临床医学-病理学-缺氧

临床医学专业八年制卫生部规划教材,病理生理学,第,2,版,第三章 缺 氧,病理教研室,掌握, 缺氧的概念。, 缺氧的类型与特点。,熟悉, 常用的血氧指标及其意义。, 缺氧时机体的功能和代谢变化。,了解, 影响机体对缺氧耐受性的因素。, 氧疗和氧中毒。,内容要求：,第一节 概念和常用的血氧指标,缺氧：,因组织,供氧缺少,或,氧利用障碍,引起的细胞发生代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程,需氧量：成人：,250ml/min,体内储存：,1500ml,氧气的运输与利用,氧的供应,呼吸功能,血红蛋白,血液循环,细胞摄取氧,线粒体功能,常用血氧指标,一 、,血氧分压,（,Partial Pressure of Oxygen,PO,2,）：以,物理状态,溶解于血液的氧所产生的张力。,二、,血氧容量,（,oxygen binding capacity, CO,2,max,）：,100ml,血液中血红蛋白被氧充分饱和时的最大带氧量。,常用血氧指标,氧饱和条件：,38,，氧分压,150mmHg,，二氧化碳分压,40mmHg,正常值：,20ml/dl,影响因素：血红蛋白的质和量,反映：血液携带氧的能力,三、,血氧含量,（,oxygen content, CO,2,）：,100ml,血液中,实际的,带氧量,（,血红蛋白结合氧,+,溶解氧）,动脉血氧含量（,CaO,2,）,=19ml/dl,静脉血氧含量（,CvO,2,）,=14ml/dl,组织摄氧量,=,动,-,静脉血氧含量差,影响因素：氧分压，氧容量,常用血氧指标,四、,血氧饱和度,(oxygen saturation, SO,2,),指血液中已经与氧结合的血红蛋白占血液总,血红蛋白的百分比。,常用血氧指标,氧离曲线：反映血氧分压与血氧饱和度之间的关系。,PO2,（,mmHg,）,SO2,(%),P,50,P,50,是指血红蛋白氧饱和度为,50%,时的血氧分压，可以反映,Hb,与,O,2,的亲和力,正常为,26,27mmHg,（,3.47,3.6kPa,）,P,50,增大，氧离曲线右移，表示,Hb,与,O,2,的亲和力小,P,50,减小，氧离曲线左移，说明亲和力大,第二节 缺氧的类型和特点,一、低张性缺氧,二、血液性缺氧,三、循环性缺氧,四、组织性缺氧,外呼吸,Hb,O,2,O,2,供氧过程,利用氧,O,2,O,2,O,2,内呼吸,氧的运输,由于肺泡氧分压降低，或静脉血分流入动脉，以致,PaO,2,降低，动脉血氧含量减少，组织供氧不足，又称,乏氧性缺氧（,hypoxic hypoxia,）,一、低张性缺氧,hypotonic hypoxia,（一）,.,原因和机制,大气性缺氧,吸入气氧分压低，,PaO,2,随之降低。,外呼吸功能障碍,肺通气和,/,或换气功能,降低，血液通过肺摄取的氧减少，,PaO,2,和,CaO,2,降低。,由呼吸功能障碍而引起的缺氧，又称,呼吸性缺氧,（,respiratory hypoxia,）。,静脉血分流入动脉（静脉血掺杂）,右心的静脉血可部分经室缺处流入左心。,肺动静脉血功能性或解剖性分流增加。,（二）、,.,血氧变化特点,慢性缺氧时，单位容积血液内红细胞数和血红蛋白量增多，氧容量增加,发绀,(cyanosis),概念：,毛细血管血液中还原血红蛋白浓度达到超过,5g/dl,时，可使,皮肤和黏膜呈青紫色,，称为发绀。,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 ，血中还原血红蛋白超过,50g/L(5g/dl),，出现发绀，但可无缺氧症状。,“,紫娃”,高原,5100m,先天性心脏病,二、血液性缺氧（,hemic hypoxia,）,是指由于血红蛋白质和量的改变，致,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出而导致的缺氧。,由于以物理状态溶解在血液内的氧不受血红蛋白的影响，因此动脉血氧分压正常，故又称为,等张性缺氧（,isotonic hypoxia,）。,（一）、原因和机制,1,、贫血（,anemia,）,血红蛋白数量减少：,2,、一氧化碳中毒,Hb+CO,CO-Hb,亲和力, Hb-O,2,HbCO,无携氧能力，氧与,Hb,结合数量减少，,Hb,释放氧减少,3.,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, HbFe,3+,OH,）,导致,高铁血红蛋白血症,-,失去携带氧的能力,肠源性发绀（,enterogenous cyanosis,）：,当血液中,HbFe,3+,OH,达到,1.5 g/dl,时，皮肤、黏膜可出现青紫颜色，称为肠源性紫绀。