病理生理學(xué)課件,缺氧

1、病理生理學(xué)課件,缺氧成員及分工組長(zhǎng)：劉爽主講：許敏PPT：李爽答疑：符詩(shī)云 呂洋洋 秦肆輝缺氧時(shí)機(jī)體的機(jī)能代謝變化，包括機(jī)體對(duì)缺氧的代償性反應(yīng)和由缺氧引起的代謝與機(jī)能障礙。輕度缺氧主要引起機(jī)體代償性反應(yīng)；嚴(yán)重缺氧而機(jī)體代償不全時(shí)，出現(xiàn)的變化以代謝機(jī)能障礙為主。機(jī)體在急性缺氧時(shí)與慢性缺氧時(shí)的代償性反應(yīng)也有區(qū)別。急性缺氧是由于機(jī)體來(lái)不及代償而較易發(fā)生代謝的機(jī)能障礙。各種類型的缺氧所引起的變化，既有相似之處，又各具特點(diǎn)，以下主要以低張性缺氧為例，說(shuō)明缺氧對(duì)機(jī)體的影響。缺氧時(shí)機(jī)體的功能和代謝變化低張性缺氧引起的代償性心血管反應(yīng)，主要表現(xiàn)為心輸出量增加、血流分布改變、肺血管收縮與毛細(xì)血管增生。心輸出量增

2、加 有報(bào)道進(jìn)入高原（6100m）30天的人，其心輸出量比平原居民高23倍。在高原久住后，心輸出量逐漸減少。心輸出量增加可提高全身組織的供氧量，故對(duì)急性缺氧有一定的代償意義。（一）循環(huán)系統(tǒng)的變化（1）心輸出量增加（1）心率加快：過(guò)去認(rèn)為心率加快是頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體化學(xué)感受器刺激反射性地引起。但有人實(shí)驗(yàn)，在控制呼吸不變的情況下，缺氧刺激血管化學(xué)感受器卻使心率變慢。因此缺氧時(shí)心率加快很可能是通氣增加所致肺膨脹對(duì)肺牽張感受器的刺激，反射性地通過(guò)交感神經(jīng)引起的。然而呼吸運(yùn)動(dòng)過(guò)深反而通過(guò)反射使心率減慢，外周血管擴(kuò)張和血壓下降。（2）心收縮性增強(qiáng)：缺氧作為一種應(yīng)激原，可引起交感神經(jīng)興奮，作用于心臟腎上腺素能

3、受體，使心收縮性增強(qiáng)。（3）靜脈回流量增加：胸廓呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟活動(dòng)增強(qiáng)，可導(dǎo)致靜脈回流量增加和心輸出量增多。、血流分布改變器官血流量取決于血液灌注的壓力（即動(dòng)、靜脈壓差）和器官血流的阻力。后者主要取決于開(kāi)放的血管數(shù)量與內(nèi)徑大小。缺氧時(shí)，一方面交感神經(jīng)興奮引起的血管收縮；另一方面局部組織因缺氧產(chǎn)生的乳酸、腺苷等代謝產(chǎn)物則使血管擴(kuò)張。這兩種作用的平衡關(guān)系決定器官的血管是收縮或擴(kuò)張，以及血流量是減少或增多。急性缺氧時(shí)，皮膚、腹腔內(nèi)臟交感神經(jīng)興奮，縮血管作用占優(yōu)勢(shì)，故血管收縮；而心、腦血管因以局部組織代謝的產(chǎn)物的擴(kuò)血管作用為主，故血管擴(kuò)張，血流增加。這種血流分布的改變顯然對(duì)于保證生命重要器官缺氧的供應(yīng)

4、是有利的。（2）血流分布改變肺血管收縮肺血管直接對(duì)缺氧的反應(yīng)與體血管相反。肺泡缺氧及混合靜脈血的氧分壓降低都引起肺小動(dòng)脈收縮，從而使缺氧的肺泡的血流量減少。如果是由肺泡通氣量減少引起的肺泡缺氧，則肺血管的收縮反應(yīng)有利于維持肺泡通氣與血流的適當(dāng)比例，使流經(jīng)這部分肺泡的血液仍能獲得較充分的氧，從而可維持較高的PaO2。此外，正常情況下由于重力作用，通過(guò)肺尖部的肺泡通氣量與血流量的比值過(guò)大，肺泡氣中氧不能充分地被血液運(yùn)走。當(dāng)缺氧引起較廣泛的肺血管收縮,導(dǎo)致肺動(dòng)脈壓升高時(shí)，肺上部的血流增加，肺上部的肺泡通氣能得到更充分的利用（3）肺血管收縮長(zhǎng)期慢性缺氧可促使缺氧組織內(nèi)毛細(xì)血管增生，尤其是腦、心臟和骨骼

