaO2降低。,（一）原因与机制,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）,1. 吸入气PO2过低：3000米以上高空、高原、矿井、坑道 、气体被稀释,(atmospheric hypoxia),大气性缺氧,2. 外呼吸功能障碍： 肺通气障碍、肺换气障碍,呼吸中枢抑制,脊髓高位损伤,脊髓前角细胞受损,呼吸肌 无力,弹性阻力增加,胸壁损伤,气道狭窄 或阻塞,呼吸性缺氧,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, 血氧变化特点,氧饱和度%,氧分压 (mmHg),毛细血管中脱氧血红蛋白50g/L，使皮肤、粘膜呈青紫色,称为发绀 (cyanosis), 皮肤、粘膜颜色,26g/L,正常,缺氧,HHb,HbO2,50g/L,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,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, CO中毒,Hb + O2,HbO2,3. 高铁Hb血症:,HbFe2+,HbFe3+OH,氧化剂,亚硝酸盐,治疗?,皮肤粘膜呈青石板色-肠源性紫绀,原因：苯胺、硝基苯、亚硝酸盐、蚕豆； 奎宁、磺胺类、非那西汀等中毒； 6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏症,还原剂解救,Fe2+-O2不能解离,高铁Hb血症发病机制,HbFe3+OH,组织,Fe3+不能携氧, 血氧变化特点,贫血 苍白,CO中毒 樱桃红,高铁血红蛋白血症 青石板,(三) 皮肤、粘膜颜色变化,案例分析,男性患者，清晨4时在蔬菜温室内为火炉填煤时昏倒在温室台阶上，4小时后被发现，急诊入院。,T 37.5，RR 24次/分，HR 110次/分，BP 100/70 mmHg。神志不清，口唇樱桃红色。PaO2 95 mmHg，HbCO 30%。,入院后立即吸氧，不久渐醒。,问题：该患者是哪种类型的缺氧？,应该怎样治疗？,T 36.8，HR 90次/分，RR 23次/分， BP 115/80 mmHg，神志清，口唇、四肢青紫，呼吸急促。,案例分析,男性患者，烧菜时误将一白色粉末当食盐应用，食用后半小时突觉恶心、呕吐，并出现头痛、头晕等症状。,问题：该患者可能是哪种类型的缺氧？,检查结果：Hb 125 g/L，高铁Hb定性实验(+)。治疗措施：首先吸氧，但发绀改善不明显。然后给予洗胃，并输入维生素C，亚甲蓝，约30分钟后发绀减轻。2 h后重复使用1次，发绀消失，消化道症状明显改善。继续住院观察2天，痊愈出院。,该患者为什么用维生素C和亚甲蓝治疗？,由于血液循环功能障碍，导致组织供血量减少而引起的缺氧。,三、循环性缺氧-低动力性缺氧 （Circulatory Hypoxia ）,定 义,特 点,血流量减少。,（一）原因与发生机制,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。,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。, 血氧变化特点,PvO2,CvO2,（三） 皮肤、粘膜颜色缺血性缺氧无发绀，皮肤、粘膜苍白淤血性缺氧组织用O2，脱氧血红蛋白发绀,各种原因引起的组织细胞利用氧障碍而发生的缺氧。,四、组织性缺氧-氧利用障碍性缺氧 （ Histogenous Hypoxia ）,定 义,特 点,组织细胞不能利用氧。,1. 组织中毒-抑制细胞氧化磷酸化：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）原因和发生机制,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.维生素缺乏：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VPP辅酶I和II,（三）血氧变化特点,1. PaO2,2. CO2max,正常,3. CaO2,4. SaO2,5. CaO2CvO2,正常,正常,正常,组织性缺氧,（三）皮肤黏膜颜色,组织性缺氧,玫瑰红,HbO2,缺氧的病因分类,各型缺氧的特点,第三节,缺氧时机体的功能和代谢变化Effects of Hypoxia,循环,呼吸,中枢,临床表现,血液,组织细胞,缺氧,特点：轻度缺氧：PaO2 60 mmHg代偿性反应重度缺氧：PaO2 40 mmHg 功能代谢障碍、损伤性变化,一、呼吸系统的变化,代偿反应,呼吸系统变化,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,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,肺通气量15%,(二）损伤性变化1.急性肺水肿（高原性肺水肿）,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,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。,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,（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（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,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,（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 ),Discuss and Analysis,2. 心肌收缩性降低（Decrease of myocardial contractility ） 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（Arrhythmia） PaO2 颈A体化学感受器受刺激 迷走N（+）心肌细胞通透性 心肌内K+、Na+ 窦性心动过缓 静息电位 完全性传导阻滞 心肌间形成电位差 期前收缩、室颤 心律失常,4 . 静脉回流下降（ Decreased venous return） 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,5. 高血压 反复缺氧、酸中毒 儿茶酚胺 血管平滑肌重构、增厚 Bp,(一) RBC和Hb,慢性缺氧EPO骨髓RBC,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,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,第四节 影响机体对缺氧耐受性的因素,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,1.消除原因2. 氧疗 (1)低流量吸氧对低张性缺