缺氧生理机制

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,1,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,缺氧,hypoxia,本章要求,掌握：缺氧的概念、四型缺氧血氧改变的特,点，缺氧对循环系统和血液系统的影响。,熟悉：血氧指标，四型缺氧的概念、原因和机,理，缺氧时呼吸系统、中枢神经系统和,组织、细胞的变化。,第一节 概述,一、概念：,组织供氧不足或其用氧能力障碍引起细胞机能、代谢甚至形态结构的异常变化。,二、氧的摄取、运输和利用,氧气的获得和利用,氧气的获得和利用,外呼吸,内呼吸,气体在血液中的运输,（一）外呼吸,：,通气,肺,换气,（二）血液的装载（携带）,（三）血液循环运输,（四）内呼吸：,细胞氧的利用。,20%,的氧在线粒体外氧化代谢；,80%,在线粒体内生物氧化（产能）。,以上四个环节任何环节发生障碍将导致缺氧。氧的供需状况可通过血氧指标了解。,三、常用血氧指标,：,（一）,血氧分压,( PO,2,),：,正常,PaO,2,为,80,110mmHg,取决于吸入气氧分压和呼吸功能状态。,PvO,2,是,37,40mmHg,。,（二）,血氧容量（,CO,2,max,）：,Hb,充分,O,2,合时,100ml,血液中的最大装载氧量。,正常是,20ml/dl,，,取决于,Hb,的质,(,氧合能力,),和量,。,（三）血氧含量（,CO,2,）：,100ml,血液实际带氧量。,取决于氧分压和氧容量。,CaO,2,19ml/dl,；,CvO,2,14ml/dl,。,（四） 血氧饱和度,(SO,2,),：,Hb,的氧饱和度。,血氧含量溶解的氧量,SO,2,-100%,血氧容量,SaO,2,95,97,；,SvO,2,75,。,SO,2,主要取决于氧分压 。,第二节 缺氧的类型、原因和发病机制,肺部摄氧,血液携氧,循环运氧,组织用氧,等张性缺氧,低动力性缺氧,低张性缺氧,乏氧性缺氧,血液性缺氧,循环性缺氧,用障碍性缺氧,组织性缺氧,一、乏氧性缺氧,hypotonic hypoxia,（,低张性缺氧）,PaO,2,降低为基本特征的缺氧。,（一）原因,:,1,、外环境,PO,2,过低：高原、矿井、麻醉药过,度稀释的空气。,2,、外呼吸功能障碍：肺通气或,/,和换气功能,障碍，如脑病变，肺淤血，慢性肺疾病。,3,、静脉血分流入动脉：紫绀型先天性心脏病。,（二）血氧变化特点及缺氧机制,1,、特点：,（,1,）,PaO,2,，,CaO,2,，,SaO,2,。,（,2,）,CO,2,max,正常，有代偿性,RBC,时其 值。,（,3,）,CaO,2,-CvO,2,。,CaO,2,轻度时，,CaO,2,-CvO,2,可正常而无明显缺氧。,紫绀,：低张性低氧血症如,Cap,内,Hb,5g/dL,时，皮肤、粘膜呈青紫色。,HHb,HbO,2,26g/l,50g/l,毛细血管中脱氧血红蛋白,50g/L,，使皮肤、粘膜呈青紫色。,发 绀,(cyanosis),2,、机制：,PaO,2,与细胞内,PO,2,（正常,6,40mmHg,）,差弥散速度细胞缺,O,2,。,二、血液性缺氧,(hemic hypoxia),（等张性缺氧）,Hb,质或量改变所致血液携带,O,2,能力，,或,Hb,结合,O,2,不易释出引起的缺氧，,又称血液性缺氧。,（一）原因,1,、,Hb,，严重贫血。