,HbFe,2+,HbFe,3+,OH,氧化剂,亚硝酸盐,（二）,.,血液性缺氧血氧变化特点,动脉血氧分压,血氧容量,动,-,静脉血氧含量,差,皮肤黏膜,正常,正常,降低,正常或降低,动脉氧饱和度,动脉血氧含量,贫血性缺氧,碳氧血红蛋白血症，高铁血红蛋白血症,降低,降低,降低,贫血性缺氧,高铁血红蛋白血症,碳氧血红蛋白血症,苍白,咖啡色,樱桃红色,贫血性缺氧,高铁血红蛋白血症、碳氧血红蛋白血症,三、循环性缺氧（,circulatory hypoxia,）,由于组织,血流量减少,，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：,局部性的,：如血管狭窄或阻塞,全身性的,：如心力衰竭、休克,缺血性缺氧,（,ischemic hypoxia,）,淤血性缺氧,（,stagnant hypoxia,）,(,一,),、原因和机制,缺血性缺氧,因,动脉血液灌流,不足引起的缺氧,局部性如动脉血栓形成、动脉粥样硬化以及血管痉挛等，全身性血液循环障碍常见于休克,淤血性缺氧,静脉回流障碍,引起的组织器官血液淤滞而导致的缺氧,见于静脉栓塞或受压,(,局部性,),和心力衰竭,(,二,).,血氧变化特点,动脉血氧分压,血氧容量,动,-,静脉血氧含量差,皮肤黏膜,正常,增高,正常,动脉氧饱和度,动脉血氧含量,正常,正常,易出现发绀,静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量,降低,四、组织性缺氧（,histogenous anoxia,）,由于组织细胞,利用氧,的能力不足而引起的缺氧称为组织性缺氧。,(,一,).,原因和机制,线粒体功能受抑制：某些,药物或毒物阻断呼吸链,。,呼吸酶合成减少：,辅酶缺乏,：,VB1,，,VB2,，,VPP,线粒体损伤：高温、放射线、细菌毒素,NADH,琥珀酸,FMN,FAD,胍乙腚,巴比妥,鱼藤酮,CoQ,cyt b,cyt c,1,cyt c,cyt aa,3,O,2,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,(,二,).,血氧变化特点,动脉血氧分压,血氧容量,动,-,静脉血氧含量差,皮肤黏膜,正常,降低,正常,动脉氧饱和度,动脉血氧含量,正常,正常,鲜红,静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量,增高,各型缺氧的血氧和皮肤黏膜改变,缺氧,类型,PaO,2,SaO,2,血氧容量,血氧含量,动静脉血氧含量差,皮肤黏膜,乏氧性,缺氧,N,N,或,发绀,血液性,缺氧,N,N,或,N,或,或,N,苍白,咖啡,樱桃红,循环性,缺氧,N,N,N,N,苍白,发绀,组织性,缺氧,N,N,N,N,鲜红色,O,2,O,2,O,2,Hb,O,2,O,2,供氧过程,利用氧,1,1,1,1,低张性缺氧,血液性缺氧,循环性缺氧,组织性缺氧,小结,第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,PaO,2,呼吸深快,严重,PaO,2,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,低氧通气反应（,hypoxic ventilation reaction,，,HVR,）,主动脉体,颈动脉体,肺通气,肺泡通气量,PaO,2,PaO,2,PaCO,2,CO,2,对中感器,肺血流量,心输出量,胸廓运动,胸内负压,静脉回流,氧摄取,氧运输,参与呼吸,的肺泡数,呼吸面积,氧弥散,肺血管收缩,局部血流量,肺动脉压,肺上部血流,通气,/,血流,PaO,2,呼吸系统的损伤性变化,中枢性呼吸衰竭,严重的急性缺氧可直接抑制呼吸中枢，出现周期性呼吸，呼吸减弱甚至呼吸停止。,PaO,2,过低可直接抑制呼吸中枢。当,PaO,2,210g/L,，女性,Hb190g/L),即为高原红细胞增多症，是常见的慢性高原病。,多发生于海拔,3500m,以上地区，由于血液黏滞度异常增高、微循环障碍，组织严重缺氧，易导致血栓形成或局部组织坏死等各种并发症。,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。,轻度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保证脑组 织血供,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,缺氧对,CNS,的作用基本上表现为损伤,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：,易疲劳、嗜睡、注意力不集中及精神抑郁等。