病理生理学--缺氧.ppt

1、缺 氧Hypoxia,概述 缺氧的类型、原因与机制 缺氧对机体的影响 影响机体缺氧耐受性的因素 氧疗和氧中毒,第一节 概述,General Introduction,氧是人体进行新陈代谢的关键物质，是人体生命活动的第一需要。,外呼吸,血液,组织,供氧,用氧,循环,缺氧的概念,由于组织供氧不足或用氧障碍导致机体产生相应的功能、代谢和形态结构改变的病理过程称为缺氧（hypoxia）,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,常用血氧指标,血氧分压 血氧容量 血氧含量 动-静脉血氧差 血氧饱和度,血氧分压（partial pressure of oxygen, PO2）,

2、概念： 物理溶解于血液中的氧所产生的张力，又称血氧张力（oxygen tension）。 正常值：,PaO2 13.3kPa(100mmHg),吸入气氧分压,外呼吸的功能,PvO2 5. 33kPa(40mmHg),内呼吸状态,正常氧分压梯度示意图,血氧容量(oxygen binding capacity, C-O2max),概念： 100 ml血液中Hb被氧充分饱和时的最大带氧量。 体外标准条件： PO2 150 mmHg、CO2 40 mmHg 、 38 正常值： 1.34ml/g x 15g/dl = 20ml/dl 影响因素： 血液中Hb的质(与O2结合的能力)和量,血氧含量(oxyg

3、en content, C-O2),概念： 100 ml血液中实际含有的氧量。 包括物理溶解的氧（0.3ml/dl) 和与Hb结合的氧量 正常值： CaO2 19ml/dl CvO2 14ml/dl 影响因素： Hb的质和量 PO2,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。,动静脉血氧差(CaO2-CvO2),血氧饱和度（oxygen saturation, SO2）,概念： Hb结合氧占氧容量的百分数。 正常值： SaO2 9398 SvO2 7075 影响因素： PO2 （与SO2的关系曲线，称为氧离曲线） H (pH)，2,3-DPG，PaCO2 ，温度,SO2,血

4、红蛋白在标准状态下的氧离曲线及其影响因素,血氧分压与血氧饱和度的关系氧离曲线 Oxygen dissociation curve,肺： PO2 100 mmHg. Hb95氧合组织：PO2：40mmHg. Hb 75% 氧饱和度 25% 的O2 被组织利用P50： SO2为50%时的氧分压,反映Hb与O2的亲和力 正常为26-27mmHg,第二节 缺氧的类型、原因和发病机制,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,PaO2降低，动脉血氧含量减少，导致组织供氧不足，又称乏氧性缺氧（hypoxic hypoxia）,一、低张性缺氧 hypotonic hypoxia,

5、(一)原因,吸入气氧分压过低 高原、高空、通风不良的矿井、坑道 吸入低氧混合气 外呼吸功能障碍 肺通气和/或换气功能障碍，血液通过肺摄取的氧减少，PaO2和CaO2降低 由呼吸功能障碍而引起的缺氧，称呼吸性缺氧(respiratory hypoxia) 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 肺动静脉血功能性或解剖性分流增加,海拔高度 大气压 大气PO2 肺泡内PO2 (m) (mmHg) (mmHg) (mmHg) 海平面 760 159 105 1000 680 140 90 2000 600 125 70 3000 530 110 62 5000 405 85 45

6、 366 74 40 8000 270 56 30,阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome, OSAS）,概念：是指睡眠时上气道塌陷、阻塞，引起呼吸暂停和通气不足。 表现：患者睡眠时严重打鼾，出现反复的呼吸暂停、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，严重影响患者的生活质量。,室间隔缺损伴肺动脉高压,正常,静脉血分流,法洛四联症,（二）血氧变化特点,各型缺氧血氧变化的特点,CO2max,PaO2,CaO2,SaO2,CO2 (a-v),缺氧类型,发绀 (cyanosi

7、s),毛细血管血液中脱氧血红蛋白浓度达到或超过5g/dl时，可使皮肤和黏膜呈青紫色，称为发绀，或紫绀。,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过50g/L(5g/dl)，出现发绀，但可无缺氧症状。,二、血液性缺氧（Hemic hypoxia）,血液性缺氧是由于血红蛋白含量减少或性质改变，使血液携氧能力降低，血氧含量减少，或血红蛋白结合的氧不易释放而导致的组织缺氧。 PaO2正常，故又称为等张性缺氧(isotonic hypoxi

8、a)。,(一)原因,Hb数量减少 各种原因引起的严重贫血（anemia） Hb性质改变 CO中毒 高铁血红蛋白症 Hb与O2的亲和力增高,镰刀形红细胞贫血 (Sickle Cell Anemia),谷氨酸 缬氨酸,皮肤、粘膜颜色 苍白,CO与Hb亲合力比O2高210倍 CO抑制红细胞内糖酵解，使其2,3-DPG生成减少，氧离曲线左移 皮肤、粘膜颜色 HbCO 樱桃红色,CO中毒,HbCOHbCO,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的二价铁氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白（methemoglobin, HbFe3+OH）,（咖

9、啡色）,HbFe3+OH 1.5 g/dl时，皮肤、黏膜可出现咖啡色色，称为肠源性紫绀(enterogenous cyanosis)。,Fe3+不能携氧,Fe2+-O2不能解离,高铁Hb血症,HbFe3+OH,血红蛋白与氧的亲合力异常增高,输入大量库存血： RBC 2,3-DPG 输入大量碱性液体： (pH升高通过Bohr效应增强Hb与O2的亲和力),Hb-O2亲和力异常：氧离曲线左移，氧不易释出,（二）血氧变化特点,各型缺氧血氧变化的特点,CO2max,PaO2,CaO2,SaO2,CO2 (a-v),缺氧类型,三、循环性缺氧（circulatory hypoxia）,血液循环发生障碍，血流

