病生理11级课件

1、病理生理教研室病理生理教研室 郑铭郑铭Email: (Hypoxia)第五章第五章 缺氧缺氧2013-9-17 尼欧斯湖惨案尼欧斯湖惨案 19861986年年8 8月，尼欧斯湖以迅雷不及掩耳之月，尼欧斯湖以迅雷不及掩耳之势，短短几个小时，迅速吞噬了势，短短几个小时，迅速吞噬了18001800条生命，条生命，以及无数的牲畜。以及无数的牲畜。目击者回忆：目击者回忆：“当时我正往下面走，我要去尼欧斯当时我正往下面走，我要去尼欧斯湖。湖。 可到了那里，才发现根本没有人了可到了那里，才发现根本没有人了他们全都他们全都死了！死了！”有目击者说有目击者说,事发时他们见到有事发时他们见到有白雾白雾在飘在飘,但

2、那白雾不但那白雾不往空中跑往空中跑,却大多落向地面。却大多落向地面。还有人说还有人说,听见一声听见一声巨响巨响,他跑到了屋外他跑到了屋外,却见自己的牛却见自己的牛全部死了全部死了,他立即跑回屋里他立即跑回屋里,又发现妻子和女儿也倒在又发现妻子和女儿也倒在了水桶旁边了水桶旁边另一人说：另一人说：“我去了保健中心，可病房里哪还有活我去了保健中心，可病房里哪还有活人？！人？！”还有人说：还有人说：“我只能站在死人堆中，因为房前屋后、里我只能站在死人堆中，因为房前屋后、里里外外都是死人，还有牛、狗里外外都是死人，还有牛、狗全是死的！我简直惊全是死的！我简直惊呆了，我数了一下，我们家呆了，我数了一下，我

3、们家56人中就死了人中就死了53个！个！” What happened? Why?(General introduction)第一节第一节 概述概述氧氧是生命活动的基本物质是生命活动的基本物质7 7天天3 3天天MinsMins1.5L （体内储氧量）（体内储氧量） 0.25L/min（静息需氧量）（静息需氧量）氧氧是生命活动的基本物质是生命活动的基本物质 肺通气肺通气(Pulmonary ventilation) 肺换气肺换气(Gas exchange in lung) 外呼吸外呼吸(External respiration) 氧气的获得和利用氧气的获得和利用气体在血液中的运输气体在血液中的

4、运输 (Transport of gas in the blood) 氧气的获得和利用氧气的获得和利用内呼吸内呼吸(Internal respiration)氧气的获得和利用氧气的获得和利用缺氧的形成缺氧的形成因因组织组织供供氧减少氧减少或或用氧用氧障碍障碍引起细胞代谢、引起细胞代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程。功能和形态结构异常变化的病理过程。缺氧缺氧血氧指标血氧指标u 血氧分压血氧分压u 血氧容量血氧容量u 血氧含量血氧含量u 血氧饱和度血氧饱和度u 物理溶解于血液中的氧产生的张力：物理溶解于血液中的氧产生的张力：PaOPaO2 2 和和PvOPvO2 2血氧分压血氧分压(Parti

5、al pressure of oxygen, PO2)u 在最适条件下，在最适条件下，100 ml100 ml血液被氧充分饱和时的最血液被氧充分饱和时的最大带氧量。（物理溶解大带氧量。（物理溶解HbHb携带氧携带氧） 体外最适条件：体外最适条件：3838 C C、PO2PO2： 150 mmHg150 mmHg、PCO2 PCO2 ：40 mmHg40 mmHg。 血氧容量血氧容量 HbHb携氧容量携氧容量影响因素影响因素: : HbHb的质和量的质和量血氧容量血氧容量(Oxygen binding capacity, O2max)u 体内体内100 ml100 ml血液的实际带氧量，包括物理

6、溶解血液的实际带氧量，包括物理溶解和和HbHb携带氧。携带氧。HbHb的质和量；的质和量；POPO2 2 影响因素影响因素: : 血氧含量血氧含量 (Oxygen content, CO2)动静脉血氧含量差动静脉血氧含量差19ml/dl14ml/dl5ml/dlO2O2O2O2O2AVu 动脉血氧含量动脉血氧含量- -静脉血氧含量，反映组织对氧的静脉血氧含量，反映组织对氧的摄取和利用能力。摄取和利用能力。u Hb Hb 结合氧的百分数结合氧的百分数SaO2: 9597; SvO2: 75血氧饱和度血氧饱和度 (Oxygen saturation of Hb, SO2)血氧含量血氧含量- -溶解

