病理生理学缺氧

缺氧

Hypoxia基础医学院病理生理学教研室韩松病理生理学缺氧第1页概述缺氧类型、原因与机制缺氧对机体影响影响机体缺氧耐受性原因氧疗和氧中毒病理生理学缺氧第2页第一节概述GeneralIntroduction病理生理学缺氧第3页

氧是人体进行新陈代谢关键物质，是人体生命活动第一需要。2H＋2H＋2H＋2H＋FMNH2NADHNAD＋2eNADH脱氢酶CoQH2eCytb-c1CoQH2eCytb1Cytc1CytcCyt氧化酶2eCyca-a32O-XADPPiATP病理生理学缺氧第4页外呼吸血液组织供氧用氧循环病理生理学缺氧第5页缺氧概念

因为组织供氧不足或用氧障碍造成机体产生对应功效、代谢和形态结构改变病理过程称为缺氧（hypoxia）

病理生理学缺氧第6页低张性缺氧血液性缺氧循环性缺氧组织性缺氧供氧↓用氧↓缺氧病理生理学缺氧第7页惯用血氧指标

血氧分压血氧容量血氧含量动-静脉血氧差血氧饱和度病理生理学缺氧第8页血氧分压

（partialpressureofoxygen,PO2）概念：物理溶解于血液中氧所产生张力，又称血氧张力（oxygentension）。正常值：PaO213.3kPa(100mmHg)吸入气氧分压外呼吸功效PvO25.

33kPa(40mmHg)内呼吸状态病理生理学缺氧第9页正常氧分压梯度示意图病理生理学缺氧第10页血氧容量

(oxygenbindingcapacity,C-O2max)概念：100ml血液中Hb被氧充分饱和时最大带氧量。体外标准条件：

PO2150mmHg、CO240mmHg、38℃

正常值：1.34ml/gx15g/dl=20ml/dl影响原因：血液中Hb质(与O2结合能力)和量病理生理学缺氧第11页血氧含量(oxygencontent,C-O2)概念：100ml血液中实际含有氧量。包含物理溶解氧（0.3ml/dl)和与Hb结合氧量正常值：CaO219ml/dlCvO214ml/dl影响原因：Hb质和量PO2病理生理学缺氧第12页19ml/dl14ml/dl5ml/dlO2O2O2O2O2AV

动脉血氧含量-静脉血氧含量，反应组织对氧摄取和利用能力。动静脉血氧差(CaO2-CvO2)病理生理学缺氧第13页血氧饱和度（oxygensaturation,SO2）概念：Hb结合氧占氧容量百分数。正常值：SaO293％～98％SvO270％～75％影响原因：PO2

（与SO2关系曲线，称为氧离曲线）H＋

(pH)，2,3-DPG，PaCO2，温度血氧含量-溶解氧量血氧容量100%=SO2病理生理学缺氧第14页血红蛋白在标准状态下氧离曲线及其影响原因血氧分压与血氧饱和度关系——氧离曲线Oxygendissociationcurve0204060801000204060801002,3-DPG↓H＋↓CO2↓温度↓2,3-DPG↑H＋↑CO2↑温度↑

氧分压(mmHg)氧饱和度(%)病理生理学缺氧第15页肺：PO2100mmHg.Hb>95％氧合

组织：PO2：40mmHg.Hb75%

氧饱和度

25%O2

被组织利用

P50：

SO2为50%时氧分压,反应Hb与O2亲和力

正常为26-27mmHg病理生理学缺氧第16页缺氧供氧不足用氧障碍低张性缺氧血液性缺氧循环性缺氧组织性缺氧通气、换气功效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降低血红蛋白结构、功效异常全身循环功效障碍局部循环功效障碍线粒体损伤线粒体功效受抑制第二节缺氧类型、原因和发病机制病理生理学缺氧第17页低张性缺氧血液性缺氧循环性缺氧组织性缺氧供氧↓用氧↓缺氧病理生理学缺氧第18页

PaO2降低，动脉血氧含量降低，造成组织供氧不足，又称乏氧性缺氧（hypoxichypoxia）

一、低张性缺氧hypotonichypoxia病理生理学缺氧第19页(一)原因吸入气氧分压过低

高原、高空、通风不良矿井、坑道吸入低氧混合气外呼吸功效障碍

肺通气和/或换气功效障碍，血液经过肺摄取氧降低，PaO2和CaO2降低由呼吸功效障碍而引发缺氧，称呼吸性缺氧(respiratoryhypoxia)静脉血分流入动脉先天性心脏病，右向左分流，静脉血掺入动脉血肺动静脉血功效性或解剖性分流增加病理生理学缺氧第20页海拔高度

