第五章缺氧-李樹(shù)清

1、總字?jǐn)?shù)：19010 圖：6 表：2第五章 缺 氧第一節(jié) 常用的血氧指標(biāo)一、血氧分壓二、血氧容量三、血氧含量四、血紅蛋白氧飽和度第二節(jié) 缺氧的類型、原因和發(fā)病機(jī)制一、乏氧性缺氧二、血液性缺氧三、循環(huán)性缺氧四、組織性缺氧第三節(jié) 缺氧對(duì)機(jī)體的影響一、呼吸系統(tǒng)的變化二、循環(huán)系統(tǒng)的變化三、血液系統(tǒng)的變化四、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化五、組織細(xì)胞的變化第四節(jié) 缺氧治療的病理生理基礎(chǔ)第五章 缺 氧氧是生命活動(dòng)的必需物質(zhì)。因組織供氧減少或用氧障礙引起細(xì)胞代謝、功能和形態(tài)結(jié)構(gòu)異常變化的病理過(guò)程稱為缺氧(hypoxia)。缺氧是造成細(xì)胞損傷的最常見(jiàn)原因，不僅是多種疾病中的基本病理過(guò)程，也是存在于休克、水腫、心力衰竭、呼吸

2、衰竭等病理過(guò)程中的最終病理過(guò)程。組織的供氧量動(dòng)脈血氧含量×組織血流量 組織的耗氧量(動(dòng)脈血氧含量一靜脈血氧含量)×組織血流量 成人靜息時(shí)需氧量約為250mlmin，而體內(nèi)貯存的氧僅約1.5L。機(jī)體一旦呼吸、心跳停止，數(shù)分鐘內(nèi)就可能死于缺氧。臨床上常用血氧指標(biāo)反映組織供氧和耗氧量的變化。第一節(jié) 常用的血氧指標(biāo)氧在體內(nèi)主要由血液攜帶和血液循環(huán)運(yùn)輸。與此有關(guān)的血?dú)鈾z測(cè)指標(biāo)，稱為血氧指標(biāo)。常用的血氧指標(biāo)有血氧分壓、血氧容量、血氧含量、氧飽和度等。 一、血 氧 分 壓血氧分壓為物理溶解于血液中的氧產(chǎn)生的張力。正常人動(dòng)脈血氧分壓(arterial partial pressure of

3、 oxygen，PaO2 )約為100mmHg，主要取決于吸入氣體的氧分壓和外呼吸功能；靜脈血氧分壓(venous partial pressure of oxygen，PvO2 )為40mmHg，主要取決于組織攝氧和用氧的能力。二、血 氧 容 量 在38，氧分壓150mmHg，二氧化碳分壓40mmHg的條件下，血紅蛋白( hemoglobin，Hb )可被氧充分飽和。血氧容量(oxygen binding capacity in blood，CO2max)為100ml血液中的血紅蛋白被氧充分飽和時(shí)最大攜氧量，取決于Hb的質(zhì)(與氧結(jié)合的能力)和量（每100ml血液所含Hb的數(shù)量）。在氧充分飽和

4、時(shí)1g Hb可結(jié)合1.34ml氧，按15g Hbdl計(jì)算，正常值約為20mldl。血氧容量的高低反映血液攜氧的能力的強(qiáng)弱。三、血 氧 含 量 血氧含量(oxygen content in blood，CO2)為100ml血液的實(shí)際攜氧量，包括結(jié)合于Hb中的氧和溶解于血漿中的氧量。由于溶解氧僅有0.3mldl，故血氧含量主要是指100ml血液中的Hb所結(jié)合的氧量，主要取決于血氧分壓和血氧容量。動(dòng)脈血氧含量(CaO2)約為19mldl；靜脈血氧含量(CvO2)約為14mldl。動(dòng)-靜脈血氧含量差反映組織的攝氧能力,正常時(shí)約為5mldl。四、血紅蛋白氧飽和度血紅蛋白氧飽和度(oxygen satur

5、ation of Hb，SO2)是指Hb與氧結(jié)合的百分?jǐn)?shù)，簡(jiǎn)稱血氧飽和度，主要取決于PaO2，兩者的關(guān)系可用氧合Hb解離曲線表示。由于Hb結(jié)合氧的生理特點(diǎn)，氧解離曲線呈“S”形(圖5-1)。SO2 =(血氧含量溶解氧量)血氧容量×100正常動(dòng)脈血氧飽和度(SaO2 )為9597；靜脈血氧飽和度(SvO2)為75。P50為反映Hb與氧親和力的指標(biāo)，指Hb氧飽和度為50時(shí)的氧分壓，正常為2627mmHg。當(dāng)紅細(xì)胞內(nèi)2,3二磷酸甘油酸(2,3-diphosphoglyceric acid，2,3-DPG)增多、酸中毒、CO2增多及血液溫度升高時(shí)，Hb與氧的親和力降低，氧解離曲線右移，P50

6、增加；反之氧解離曲線則左移。氧解離曲線右移時(shí)，P50增大，即血紅蛋白與O2的親和力減小，一定程度的氧解離曲線右移有利于向組織供氧；左移時(shí)P50減小，Hb與O2的親和力增大，與Hb結(jié)合的O2則不易釋出(圖5-1)。圖5-1 氧合Hb解離曲線及其影響因素第二節(jié) 缺氧的類型、原因和發(fā)病機(jī)制空氣中的氧經(jīng)過(guò)外呼吸進(jìn)入血液，隨血流運(yùn)送到組織細(xì)胞，經(jīng)內(nèi)呼吸為細(xì)胞所利用。整個(gè)呼吸過(guò)程主要涉及“肺部攝氧血液攜氧循環(huán)運(yùn)氧組織用氧”四個(gè)環(huán)節(jié)，其中任一環(huán)節(jié)發(fā)生障礙，均可以引起缺氧，分別稱之為“乏氧性缺氧、血液性缺氧、循環(huán)性缺氧、組織性缺氧”，也可根據(jù)缺氧的原因和血氧變化的特點(diǎn)，將其分為“低張性缺氧、等張性缺氧、低動(dòng)力

7、性缺氧、用障礙性缺氧”四種類型。一、 乏 氧 性 缺 氧 以動(dòng)脈血氧分壓降低為基本特征的缺氧稱為乏氧性缺氧(hypoxic hypoxia)，即低張性缺氧(hypotonic hypoxia)，又稱為低張性低氧血癥(hypotonic hypoxemia)。(一)原 因1外環(huán)境PO2過(guò)低 多見(jiàn)于海拔30004000m以上的高原或高空（表5-1）。隨著海拔的升高，大氣壓降低，吸入氣中的PO2（PiO2）降低；因PiO2過(guò)低可導(dǎo)致肺泡氣（PAO2）降低，使參與氣體交換的氧不足。PaO2降低使血液向組織彌散氧的速度減慢，以致供應(yīng)組織的氧不足，造成細(xì)胞缺氧。在通氣不良的礦井或坑道吸入氣中PO2也降低。

