病理生理学缺氧.ppt

缺氧时机体的功能和代谢变化基 础 病 理 生 理 理 论 成员及分工 组 长 ： 刘 爽主 讲 ： 许 敏PPT： 李 爽答 疑 ： 符 诗 云 吕 洋洋 秦 肆辉 缺 氧 时 机 体 的 机 能 代 谢 变 化 ， 包 括 机 体 对 缺 氧 的 代偿 性 反 应 和 由 缺 氧 引 起 的 代 谢 与 机 能 障 碍 。 轻 度 缺氧 主 要 引 起 机 体 代 偿 性 反 应 ； 严 重 缺 氧 而 机 体 代 偿不 全 时 ， 出 现 的 变 化 以 代 谢 机 能 障 碍 为 主 。 机 体 在急 性 缺 氧 时 与 慢 性 缺 氧 时 的 代 偿 性 反 应 也 有 区 别 。急 性 缺 氧 是 由 于 机 体 来 不 及 代 偿 而 较 易 发 生 代 谢 的机 能 障 碍 。 各 种 类 型 的 缺 氧 所 引 起 的 变 化 ， 既 有 相似 之 处 ， 又 各 具 特 点 ， 以 下 主 要 以 低 张 性 缺 氧 为 例 ，说 明 缺 氧 对 机 体 的 影 响 。缺氧时机体的功能和代谢变化 缺氧时机体的功能和代谢变化（ 二 ）血 液 系 统 的 变 化 （ 三 ）中 枢 神 经 系 统 的 变化 （ 四 ）组 织 细 胞 的 变 化（ 一 ）循 环 系 统 的 变 化 低 张 性 缺 氧 引 起 的 代 偿 性 心 血 管 反 应 ， 主 要 表 现 为心 输 出 量 增 加 、 血 流 分 布 改 变 、 肺 血 管 收 缩 与 毛 细血 管 增 生 。 心 输 出 量 增 加 有 报 道 进 入 高 原 （ 6100m） 30天 的人 ， 其 心 输 出 量 比 平 原 居 民 高 2 3倍 。 在 高 原 久 住后 ， 心 输 出 量 逐 渐 减 少 。 心 输 出 量 增 加 可 提 高 全 身组 织 的 供 氧 量 ， 故 对 急 性 缺 氧 有 一 定 的 代 偿 意 义 。（ 一 ） 循 环 系 统 的 变 化 （ 1） 心 输 出 量 增 加 （ 1） 心 率 加 快 ： 过 去 认 为 心 率 加 快 是 颈 动 脉 体 和 主 动 脉 体 化 学 感 受器 刺 激 反 射 性 地 引 起 。 但 有 人 实 验 ， 在 控 制 呼 吸 不 变 的 情 况 下 ， 缺氧 刺 激 血 管 化 学 感 受 器 却 使 心 率 变 慢 。 因 此 缺 氧 时 心 率 加 快 很 可 能是 通 气 增 加 所 致 肺 膨 胀 对 肺 牵 张 感 受 器 的 刺 激 ， 反 射 性 地 通 过 交 感神 经 引 起 的 。 然 而 呼 吸 运 动 过 深 反 而 通 过 反 射 使 心 率 减 慢 ， 外 周 血 管 扩 张 和血 压 下 降 。 （ 2） 心 收 缩 性 增 强 ： 缺 氧 作 为 一 种 应 激 原 ， 可 引 起 交 感 神 经 兴奋 ， 作 用 于 心 脏 肾 上 腺 素 能 受 体 ， 使 心 收 缩 性 增 强 。 （ 3） 静 脉 回 流 量 增 加 ： 胸 廓 呼 吸 运 动 及 心 脏 活 动 增 强 ， 可 导 致 静 脉 回 流 量 增 加 和 心 输 出 量 增 多 。 、 血 流 分 布 改 变 器 官 血 流 量 取 决 于 血 液 灌 注 的 压 力 （ 即 动 、 静脉 压 差 ） 和 器 官 血 流 的 阻 力 。 