7、氧量溶解氧量血氧容量血氧容量100%影响因素影响因素: : PaOPaO2 2氧分压与氧饱和度的关系氧分压与氧饱和度的关系-氧解离曲线氧解离曲线2040608010020406080100血氧指标血氧指标u 血氧分压血氧分压u 血氧容量血氧容量u 血氧含量血氧含量u 血氧饱和度血氧饱和度(Causes and mechanisms of hypoxia)第二节第二节 缺氧的原因和发生机制缺氧的原因和发生机制缺氧的形成缺氧的形成缺氧的类型缺氧的类型乏氧性缺氧乏氧性缺氧血液性缺氧血液性缺氧循环性缺氧循环性缺氧组织性缺氧组织性缺氧u以以动脉血氧分压降低动脉血氧分压降低为基本特征的缺氧称为乏氧为基本特

8、征的缺氧称为乏氧性缺氧性缺氧，即低张性缺氧（，即低张性缺氧（hypotonic hypoxia），），又称为低氧血症（又称为低氧血症（hypotonic hypoxemia）。）。一、乏氧性缺氧一、乏氧性缺氧 (Hypoxic hypoxia)（1 1）外环境）外环境POPO2 2过低过低奥运火炬登顶珠峰（2 2）外呼吸功能障碍）外呼吸功能障碍气管异物法洛四联症法洛四联症（3 3）静脉血入动脉血）静脉血入动脉血血氧指标改变血氧指标改变Types ofhypoxiaPaO2血氧容量血氧容量血氧含血氧含量量SaO2A-V血血氧差氧差乏氧性缺氧乏氧性缺氧(Hypoxic hypoxia)血液性缺氧血

9、液性缺氧(Hemic hypoxia) 循环性缺氧循环性缺氧(Circulatory Hypoxia)组织性缺氧组织性缺氧(HistogenousHypoxia) N or u毛细血管血液中脱氧血红蛋白毛细血管血液中脱氧血红蛋白5g/dl5g/dl，使皮肤、粘膜呈青紫色。使皮肤、粘膜呈青紫色。发绀发绀 (cyanosis) 发绀发绀 (cyanosis) 中心性发绀：中心性发绀：由于心、肺疾病所致，全身性由于心、肺疾病所致，全身性周围性发绀：周围性发绀：由于周围循环血流障碍所致由于周围循环血流障碍所致u由于由于Hb数量数量或或性质改变性质改变，以致血液携带氧的，以致血液携带氧的能力降低或能力降

10、低或Hb结合的氧不易释出所引起的缺结合的氧不易释出所引起的缺氧。氧。特点：特点：PaOPaO2 2不变，又称等张性低氧血症。不变，又称等张性低氧血症。二、血液性缺氧二、血液性缺氧 (Hemic hypoxia)v Hb Hb数量减少数量减少: : 贫血贫血1. CO 中毒中毒 Hb + CO HbCO Hb + O2 HbO2 机制：机制： Hb与与CO亲和力亲和力Hb与与O2亲和力；亲和力； CO与与Hb中某血红素结合抑制其余中某血红素结合抑制其余3个血红素对氧的释放；个血红素对氧的释放； CO能抑制红细胞内糖酵解能抑制红细胞内糖酵解2，3-DPG生成生成氧离曲线氧离曲线 左移左移HbO2

11、中的氧不易释出中的氧不易释出组织缺氧组织缺氧 。原因原因v Hb Hb性质改变性质改变2. 2. Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+Hb: 2 2Hb-Fe2+HbFe3+OH氧化氧化还原还原 （棕褐色）（棕褐色）Fe3+Fe3+Fe3+Fe3+Hb: 2 2当高铁血红蛋白浓度达到当高铁血红蛋白浓度达到3g/dl时，皮肤即出现类似发时，皮肤即出现类似发绀的咖啡色。由于原因为服食的硝酸盐或亚硝酸盐所绀的咖啡色。由于原因为服食的硝酸盐或亚硝酸盐所致，所以称为致，所以称为肠源性青紫肠源性青紫。v Hb Hb性质改性质改高铁血高铁血红蛋白血症红蛋白血症变变血氧指标改变血氧指标改变Types ofhypo

12、xiaPaO2血氧容量血氧容量血氧含血氧含量量SaO2A-V血血氧差氧差乏氧性缺氧乏氧性缺氧(Hypoxic hypoxia)血液性缺氧血液性缺氧(Hemic hypoxia) 循环性缺氧循环性缺氧(Circulatory hypoxia)组织性缺氧组织性缺氧(Histogenoushypoxia)NN N or u血液循环发生障碍，组织供血量下降引起的缺氧，血液循环发生障碍，组织供血量下降引起的缺氧，又称为又称为低动力性缺氧低动力性缺氧(hypokinetic hypoxia)。三、循环性缺氧三、循环性缺氧 (Circulatory hypoxia)v 全身性循环障碍全身性循环障碍休克、心衰