8、此型缺氧又稱為大氣性缺氧(atmospheric hypoxia)。2外呼吸功能障礙 肺通氣功能障礙可引起肺泡氣PO2降低；肺換氣功能障礙使經(jīng)肺泡擴(kuò)散到血液中的氧減少，PaO2和血氧含量不足，又稱為呼吸性缺氧(respiratory hypoxia)。 3靜脈血流入動(dòng)脈血 在有右向左分流的先天性心臟病患者，如法洛四聯(lián)癥，因室間隔缺損伴有肺動(dòng)脈狹窄或肺動(dòng)脈高壓，右心的壓力高于左心，未經(jīng)氧合的靜脈血可直接摻入左心的動(dòng)脈血中，導(dǎo)致PaO2降低。 表5-1 不同海拔高度的大氣壓、吸入氣PO2、肺泡氣PO2和血氧飽和度海拔高度（m）大氣壓（mmHg）PiO2 ( mmHg)PAO2(mmHg)血氧飽和度

9、（%）07601591059510006801409094200060012570923000530110629040004609850855000405854575600036674407070003106535608000270563050PiO2 = 吸入氣中的PO2；PAO2 = 肺泡氣PO2(二)血氧變化的特點(diǎn)及缺氧的機(jī)制不論是外環(huán)境PO2過(guò)低，還是外肺呼吸功能障礙均可使吸入的氧量減少，因此血氧變化的特點(diǎn)主要是：血液中溶解氧減少，PaO2降低；血液中與Hb結(jié)合的氧量減少，以致動(dòng)脈血氧含量減少；血氧飽和度主要取決于PaO2，低張性缺氧時(shí)血氧飽和度降低；血氧含量正?；蚪档停阂騂b無(wú)明顯變

10、化，故血氧容量一般在正常范圍；但慢性缺氧患者可因紅細(xì)胞和Hb代償性增多而使血氧容量增加。由于低張性缺氧PaO2降低，血氧含量減少，使同量血液中向組織彌散的氧量減少，故動(dòng)-靜脈血氧含量差一般是降低的。若慢性缺氧使組織利用氧的能力代償性增強(qiáng)，則動(dòng)-靜脈血氧含量差的變化可不明顯。 正常情況下，毛細(xì)血管中脫氧Hb的平均濃度為2.6gdl。低張性缺氧時(shí)，動(dòng)脈血和靜脈血中氧合Hb含量降低，而脫氧Hb增多。當(dāng)毛細(xì)血管血液中脫氧Hb的平均濃度超過(guò)5gdl時(shí)，皮膚和粘膜呈青紫色，稱為發(fā)紺(cyanosis)，也是該型缺氧的特點(diǎn)之一。二、 血 液 性 缺 氧由于Hb數(shù)量減少或性質(zhì)改變，以致血液攜帶氧的能力降低或H

11、b結(jié)合的氧不易釋出所引起的缺氧稱為血液性缺氧(hemic hypoxia)。血液性缺氧時(shí)外呼吸功能正常，PaO2及血氧飽和度正常，又稱為等張性缺氧(isotonic hypoxia)。(一)原 因1貧血 嚴(yán)重貧血時(shí)Hb含量減少，血液攜氧量降低，以致細(xì)胞的供氧不足，又稱為貧血性缺氧(anemic hypoxia)。2一氧化碳中毒 一氧化碳(carbon monoxide，CO)是含碳物質(zhì)未完全燃燒而產(chǎn)生的一種窒息性氣體，CO可與Hb結(jié)合成為碳氧血紅蛋白(carboxy hemoglobin，HbCO)，其結(jié)合速率僅為氧與Hb結(jié)合速率的110，但HbCO的解離速度卻為氧合Hb的12100，因而CO

12、與Hb的親和力是氧的210倍。當(dāng)吸入氣中含0.1的CO時(shí)，約50的Hb與CO形成HbCO而失去攜帶氧的能力。此外，當(dāng)CO與Hb分子中的某個(gè)血紅素結(jié)合后，將增加其余3個(gè)血紅素對(duì)氧的親和力，使Hb分子中已結(jié)合的氧釋放減少，氧解離曲線左移。CO還能抑制紅細(xì)胞內(nèi)糖酵解，使2,3-DPG生成減少，也可導(dǎo)致氧解離曲線左移，進(jìn)一步加重組織缺氧。長(zhǎng)期大量吸煙者，動(dòng)脈血HbCO可高達(dá)10%,由此引起的缺氧不容忽視。 3高鐵血紅蛋白血癥 血紅素中的二價(jià)鐵在氧化劑的催化下氧化成三價(jià)鐵，形成高鐵Hb(Hb-Fe3+-OH)或甲基Hb(methemoglobin，MHb)。生理狀態(tài)下，血液中還原劑如NADH、維生素C和

13、還原型谷胱甘肽等不斷將高鐵Hb還原成二價(jià)鐵的Hb(Hb-Fe2+ )，使高鐵Hb含量?jī)H占Hb總量的12。當(dāng)食用大量含硝酸鹽的腌菜或變質(zhì)剩菜后，硝酸鹽在腸道被細(xì)菌還原為亞硝酸鹽，后者可使大量Hb氧化成高鐵Hb；其分子中的Fe3+與羥基(-OH)牢固結(jié)合而失去攜帶氧的能力。而且當(dāng)Hb分子的4個(gè)Fe2+有一部分被氧化成Fe3+后，還可增強(qiáng)其余的Fe2+與氧的親和力，使Hb向組織細(xì)胞釋放氧減少，導(dǎo)致氧解離曲線左移。過(guò)氯酸鹽等其它氧化劑也可引起高鐵Hb血癥。(二)血氧變化的特點(diǎn)及缺氧的機(jī)制因Hb的質(zhì)或量改變，造成血氧容量和血氧含量降低，可稱為等張性低氧血癥(isotonic hypoxemia)。CO中

14、毒、高鐵Hb形成或嚴(yán)重貧血時(shí)，其血氧變化的特點(diǎn)主要是：血液溶解氧的能力無(wú)異常，故PaO2正常；因血氧飽和度主要取決于PaO2，該型缺氧時(shí)PaO2正常，故血氧飽和度也正常；Hb的質(zhì)變（CO中毒和高鐵Hb形成）與量的改變（嚴(yán)重貧血），使血氧容量減少，以致動(dòng)脈血氧含量減少；血氧含量正?；蚪档停篊O中毒患者的血液中HbCO增加，血氧含量降低，但Hb總量并未減少；將其血液在體外用氧充分飽和后，Hb結(jié)合的CO可被氧取代，測(cè)得的血氧容量可正常。貧血患者盡管PaO2正常，但由于動(dòng)脈血氧含量降低，隨著氧向組織的釋出，毛細(xì)血管內(nèi)PO2降低較快，難于維持毛細(xì)血管血液與組織PO2的彌散梯度；此時(shí)，動(dòng)-靜脈血氧含量差低