,2,、一氧化碳中毒（碳氧,Hb,血症）：,（,1)CO+Hb,亲和力,O,2,+Hb,亲和力约,210,倍，,，,HbCO,失去带氧能力,（,2,）,CO,与,Hb,一个血红素结合,其余,3,个与,O,2,结合力,。,CO,抑制酵解,(RBC,内,)2,3-DPG,氧离曲线左移,Hb+O,2,亲和力,(3),高浓度,CO,细胞内阻断呼吸链。,3,、高铁,Hb,血症,(methemoglobin HbFe,3+,OH),氧化剂,HbFe,2+,HbFe,3+,OH,丧失带氧能力,并使氧解离曲线左移。,（二）血氧变化特点及缺氧机制,1,、特点：,（,1,）,PaO,2,(-),，,SO,2,(-),。,（,2,）,CO,2,max,，,CaO,2,，,CaO,2,-CvO,2,。,2,、肤色：贫血苍白色。,HbCO,血症樱桃红色。,HbFe,3+,血症青石板色（肠源性紫绀,enterogenous cyanosis,）,3,、缺氧机制,:,血液携带氧少,PO,2,速度快。,三、循环性缺氧,（,Circulatory Hypoxia,）,血液循环障碍,供给组织的血液减少,氧 缺,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,缺血：,休克，心衰、动脉血,栓，动脉粥样硬化,淤血：,右心衰竭，静脉栓塞,（一）原 因,（二）血氧变化特点及缺氧机制,1,、特点：,（,1,）,PaO,2,，,CO,2,max,，,CaO,2,，,SO,2,均正常。,（,2,）,CvO,2,。,（,3,）,CaO,2,-CvO,2,。,2,、颜色：淤血性缺氧紫绀。,3,、缺氧机制：单位时间流经组织血量减,少。,四、组织性缺氧,(histogenous hypoxia,),组织细胞用氧能力，所致的缺氧。,（一）原因：,1,、组织中毒：,CN,-,，砷化物等中毒。,（,1,）,CN,-,+,细胞色素,aa,3,（,Cytaa,3,）,-Fe,3+,Cytaa,3,-Fe,3+,-CN,-,呼吸链中断。,（,2,）砷化物抑制细胞色素氧化酶等,2,、维生素缺乏呼吸酶合成减少：,1,，,B,2,，,PP,缺乏。,3,、线粒体受损：,细菌毒素、放射损伤、钙超载、过热、,吸入高压氧、严重缺氧等抑制或损伤,线粒体 。,（二）血氧变化特点：,1,、,PaO,2,，,CO,2,max,，,CaO,2,，,SO,2,均正常。,CvO,2,，,CaO,2,-CvO,2,。,2,、颜色：鲜红或玫瑰红色。,各型缺氧的血氧变化,缺氧类型 动脉血氧分压 动脉血氧饱和度 血氧容量 动脉血氧含量 动,-,静脉氧含量差,低张性缺氧, ,N ,或,N,血液性缺氧,N N ,或,N ,循环性缺氧,N N N N,组织性缺氧,N N N N ,缺氧的类型、原因和发病机制,内毒素血症,肺淤血、水肿,循环障碍,失血,Hb,组织性缺氧,低张性缺氧,循环性缺氧,血液性缺氧,临床上常为混合性缺氧,失血性休克,第二节 机能、代谢变化,一、呼吸系统变化,（一）代偿性变化,1,、呼吸深快：肺通气量、换气量。,机制：,PaO,2,60mmHg,外周化感器反射性,呼吸深快,肺通气量 呼吸面积,肺内,PO,2,。,2,、深快呼吸胸内负压，回心血量，肺血,流量，心排出量换气量 摄,氧量。,（二）损伤性变化,1,、中枢性呼吸衰竭,严重缺氧,(Pao,2,30mmHg),抑制呼吸中,枢肺通气呼吸衰竭。