后 者 主 要 取 决 于 开 放 的 血 管 数 量与 内 径 大 小 。 缺 氧 时 ， 一 方 面 交 感 神 经 兴 奋 引 起 的 血 管 收 缩 ；另 一 方 面 局 部 组 织 因 缺 氧 产 生 的 乳 酸 、 腺 苷 等 代 谢 产 物 则 使 血管 扩 张 。 这 两 种 作 用 的 平 衡 关 系 决 定 器 官 的 血 管 是 收 缩 或 扩 张 ，以 及 血 流 量 是 减 少 或 增 多 。 急 性 缺 氧 时 ， 皮 肤 、 腹 腔 内 脏 交 感神 经 兴 奋 ， 缩 血 管 作 用 占 优 势 ， 故 血 管 收 缩 ； 而 心 、 脑 血 管 因以 局 部 组 织 代 谢 的 产 物 的 扩 血 管 作 用 为 主 ， 故 血 管 扩 张 ， 血 流增 加 。 这 种 血 流 分 布 的 改 变 显 然 对 于 保 证 生 命 重 要 器 官 缺 氧 的供 应 是 有 利 的 。（ 2） 血 流 分 布 改 变 肺 血 管 收 缩 肺 血 管 直 接 对 缺 氧 的 反 应 与 体 血 管 相 反 。 肺 泡 缺 氧 及 混合 静 脉 血 的 氧 分 压 降 低 都 引 起 肺 小 动 脉 收 缩 ， 从 而 使 缺 氧 的 肺 泡 的血 流 量 减 少 。 如 果 是 由 肺 泡 通 气 量 减 少 引 起 的 肺 泡 缺 氧 ， 则 肺 血 管的 收 缩 反 应 有 利 于 维 持 肺 泡 通 气 与 血 流 的 适 当 比 例 ， 使 流 经 这 部 分肺 泡 的 血 液 仍 能 获 得 较 充 分 的 氧 ， 从 而 可 维 持 较 高 的 PaO2。 此 外 ，正 常 情 况 下 由 于 重 力 作 用 ， 通 过 肺 尖 部 的 肺 泡 通 气 量 与 血 流 量 的 比值 过 大 ， 肺 泡 气 中 氧 不 能 充 分 地 被 血 液 运 走 。 当 缺 氧 引 起 较 广 泛 的肺 血 管 收 缩 ,导 致 肺 动 脉 压 升 高 时 ， 肺 上 部 的 血 流 增 加 ， 肺 上 部 的 肺泡 通 气 能 得 到 更 充 分 的 利 用（ 3） 肺 血 管 收 缩 长 期 慢 性 缺 氧 可 促 使 缺 氧 组 织 内 毛 细 血 管 增 生 ， 尤其 是 脑 、 心 脏 和 骨 骼 肌 的 毛 细 血 管 增 生 更 显 著 ， 毛细 血 管 的 密 度 增 加 可 缩 短 血 氧 弥 散 面 积 ， 缩 短 氧 至细 胞 的 弥 散 距 离 ， 增 加 对 细 胞 的 供 氧 量 。（ 4） 毛 细 血 管 增 生 严 重 缺 氧 可 引 起 循 环 系 统 障 碍 ， 导 致 心 脏 的 形 态 结构 发 生 改 变 ， 发 生 高 原 性 心 脏 病 ， 肺 源 性 心 脏 病 ，贫 血 性 心 脏 病 等 ， 进 而 导 致 心 力 衰 竭 。 缺 氧 所 致 的循 环 障 碍 机 制 与 下 列 因 素 有 关 ：（ 1） 肺 动 脉 高 压（ 2） 心 肌 收 缩 功 能 降 低（ 3） 心 律 失 常（ 4） 静 脉 回 流 减 少循 环 功 能 障 碍 肺 动 脉 高 压 使 右 心 房 后 负 荷 增 加 ， 导 致 右 心 室 肥 大 ，肺 源 性 心 脏 病 甚 至 心 力 衰 竭 。 