15、于正常（表5-2）。血液性缺氧時(shí)，患者的皮膚、粘膜顏色可隨病因不同而異。嚴(yán)重貧血的患者，由于血色素明顯降低而面色蒼白；CO中毒的患者皮膚、粘膜呈現(xiàn)櫻桃紅色，與鮮紅色的HbCO血液有關(guān)；但嚴(yán)重缺氧時(shí)由于皮膚血管收縮，皮膚、粘膜可呈蒼白色。高鐵Hb呈棕褐色，故亞硝酸鹽中毒患者的皮膚、粘膜呈咖啡色；若因進(jìn)食導(dǎo)致大量Hb氧化而引起的高鐵Hb血癥又稱為腸源性青紫(enterogenous cyanosis)。三、循 環(huán) 性 缺 氧 循環(huán)性缺氧(circulatory hypoxia)是指因組織血流量減少引起的組織供氧不足，又稱為低動(dòng)力性缺氧(hypokinetic hypoxia)。(一)原 因1全身性

16、循環(huán)障礙 主要見(jiàn)于休克和心力衰竭。因心輸出量減少，引起的全身組織缺血缺氧；嚴(yán)重時(shí)，患者可因心、腦、腎等重要器官功能衰竭而死亡。 2局部性循環(huán)障礙 主要見(jiàn)于血管栓塞、動(dòng)脈炎或動(dòng)脈粥樣硬化造成的動(dòng)脈狹窄或阻塞。局部性循環(huán)障礙的后果取決于受累器官或病變的部位（如心肌梗塞、腦血管意外等）。若靜脈栓塞或靜脈炎則可引起某支靜脈回流障礙，也可造成局部組織淤血性缺氧。 (二)血氧變化的特點(diǎn)及缺氧的機(jī)制未累及肺血流的循環(huán)性缺氧，因氧可進(jìn)入肺毛細(xì)血管并與Hb結(jié)合，故該型缺氧的血氧變化特點(diǎn)是：PaO2、血氧容量、動(dòng)脈血氧含量和血氧飽和度均正常。由于全身性或局部循環(huán)障礙使血液流經(jīng)組織毛細(xì)血管的時(shí)間延長(zhǎng)，細(xì)胞從單位容量

17、血液中攝取的氧量增多，以致靜脈血氧含量降低，動(dòng)-靜脈血氧含量差增大。循環(huán)性缺氧時(shí)，雖然PaO2正常，但由于供應(yīng)組織的血液總量減少，彌散到組織細(xì)胞的總氧量仍不能滿足細(xì)胞的需要。全身性循環(huán)障礙累及肺，如左心衰竭引起肺水腫或休克引起急性呼吸窘迫綜合征時(shí)，則可因肺泡氣與血液交換障礙而合并呼吸性缺氧，此時(shí)患者PaO2、動(dòng)脈血氧含量和血氧飽和度可降低。由于血液淤滯在毛細(xì)血管床形成并積聚了更多的脫氧Hb，可出現(xiàn)發(fā)紺。失血性休克時(shí)，因大量血液?jiǎn)适Ъ敖M織血量不足，皮膚可蒼白。四、組 織 性 缺 氧 細(xì)胞內(nèi)平均PO2約23mmHg(540mmHg)，而只要有13mmHg的PO2就能滿足細(xì)胞生化代謝的需要。正常情況

18、下，細(xì)胞內(nèi)8090的氧在線粒體內(nèi)通過(guò)氧化磷酸化過(guò)程還原成水，并產(chǎn)生能量，其余1020的氧在羥化酶和加氧酶等的催化下，參與細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體內(nèi)的生物合成、物質(zhì)降解和解毒反應(yīng)。在組織供氧正常的情況下，因細(xì)胞不能有效地利用氧而導(dǎo)致的缺氧稱為組織性缺氧(histogenous hypoxia)或氧利用障礙性缺氧(dysoxidative hypoxia)。(一)原 因 1組織中毒 細(xì)胞色素分子中的鐵通過(guò)可逆性氧化還原反應(yīng)進(jìn)行電子傳遞，這是細(xì)胞氧化磷酸化的關(guān)鍵步驟。各種氰化物（HCN、KCN、NaCN和NH4CN等）可經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚進(jìn)入人體，分解出CN。由于線粒體呼吸連終末環(huán)節(jié)的細(xì)胞色素a

19、a3鐵原子有一個(gè)配位鍵能與O2 、CO或CN 結(jié)合，氰化物中毒時(shí)CN迅速與氧化型細(xì)胞色素aa3分子中的Fe3+結(jié)合成氰化高鐵細(xì)胞色素氧化酶（細(xì)胞色素aa3-Fe3+-CN)，阻礙其還原為Fe2+的還原型細(xì)胞色素氧化酶（細(xì)胞色素aa3-Fe2+），使呼吸鏈的電子傳遞無(wú)法進(jìn)行。砷化物如三氧化二砷(砒霜)、五氧化二砷等，主要通過(guò)抑制細(xì)胞色素氧化酶、呼吸鏈酶復(fù)合物、丙酮酸氧化酶等蛋白質(zhì)巰基使細(xì)胞利用氧障礙。甲醇通過(guò)其氧化產(chǎn)物甲醛與細(xì)胞色素氧化酶的結(jié)合，導(dǎo)致呼吸鏈中斷。另外，許多藥物和硫化物也能抑制呼吸鏈的酶類而影響氧化磷酸化過(guò)程。因毒性物質(zhì)抑制細(xì)胞生物氧化引起的缺氧又稱為組織中毒性缺氧(histoto

20、xic hypoxia)。 2維生素缺乏 維生素B1是丙酮酸脫氫酶的輔酶成分。缺乏維生素B1時(shí)，由于細(xì)胞丙酮酸氧化脫羧和有氧氧化障礙而引起腳氣病。維生素B2是黃素酶的輔酶成分，維生素PP是輔酶I和輔酶的組成成分，均參與氧化還原反應(yīng)。維生素嚴(yán)重缺乏，可抑制細(xì)胞生物氧化，引起氧利用障礙。3線粒體損傷 細(xì)菌毒素、嚴(yán)重缺氧、鈣超載、大劑量放射線照射和高壓氧等均可以抑制線粒體呼吸功能或造成線粒體結(jié)構(gòu)損傷，引起細(xì)胞生物氧化障礙。 (二)血氧變化的特點(diǎn)及缺氧的機(jī)制組織性缺氧時(shí)，PaO2、血氧容量、動(dòng)脈血氧含量及血氧飽和度均正常。由于細(xì)胞生物氧化過(guò)程受損，不能充分利用氧，故PvO2和靜脈血氧含量均高于正常，故

21、動(dòng)-靜脈血氧含量差減小。由于細(xì)胞用氧障礙，毛細(xì)血管中氧合Hb增加，患者皮膚可呈現(xiàn)紅色或玫瑰紅色。在臨床上有些患者還可發(fā)生混合性缺氧。例如，心力衰竭時(shí)主要表現(xiàn)為循環(huán)性缺氧，若合并肺水腫，又可發(fā)生低張性缺氧。感染性休克時(shí)可引起循環(huán)性缺氧，而嚴(yán)重失血可引起血液性缺氧，細(xì)菌毒素可造成細(xì)胞損傷發(fā)生組織性缺氧，如合并急性呼吸窘迫綜合征又伴有低張性缺氧。各型缺氧的血氧變化特點(diǎn)見(jiàn)表5-2。表5-2 各型缺氧的血氧變化特點(diǎn)缺氧類型缺氧類型 PaO2學(xué) 血氧容量 動(dòng)脈SO2AA A血氧含量V血氧含量A-V血氧含量差低張性缺氧 N 或N血液性缺氧N或NN 循環(huán)性缺氧NNNN 組織性缺氧NNNN ：降低 ：升高 N：