13、等心输量不足造成的供血不足休克、心衰等心输量不足造成的供血不足原因原因动脉动脉静脉静脉毛细血管毛细血管供血不足供血不足皮肤苍白皮肤苍白v 局部性循环障碍（局部性循环障碍（1 1）见于见于：血管栓塞、动脉炎或动脉粥样硬化造成：血管栓塞、动脉炎或动脉粥样硬化造成的动脉狭窄或阻塞。的动脉狭窄或阻塞。原因原因v 局部性循环障碍（局部性循环障碍（2 2）动脉动脉静脉静脉毛细血管毛细血管内淤血内淤血皮肤发绀皮肤发绀见于见于：静脉栓塞或静脉炎引起的回流障碍。：静脉栓塞或静脉炎引起的回流障碍。原因原因血氧指标改变血氧指标改变Types ofhypoxiaPaO2血氧容量血氧容量血氧含血氧含量量SaO2A-V血

14、血氧差氧差乏氧性缺氧乏氧性缺氧(Hypoxic hypoxia)血液性缺氧血液性缺氧(Hemic hypoxia) 循环性缺氧循环性缺氧(Circulatory hypoxia)组织性缺氧组织性缺氧(Histogenoushypoxia)NNNN N N N or u在组织正常供氧的情况下，因细胞在组织正常供氧的情况下，因细胞利用氧障利用氧障碍碍而导致的缺氧。而导致的缺氧。四、组织性缺氧四、组织性缺氧 (Histogenous hypoxia)v 组织中毒组织中毒: 氰化物、硫化物等氰化物、硫化物等; 呼吸链受阻呼吸链受阻组织不能利用氧组织不能利用氧 ；v 维生素缺乏维生素缺乏: 维生素维生素

15、B1是丙酮酸脱氢酶是丙酮酸脱氢酶的辅酶；的辅酶；Vit B2是黄素酶辅酶；是黄素酶辅酶；Vit PP是辅酶是辅酶I、II的组成成分；的组成成分；v 线粒体损伤线粒体损伤: 放射线、细菌毒素。放射线、细菌毒素。原因原因血氧指标改变血氧指标改变Types ofhypoxiaPaO2血氧容量血氧容量血氧含血氧含量量SaO2A-V血血氧差氧差乏氧性缺氧乏氧性缺氧(Hypoxic hypoxia)血液性缺氧血液性缺氧(Hemic hypoxia) 循环性缺氧循环性缺氧(Circulatory hypoxia)组织性缺氧组织性缺氧(Histogenoushypoxia)NNN NNN NNN N N or

16、 肺淤血、肺淤血、肺水肿肺水肿临床上常为临床上常为混合性缺氧混合性缺氧(Effects of hypoxia)第三节第三节 缺氧对机体的影响缺氧对机体的影响乏氧性缺氧对机体的影响乏氧性缺氧对机体的影响 呼吸系统呼吸系统 循环系统循环系统 血液系统血液系统 中枢神经系统中枢神经系统 组织细胞组织细胞 一、对呼吸系统的影响一、对呼吸系统的影响(Effects on respiratory system)( (一一) ) 代偿性反应代偿性反应 意义：意义：提高PaO2增加回心血量增加心输出量运送更多的氧PaO2(60mmHg)颈动脉体、主动颈动脉体、主动脉体化学感受器脉体化学感受器呼吸运动呼吸运动肺

17、泡通气量肺泡通气量呼吸中枢兴奋呼吸中枢兴奋通气通气呼吸中枢呼吸中枢通气通气POPO2 2PCOPCO2 2 PH一定程度缓解了呼吸运动加强耗氧量增加与供氧量不足的矛盾1. 外周血管收缩，回心血量;2. 肺循环阻力增加引起肺水肿；3. 肺动脉收缩不均一引起非炎性漏出；4. 继发性炎症反应导致通透性增加.急性乏氧性缺氧急性乏氧性缺氧 高原肺水肿高原肺水肿PaO230mmHg抑制呼吸中枢抑制呼吸中枢中枢性呼吸衰竭中枢性呼吸衰竭( (二二) ) 损伤性变化损伤性变化 二、对心血管系统的影响二、对心血管系统的影响(Effects on cardiovascular system)( (一一) ) 代偿性