,高原肺水肿,（,high altitude pulmonary edema, HAPE,）,进入,4000m,高原后,1,4d,内出现,发病率：,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,肺毛细血管壁通透性增加；,肺动脉收缩不均一引起超灌注非炎性漏出；,肺水肿氧弥散障碍,PaO,2,；,二、循环系统变化,CO,，血流分布改变，肺血管收缩，,Cap.,增生。,（一）心脏代偿性反应：,1,、心输出量增加，严重时下降,入高原,30,天，,CO2,3,倍，久居后又逐渐,（,1,）心率：,肺通气肺膨胀牵张感受器交感神,经兴奋；,严重缺氧心率。,（,2,）心缩力：缺氧交感神经兴奋；,呼吸深快回心血量；,严重时。,（,3,）静脉回流：,由于呼吸深快，心缩力所致。,2,、血液分布改变,组织产生乳酸、腺苷、,PGI,2,等血管舒张,缺氧 决定器官,交感神经兴奋血管收缩 血管的变化,（,1,）急性缺氧交感兴奋占优势,皮肤、粘膜、腹腔器官血管交感缩血管,占优势血管收缩。,心、脑血管，代谢产物血管舒张。,（,2,）意义：有利于保证重要脏器血供。,3,、肺血管收缩,（,1,）肺血管对肺泡及混合静脉血,PO,2,的收,缩反应，有利于肺通气,/,血流比维持具有,代偿意义。,（,2,）机制：,交感神经兴奋肺血管,a-,受体。,体液因素：缺氧肺组织内肥大细胞、,巨噬细胞、内皮细胞等释放血管活性物,质。,a,、缩血管物质：组胺、白三烯（,leukotriene,LTs,）、,TXA,2,(thromboxane),、,内皮素（,endothelin,ET,）、,Ang,。,b,、舒血管物质：,PGI,2,(prostacyclin),、,NO,。,结果,：,a,b,缩血管的占优势肺血管收缩。,缺氧对平滑肌直接作用,:,急性缺氧抑制,Kv K,+,外流 ,RP,电,压依赖性,Ca,2+,通道开放,Ca,2+,内流肺血,管收缩。,4,、,Cap.,增生,:,长期缺氧血管内皮生长因子（,VEGF,因表达,Cap.,增生（尤其是脑、心、骨骼）,Cap.,间距细胞供氧。,（二）损伤性变化,1,、肺动脉高压心衰,循环系统损伤（高原性心脏病、肺心病）,缺氧 肺血管收缩 肺循环阻力 肺,A,高压,RBC,血液粘滞 右心后负荷,慢性缺氧 肺血管平滑肌肥大、血管硬化 心衰,（,1,）肺动脉高压,2,、心肌舒缩功能障碍,机理：缺氧,能量供应不足；,（,1,）,ATP ,Ca,2+,转运、分布异常。,（,2,）慢性,RBC ,粘滞度 外周阻力。,（,3,）严重时收缩蛋白破坏，心肌挛缩或断裂。,3,、心律失常,:,（,1,）窦性心动过缓：,PaO,2,颈,A,体迷走兴奋,。,（,2,）期前收缩、室颤,兴奋性,心肌细胞内,K,+,Na,+,RP,自律性,传导性,缺氧部位,RP,与邻近较完好部位形成电位差,“,损伤电流,”,异位激动起源。,4,、静脉回流,(1),严重缺氧中枢抑制呼吸运动减弱。,(2),严重缺氧体内乳酸、腺苷大量产生,外周血管舒张。,三、血液的变化,（一）,RBC,：,急性缺氧：反射性交感,N.,兴奋，储血,释放。,慢性缺氧：肾脏产生、释放促红,素,.,（二）氧离曲线右移,1,、,RBC,中游离的,2,3-DPG,增加,（,1,）生成：低张性缺氧,HHbRBC,内游离的,2.3-DPG,对磷酸果糖激酶及二磷酸甘油酸变位酶抑制酵解,2.3-DPG,。,（,2,）分解：低张性缺氧肺通气过度,CO,2,磷酸果糖激酶激活酵解,呼出,pH,抑制磷酸酶,DPG,分解,。