慢 性 缺 氧 可 引 起 缩 血管 物 质 增 多 ， 增 加 肺 循 环 阻 力 ， 导 致 肺 动 脉 高 压 。长 期 缺 氧 会 加 重 肺 血 管 收 缩 和 管 壁 硬 化 。（ 1） 肺 动 脉 高 压 缺 氧 急性 慢性 Kv通道功能K+外流膜去极化 电压依赖性钙通道开放Ca2+内流血管重构肺血管收缩肺动脉高压抑制NO和PGI2内皮素增强 严 重 缺 氧 可 损 伤 心 肌 的 收 缩 和 舒 张 功 能 ， 以 及 同 时存 在 的 肺 动 脉 高 压 ， 导 致 右 心 衰 竭 ， 缺 氧 使 心 肌ATP生 成 减 少 ， 能 量 供 应 不 足 ， 可 使 心 肌 细 胞 膜 和即 将 忘 改 转 运 功 能 障 碍 和 分 布 异 常 。（ 2） 心 肌 收 缩 功 能 降 低 严 重 缺 氧 时 ， PaO2降 低 刺 激 颈 动 脉 体 化 学 感 受 器 ，反 射 性 的 兴 奋 迷 走 神 经 ， 导 致 窦 性 心 动 过 缓 ， 缺 氧可 使 心 肌 细 胞 内 的 K+减 少 ， Na+增 加 使 静 息 膜 电 位降 低 ， 心 肌 兴 奋 及 自 律 性 增 高 和 传 导 性 降 低 ， 可 引起 异 位 心 律 和 传 导 阻 滞 。（ 3） 心 律 失 常 严 重 缺 氧 时 可 抑 制 呼 吸 中 枢 ， 使 星 胸 廓 运 动 减 弱 ，导 致 静 脉 回 流 减 少 。 长 期 缺 氧 ， 体 内 产 生 大 量 乳 酸 ，腺 苷 等 代 谢 产 物 ， 使 末 梢 血 管 扩 张 ， 血 液 瘀 滞 于 外周 血 管 ， 引 起 回 心 血 量 和 心 血 输 出 量 减 少 ， 引 起 组织 供 血 供 氧 减 少 。（ 4） 静 脉 回 流 减 少 （ 1） 代 偿 性 反 应 ：红 细 胞 增 多 ： 急 性 缺 氧 时 ， 交 感 神 经 兴 奋 ， 使 肝 ，脾 等 器 官 血 管 收 缩 ， 储 存 血 进 入 有 效 循 环 ， 增 加 血液 红 细 胞 数 和 血 红 蛋 白 量 。 低 氧 血 流 经 肾 脏 能 刺 激肾 脏 近 球 细 胞 产 生 并 释 放 红 细 胞 生 成 素 ， 使 骨 髓 加速 红 细 胞 成 熟 和 释 放 。红 细 胞 内 2,3-DGP增 多 :缺 氧 时 ， 红 细 胞 内 2,3-DGP增 多 使 氧 离 曲 线 右 移 ， 使 氧 与 血 红 蛋 白 亲 和 力 降 低促 进 氧 合 血 红 蛋 白 离 解 ， 使 血 液 向 组 织 中 释 放 较 多的 氧 ， 供 细 胞 利 用 。（ 二 ） 血 液 系 统 的 变 化 血 液 中 红 细 胞 过 度 增 加 ， 可 引 起 血 液 黏 膜 粘 滞 度 增高 ， 血 流 阻 力 增 大 ， 心 脏 后 负 荷 增 加 ， 这 是 缺 氧 引起 心 力 衰 竭 的 重 要 原 因 之 一 ， 在 严 重 缺 氧 时 ， 红 细胞 内 2， 3-DGP过 度 增 加 可 妨 碍 血 液 流 经 肺 部 时 Hb与 氧 结 合 ， 使 动 脉 血 含 氧 量 及 血 氧 饱 和 度 明 显 下 降 ，组 织 供 氧 严 重 不 足 。