大气压

大气PO2

肺泡内PO2(m)(mmHg)(mmHg)(mmHg)海平面7601591051000680140906001257030005301106250004058545366744080002705630病理生理学缺氧第21页阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructivesleepapnea-hypopneasyndrome,OSAS）概念：是指睡眠时上气道塌陷、阻塞，引发呼吸暂停和通气不足。表现：患者睡眠时严重打鼾，出现重复呼吸暂停、血氧饱和度降低、高碳酸血症和睡眠结构紊乱。危害：白天嗜睡、心脑肺血管并发症乃至多脏器损害，严重影响患者生活质量。病理生理学缺氧第22页室间隔缺损伴肺动脉高压正常静脉血分流法洛四联症

病理生理学缺氧第23页低张性缺氧PO2SaO2CO2maxCO2Ca-vO2急性↓↓N↓↓慢性↓↓↑↓N（二）血氧改变特点病理生理学缺氧第24页

各型缺氧血氧改变特点皮肤粘膜发绀CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧类型低张性病理生理学缺氧第25页发绀(cyanosis)

毛细血管血液中脱氧血红蛋白浓度到达或超出5g/dl时，可使皮肤和黏膜呈青紫色，称为发绀，或紫绀。HbO2HHb2.6g/dl正常≥5g/dl缺氧病理生理学缺氧第26页缺氧不一定有发绀，发绀不一定有缺氧。血红蛋白过多或过少时，发绀与缺氧常不一致。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。红细胞增多时，血中脱氧血红蛋白超出50g/L(5g/dl)，出现发绀，但可无缺氧症状。病理生理学缺氧第27页二、血液性缺氧（Hemichypoxia）血液性缺氧是因为血红蛋白含量降低或性质改变，使血液携氧能力降低，血氧含量降低，或血红蛋白结合氧不易释放而造成组织缺氧。PaO2正常，故又称为等张性缺氧(isotonichypoxia)。

病理生理学缺氧第28页(一)原因Hb数量降低各种原因引发严重贫血（anemia）Hb性质改变CO中毒高铁血红蛋白症Hb与O2亲和力增高病理生理学缺氧第29页镰刀形红细胞贫血(SickleCellAnemia)谷氨酸缬氨酸皮肤、粘膜颜色苍白病理生理学缺氧第30页CO与Hb亲协力比O2高210倍CO抑制红细胞内糖酵解，使其2,3-DPG生成降低，氧离曲线左移皮肤、粘膜颜色

HbCO

樱桃红色

CO中毒Hb＋CO—HbCO病理生理学缺氧第31页病理生理学缺氧第32页高铁血红蛋白血症（methemoglobinemia）

亚硝酸盐、过氯酸盐及磺胺衍生物等氧化剂可使血红素中二价铁氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白（methemoglobin,HbFe3+OH）HbFe2+

HbFe3+OH氧化剂亚硝酸盐（咖啡色）HbFe3+OH>1.5g/dl时，皮肤、黏膜可出现咖啡色色，称为肠源性紫绀(enterogenouscyanosis)。亚硝酸盐病理生理学缺氧第33页Fe3+不能携氧

Fe2+-O2不能解离

高铁Hb血症

HbFe3+OH病理生理学缺氧第34页血红蛋白与氧亲协力异常增高

输入大量库存血：RBC2,3-DPG↓输入大量碱性液体：

(pH升高经过Bohr效应增强Hb与O2亲和力)Hb-O2亲和力异常↑：氧离曲线左移，氧不易释出

0204060801000204060801002,3-DPG↓pH↑CO2↓温度↓2,3-DPG↑pH↓CO2↑温度↑氧分压(mmHg)氧饱和度(%)-血红蛋白在标准状态下氧离曲线及其影响原因病理生理学缺氧第35页（二）血氧改变特点血液性缺氧PO2SaO2CO2maxCaO2Ca-vO2贫血NN↓↓↓CO中毒N↓N↓↓高铁HbNN↓↓↓Hb与O2亲和力增高NNNN↓病理生理学缺氧第36页

