Hypoxia 20130618.ppt(1).ppt

1、(Hypoxia),缺氧,1,缺氧的定义,常用血氧指标,缺氧的类型和发病机制,缺氧对机体功能的影响,主要内容,2,氧气的获得和利用,外呼吸,氧气在血液中运输,内呼吸,3,肺通气,肺换气,外呼吸,O2,O2,CO2,CO2,O2,CO2,4,气体在血液中的运输,O2,CO2,动脉,左心室,组织细胞,组织细胞,右心室,静脉,5,内呼吸,CO2,O2,O2,CO2,6,7,组织的供氧量=动脉血氧含量X组织血流量,组织的耗氧量=（动脉血氧含量-静脉血含氧量）X组织血流量,成人静息状态下，耗氧250ml/min，而贮氧量仅1.5L左右，即使全部被利用，也只够维持生命活动6分钟。,8,组织供应氧不足或组织

2、利用氧障碍，从而引起的细胞代谢、功能以致形态结构发生异常变化的病理过程。,缺氧的定义,缺氧是造成细胞损伤的最常见的原因，见于临床的多种疾病，是最重要和最常见的基本病理过程之一，也是很多疾病引起死亡的最重要的原因。,9,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,10,一、血氧分压,影响因素:,吸入气体氧分压 外呼吸的功能 组织摄氧和利用氧的能力,定义: 溶解于血中的氧所产生的张力,(Partial pressure of oxygen, PO2),正常值: 动脉血 PaO213.3kPa（100mmHg） 静脉血 PvO25.33kPa（40mmHg）,PaO2,PvO2,

3、11,PO2,150,100,50,0,158,104,104,95,40,大气,肺泡,肺泡毛细血管,静脉血,体毛细血管,动脉血,12,定义: 100 ml血液中的血红蛋白被氧充分饱和时的最大带氧量,二、血氧容量,(Oxygen capacity),正常值： CaO2 maxCvO2 max 1.34ml15g/dl20ml/dl,13,血红蛋白,14,定义:体内100ml血液的实际带氧量， 包括血红蛋白实际结合氧与血浆 中物理溶解氧。,Hb的质和量；PO2,影响因素:,三、血氧含量,(Oxygen content),正常值：动脉血CaO219ml/dl 静脉血CvO214ml/dl,15,动

4、静血氧含量差,19ml/dl,14ml/dl,5ml/dl,A,V,定义: 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。,血红蛋白量减少 亲和力下降 组织氧化代谢减弱 存在动静脉分流 循环血流速度快,血红蛋白量增加 亲和力上升 组织氧化代谢增强 不存在动静脉分流 循环血流速度慢,-,+,16,影响因素: PO2,定义: 指Hb结合氧的百分数,四、血氧饱和度,(Oxygen saturation),正常值：动脉血SaO2=95% 静脉血SvO2=70%,17,氧解离曲线：反映血氧分压与血氧饱和度关系的曲线（oxyhemoglobin dissociation curve）。,氧离曲

5、线特征呈现S形。,18,影响氧离曲线因素： H+ /PCO2 /T /2，3-DPG H+ /PCO2 /T /2，3-DPG ,Hb与氧的亲和力下降；反之升高。,氧离曲线右移: 相同的PO2 ，SaO2, 表明O2与Hb的亲和力 。 H+ /PCO2 /T /2,3-DPG 。 氧离曲线左移:相同PO2 ，SaO2, 表明O2与Hb的亲和力。,平台区,陡变区,19,P50 : 反映Hb与O2的亲和力的指标，是指血红蛋白氧饱和度为（达）50%时的氧分压（PO2）。 正常值 : P50 3.47 3.5kPa（2627mmHg） 影响因素： Hb的性质，即与O2的亲和力； 氧离曲线特征： 氧离曲

6、线右移时，P50，表明O2与Hb的亲和力，一定程度上有利于组织供氧。 氧离曲线左移时，P50，表明O2与Hb的亲和力，O2分子不易游离出来。,20,P50,21,肺泡气氧分压差（ alveolar-arterial oxygen difference， P(A-a)O2 ）： 指肺泡气氧分压PAO2与动脉血氧分压PaO2之差值。是判断肺换气功能的指标。,正常值：吸入空气时平均约为 P(A-a)O2= 1.32.0kpa（10-15mmHg） 影响因素：1、解剖分流 2、肺泡通气/血流比例失调 3、肺泡-毛细血管屏障受损,22,(Causes and mechanisms of hypoxia)