（ 2） 损 伤 性 变 化 神 经 细 胞 膜 电 位 的 降 低 、 神 经 介 质 的 合 成 减 少 、 ATP的 生成 不 足 、 酸 中 毒 、 细 胞 内 游 离 Ca2+增 多 、 溶 酶 体 酶 的 释 放 以及 细 胞 水 肿 等 ， 均 可 导 致 神 经 系 统 的 功 能 障 碍 ， 甚 而 神 经 细 胞结 构 的 破 坏 、 当 PaO2低 于 6.67kPa(50mmHg)时 ， 可 使 脑 血 管扩 张 。 缺 氧 与 酸 中 毒 还 使 脑 微 血 管 通 透 性 增 高 ， 从 而 导 致 脑 水肿 （ 图 3 5） 。 脑 血 管 扩 张 、 脑 细 胞 及 脑 间 质 水 肿 可 使 颅 内 压升 高 ， 由 此 引 起 头 痛 、 呕 吐 等 症 状 。（ 三 ） 中 枢 神 经 系 统 的 变 化 在 供 氧 不 足 的 情 况 下 ， 组 织 细 胞 可 通 过 增 强 利 用 氧的 能 力 和 增 强 无 氧 酵 解 过 以 获 取 维 持 生 命 活 动 所 必须 的 能 量 。1、 组 织 细 胞 利 用 氧 的 能 力 增 强2、 无 氧 酵 解 增 强 发3、 肌 红 蛋 白 增 加4 、 缺 氧 性 细 胞 损 伤（ 四 ） 组 织 细 胞 的 变 化 慢 性 缺 氧 时 ， 细 胞 内 线 粒 体 的 数 目 和 膜 的 表 面 积 均增 加 ， 呼 吸 链 中 的 酶 如 琥 珀 酸 脱 氢 酶 、 细 胞 色 素 氧化 酶 可 增 加 ， 使 细 胞 的 内 呼 吸 功 能 增 强 。 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 年 动 物 的 3倍 ， 至 出 生 后 10 14天 ， 线 粒 体呼 吸 功 能 才 降 至 成 年 动 物 水 平 。1、 组 织 细 胞 利 用 氧 的 能 力 增 强 严 重 缺 氧 时 ， ATP生 成 减 少 ， ATP ADP比 值 下 降 ，以 致 磷 酸 果 糖 激 酶 活 性 增 强 ， 该 酶 是 控 制 糖 酵 解 过程 最 主 要 的 限 速 酶 ， 其 活 性 增 强 可 促 使 糖 酵 解 过 程加 强 ， 在 一 定 的 程 度 上 可 补 偿 能 量 的 不 足 。2、 无 氧 酵 解 增 强 发 慢 性 缺 氧 可 使 肌 肉 中 肌 红 细 胞 蛋 白 含 量 增 多 。 肌 红蛋 白 和 氧 的 亲 和 力 较 大 ， 当 氧 分 压 为 1.33kPa（ 10mmHg） 时 ， 血 红 蛋 白 的 氧 饱 和 度 约 为 10 ，而 肌 红 蛋 白 的 氧 饱 和 度 可 达 70 ， 当 氧 分 压 进 一 步降 低 时 ， 肌 红 蛋 白 可 释 出 大 量 的 氧 供 细 胞 利 用 。 肌红 蛋 白 的 增 加 可 能 具 有 储 存 氧 的 作 用 。3、 肌 红 蛋 白 增 加 1、 细 胞 膜 的 变 化 在 细 胞 内 ATP含 量 减 少 以 前 ， 细 胞 膜 电 位 已开 始 下 降 。 其 原 因 为 细 胞 膜 对 离 子 的 通 透 性 增 高 ， 导 致 离 子 顺浓 度 差 透 过 细 胞 膜 。 2、 线 粒 体 的 变 化 细 胞 内 的 氧 约 有 80 90 在 线 粒 体 内 用 于氧 化 磷 酸 化 生 成 ATP， 仅 10 20%在 线 粒 体 外 用 于 生 物 合 成 、降 解 及 生 物 转 化 （ 解 毒 ） 作 用 等 。 