各型缺氧血氧改变特点皮肤粘膜发绀苍白咖啡色樱桃红CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧类型血液性低张性病理生理学缺氧第37页三、循环性缺氧（circulatoryhypoxia）血液循环发生障碍，血流量降低，单位时间内供给组织氧量降低而引发缺氧，又称低血流性缺氧（hypokinetichypoxia）分类：全身性循环障碍：如心力衰竭、休克局部性循环障碍：如动脉硬化，血管炎，血栓形成，血管痉挛或受压等缺血性缺氧（ischemichypoxia）淤血性缺氧（stagnanthypoxia）

病理生理学缺氧第38页(一)原因

缺血:ischemichypoxia

淤血:stagnanthypoxia动脉静脉毛细血管内压↓动脉静脉毛细血管内压↑病理生理学缺氧第39页19ml/dl12ml/dl7ml/dlO2O2O2O2O2AVO2O2O2单位时间流经组织总血量

总氧量机制病理生理学缺氧第40页

各型缺氧血氧改变特点皮肤粘膜发绀苍白咖啡色樱桃红苍白，发绀CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧类型血液性低张性循环性病理生理学缺氧第41页四、组织性缺氧（histogenoushypoxia）

因为组织细胞利用氧能力障碍引发缺氧称为组织性缺氧。病理生理学缺氧第42页(一)原因组织中毒氰化物、硫化物、砷化物、甲醇等毒物阻断呼吸链细胞线粒体损伤高温、放射线辐射和细菌毒素等可损伤线粒体呼吸酶合成降低VB1，VB2，VPP等维生素缺乏氰化物呼吸链酶活力↓用氧障碍病理生理学缺氧第43页→NADH琥珀酸FMNFAD→胍乙腚巴比妥鱼藤酮↓CoQcytbcytc1cytccytaa3O2→→→→→抗霉素A苯乙双胍8-氢-羟基喹啉萘醌↓氰化物一氧化碳硫化氢叠氮化合物↓阻断呼吸链药品或毒物病理生理学缺氧第44页（二）血氧改变特点HbO2↑鲜红色皮肤、粘膜颜色病理生理学缺氧第45页

各型缺氧血氧改变特点皮肤粘膜发绀苍白咖啡色樱桃红苍白，发绀鲜红色CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)缺氧类型血液性低张性循环性组织性病理生理学缺氧第46页临床上常为混合性缺氧失血性休克失血循环障碍肺功效衰竭内毒素血症血液性缺氧循环性缺氧低张性缺氧组织性缺氧病理生理学缺氧第47页第三节缺氧时对机体影响代偿改变损伤表现呼吸系统循环系统血液系统中枢神经系统组织细胞病理生理学缺氧第48页一、呼吸系统早期PaO2↓呼吸深快严重PaO2↓↓呼吸中枢↓慢性外周化学感受器对缺氧敏感性↓肺水肿急性代偿失代偿先代偿后障碍——低张性缺氧为例病理生理学缺氧第49页(一)代偿性反应（CompensatoryReaction）

意义：

提升PaO2

增加回心血量PaO2↓(<60mmHg)颈动脉体、主动脉体化学感受器呼吸运动↑肺泡通气量↑呼吸中枢兴奋病理生理学缺氧第50页(二)损伤性改变（InjuredManifestations）高原性肺水肿（highaltitudepulmonaryedema,HAPE

）机制：肺动脉收缩，肺动脉压，肺毛细血管压肺血管内皮细胞通透性交感-肾上腺髓质系统兴奋肺水去除障碍少数人从平原快速进入3000m以上高原时，发生高原肺水肿。发病率1％左右。临床表现：呼吸困难，发绀，咳嗽，咳白色或粉红色泡沫痰，肺部出现湿罗音等。病理生理学缺氧第51页中枢性呼吸衰竭PaO2<30mmHg→抑制呼吸中枢→中枢性呼吸衰竭病理生理学缺氧第52页二、循环系统（一）代偿性心血管反应1.心输出量增加2.血流分布改变3.肺血管收缩4.毛细血管增生病理生理学缺氧第53页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β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↑CO2↑蓝斑儿茶酚胺↑病理生理学缺氧第54页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、脑病理生理学缺氧第55页3.肺血管收缩

调整肺内血流与通气量百分比，取得较高PaO2O2O2PO2PaO2O2PO2PaO2

PaO2PO2PaO2V/Q＝0.8V/Q＜0.8V/Q＝0.8O2使肺上部肺泡通气能得到充分利用病理生理学缺氧第56页缺氧引发肺血管收缩机制缺氧对平滑肌直接作用体液原因：TXA2、ETPGI2、NO交感神经作用病理生理学缺氧第57页毛细血管密度增加，缩短氧弥散至细胞距离，增加供氧缺氧刺激血管内皮生长因子（VEGF）基因表示增加，促使毛细血管增生腺苷增多，可刺激血管生成脑，心，骨骼肌特点：慢性缺氧显著4.毛细血管增生