7、,缺氧的类型和发生机制,乏氧性缺氧（低张性）：PaO2 血液性缺氧(等张性)：Hb 循环性缺氧(低血液动力)：血流量（有效循环血流量减少） 组织性缺氧：氧的利用 （线粒体生物氧化或氧化磷酸化障碍）,23,定义: PaO2,动脉血供应组织的O2不足,原因:,吸入气中PO2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,一、低张性缺氧,(Hypotonic hypoxia),特点：动脉血氧分压降低，血氧含量减少，中心性发绀，有呼吸代偿,24,法 洛 氏 四 联 症,25,发病机制 （1）吸入气氧分压过低 （2）外呼吸功能障碍 PaO2 CaO2 供氧不足。 (3）静脉血分流入动

8、脉,26,血氧指标的变化:,PaO2,血氧容量,血氧含量,SaO2,A-V血氧差, or,or ,27,发绀 (cyanosis) 毛细血管中脱氧血红蛋白5 g/dl，（SO2 80%）使皮肤、粘膜呈青紫色。,HbO2,HHb,2.6g/dl,正常,28,29,定义: Hb数量或性质改变导致的供氧不足。,PaO2不变，又称等张性缺氧,二、 血液性缺氧,(Hemic hypoxia),特点：血氧分压不变，血氧饱和度正常，无发绀，无呼吸代偿,30,原因:,Hb性质改变:,Hb数量减少: 贫血,碳氧血红蛋白血症 高铁血红蛋白血症 （肠源性紫绀） 血红蛋白与氧的结合力异常增强,31,发病机制 血红蛋白

9、数量减少 CO2max ( 除亲和力) CaO2 供氧不足。 血红蛋白性质改变 （O2不能释放）,32,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和氧饱和度正常，但氧容量降低，氧含量随之减少，从而导致缺氧。 又称为贫血性缺氧 (anemic hypoxia),一般红细胞积压小于20%，导致组织细胞供氧不足，出现缺氧现象。,33,CO与Hb的亲和力是O2的210倍，形成HbCO CO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，不利于O2的解离。 CO抑制糖酵解，2,3-DPG生成减少，氧离曲线左移，不利于O2的解离。,34,HbF

10、e2+,HbFe3+OH,氧化剂,亚硝酸盐等,高铁血红蛋白血症, 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，不利于O2的释放。,35,血氧指标的变化:,PaO2,血氧容量,血氧含量,SaO2,A-V血氧差,or ,36,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,严重贫血 苍白色,37,定义: 血液循环发生障碍，组织供血量 引起的缺氧。,三、循环性缺氧,(Circulatory hypoxia),由于循环动力不足所致，因此又称低动力性缺氧（hypokinetic hypoxia）。,特点：血氧分压不变，血氧饱

11、和度正常，外周性发绀，可有呼吸代偿,38,分为：缺血性缺氧（ischemic hypoxia） 淤血性缺氧（congestive hypoxia）,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,39,原因:,缺血,淤血,40,发病机制 全身血液循环障碍 动脉供血缺血性缺氧 组织供氧 不足。 局部血液循环障碍 静脉淤血淤血性缺氧,41,血氧指标的变化:,PaO2,血氧容量,血氧含量,SaO2,A-V血氧差,42,皮肤、粘膜颜色 ： 淤血性缺氧 紫绀,缺血性缺氧苍白色,43,定义: 组织细胞利用氧障碍所引起的缺氧。,四

12、、组织性缺氧,(Histogenous hypoxia),因生物氧化过程障碍，又称氧化障碍性缺氧（dysoxidative hypoxia）。,特点：血氧分压不变，血氧饱和度正常，无发绀，无呼吸代偿,44,原因:,抑制细胞氧化磷酸化：组织中毒（氰化物、硫化物） 线粒体损伤: 放射线、细菌毒素 呼吸酶合成障碍: 维生素缺乏,45,呼吸链及氧化磷酸化抑制剂的作用环节,细胞色素氧化酶,46,发病机制 （1）组织中毒 氧化磷酸氧化障碍 （2）细胞损伤 生物氧化障碍 细胞氧利用障碍 （3）呼吸酶合成障碍,47,血氧指标的变化:,PaO2,血氧容量,血氧含量,SaO2,A-V血氧差,48,皮肤、粘膜颜色