18、反应代偿性反应 有利：维持通气有利：维持通气/ /血流正常比例血流正常比例不利：导致肺动脉高压不利：导致肺动脉高压长期缺氧长期缺氧HIF-1HIF-1血管内皮生长因子（血管内皮生长因子（VEGFVEGF）等基因表达等基因表达毛细血管增生毛细血管增生毛细血管的密度毛细血管的密度血氧弥散至细胞的距离血氧弥散至细胞的距离细胞的供氧量细胞的供氧量v 心肌舒缩功能障碍心肌舒缩功能障碍 ATPATP不足；不足；CaCa2 2代谢不正常；代谢不正常； 血液粘稠；血液粘稠；心肌收缩蛋白的破坏；缺氧导致的酸中毒和心肌收缩蛋白的破坏；缺氧导致的酸中毒和高血钾。高血钾。 v 肺动脉高压肺动脉高压 肺动脉收缩；肺血管

19、重塑；肺血管硬化。肺动脉收缩；肺血管重塑；肺血管硬化。( (二二) ) 损伤性变化损伤性变化 v 回心血量减少回心血量减少 缺氧代谢产物可以扩张血管，使血液淤滞缺氧代谢产物可以扩张血管，使血液淤滞于外周血管；于外周血管； 严重缺氧时抑制呼吸，回心血量减少。严重缺氧时抑制呼吸，回心血量减少。v 心律失常心律失常 严重的严重的PaOPaO2 2颈动脉体化学感受器兴奋颈动脉体化学感受器兴奋迷走神经迷走神经心动过缓；心动过缓； 离子分布异常离子分布异常心肌兴奋性和自律性增高，心肌兴奋性和自律性增高，传导性减弱。传导性减弱。( (二二) ) 损伤性变化损伤性变化 三、对血液系统的影响三、对血液系统的影响

20、(Effects on hematological system)v RBC Hb 急性缺氧急性缺氧: : 交感神经兴奋，血液重分布交感神经兴奋，血液重分布慢性缺氧慢性缺氧: : 低氧血流低氧血流肾脏生成释放肾脏生成释放EPOEPO 缺氧缺氧HIF-1HIF-1活性活性EPOEPO表达表达v 氧离曲线右移氧离曲线右移Hb释放释放O2 2,3-DPG （缺氧（缺氧 生成增加；降解减少）生成增加；降解减少）( (一一) ) 代偿性反应代偿性反应 2040608010020406080100使Hb和氧的亲和力降低，在缺氧时有利于将Hb结合的氧释放入组织。v血液粘滞度血液粘滞度 外周阻力外周阻力 心脏

21、后负心脏后负荷荷 心力衰竭心力衰竭v 2,3-DPG 过度过度 影响影响 Hb和氧的结合和氧的结合动动脉血氧含量过低脉血氧含量过低 组织供氧严重不足组织供氧严重不足( (二二) ) 损伤性变化损伤性变化 四、对中枢神经系统的影响四、对中枢神经系统的影响(Effects on central nervous system)轻度缺氧或缺氧早期轻度缺氧或缺氧早期: : 血流重新分布保证脑的血流供应。血流重新分布保证脑的血流供应。重度缺氧或缺氧中、晚期重度缺氧或缺氧中、晚期: : 氧供不足使中枢神经系统功能障碍；脑氧供不足使中枢神经系统功能障碍；脑水肿、水肿、 脑细胞损伤。脑细胞损伤。脑水肿发生机制脑

22、水肿发生机制v 直接扩张脑血管，组织液生成直接扩张脑血管，组织液生成 ；v 代谢性酸中毒，增加血管通透性；代谢性酸中毒，增加血管通透性； v ATPATP生成减少，生成减少，NaNa泵功能障碍；泵功能障碍；v 颅内压增加，加重脑缺血、脑水肿。颅内压增加，加重脑缺血、脑水肿。五、对细胞代谢的影响五、对细胞代谢的影响(Effects on cellular metabolism)v 细胞利用氧的能力增强细胞利用氧的能力增强v 糖无氧酵解糖无氧酵解 v 肌红蛋白肌红蛋白与氧气的亲和力提高，增加氧摄取与氧气的亲和力提高，增加氧摄取 v 低代谢状态低代谢状态减少能量的消耗减少能量的消耗缺氧缺氧ATPATPATPATPADPADP磷酸果糖激酶活性磷酸果糖激酶活性糖酵解过程糖酵解过程线粒体数目和表面积线粒体数目和表面积呼吸链中酶活性呼吸链中酶活性( (一一) ) 代偿性反应代偿性反应 v 缺氧诱导表达的基因：缺氧诱导表达的基因：v 缺氧诱导基因表达的调控机制：缺氧诱导基因表达的调控机制：能反式调控基因表达的转录因子能反式调控