轻 度 缺 氧 或 缺 氧 早 期 线 粒 体呼 吸 功 能 是 增 强 的 。 严 重 缺 氧 首 先 影 响 线 粒 体 外 氧 的 作 用 ， 使神 经 介 质 的 生 成 和 生 物 转 化 过 程 等 降 低 ， 当 线 粒 体 部 位 氧 分 压降 到 监 界 点 0.1kPa( 1mmHg)时 ， 可 降 低 线 粒 休 的 呼 吸 功 能 ，使 ATP生 成 减 少 。 呼 吸 功 能 降 低 主 要 因 脱 氢 酶 活 性 下 降 ， 严 重时 线 粒 体 可 出 现 肿 胀 、 嵴 崩 解 、 外 膜 破 裂 和 基 质 外 溢 等 病 变 。4 、 缺 氧 性 细 胞 损 伤 3、 溶 酶 体 的 变 化 缺 氧 时 因 糖 酵 解 增 强 ， 乳 酸 生 成 增 多 ， 和脂 肪 氧 化 不 全 使 其 中 间 代 谢 产 物 酮 体 增 多 。 导 致 酸 中 毒 。pH降 低 可 引 起 磷 脂 酶 活 性 增 高 ， 使 溶 酶 体 膜 磷 脂 被 分 解 ，膜 通 透 性 增 高 ， 结 果 使 溶 酶 体 肿 胀 、 破 裂 ， 和 大 量 溶 酶 体酶 的 释 出 ， 进 而 导 致 细 胞 本 身 及 其 周 围 组 织 的 溶 解 、 坏 死 。 机 体 对 缺 氧 的 耐 受 性 除 与 缺 氧 的 原 因 ， 程 度 ， 发 生速 度 和 持 续 时 间 有 关 外 还 受 年 龄 机 ， 体 代 偿 适 应 能力 和 代 谢 状 态 等 多 种 因 素 的 影 响 。1.年 龄2.机 体 的 代 谢 和 功 能 状 态3.机 体 的 代 偿 适 应 能 力答 疑 环 节 影 响 机 体 对 缺 氧 耐 受 性 的 因 素 不 同 年 龄 对 缺 氧 的 耐 受 性 有 很 大 差 别 ， 老 年 人 缺 氧耐 受 性 一 般 较 差 ， 因 全 身 血 管 逐 渐 硬 化 ， 血 管 阻 力增 加 ， 血 流 速 度 变 慢 ， 同 时 由 于 肺 组 织 纤 维 化 和 老年 性 肺 气 肿 ， 使 肺 泡 通 气 量 较 少 ， 以 致 对 缺 氧 耐 受性 较 低 ， 缺 氧 引 起 的 损 伤 也 更 严 重 。1.年 龄 当 机 体 代 谢 率 增 高 或 耗 氧 量 增 大 时 ， 对 缺 氧 的 耐 受性 低 ， 中 枢 神 经 系 统 是 耗 氧 最 多 的 系 统 ， 当 兴 奋 性增 强 时 ， 耗 氧 量 显 著 增 加 ， 疾 病 也 可 使 耗 氧 量 增 加 。反 之 ， 体 温 降 低 ， 神 经 系 统 抑 制 等 能 降 低 耗 氧 量 而对 缺 氧 耐 受 性 升 高 。2.机 体 的 代 谢 和 功 能 状 态 机 体 对 缺 氧 的 代 偿 有 显 著 地 个 体 差 异 ， 心 ， 肺 疾 病及 血 淋 病 患 者 ， 对 缺 氧 的 耐 受 性 低 。 机 体 对 缺 氧 的代 偿 能 力 可 以 通 过 锻 炼 得 到 提 高 。 长 期 参 加 体 育 活动 和 体 育 锻 炼 可 使 心 肺 能 力 得 到 增 强 。 增 强 机 体 对缺 氧 的 耐 受 性 。3.机 体 的 代 偿 适 应 能 力 有 疑 问 的 同 学 可 以 举 手 提 问答 疑 环 节 END