22、不變第三節(jié) 缺氧對(duì)機(jī)體的影響缺氧對(duì)機(jī)體的影響因缺氧的原因、速度和病人的反應(yīng)性而不同。輕度缺氧以激發(fā)機(jī)體的代償反應(yīng)為主，而重度缺氧則可造成細(xì)胞的功能和代謝障礙，甚至組織結(jié)構(gòu)破壞。急性缺氧時(shí)機(jī)體往往來(lái)不及充分發(fā)揮代償作用，以損傷表現(xiàn)為主；而慢性缺氧時(shí)機(jī)體的代償反應(yīng)和缺氧的損傷作用并存。代謝率高或活動(dòng)增加者對(duì)缺氧的耐受性差；而低溫或適度鍛煉可增強(qiáng)機(jī)體對(duì)缺氧的耐受性。下面以低張性缺氧為例，介紹缺氧對(duì)機(jī)體的影響。一、呼吸系統(tǒng)的變化 (一)代償性反應(yīng) PaO2于60100mmHg時(shí)，肺通氣量無(wú)變化。PaO2低于60mmHg可刺激頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體的外周化學(xué)感受器，沖動(dòng)經(jīng)竇神經(jīng)和迷走神經(jīng)傳入延髓，反射性地引

23、起呼吸加深加快。呼吸運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)的代償意義在于：增加肺泡通氣量和肺泡氣PO2，進(jìn)而增加PaO2；胸廓運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)使胸腔負(fù)壓增大，促進(jìn)靜脈回流和增加回心血量，可增加心輸出量和肺血流量，有利于血液攝取和運(yùn)輸更多的氧。由此可見(jiàn)，肺通氣量增加是急性低張性缺氧的最重要代償反應(yīng)。 缺氧持續(xù)的時(shí)間也影響呼吸的改變。若人體剛到達(dá)4000m高原時(shí)，缺氧使肺通氣量即刻增加，大約較居住在海平面者高65；數(shù)日后，肺通氣量可增至海平面的57倍；但久居高原后，其肺通氣量又逐漸下降，僅比世居海平面者高15左右。這是因?yàn)槿毖踉缙诜瓮饬吭黾邮笴O2排出過(guò)多，引起低碳酸血癥(hypocapnia)和呼吸性堿中毒，這對(duì)呼吸中樞具有抑制作

24、用，限制了肺通氣量的明顯增加。23日后，由于腎臟代償性排出HCO3-，腦脊液中HCO3- 也逐漸通過(guò)血腦屏障進(jìn)入血液，使腦組織pH逐漸恢復(fù)正常，消除了pH升高對(duì)呼吸中樞的抑制作用。此時(shí)缺氧對(duì)呼吸的興奮作用充分顯示出來(lái)，肺通氣量明顯增加。長(zhǎng)期的低張性缺氧，可使外周化學(xué)感受器的敏感性降低，肺通氣反應(yīng)減弱。由于肺通氣量每增加1L，呼吸肌耗氧即增加0.5ml，從而加劇機(jī)體氧的供需矛盾。故長(zhǎng)期的呼吸運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，因耗氧量增加，顯然對(duì)機(jī)體不利。 血液性缺氧和組織性缺氧的患者，如果不合并PaO2降低，呼吸系統(tǒng)的代償不明顯。(二)損傷性變化 1高原肺水腫 高原肺水腫是指機(jī)體進(jìn)入4000m高原后14日內(nèi)，出現(xiàn)頭痛、

25、胸悶、咳嗽、發(fā)紺、呼吸困難、血性泡沫痰，甚至神志不清以及肺部聽(tīng)診有濕性啰音的臨床綜合征。國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料表明高原肺水腫的發(fā)病率為5.717.7，發(fā)病機(jī)制不甚明了，可能與肺動(dòng)脈高壓有關(guān)；主要包括以下幾方面：急性缺氧使外周血管收縮，回心血量和肺血流量增加；缺氧性肺血管收縮使肺循環(huán)阻力增加，均可導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓、毛細(xì)血管內(nèi)壓增加，引起肺水腫；由于缺氧性肺動(dòng)脈收縮的強(qiáng)度不均一，局部小動(dòng)脈嚴(yán)重痙攣的區(qū)域，血流量減少，而其它肺血管收縮較輕的區(qū)域，則血流量增加，其結(jié)果使毛細(xì)血管內(nèi)壓增高，出現(xiàn)非炎性漏出而引起間質(zhì)性肺水腫和肺泡水腫；一些嚴(yán)重或晚期高原肺水腫個(gè)體可出現(xiàn)繼發(fā)性炎性反應(yīng)，局部致炎性細(xì)胞因子增多，使肺泡-

26、毛細(xì)血管膜通透性增加，血漿蛋白和紅細(xì)胞滲出到肺泡腔內(nèi)，加重肺水腫。肺水腫一旦形成，可引起氧的彌散障礙，使PaO2進(jìn)一步下降。2中樞性呼吸衰竭 當(dāng)PaO2<30mmHg時(shí)，缺氧對(duì)呼吸中樞的直接抑制作用超過(guò)PaO2降低對(duì)外周化學(xué)感受器的興奮作用，發(fā)生中樞性呼吸衰竭。表現(xiàn)為呼吸抑制，呼吸節(jié)律和頻率不規(guī)則，肺通氣量減少。例如，淺而慢的呼吸或呼吸加強(qiáng)與減弱減慢交替出現(xiàn)，稱為周期性呼吸(periodic breathing)；如果呼吸逐漸增強(qiáng)、增快，再逐漸減弱、減慢與呼吸暫停交替出現(xiàn)，稱為潮式呼吸(Cheyne-Stokes respiration，或陳-施呼吸)；如果在一次或多次強(qiáng)呼吸后，繼以長(zhǎng)時(shí)

27、間呼吸停止之后再次出現(xiàn)數(shù)次強(qiáng)的呼吸，稱為間停呼吸(Blot's breathing，或比奧呼吸)。二、循環(huán)系統(tǒng)的變化(一)代償性反應(yīng) 低張性缺氧引起的循環(huán)系統(tǒng)的代償反應(yīng)主要是心輸出量增加、肺血管收縮、血流重新分布和毛細(xì)血管增生。 1心輸出量增加 低張性缺氧時(shí)心輸出量增加，雖然單位容積的血氧含量可能不增加，但供應(yīng)組織細(xì)胞的血量增多，可提高組織的供氧量，對(duì)急性缺氧有一定的代償意義。 心輸出量增多的機(jī)制是：心率加快。PaO2降低引起胸廓運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，可刺激肺的牽張感受器，反射性地興奮交感神經(jīng)，使心率加快。以往認(rèn)為心率加快是外周化學(xué)感受器反射性興奮心血管中樞的結(jié)果。但實(shí)驗(yàn)證明，人為地控制動(dòng)物的呼吸