5、肌的毛細(xì)血管增生更顯著，毛細(xì)血管的密度增加可縮短血氧彌散面積，縮短氧至細(xì)胞的彌散距離，增加對(duì)細(xì)胞的供氧量。（4）毛細(xì)血管增生嚴(yán)重缺氧可引起循環(huán)系統(tǒng)障礙，導(dǎo)致心臟的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，發(fā)生高原性心臟病，肺源性心臟病，貧血性心臟病等，進(jìn)而導(dǎo)致心力衰竭。缺氧所致的循環(huán)障礙機(jī)制與下列因素有關(guān)：（1）肺動(dòng)脈高壓（2）心肌收縮功能降低（3）心律失常（4）靜脈回流減少循環(huán)功能障礙肺動(dòng)脈高壓使右心房后負(fù)荷增加，導(dǎo)致右心室肥大，肺源性心臟病甚至心力衰竭。慢性缺氧可引起縮血管物質(zhì)增多，增加肺循環(huán)阻力，導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓。長(zhǎng)期缺氧會(huì)加重肺血管收縮和管壁硬化。（1）肺動(dòng)脈高壓缺氧 急性 慢性 Kv通道功能K+外流膜去極化電

6、壓依賴性鈣通道開(kāi)放Ca2+內(nèi)流血管重構(gòu)肺血管收縮肺動(dòng)脈高壓抑制NO和PGI2內(nèi)皮素增強(qiáng)嚴(yán)重缺氧可損傷心肌的收縮和舒張功能，以及同時(shí)存在的肺動(dòng)脈高壓，導(dǎo)致右心衰竭，缺氧使心肌ATP生成減少，能量供應(yīng)不足，可使心肌細(xì)胞膜和即將忘改轉(zhuǎn)運(yùn)功能障礙和分布異常。（2）心肌收縮功能降低嚴(yán)重缺氧時(shí)，PaO2降低刺激頸動(dòng)脈體化學(xué)感受器，反射性的興奮迷走神經(jīng)，導(dǎo)致竇性心動(dòng)過(guò)緩，缺氧可使心肌細(xì)胞內(nèi)的K+減少，Na+增加使靜息膜電位降低，心肌興奮及自律性增高和傳導(dǎo)性降低，可引起異位心律和傳導(dǎo)阻滯。（3）心律失常嚴(yán)重缺氧時(shí)可抑制呼吸中樞，使星胸廓運(yùn)動(dòng)減弱，導(dǎo)致靜脈回流減少。長(zhǎng)期缺氧，體內(nèi)產(chǎn)生大量乳酸，腺苷等代謝產(chǎn)物，使

7、末梢血管擴(kuò)張，血液瘀滯于外周血管，引起回心血量和心血輸出量減少，引起組織供血供氧減少。（4）靜脈回流減少（1）代償性反應(yīng)：紅細(xì)胞增多：急性缺氧時(shí)，交感神經(jīng)興奮，使肝，脾等器官血管收縮，儲(chǔ)存血進(jìn)入有效循環(huán)，增加血液紅細(xì)胞數(shù)和血紅蛋白量。低氧血流經(jīng)腎臟能刺激腎臟近球細(xì)胞產(chǎn)生并釋放紅細(xì)胞生成素，使骨髓加速紅細(xì)胞成熟和釋放。紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DGP增多:缺氧時(shí)，紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DGP增多使氧離曲線右移，使氧與血紅蛋白親和力降低促進(jìn)氧合血紅蛋白離解，使血液向組織中釋放較多的氧，供細(xì)胞利用。（二）血液系統(tǒng)的變化血液中紅細(xì)胞過(guò)度增加，可引起血液黏膜粘滯度增高，血流阻力增大，心臟后負(fù)荷增加，這是缺氧引起心力衰竭

8、的重要原因之一，在嚴(yán)重缺氧時(shí)，紅細(xì)胞內(nèi)2，3-DGP過(guò)度增加可妨礙血液流經(jīng)肺部時(shí)Hb與氧結(jié)合，使動(dòng)脈血含氧量及血氧飽和度明顯下降，組織供氧嚴(yán)重不足。（2） 損傷性變化神經(jīng)細(xì)胞膜電位的降低、神經(jīng)介質(zhì)的合成減少、ATP的生成不足、酸中毒、細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+增多、溶酶體酶的釋放以及細(xì)胞水腫等，均可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙，甚而神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞、當(dāng)PaO2低于6.67kPa(50mmHg)時(shí)，可使腦血管擴(kuò)張。缺氧與酸中毒還使腦微血管通透性增高，從而導(dǎo)致腦水腫（圖35）。腦血管擴(kuò)張、腦細(xì)胞及腦間質(zhì)水腫可使顱內(nèi)壓升高，由此引起頭痛、嘔吐等癥狀。（三）中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化在供氧不足的情況下，組織細(xì)胞可通過(guò)增強(qiáng)