10、量减少，单位时间内供给组织的氧量减少而引起的缺氧，又称低血流性缺氧（hypokinetic hypoxia） 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（ischemic hypoxia） 淤血性缺氧（stagnant hypoxia）,(一)原因,缺血: ischemic hypoxia,淤血: stagnant hypoxia,19ml/dl,12ml/dl,7ml/dl,A,V,单位时间流经组织的总血量 总氧量,机制,各型缺氧血氧变化的特点,CO2max,PaO2,CaO2,SaO2,CO2 (a-v),缺氧类型,

11、四、组织性缺氧（histogenous hypoxia）,由于组织细胞利用氧能力障碍引起的缺氧称为组织性缺氧。,(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 呼吸酶合成减少 VB1，VB2，VPP等维生素缺乏,阻断呼吸链的药物或毒物,（二）血氧变化特点,HbO2 ,鲜红色,皮肤、粘膜颜色,各型缺氧血氧变化的特点,CO2max,PaO2,CaO2,SaO2,CO2 (a-v),缺氧类型,临床上常为混合性缺氧,失 血 性 休 克,失血,循环障碍,肺功能衰竭,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,第

12、三节缺氧时对机体的影响,代偿变化 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,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,(一) 代偿性反应（Compensatory Reaction）,意义： 提高PaO2 增加回心血量,PaO2 (60mmHg),(二)损伤性变化（Injured Manifestations）,高原性肺水肿（ high altitude pulmonary edema, 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

13、通透性 交感-肾上腺髓质系统兴奋,少数人从平原快速进入3000 m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。,中枢性呼吸衰竭,PaO230mmHg抑制呼吸中枢中枢性呼吸衰竭,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,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,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,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、

14、腺苷 等代谢产物堆积,血管扩张,皮肤、腹腔内脏,心、脑,3. 肺血管收缩,调整肺内血流与通气量的比例，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,使肺上部肺泡通气能得到充分的利用,缺氧引起肺血管收缩的机制 缺氧对平滑肌的直接作用 体液因素：TXA2、ET PGI2、NO 交感神经的作用,毛细血管密度增加，缩短氧弥散至细胞的距离，增加供氧,缺氧刺激血管内皮生长因子（VEGF）基因表达增加，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： 慢性缺氧明显,4.毛细血管增生

15、,（二）损伤性变化,1.缺氧性肺动脉高压：右心衰竭 2.心肌的收缩与舒张功能降低：左右心肌功能障碍 3.心律失常：迷走神经兴奋、细胞内外离子分布异常 4.静脉回流减少：乳酸、腺苷等扩血管物质增多,三、血液系统,（一）代偿性反应 1.红细胞增多 2.氧离曲线右移,1. RBC Hb ,急性缺氧：交感神经兴奋，血液重分布肝、脾储血释放,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,2.氧解离曲线右移Hb释放O2,2,3-DPG,缺氧,糖酵解,PO260mmHg , Hb 与O2结合受阻，SO2 , 失去代偿意义。,（二）损伤性变化,红细胞 血液黏滞度和血流阻力

16、 红细胞内2，3-DPG过多 肺内Hb与O2结合 动脉血氧饱和度,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：血液重新分布保证脑组织血流供应 失代偿： 严重缺氧或长时间缺氧： 神经系统功能障碍 脑水肿和脑细胞受损,缺氧的中枢神经系统表现 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 形态学变化：脑细胞变性、坏死、肿胀及脑水肿,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的酶 糖酵解 低代谢状态 肌红

17、蛋白等携氧蛋白：与氧的亲和力高,1.组织、细胞利用氧能力增强,细胞内线粒体的数目和膜的表面积增加 呼吸链中的酶表达量增加，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的环境，其细胞线粒体的呼吸功能为成体的3倍，至出生后1014天，线粒体呼吸功能才降至成体水平。,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生成减少，ATPADP比值下降，磷酸果糖激酶活性增强，糖酵解过程加强，在一定的程度上可补偿能量的不足。 关键酶表达增强,3.低代谢状态,合成代谢 离子泵功能,4.携氧蛋白表达增加,缺氧诱导因子-1（hypoxia induc

18、ible factor-1,HIF-1),是细胞在缺氧条件下产生的核蛋白。 HIF-1的靶基因主要包括以下几种： 促红细胞生成素（EPO）编码基因 血管内皮生长因子（VEGF）编码基因 葡萄糖载体蛋白-1（GLUT-1）和糖酵解编码基因 血红素加氧酶（HO-1）和诱导型NO合酶（iNOS） 编码基因,细胞对缺氧反应的机制,（二）损伤性变化,细胞膜损伤 线粒体损伤 溶酶体损伤 细胞凋亡,细胞膜的变化,严重缺氧，线粒体外用氧障碍 进一步影响线粒体呼吸功能,线粒体的变化,轻度缺氧早期，线粒体功能加强,形态变化：,肿胀，嵴崩解，外膜破碎，基质外溢,溶酶体的变化,缺氧，酸中毒，胞内游离Ca2+ 增加，使磷脂 酶活性增高，溶酶体膜损伤，肿胀，破裂， 溶酶体酶释放，组织溶解，坏死,细胞凋亡,Na+、Ca2+内流，K+外流,细胞膜通透性,线粒体损伤,溶酶体损伤,细胞凋亡,第四节 影响机体缺氧耐受性的因素,机体的功能和代谢状态 个体和群体差异 适应性锻炼 预缺氧刺激,第五节 氧疗和氧中毒,一、治疗原发病 二、氧疗（Oxygen treatment）