28、頻率和深度不變，缺氧引起心率減慢?；匦难吭龆?。缺氧時(shí)胸廓運(yùn)動(dòng)幅度增大，也有利于增加回心血量，使心輸出量增多。心肌收縮力增加。PaO2降低引起交感神經(jīng)興奮，兒茶酚胺釋放增多，作用于心肌細(xì)胞-腎上腺素受體，引起正性肌力作用。2肺血管收縮 肺循環(huán)的主要功能是使血液充分氧合，其循環(huán)的特點(diǎn)是低壓低阻力。當(dāng)某部分肺泡氣PO2降低時(shí)，可引起該部位肺小動(dòng)脈收縮，使血流轉(zhuǎn)向通氣充分的肺泡，這是肺循環(huán)特有的生理現(xiàn)象，稱為缺氧性肺血管收縮(hypoxic pulmonary vasoconstriction，HPV)。急性缺氧引起的肺血管收縮是維持通氣和血流比相適應(yīng)的代償性保護(hù)機(jī)制，主要涉及以下調(diào)節(jié)機(jī)制：缺氧的直

29、接作用。在肺動(dòng)脈平滑肌有3種類型的鉀通道：電壓依賴性鉀通道(Kv)、Ca2+激活型鉀通道(Kca )和ATP敏感性鉀通道(KATP )。細(xì)胞內(nèi)鉀離子經(jīng)3種鉀通道外流，引起細(xì)胞膜超極化，其中Kv是決定肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞靜息膜電位的主要鉀通道。急性缺氧可抑制Kv的功能，減少KV信道開(kāi)放，使鉀離子外流減少，膜電位降低，引發(fā)細(xì)胞膜去極化，從而激活電壓依賴性鈣通道開(kāi)放，Ca2+內(nèi)流增多引起肺血管收縮，即電壓依賴性鉀通道介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高。應(yīng)用鈣通道阻斷劑可減少肺血流量降低，提示鈣內(nèi)流介導(dǎo)氧分壓降低引起的肺血管平滑肌收縮。體液因素的作用。缺氧時(shí)肺血管內(nèi)皮細(xì)胞、肺泡巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等合成和釋放多種血管

30、活性物質(zhì)，其中包括血管緊張素(angiotensin,Ang )、內(nèi)皮素(endothelin，ET)和血栓素A2(thromboxane A2，TXA2)等縮血管物質(zhì)，以及一氧化氮(nitric oxide，NO)和前列環(huán)素(prostacyclin，PGI2)等擴(kuò)血管物質(zhì)。缺氧時(shí)以縮血管物質(zhì)增多占優(yōu)勢(shì)，使肺小動(dòng)脈收縮。交感神經(jīng)的作用。肺血管-腎上腺素受體密度較高，交感神經(jīng)興奮時(shí)肺小動(dòng)脈收縮。 3血流重新分布 缺氧時(shí)心和腦供血量增多，而皮膚、內(nèi)臟、骨骼肌和腎的組織血流量減少。例如，到達(dá)海拔3000m高地12小時(shí)后，腦血流量可增加33。血流重新分布的機(jī)制是：器官物質(zhì)代謝的不同。心和腦組織缺氧時(shí)

31、生成了大量的乳酸、腺苷和PGI2等擴(kuò)血管物質(zhì)，從而增加了心、腦主要生命器官的供血供氧量。器官血管反應(yīng)性不同。與肺血管不同，缺氧引起心、腦血管平滑肌細(xì)胞膜的Kca和KATP開(kāi)放，鉀外向電流增加，細(xì)胞膜超極化，Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)減少，血管平滑肌松弛，血管擴(kuò)張。器官血管受體密度不同。由于不同器官血管的-腎上腺素受體密度的差異，其對(duì)兒茶酚胺的反應(yīng)性不同。如皮膚、骨骼肌和腎臟的血管-腎上腺素受體密度高，對(duì)兒茶酚胺的敏感性較高，這些部位的血管收縮明顯，供血量減少。 4組織毛細(xì)血管密度增加 長(zhǎng)期缺氧時(shí)，細(xì)胞生成低氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1，HIF-1)增多，可誘導(dǎo)血

32、管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等基因高表達(dá)，促使缺氧組織內(nèi)毛細(xì)血管增生、密度增加，尤其是腦、心和骨骼肌的毛細(xì)血管增生明顯。由于氧從血管內(nèi)向組織細(xì)胞彌散的距離縮短，增加了組織的供氧量。 (二)損傷性變化 1肺動(dòng)脈高壓 與缺氧引起肺血管收縮的代償反應(yīng)不同，肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生既是長(zhǎng)期或慢性缺氧的結(jié)果，又是引起肺源性心臟病的重要原因。肺動(dòng)脈高壓的發(fā)生機(jī)制是：慢性阻塞性肺疾患(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)或久居高原者可引起長(zhǎng)期肺泡氣PO2降低，導(dǎo)致縮交感神經(jīng)興奮和血管物質(zhì)增多；近年來(lái)

33、研究發(fā)現(xiàn)Kv通道也介導(dǎo)慢性缺氧引起的肺動(dòng)脈高壓。長(zhǎng)期缺氧可選擇性抑制肺動(dòng)脈Kv通道。亞單位mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)，促進(jìn)血管平滑肌去極化，增加Ca2+內(nèi)流從而引起肺血管收縮（而頸動(dòng)脈和腸系膜動(dòng)脈Kv通道m(xù)RNA的表達(dá)并無(wú)明顯變化）；慢性缺氧引起的Ca2+內(nèi)流不但增加肺循環(huán)阻力，而且導(dǎo)致肺血管重塑(remodeling )，主要表現(xiàn)為血管平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的肥大和增生，血管壁中膠原和彈性纖維沉積，使血管壁增厚變硬，形成持續(xù)的肺動(dòng)脈高壓；NO和PGI2在肺的擴(kuò)血管作用至少在部分上是經(jīng)由增強(qiáng)Kca和Kv的開(kāi)放，促進(jìn)鉀外流，減少Ca2+內(nèi)流實(shí)現(xiàn)的(圖5-2)。而內(nèi)皮素等可抑制鉀外流，促進(jìn)Ca2+內(nèi)流

34、，加重肺血管收縮和管壁硬化。慢性缺氧使肺小動(dòng)脈持續(xù)收縮，導(dǎo)致肺循環(huán)阻力增加，以致右心室后負(fù)荷增加，久之造成肺源性心臟病、右心肥大甚至右心衰竭。 2心肌舒縮功能降低 嚴(yán)重缺氧可損傷心肌的收縮和舒張功能，但因同時(shí)存在的肺動(dòng)脈高壓，病人首先表現(xiàn)為右心衰竭，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)全心衰竭。缺氧時(shí)心肌舒縮功能障礙的發(fā)生機(jī)制是：缺氧使心肌ATP生成減少，能量供應(yīng)不足；ATP不足引起心肌細(xì)胞膜和肌漿網(wǎng)Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙，使心肌Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)和分布異常；慢性缺氧時(shí)，紅細(xì)胞代償性增多，血液粘滯度增高，心肌射血阻力增大；嚴(yán)重的心肌缺氧可造成心肌收縮蛋白的破壞，心肌攣縮或斷裂，使心肌舒縮功能降低。 3心律失常 嚴(yán)重缺氧可引起竇