病理生理学缺氧第58页（二）损伤性改变1.缺氧性肺动脉高压：右心衰竭2.心肌收缩与舒张功效降低：左右心肌功效障碍3.心律失常：迷走神经兴奋、细胞内外离子分布异常4.静脉回流降低：乳酸、腺苷等扩血管物质增多病理生理学缺氧第59页三、血液系统（一）代偿性反应1.红细胞增多2.氧离曲线右移病理生理学缺氧第60页1.RBC↑Hb↑急性缺氧：交感神经兴奋，血液重分布→肝、脾储血释放骨髓造血↑慢性缺氧EPO↑携氧↑血液黏滞↑代偿意义增加血氧容量和血氧含量不利影响增加血液粘滞度和血流阻力，加重心脏负担病理生理学缺氧第61页2.氧解离曲线右移→Hb释放O2↑2,3-DPG↑缺氧糖酵解↑HHb↑结合2,3-DPG↑游离↓糖酵解抑制↓旁路产物↑2,3-DPG↑病理生理学缺氧第62页G6-P-G6-P-F1,6-DPF磷酸二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸2-磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛PFKADPATP丙酮酸乳酸2,3-DPGDPGMDPGPDPGP脱氧Hb↑--2,3DPG-Hb↑-过分通气pH↑+DPGP-呼碱-

缺氧时红细胞2,3-DPG增多机制病理生理学缺氧第63页PO2<60mmHg,Hb与O2结合受阻，SO2

,失去代偿意义。病理生理学缺氧第64页（二）损伤性改变红细胞↑

血液黏滞度和血流阻力↑红细胞内2，3-DPG过多肺内Hb与O2结合动脉血氧饱和度病理生理学缺氧第65页四、中枢神经系统CNS耗氧量大，对缺氧不耐受，尤以灰质更敏感。代偿：轻度缺氧或缺氧早期：血液重新分布确保脑组织血流供给失代偿：严重缺氧或长时间缺氧：神经系统功效障碍

脑水肿和脑细胞受损病理生理学缺氧第66页缺氧中枢神经系统表现急性缺氧：头痛、情绪激动、思维力、记忆力、判断力降低或丧失以及运动不协调等慢性缺氧：疲劳、嗜睡、注意力不集中及精神抑郁等症状严重缺氧：烦躁不安、惊厥、昏迷甚而死亡形态学改变：脑细胞变性、坏死、肿胀及脑水肿病理生理学缺氧第67页五、组织和细胞（一）代偿性反应

细胞利用氧能力↑:线粒体密度↑呼吸链中酶↑

糖酵解↑低代谢状态肌红蛋白等携氧蛋白↑：与氧亲和力高病理生理学缺氧第68页1.组织、细胞利用氧能力增强细胞内线粒体数目和膜表面积增加呼吸链中酶表示量增加，活性增强琥珀酸脱氢酶细胞色素氧化酶如胎儿在母体内处于相对缺氧环境，其细胞线粒体呼吸功效为成体3倍，至出生后10～14天，线粒体呼吸功效才降至成体水平。

病理生理学缺氧第69页2.糖酵解能力增强葡萄糖摄取增强，葡萄糖摄取能力贮备增强无氧酵解增强严重缺氧时，ATP生成降低，ATP／ADP比值下降，磷酸果糖激酶活性增强，糖酵解过程加强，在一定程度上可赔偿能量不足。关键酶表示增强3.低代谢状态合成代谢离子泵功效病理生理学缺氧第70页4.携氧蛋白表示增加病理生理学缺氧第71页病理生理学缺氧第72页缺氧诱导因子-1（hypoxiainduciblefactor-1,HIF-1)

是细胞在缺氧条件下产生核蛋白。

HIF-1靶基因主要包含以下几个：①促红细胞生成素（EPO）编码基因②血管内皮生长因子（VEGF）编码基因③葡萄糖载体蛋白-1（GLUT-1）和糖酵解编码基因④血红素加氧酶（HO-1）和诱导型NO合酶（iNOS）编码基因细胞对缺氧反应机制病理生理学缺氧第73页（二）损伤性改变

细胞膜损伤线粒体损伤溶酶体损伤细胞凋亡病理生理学缺氧第74页膜电位下降，能量不足Na＋H2O