13、： 由于氧合Hb含量高，鲜红色或玫瑰红,49,50,各型缺氧的血氧变化特点,51,临床上常为混合性缺氧,失 血 性 休 克,52,(Effects of hypoxia),缺氧对机体的影响,代偿性变化（轻度/慢性） 快 呼吸： Pa O2 8 kPa呼吸加快/加深 循环：心率 收缩力/血流重分布/肺血管收缩 血液：氧离曲线右移 组织细胞：酶/无氧酵解 /低代谢状态 慢 循环： 毛细血管 血液：RBC 组织细胞：线粒体/肌红蛋白,53,失代偿性或损伤性（重度/急性） 中枢神经系统：抑制（包括呼吸中枢抑制） 心血管系统：心收缩力，心律不齐，心力衰竭。 细胞损伤： 细胞膜(对离子的通透性) ： Na

14、+内流细胞内水肿 K+外流细胞代谢障碍 Ca2+ 内流 Ca2+超载自由基形成 线粒体：肿胀/嵴消失/氧化磷酸化障碍/ATP 溶酶体：肿胀/破裂/溶酶体酶释出 代谢：糖酵解乳酸酸中毒，如有CO2潴留呼酸 （酸中毒）,54,对呼吸系统的影响,(Effects on respiratory system),55,(一) 代偿性反应,PaO2 (60mmHg),肺泡通气量增加， 肺泡气氧分压升高,+,呼吸运动增加， 胸内负压增大， 促进静脉回流， 增加心输血量和肺血流量,肺通气量增加是对急性低张性缺氧的最重要代偿反应,56,高原肺水肿（high altitude pulmonary edema, H

15、APE） 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,肺动脉高压肺水肿 肺动脉收缩不均一引起超灌注非炎性漏出 压力性水肿； 继发性炎性反应肺毛细血管壁通透性增加 间质性肺水肿，加重肺水肿； 肺水肿氧弥散障碍 PaO2 加重缺氧；,(二)损伤性变化,57,中枢性呼吸衰竭 PaO230mmHg对呼吸中枢抑制作用超过PaO2下降对外周化学感受器的兴奋作用中枢性呼吸衰竭 表现为：呼吸抑制，呼吸节律和频率不规则，肺通气量减少。,(二)损伤性变化,58,对心血管系统的影响,(Effects on the cardi

16、ovascular system),59,心功能增强,肺血管收缩,组织毛细血管密度增加,(一) 代偿性反应,血流重新分布,60,心输出量增加 心率增加 心肌收缩力增加 回心血量增加,机制：,PaO2降低,兴奋交感神经,心率加快,心肌收缩增强,静脉回流量增加和心输血量增加,61,胸廓运动增强,刺激肺的牵张反射,CA释放增加,肺血管收缩 （缺氧性肺血管收缩） 是肺循环独有的生理现象。与体循环血管的反应相反。 是维持通气与血流比相适应的代偿性保护机制。,机制：,作用于血管平滑肌,抑制Kv开放，K外流,细胞膜去极化， 引起Ca内流,血管收缩,肺组织内肥大细胞、肺泡巨噬细胞、血管内皮细胞以及血管平滑肌细

17、胞,分泌血管活性物质,交感神经兴奋,肺血管a受体高度密集,62,器官血流量取决于,血液灌注的压力（即动、静脉压差）,器官血流的阻力,开放的血管数量,内径大小,血流重新分布,机制：,心、脑缺氧,乳酸、腺苷、前列环素生成增多,供血供氧增加,KCa、KATP开放增多,血管平滑肌松弛，血管扩张,皮肤、内脏、骨骼肌、肾脏a受体高度密集,血管平滑肌收缩，供血量减少,63,组织毛细胞血管密度增加,细胞生成缺氧诱导因子 HIF-1（Hypoxia inducible factor）,血管内皮生长因子 VEGF（Vascular endothelial growth factor）,缺氧组织毛细胞血管生成增加,