,2,、使氧离曲线右移的机制,（,1,）与,Hb,结合，稳定,Hb,空间结,构，不易与氧结合。,（,2,）是不易透出,RBC,的有机酸,RBC,内,pHHb,与氧亲和力。,（三）还原,Hb,增多紫绀,血液中还原,Hb,5g/dL,皮肤,粘膜呈,青紫色，,CO,中毒，严重贫血，,Hb,释氧,障碍无紫绀。,四、中枢神经系统变化,（一）氧代谢情况：,脑占体重,2%,，血流量占心输出量的,15%,，,耗氧占总耗氧量,23%,。,灰质比白质耗氧多,5,倍。,特点：低贮备,高供应,高消耗,（二）缺氧：,1,、急性：头痛、情绪激动、思维力、记忆,力、判断力均或丧失，运动不协调。,2,、慢性：易疲劳、嗜睡、注意力不集中、,精神抑郁。,3,、严重：烦躁不安、惊厥、昏迷甚或死亡。,（三）机制,1,、缺氧：,Na,+,K,+,分布异常,RP,（,1,）,ATP Na,+,泵障碍,细胞水肿,（,2,）,酸中毒脑微血管扩张、透性间质水肿,血,2,、脑充血、水肿颅内压,加重脑缺,氧,五、组织、细胞的变化,（一）代偿性变化,1,、细胞用氧能力：,（,1,）细胞内线粒体数和嵴的表面积。,（,2,）呼吸链中的酶如琥珀酸脱氢酶、细胞色,素氧化酶含量。,胎儿线粒体的呼吸功能为成年人的,3,倍。,2,、糖酵解：,缺氧,ATPATP/ADP,比磷酸果糖,激酶活性。,3,、,Mb,：,Mb,与,O,2,亲和力大，具有储存,O,2,作用。,Hb,的,SO,2,为,10%,。,PO,2,为,10mmHg,时,Mb,的,SO,2,为,70%,。,PO,2,时，,Mb,可释出大量的,O,2,。,4,、低代谢状态,(1),缺氧 离子泵功能, 细胞低代谢,(2),酸中毒 机体合成代谢,总之：,急性缺氧时以呼吸系统、循环系统代偿为主。,慢性缺氧时主要靠增加组织利用氧和血液运送氧能力为主。,（三）损伤性变化：,细胞膜、线粒体和溶酶体的损伤,1,、细胞膜的损伤：,最早发生部位，在,ATP,降低前，,RP,就开始。,原因：,离子泵障碍,;,膜通透性，流动性,;,膜受体功能障碍。,机制：,（,1,）,Na,+,内流：严重缺氧,ATPNa,+,泵能,源不足细胞内水肿微血管堵塞,缺氧加重。,（,2,）,K,+,外流：细胞内缺,K,+,合成代谢障碍,酶合成障碍更影响,ATP,的生成和离子,泵功能。,（,3,）,Ca,2+,内流：,原因：,a,、严重缺,O,2,膜对,Ca,2+,透性。,b,、,ATPCa,2+,外运、肌浆网摄取。,损伤：,a,、抑制线粒体的呼吸功能。,b,、激活磷脂酶膜磷脂分解溶酶体膜,受损水解酶释出黄嘌呤脱氢酶,黄嘌呤氧化酶自由基生成。,2,、线粒体损伤：,80,90%,线粒体内氧化磷酸化,细胞内氧,10,20%,线粒体外生物合成。,（,1,）轻度或早期：呼吸功能。,（,2,）严重：,氧化应激氧自由基产生,Cap,内皮,XDXO;,中性粒细胞,“,呼吸爆发,”,。,细胞内钙超载,线粒体内形成磷酸钙,ATP,；,激活钙依赖性蛋白酶、核酸内切酶。,PO,2,1mmHg,时脱氢酶活性呼吸功能,ATP,生成甚或崩解。,3,、溶酶体变化,酸 中 毒,磷脂酶活性膜磷,胞浆游离,Ca,2+,脂分解膜透性,溶酶体肿胀、破裂溶酶释放细,胞、组织溶解、坏死。,第四节 缺氧治疗的病理生理基础,吸氧,对低张性缺氧最有效,提高血液性缺氧和循环性缺氧患者血液,物理溶解的氧,组织性缺氧治疗关键是解除呼吸链酶的,抑制,Thank You !,