,严重缺氧,：可导致烦躁不安、惊厥、昏迷甚而死亡。,ATP,生成不足,酸中毒,脑血管扩张,神经细胞膜电位降低,神经递质合成减少,细胞内钙超载,溶酶体酶释放,细胞水肿,间质水肿,血脑屏障受损,机制：,表现：,高原脑水肿,缺氧和酸中毒损伤脑血管内皮细胞，使血管壁通透性增高，血管内液体渗出，引起脑间质水肿。,缺氧时，脑细胞能量生成减少，细胞膜钠泵功能障碍，导致细胞内钠水潴留，脑细胞水肿,。,五、组织和细胞,代偿性反应,携氧蛋白表达增加,肌红蛋白、脑红蛋白、胞红蛋白增加,组织细胞对氧利用的能力增强,组织细胞对氧的消耗减少,1.,携氧蛋白表达增加,细胞中存在携氧蛋白，它们与氧的亲和力高于血红蛋白，可有效地促进氧分子向细胞内转移，增强细胞对氧的摄取能力。在细胞氧供,-,需不平衡时，携氧蛋白释放所结合的氧供细胞利用。,肌红蛋白,慢性缺氧使肌肉中,Mb,增多。,Mb,和氧的亲和力较大。,当,PO,2,为,10mmHg,时，,Hb,的,SaO,2,约为,10,，而肌红蛋白的氧饱和度可达,70,。,氧分压进一步降低时，,Mb,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。,2,.,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。,3.,组织细胞对氧的消耗减少,葡萄糖代谢能力加强，节约用氧,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，,ATP,ADP,比值下降，,磷酸果糖激酶,活性增强，糖酵解过程加强，在一定的程度上可补偿能量的不足。,关键酶表达增强,低代谢状态,代偿反应的分子机制,O,2,O,2,O,2,O,2,HIF-1,颈动脉体,肺血管,血管内皮,特定的氧感受细胞,代谢酶类,肺通气,循环代偿,红细胞增多,糖酵解增强,毛细血管增生,肺血管收缩,颈动脉体,组织和细胞的损伤性变化主要表现为,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,膜通透性,Na,+,i,Na,+,-K,泵,ATP,消耗,Mt,呼吸,ATP,生成,细胞水肿,堵塞微血管,加重微循环缺氧,ATPi,Na,+,外排,Na,+,内流,严重缺氧,K,+,外流,K,+,i,酶合成,钙超载,钙超载,mt,钙摄取,钙外流,Ca,2+,增多可抑制线粒体的呼吸功能；,可激活磷脂酶，使膜磷脂分解，溶酶体酶释出；,增加自由基产生,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临界点,(,1mmHg),时，可降低线粒休的呼吸功能，使,ATP,生成减少。,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。,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。,细胞凋亡,第四节 影响机体缺氧耐受性的因素,机体对缺氧的耐受性与年龄有关,机体对缺氧的耐受性与机体的功能和代谢状态有关,机体对缺氧的耐受性存在个体和群体差异,适应性锻炼和预缺氧可提高机体对缺氧的耐受性,第五节,氧疗和氧中毒,氧疗是治疗缺氧的基本措施,吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗各种缺氧性疾病的方法为,氧疗（,oxygen therapy,）,控制性氧疗,(,低流量、低浓度持续给氧,),高浓度给氧,高压氧疗,氧疗对各种类型的缺氧均有一定的疗效,氧疗的机制,提高肺泡气氧分压,(PaO,2,),提高血氧弥散速度,提高动脉血氧饱和度,氧疗时应防止氧中毒,吸入气氧分压过高、给氧时间过长，可引起细胞损害、器官功能障碍，称为,氧中毒（,oxygen intoxication,）,氧中毒的发生主要取决于吸入气氧分压而不是氧浓度,吸入气的压力、氧浓度和给氧持续的时间不同，氧中毒的表现不同：,急性氧中毒以脑功能障碍为主,慢性氧中毒以肺损伤为主,新生儿长期吸入高浓度氧可导致视网膜损害,氧中毒的发生与活性氧的生成增多有关,小结,氧的摄取、运输和利用任一环节发生障碍都可引起缺氧,缺氧是临床多种疾病的共同病理过程，常是导致病人死亡的重要原因,缺氧可依发生原因和血氧变化特点分为低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧和组织性缺氧四种类型,缺氧时机体发生一系列代谢、组织结构及功能的变化，包括代偿性反应和损伤性改变,年龄、机体的功能代谢状态以及个体差异等都可影响机体对缺氧的耐受性,氧疗对各种类型的缺氧均有一定的疗效，但应注意防止氧中毒,