18、64,心肌舒缩功能障碍,回心血量 , 心输出量,心律失常,(二) 损伤性变化,肺动脉高压,高血压,65,阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合症 （OSAHS）,反复低血氧症、高碳酸血症,兴奋交感神经，分泌儿茶酚胺,血管平滑肌重构和肥厚,66,对血液系统的影响,(Effects on hematological system),67,RBC（红细胞） Hb ,慢性缺氧: 低氧血流肾脏EPO 红细胞的成熟和释放入血,氧离曲线右移Hb释放O2,(一) 代偿性反应,68,红细胞和血红蛋白增多 促红细胞生成素（EPO）增加，增强骨髓造血功能。 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

19、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。,69,红细胞向组织释放氧能力增强,2,3 DPG含量升高 氧离曲线右移，有利于氧的释放,70,当PO2在80mmHg以上， 血红蛋白与氧结合力下降有助于血液向组织供氧，具有代偿意义。 当PO2在60mmHg以下， 血红蛋白与氧结合力下降可使肺毛细血管血液与氧结合明显减少，不利于氧的携带，失去代偿作用。,71,血液粘滞度 外周阻力 心脏后负荷,(二) 损伤性变化,导致弥散性血管内凝血（DIC）,72,对中枢神经系统的影响,(Effects on central nervous s

20、ystem),中枢神经系统是对缺氧最为敏感的器官，因为脑对氧的需求非常高。脑重量仅为体重的 2% ，而脑血流占心输出量 15% ，脑耗氧量占总耗氧量 23% ，所以，脑对缺氧十分敏感，临床上脑完全缺氧 5-8min后可发生不可逆的损伤。,73,对中枢神经系统的影响,轻度缺氧或缺氧早期: 血流重新分布保证脑的血流供应 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,(Effects on central nervous system),74,损伤性变化,缺氧: 脑水肿和脑细胞受损,脑血管扩张，脑血流量增加，组织液生成增多,毛细血管壁通透性增加，引起间质性脑水肿,细胞膜钠泵功能障碍，引起

21、钠水潴留,颅内压增高，加重脑缺血缺氧,75,对细胞代谢的影响,(Effects on the cellular metabolism),76,(一) 代偿性反应,糖酵解 细胞内呼吸功能 肌红蛋白,77,缺氧时细胞能量代谢变化 无氧酵解增强： 当 Pa O2 降低时，线粒体周围的 P O2 低于 0.04 0.07kPa 时，线粒体的有氧代谢发生障碍， ATP 生成减少，胞浆内 ADP 增加。胞浆内 ADP 增高可使磷酸果糖激酶、糖酵解过程加强，并在一定的程度上可补偿细胞的能量不足。 利用氧的能力增强：长期慢性和轻度缺氧时，细胞内线粒体数量增多，生物氧化还原酶（如琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶）活

22、性增强和含量增多，使细胞利用氧的能力增强。,78,Mb 与氧的亲和力比 Hb 的大，如氧分压降为 10mmHg 时， Hb 的氧饱和度约为 10% ，而 Mb 的氧饱和度可达 70% ，因此，当运动员进行剧烈运动使肌组织氧分压进一步降低时， Mb 可释放出大量的氧供组织、细胞利用。 Mb 增加可能具有储存氧的作用。,79,细胞膜、线粒体、溶酶体损伤,有氧氧化，ATP,糖酵解，乳酸,钠泵功能障碍，细胞水肿,(二) 损伤性变化,80,钠泵功能障碍导致细胞水肿,K+,81,82,急性缺氧时，呼吸系统和循环系统的代偿反应为主。主要体现为肺通气和心脏活动增强。,慢性缺氧时，组织用氧能力和血液运送氧的能力，红细胞增加为主要代偿方式。,83,影响机体对缺氧耐受性的因素 1. 耗氧率： 耗氧率高，耐受性低。如脑组织。 耗氧率低，耐受性高。如皮肤、结缔组织。 2. 代偿能力 代偿能力强，耐受性高。 代偿能力弱，耐受性低。,可以通过锻炼来提高机体的代偿能力,84,(Pathophysiological basis of