35、性心動(dòng)過(guò)緩、期前收縮，甚至發(fā)生心室纖顫。嚴(yán)重的PaO2降低可經(jīng)頸動(dòng)脈體反射性地興奮迷走神經(jīng)，導(dǎo)致竇性心動(dòng)過(guò)緩。缺氧使細(xì)胞內(nèi)外離子分布異常，心肌內(nèi)K+減少，Na+增加，靜息膜電位降低，心肌興奮性和自律性增高，傳導(dǎo)性降低，易發(fā)生異位心律和傳導(dǎo)阻滯。4回心血量減少 缺氧時(shí)細(xì)胞生成大量乳酸和腺苷等擴(kuò)血管物質(zhì)，使血液淤滯于外周血管。嚴(yán)重缺氧可直接抑制呼吸中樞，胸廓運(yùn)動(dòng)減弱，回心血量減少?；匦难繙p少又進(jìn)一步降低心輸出量，使組織的供血供氧量減少。圖5-2 缺氧性肺血管收縮的機(jī)制三、血液系統(tǒng)的變化(一)代償性反應(yīng) 血液系統(tǒng)對(duì)缺氧的代償是通過(guò)增加紅細(xì)胞數(shù)量和氧解離曲線右移實(shí)現(xiàn)的。 1紅細(xì)胞和Hb 增多 久居高

36、原者紅細(xì)胞和Hb數(shù)量明顯高于平原地區(qū)的居民，紅細(xì)胞可達(dá)6×1012L，Hb可達(dá)210gL。紅細(xì)胞和Hb 增多的機(jī)制是：慢性缺氧時(shí)紅細(xì)胞增多主要是由于腎臟生成和釋放促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin，EPO)增加；缺氧可使胞漿內(nèi)HIF-1活性增高，HIF-1與EPO基因3端增強(qiáng)子結(jié)合，增強(qiáng)了EPO基因表達(dá)，使促EPO增多；EPO是分子量為34，000的糖蛋白，能促進(jìn)干細(xì)胞分化為原紅細(xì)胞，并促進(jìn)其分化、增殖和成熟，加速Hb合成，使骨髓中的網(wǎng)織紅細(xì)胞和紅細(xì)胞釋放入血。由于紅細(xì)胞數(shù)量的增加，可升高血氧容量和動(dòng)脈血氧含量，提高血液的攜氧能力，增加組織供氧。22,3-DPG增多，紅細(xì)胞

37、釋氧能力增強(qiáng) 2,3-DPG是紅細(xì)胞內(nèi)糖酵解過(guò)程的中間產(chǎn)物（一種不能透過(guò)紅細(xì)胞的有機(jī)酸，圖5-3)。紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DPG雖然也能供能，但其主要功能是調(diào)節(jié)Hb的運(yùn)氧功能。缺氧時(shí)，紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DPG增加，使Hb與氧的親和力降低，氧解離曲線右移,有利于將結(jié)合的氧向細(xì)胞釋放。缺氧時(shí)，紅細(xì)胞內(nèi)圖5-3 2,3-DPG的生成與分解 2,3-DPG含量升高的機(jī)制是：生成增加。缺氧時(shí)，氧合血紅蛋白減少，脫氧Hb增多。前者中央孔穴小，不能與2,3-DPG結(jié)合；而后者的中央孔穴較大，可結(jié)合2,3-DPG(圖5-4)，故脫氧Hb增多可引起紅細(xì)胞內(nèi)游離的2,3-DPG減少，使2,3-DPG對(duì)磷酸果糖激酶和二磷酸

38、甘油酸變位酶(diphosphoglycerate mutase，DPGM)的抑制作用減弱，從而促進(jìn)糖酵解，使2,3-DPG的生成增加。另外，缺氧時(shí)代償性肺通氣量增加引起的呼吸性堿中毒，以及脫氧Hb略偏堿性，致使pH增高，進(jìn)而激活磷酸果糖激酶使糖酵解過(guò)程加強(qiáng)，可促進(jìn)2,3-DPG生成；分解減少。pH增高可抑制2,3-DPG磷酸酶(2,3-DPG phosphatase，2,3-DPGP)的活性，使2,3-DPG分解減少。當(dāng)PaO2在80mmHg以上時(shí)，因處于氧解離曲線的平坦部分，Hb與氧的親和力降低，有利于向組織供氧，具有代償意義；但當(dāng)PaO2降至60mmHg以下時(shí)，因處于氧離曲線陡直部分，H

39、b與氧的親和力增加，可促進(jìn)肺部血液與氧的結(jié)合，但卻減少了血液向組織釋氧的能力而失去代償作用。 圖5-4 2,3-DPG與Hb分子中央孔穴結(jié)合的示意圖 (二)損傷性變化 如果血液中紅細(xì)胞過(guò)度增加，可引起血液粘滯度增高，循環(huán)阻力增大，心臟的后負(fù)荷增高，這是缺氧時(shí)發(fā)生心力衰竭的重要原因之一。在吸入氣PO2明顯降低的情況下，紅細(xì)胞內(nèi)過(guò)多的2,3-DPG將妨礙Hb與氧結(jié)合，使動(dòng)脈血氧含量過(guò)低，供應(yīng)組織的氧嚴(yán)重不足。四、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化大腦是一個(gè)“低貯備、高供應(yīng)、高消耗”的器官。腦重僅為體重的2左右，而腦血流量約占心輸出量的15。腦所需能量主要是來(lái)自葡萄糖氧化，腦耗氧量約為總耗氧量的23，而腦內(nèi)葡萄糖和

40、氧的貯備甚微，一旦腦血流完全阻斷，數(shù)分鐘內(nèi)腦細(xì)胞即可發(fā)生不可逆損害，但當(dāng)完全腦缺血后20秒，ATP急劇耗竭，以致突觸傳遞不能，腦電圖無(wú)反應(yīng)；所以腦對(duì)缺氧十分敏感。腦灰質(zhì)比白質(zhì)的耗氧量多5倍，對(duì)缺氧的耐受性更差。正常人腦靜脈血氧分壓約為34mmHg，當(dāng)降至28mmHg以下可出現(xiàn)精神錯(cuò)亂，降至19mmHg以下可出現(xiàn)意識(shí)喪失，降至12mmHg時(shí)將危及生命。缺氧可直接損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，急性缺氧可出現(xiàn)頭痛、情緒激動(dòng)、思維力、記憶力、判斷力降低或喪失以及運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重者可出現(xiàn)驚厥和昏迷。慢性缺氧時(shí)精神神經(jīng)癥狀比較緩和，表現(xiàn)有注意力不集中、易疲勞、嗜睡及精神抑郁等癥狀。缺氧致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙與腦

