缺氧生理机制课件

缺氧hypoxia

本章要求掌握：缺氧的概念、四型缺氧血氧改变的特点，缺氧对循环系统和血液系统的影响。熟悉：血氧指标，四型缺氧的概念、原因和机理，缺氧时呼吸系统、中枢神经系统和组织、细胞的变化。第一节概述一、概念：

组织供氧不足或其用氧能力障碍引起细胞机能、代谢甚至形态结构的异常变化。二、氧的摄取、运输和利用

（一）外呼吸：通气肺换气（二）血液的装载（携带）（三）血液循环运输（四）内呼吸：细胞氧的利用。

20%的氧在线粒体外氧化代谢；80%在线粒体内生物氧化（产能）。以上四个环节任何环节发生障碍将导致缺氧。氧的供需状况可通过血氧指标了解。三、常用血氧指标：（一）血氧分压(PO2)：

正常PaO2为80～110mmHg,

取决于吸入气氧分压和呼吸功能状态。

PvO2是37～40mmHg。（二）血氧容量（CO2max）：

Hb充分O2合时,100ml血液中的最大装载氧量。

正常是20ml/dl，取决于Hb的质(氧合能力)和量。（三）血氧含量（CO2）：

100ml血液实际带氧量。

取决于氧分压和氧容量。

CaO2＝19ml/dl；CvO2＝14ml/dl。

一、乏氧性缺氧hypotonichypoxia（低张性缺氧）

PaO2降低为基本特征的缺氧。（一）原因:1、外环境PO2过低：高原、矿井、麻醉药过度稀释的空气。

2、外呼吸功能障碍：肺通气或/和换气功能障碍，如脑病变，肺淤血，慢性肺疾病。HHbHbO2≤26g/l≥50g/l毛细血管中脱氧血红蛋白＞50g/L，使皮肤、粘膜呈青紫色。发绀(cyanosis)

2、机制：

PaO2↓与细胞内PO2（正常6～40mmHg）差↓→弥散速度↓→细胞缺O2。二、血液性缺氧(hemichypoxia)

（等张性缺氧）

Hb质或量改变所致血液携带O2能力↓，或Hb结合O2不易释出引起的缺氧，又称血液性缺氧。（一）原因

1、Hb↓，严重贫血。

2、一氧化碳中毒（碳氧Hb血症）：（1)CO+Hb亲和力>O2+Hb亲和力约210倍，，HbCO失去带氧能力,（2）CO与Hb一个血红素结合→其余3个与

O2结合力↑。

CO抑制酵解(RBC内)→2,3-DPG↓氧离曲线左移→Hb+O2亲和力↑

(3)高浓度CO→细胞内→阻断呼吸链。

3、高铁Hb血症(methemoglobinHbFe3+OH)

氧化剂

HbFe2+HbFe3+OH,丧失带氧能力并使氧解离曲线左移。

三、循环性缺氧（CirculatoryHypoxia）血液循环障碍供给组织的血液减少氧缺

动脉狭窄或阻塞,致动脉血灌流不足静脉血回流受阻血流缓慢，微循环淤血，导致动脉血灌流减少循环性缺氧缺血性缺氧淤血性缺氧

缺血：休克，心衰、动脉血栓，动脉粥样硬化淤血：右心衰竭，静脉栓塞（一）原因四、组织性缺氧(histogenoushypoxia)

组织细胞用氧能力↓，所致的缺氧。（一）原因：

1、组织中毒：CN-，砷化物等中毒。（1）CN-+细胞色素aa3（Cytaa3）-Fe3+→Cytaa3-Fe3+-CN-→呼吸链中断。（2）砷化物抑制细胞色素氧化酶等

2、维生素缺乏→呼吸酶合成减少：

Vit.B1，B2，PP缺乏。

3、线粒体受损：细菌毒素、放射损伤、钙超载、过热、吸入高压氧、严重缺氧等→抑制或损伤线粒体。（二）血氧变化特点：

1、PaO2

，CO2max，CaO2，SO2均正常。

CvO2↑，CaO2-CvO2↓。

2、颜色：鲜红或玫瑰红色。缺氧的类型、原因和发病机制内毒素血症肺淤血、水肿循环障碍失血Hb组织性缺氧低张性缺氧循环性缺氧血液性缺氧临床上常为混合性缺氧失血性休克第二节机能、代谢变化一、呼吸系统变化（一）代偿性变化

1、呼吸深快：肺通气量、换气量↑。机制：PaO2↓<60mmHg→外周化感器→反射性呼吸深快,肺通气量↑→呼吸面积↑肺内PO2↑。

2、深快呼吸→胸内负压↑，回心血量↑，肺血流量↑，心排出量↑→换气量↑→摄氧量↑。（二）损伤性变化

1、中枢性呼吸衰竭严重缺氧(Pao2<30mmHg)→抑制呼吸中枢→肺通气↓→呼吸衰竭。高原肺水肿（highaltitudepulmonaryedema,HAPE）进入4000m高原后1～4d内出现发病率：5.7％~17.7％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

肺毛细血管壁通透性增加；肺动脉收缩不均一引起超灌注→非炎性漏出；肺水肿→氧弥散障碍→PaO2↓；

二、循环系统变化

CO↑，血流分布改变，肺血管收缩，Cap.增生。（一）心脏代偿性反应：

1、心输出量增加，严重时下降入高原30天，CO↑2～3倍，久居后又逐渐↓（1）心率↑：肺通气↑→肺膨胀→牵张感受器→交感神经兴奋；严重缺氧心率↓。（2）心缩力↑：缺氧→交感神经兴奋；呼吸深→快回心血量↑；严重时↓。（3）静脉回流：由于呼吸深快，心缩力↑所致。