41、水腫和腦細(xì)胞受損有關(guān)。腦水腫的發(fā)生機(jī)制是：缺氧直接擴(kuò)張腦血管，增加腦血流量和腦毛細(xì)血管內(nèi)壓，組織液生成增多；缺氧致代謝性酸中毒可增加毛細(xì)血管壁通透性，造成間質(zhì)性腦水腫；缺氧致ATP生成減少，細(xì)胞膜鈉泵功能障礙，細(xì)胞內(nèi)鈉水潴留；腦充血和腦水腫使顱內(nèi)壓增高，腦壓高又可壓迫腦血管加重腦缺血和腦缺氧，形成惡性循環(huán)。缺氧時(shí)神經(jīng)細(xì)胞膜電位降低，神經(jīng)介質(zhì)合成減少以及能量代謝障礙；離體實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)pH從7.0降低到6.0時(shí)，腦脂質(zhì)過(guò)氧化速率增加10倍，這些因素均可引起神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂。五、組織細(xì)胞的變化(一)代償性反應(yīng)在供氧不足的情況下，組織細(xì)胞可通過(guò)增強(qiáng)無(wú)氧酵解過(guò)程和提高利用氧的能力來(lái)獲取維持生命活動(dòng)所需的

42、能量。1代償反應(yīng)的主要表現(xiàn)：（1）細(xì)胞利用氧的能力增強(qiáng) 慢性缺氧時(shí)，細(xì)胞內(nèi)線粒體的數(shù)目和膜的表面積增加，呼吸鏈中的酶如琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶含量增多，酶活性增高，使細(xì)胞利用氧的能力增強(qiáng)。如胎兒在母體內(nèi)處于相對(duì)缺氧的環(huán)境，其細(xì)胞線粒體的呼吸功能為成年者的3倍，于出生后1014天，線粒體呼吸功能降至成年人水平。（2）糖酵解增強(qiáng) 磷酸果糖激酶是糖酵解的限速酶。缺氧時(shí)，ATP生成減少，ATPADP比值降低，可激活磷酸果糖激酶，使糖酵解增強(qiáng)，在一定程度上補(bǔ)償能量的不足。（3）肌紅蛋白增加 久居高原的入骨骼肌內(nèi)肌紅蛋白（myoglobin, Mb）含量增多。Mb與Hb的結(jié)構(gòu)相似，但Mb與氧的親和力明

43、顯高于Hb。當(dāng)PO2為10mmHg時(shí)，Hb的氧飽和度約為10，而Mb的氧飽和度可達(dá)70。因此，Mb可從血液中攝取更多的氧，增加氧在體內(nèi)的貯存。在PaO2進(jìn)一步降低時(shí)，Mb可釋放出一定量的氧供細(xì)胞利用(圖5-5)。圖5-5 Hb、Mb在38和pH 7.40條件下的氧解離曲線（4）低代謝狀態(tài) 缺氧可使細(xì)胞的耗能過(guò)程減弱，如糖、蛋白質(zhì)合成減少，離子泵功能抑制等，使細(xì)胞處于低代謝狀態(tài)，減少能量的消耗，有利于在缺氧時(shí)的生存。肺通氣量及心輸出量增加是急性缺氧時(shí)主要的代償方式，但這些代償活動(dòng)本身增加了能量和氧的消耗。紅細(xì)胞增加和組織利用氧的能力增強(qiáng)是慢性缺氧時(shí)的主要代償方式，通過(guò)提高血液的攜氧能力和更充分地

44、利用氧，增加對(duì)缺氧的耐受性。由于其本身不增加耗氧，是較為經(jīng)濟(jì)的代償方式。2代償性反應(yīng)的分子機(jī)制缺氧時(shí)代償反應(yīng)的發(fā)生主要與神經(jīng)體液機(jī)制有關(guān)。如刺激頸動(dòng)脈體化學(xué)感受器分泌神經(jīng)介質(zhì)，可引起反射性呼吸運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)；而刺激腎小管間質(zhì)細(xì)胞則產(chǎn)生EPO，可使骨髓生成紅細(xì)胞增多。在神經(jīng)體液調(diào)節(jié)下，血管平滑肌細(xì)胞的舒縮反應(yīng)，有助于血壓的維持和血液的重新分布。作為發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)部的代償反應(yīng)分，則主要是基因表達(dá)水平的改變。缺氧一般可使大多數(shù)基因表達(dá)受抑制，RNA和蛋白質(zhì)合成減少；但機(jī)體為了在缺氧環(huán)境下繼續(xù)生存，缺氧又能使某些基因的表達(dá)增強(qiáng)。這種因缺氧誘導(dǎo)的某些基因表達(dá)上調(diào)，是缺氧時(shí)細(xì)胞乃至機(jī)體代償性變化的分子基礎(chǔ)。缺氧時(shí)

45、代償性反應(yīng)的分子機(jī)制主要是：(1) 缺氧誘導(dǎo)表達(dá)的基因 已知缺氧可誘導(dǎo)細(xì)胞表達(dá)多種基因，被發(fā)現(xiàn)的缺氧誘導(dǎo)基因已達(dá)數(shù)十種。這些基因所編碼的蛋白質(zhì)主要與代償反應(yīng)有關(guān)，重要的有:DNA結(jié)合蛋白，即能反式調(diào)控基因表達(dá)的“轉(zhuǎn)錄因子”(transcription factor，TF)，如HIF-1、核因子B(nuclear factor kappa B, NFB)等；調(diào)節(jié)代償反應(yīng)的細(xì)胞因子，如調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生成的EPO、調(diào)節(jié)血管增生的VEGF和促進(jìn)血管收縮的ET-l等；增強(qiáng)糖酵解的相關(guān)酶類，如磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶(PK)和乳酸脫氫酶(LDH)等；其它代謝酶類，如參與兒茶酚胺合成的酪氨酸羥化酶(t

46、yrosine hydroxylase, TH)、參與氧自由基代謝的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、參與NO合成的一氧化氮合酶(NOS)和參與高能磷酸化合物代謝的腺苷酸激酶(adenylate kinase,AK)等。(2)缺氧誘導(dǎo)基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制 缺氧時(shí)相關(guān)基因的誘導(dǎo)性表達(dá)受有關(guān)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的調(diào)控。近年發(fā)現(xiàn)HIF-l在這些基因的誘導(dǎo)性表達(dá)調(diào)控中起重要作用。HIF-l有和兩種亞單位，正常情況下HIF-l合成后很快被修飾降解，因此HIF-1僅存在于缺氧細(xì)胞核中；而HIF-1則存在于正?；蛉毖跫?xì)胞的胞漿及細(xì)胞核中。HTF-l在細(xì)胞缺氧應(yīng)激時(shí)基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制

47、是：氧的缺乏可減少羥化酶對(duì)HTF-l的翻譯后修，從而使HIF-l蛋白的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄激活能力上調(diào)；由于降解被抑制，使HTF-l 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)積聚；增多的HIF-l與HIF-1形成異二聚體，隨即從胞質(zhì)向核內(nèi)轉(zhuǎn)移，并與其目標(biāo)基因增強(qiáng)子中的特異序列結(jié)合，從而增強(qiáng)該基因的表達(dá)；缺氧時(shí)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和HTF-l的轉(zhuǎn)錄調(diào)控即可增強(qiáng)EPO的表達(dá)。在EPO和VEGF等缺氧誘因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子中，均存在能被HTF-l識(shí)別和結(jié)合的特異序列。HIF-l被羥化酶的翻譯后修飾已被確認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)受缺氧調(diào)控的主要機(jī)制，已證實(shí)HIF-l在產(chǎn)前子癇、宮內(nèi)發(fā)育延遲、缺氧介導(dǎo)的肺動(dòng)脈高壓和癌癥的發(fā)生中也起重要作用；心肌和視網(wǎng)膜缺血時(shí)，HI

48、F-l通過(guò)激活VEGF基因轉(zhuǎn)錄而促進(jìn)病變部位的血管新生；HTF-l也參與腦缺血時(shí)的預(yù)適應(yīng)保護(hù)反應(yīng)(圖5-6)。圖 5-6 缺氧時(shí)HIF表達(dá)的調(diào)控機(jī)制 (二)損傷性變化缺氧性細(xì)胞損傷主要包括細(xì)胞膜、線粒體及溶酶體損傷三方面的改變。1細(xì)胞膜的損傷 一般而言，細(xì)胞膜是細(xì)胞缺氧最早發(fā)生損傷的部位。在細(xì)胞內(nèi)ATP含量降低前，細(xì)胞膜電位已經(jīng)開(kāi)始下降，主要是因?yàn)榧?xì)胞膜離子泵功能障礙、膜通透性增加、膜流動(dòng)性下降和膜受體功能障礙。細(xì)胞膜的損傷的機(jī)制是：(1)鈉離子內(nèi)流 Na+內(nèi)流使細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高，可激活鈉泵增加Na+排出，從而消耗 ATP，這又進(jìn)一步增強(qiáng)線粒體氧化磷酸化過(guò)程。嚴(yán)重缺氧時(shí)，ATP生成減少，使

49、鈉泵功能障礙，細(xì)胞內(nèi)Na+增多，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)鈉水潴留。(2)鉀離子外流 細(xì)胞膜通透性增加，細(xì)胞內(nèi)K+順濃度差流出細(xì)胞，使細(xì)胞外K+濃度升高。細(xì)胞內(nèi)K+缺乏，影響合成代謝和酶的功能。(3)鈣離子內(nèi)流 因細(xì)胞膜通透性增加，細(xì)胞外Ca2+順濃度差進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。細(xì)胞膜鈣泵和肌漿網(wǎng)鈣攝取均是水解ATP的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。缺氧時(shí)Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞減少，被肌漿網(wǎng)攝取減少，均造成細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高。Ca2+增加可激活磷脂酶促進(jìn)膜磷脂降解，進(jìn)一步損傷細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜；Ca2+進(jìn)入線粒體形成不溶性磷酸鈣，加重ATP生成不足；細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加還可以增強(qiáng)Ca2+依賴性蛋白激酶的活性，促進(jìn)氧自由基生成，進(jìn)而引起自由基對(duì)細(xì)

50、胞的損傷。2線粒體的損傷 細(xì)胞內(nèi)的氧有80%90%在線粒體內(nèi)用于氧化磷酸化生成ATP，僅由10% 20%在線粒體外用于生物合成、降解及生物轉(zhuǎn)化作用等。輕度缺氧或缺氧早期，線粒體的呼吸功能代償性增強(qiáng)。嚴(yán)重缺氧時(shí)，首先影響線粒體外的氧利用，使神經(jīng)介質(zhì)的生成和生物轉(zhuǎn)化過(guò)程抑制。線粒體損傷的機(jī)制是：（1）氧化應(yīng)激（oxidative stress） 缺氧可使線粒體出現(xiàn)線粒體單價(jià)電子滲漏(univalent leak)、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤脫氫酶(xanthine dehydrogenase，XD)轉(zhuǎn)化為黃嘌呤氧化酶(xanthine xoidase，XO)以及中性粒細(xì)胞出現(xiàn)“呼吸爆發(fā)”(respi

51、ratory burst)，所產(chǎn)生的大量氧自由基可誘發(fā)膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)而破壞生物膜的結(jié)構(gòu)和功能。（2）鈣穩(wěn)態(tài)紊亂 缺氧時(shí)，胞內(nèi)Ca2+超載可觸發(fā)線粒體攝取Ca2+，使Ca2+在線粒體內(nèi)聚集并形成磷酸鈣沉淀，抑制氮化磷酸化作用，ATP形成減少；Ca2+能激活多種鈣依賴型降解酶，如磷脂酶C(phospholipase C, PLC)和磷脂酶A2(phospholipase A2 , PLA2)、蛋白酶、核酸內(nèi)切酶等，從而影響細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。（3）線粒體結(jié)構(gòu)受損 當(dāng)線粒體的PO2降低到臨界點(diǎn)1mmHg時(shí)，可抑制線粒體內(nèi)脫氫酶的功能，ATP生成進(jìn)一步減少。嚴(yán)重缺氧時(shí)，除線粒體功能障礙外，還可見(jiàn)結(jié)構(gòu)損

52、傷，表現(xiàn)為線粒體腫脹、嵴斷裂崩解、鈣鹽沉積、外膜破裂和基質(zhì)外溢。3溶酶體的損傷 酸中毒和鈣超載可激活磷脂酶，分解膜磷脂，使溶酶體膜的穩(wěn)定性降低，通透性增高，嚴(yán)重時(shí)溶酶體膜可以破裂。溶酶體內(nèi)蛋白水解酶逸出引起細(xì)胞自溶；溶酶體酶進(jìn)入血液循環(huán)可破壞多種組織，造成廣泛的細(xì)胞損傷。 第四節(jié) 缺氧治療的病理生理基礎(chǔ)去除病因或消除缺氧的原因是缺氧治療的關(guān)鍵一環(huán)。如改善肺的通氣和換氣功能；應(yīng)用亞甲藍(lán)和維生素C等還原劑促進(jìn)高鐵血紅蛋白還原；對(duì)先天性心臟病人，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行手術(shù)治療；對(duì)急性組織性缺氧的患者，應(yīng)及時(shí)解毒。吸氧是治療缺氧的基本方法，對(duì)各種類型的缺氧均有一定療效，但因缺氧的類型不同，氧療的效果有較大差異。由于吸氧可提高肺泡氣PO2并促進(jìn)氧向血液的彌散，從而提高PaO2和血氧飽和度，增加動(dòng)脈血氧含量；因此吸氧是治療低張性缺氧患者最有效的方法。高原肺水腫患者吸入純氧具有特殊的療效，吸氧后數(shù)小時(shí)至數(shù)日，肺水腫癥狀可顯著緩解，肺部體征隨之消失。對(duì)伴有右至左分流的病人，因吸入的氧無(wú)法與流入左心的靜脈血液起氧合作用，一般吸氧對(duì)改善