2、血液分布改变

组织产生乳酸、腺苷、PGI2↑等→血管舒张缺氧决定器官交感神经兴奋→血管收缩血管的变化（1）急性缺氧交感兴奋占优势①皮肤、粘膜、腹腔器官血管交感缩血管占优势→血管收缩。②心、脑血管，代谢产物↑→血管舒张。（2）意义：有利于保证重要脏器血供。

3、肺血管收缩（1）肺血管对肺泡及混合静脉血PO2↓的收缩反应，有利于肺通气/血流比维持具有代偿意义。（2）机制：①交感神经兴奋→肺血管a-受体。

②体液因素：缺氧→肺组织内肥大细胞、巨噬细胞、内皮细胞等释放血管活性物质。

a、缩血管物质：组胺、白三烯（leukotriene,LTs）、TXA2(thromboxane)、内皮素（endothelin,ET）、AngⅡ。

b、舒血管物质：PGI2(prostacyclin)、NO。

结果：a＞

b

缩血管的占优势→肺血管收缩。

③缺氧对平滑肌直接作用:

急性缺氧→抑制Kv→K+外流↓→RP↓→电压依赖性Ca2+通道开放→Ca2+内流↑→肺血管收缩。

4、Cap.增生:

长期缺氧→血管内皮生长因子（VEGF因表达↑→Cap.增生（尤其是脑、心、骨骼）→Cap.间距↓→细胞供氧↑。（二）损伤性变化

1、肺动脉高压→心衰循环系统损伤（高原性心脏病、肺心病）

缺氧肺血管收缩肺循环阻力↑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

2、心肌舒缩功能障碍

机理：缺氧能量供应不足；（1）ATP↓Ca2+转运、分布异常。（2）慢性→RBC↑→粘滞度↑→外周阻力↑。（3）严重时收缩蛋白破坏，心肌挛缩或断裂。

3、心律失常:

（1）窦性心动过缓：PaO2↓→颈A体→迷走兴奋。

（2）期前收缩、室颤兴奋性↑

①心肌细胞内[K+]↓,[Na+]↑→RP↓→自律性↑

传导性↓

②缺氧部位RP↓与邻近较完好部位形成电位差→“损伤电流”→异位激动起源。

4、静脉回流↓

(1)严重缺氧→中枢抑制→呼吸运动减弱。

(2)严重缺氧→体内乳酸、腺苷大量产生→外周血管舒张。

三、血液的变化（一）RBC↑：急性缺氧：反射性交感N.兴奋，储血释放。慢性缺氧：肾脏产生、释放促红素↑.（二）氧离曲线右移

1、RBC中游离的2,3-DPG增加（1）生成↑：低张性缺氧→HHb↑→RBC内游离的2.3-DPG↓→对磷酸果糖激酶及二磷酸甘油酸变位酶抑制↓→酵解↑→2.3-DPG↑。（2）分解↓：低张性缺氧→肺通气过度→CO2

磷酸果糖激酶激活→酵解↑

呼出↑→pH↑

抑制2.3-DPG磷酸酶→2.3-DPG分解↓。

2、2.3-DPG使氧离曲线右移的机制（1）2.3-DPG与Hb结合，稳定Hb空间结构，不易与氧结合。（2）2.3-DPG是不易透出RBC的有机酸→RBC内pH↓→Hb与氧亲和力↓。

（三）还原Hb增多──紫绀

血液中还原Hb↑＞5g/dL,皮肤,粘膜呈青紫色，CO中毒，严重贫血，Hb释氧障碍无紫绀。四、中枢神经系统变化（一）氧代谢情况：

脑占体重2%，血流量占心输出量的15%，耗氧占总耗氧量23%。灰质比白质耗氧多5倍。

特点：低贮备高供应高消耗

（二）缺氧：

1、急性：头痛、情绪激动、思维力、记忆力、判断力均↓或丧失，运动不协调。

2、慢性：易疲劳、嗜睡、注意力不集中、精神抑郁。

3、严重：烦躁不安、惊厥、昏迷甚或死亡。（三）机制

1、缺氧：

Na+K+分布异常→RP↓

（1）ATP↓→Na+泵障碍细胞水肿

（2）酸中毒→脑微血管扩张、透性↑→间质水肿

血

2、脑充血、水肿→颅内压↑→加重脑缺氧五、组织、细胞的变化（一）代偿性变化

1、细胞用氧能力↑：（1）细胞内线粒体数和嵴的表面积↑。（2）呼吸链中的酶如琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶含量↑。

胎儿线粒体的呼吸功能为成年人的3倍。

2、糖酵解↑：缺氧→ATP↓→ATP/ADP比↓→磷酸果糖激酶活性↑。

3、Mb↑：

Mb与O2亲和力大，具有储存O2作用。

Hb的SO2为10%。

PO2为10mmHg时

Mb的SO2为70%。

PO2↓↓时，Mb可释出大量的O2。

4、低代谢状态

(1)缺氧离子泵功能↓→→细胞低代谢

(2)酸中毒机体合成代谢↓

总之：急性缺氧时以呼吸系统、循环系统代偿为主。慢性缺氧时主要靠增加组织利用氧和血液运送氧能力为主。

（三）损伤性变化：细胞膜、线粒体和溶酶体的损伤1、细胞膜的损伤：最早发生部位，在ATP降低前，RP就开始↓。原因：离子泵障碍;

膜通透性↑，流动性↓;

膜受体功能障碍。机制：

（1）Na+内流：严重缺氧→ATP↓→Na+泵能源不足→细胞内水肿→微血管堵塞→缺氧加重。（2）K+外流：细胞内缺K+→合成代谢障碍→酶合成障碍→更影响ATP的生成和离子泵功能。

（3）Ca2+