9、利用氧的能力和增強(qiáng)無(wú)氧酵解過(guò)以獲取維持生命活動(dòng)所必須的能量。1、組織細(xì)胞利用氧的能力增強(qiáng)2、無(wú)氧酵解增強(qiáng)發(fā)3、肌紅蛋白增加4 、缺氧性細(xì)胞損傷（四）組織細(xì)胞的變化慢性缺氧時(shí)，細(xì)胞內(nèi)線粒體的數(shù)目和膜的表面積均增加，呼吸鏈中的酶如琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶可增加，使細(xì)胞的內(nèi)呼吸功能增強(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動(dòng)物的3倍，至出生后1014天，線粒體呼吸功能才降至成年動(dòng)物水平。1、組織細(xì)胞利用氧的能力增強(qiáng)嚴(yán)重缺氧時(shí)，ATP生成減少，ATPADP比值下降，以致磷酸果糖激酶活性增強(qiáng)，該酶是控制糖酵解過(guò)程最主要的限速酶，其活性增強(qiáng)可促使糖酵解過(guò)程加強(qiáng)，在一定的程度上

10、可補(bǔ)償能量的不足。2、無(wú)氧酵解增強(qiáng)發(fā)慢性缺氧可使肌肉中肌紅細(xì)胞蛋白含量增多。肌紅蛋白和氧的親和力較大，當(dāng)氧分壓為1.33kPa（10mmHg）時(shí)，血紅蛋白的氧飽和度約為10，而肌紅蛋白的氧飽和度可達(dá)70，當(dāng)氧分壓進(jìn)一步降低時(shí)，肌紅蛋白可釋出大量的氧供細(xì)胞利用。肌紅蛋白的增加可能具有儲(chǔ)存氧的作用。3、肌紅蛋白增加1、細(xì)胞膜的變化 在細(xì)胞內(nèi)ATP含量減少以前，細(xì)胞膜電位已開(kāi)始下降。其原因?yàn)榧?xì)胞膜對(duì)離子的通透性增高，導(dǎo)致離子順濃度差透過(guò)細(xì)胞膜。2、線粒體的變化 細(xì)胞內(nèi)的氧約有8090在線粒體內(nèi)用于氧化磷酸化生成ATP，僅1020%在線粒體外用于生物合成、降解及生物轉(zhuǎn)化（解毒）作用等。輕度缺氧或缺氧早

11、期線粒體呼吸功能是增強(qiáng)的。嚴(yán)重缺氧首先影響線粒體外氧的作用，使神經(jīng)介質(zhì)的生成和生物轉(zhuǎn)化過(guò)程等降低，當(dāng)線粒體部位氧分壓降到監(jiān)界點(diǎn)0.1kPa(1mmHg)時(shí)，可降低線粒休的呼吸功能，使ATP生成減少。呼吸功能降低主要因脫氫酶活性下降，嚴(yán)重時(shí)線粒體可出現(xiàn)腫脹、嵴崩解、外膜破裂和基質(zhì)外溢等病變。4 、缺氧性細(xì)胞損傷3、溶酶體的變化缺氧時(shí)因糖酵解增強(qiáng)，乳酸生成增多，和脂肪氧化不全使其中間代謝產(chǎn)物酮體增多。導(dǎo)致酸中毒。pH降低可引起磷脂酶活性增高，使溶酶體膜磷脂被分解，膜通透性增高，結(jié)果使溶酶體腫脹、破裂，和大量溶酶體酶的釋出，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞本身及其周圍組織的溶解、壞死。機(jī)體對(duì)缺氧的耐受性除與缺氧的原因，程度，發(fā)生速度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)外還受年齡機(jī)，體代償適應(yīng)能力和代謝狀態(tài)等多種因素的影響。1.年齡2.機(jī)體的代謝和功能狀態(tài)3.機(jī)體的代償適應(yīng)能力答疑環(huán)節(jié) 影響機(jī)體對(duì)缺氧耐受性的因素不同年齡對(duì)缺氧的耐受性有很大差別，老年人缺氧耐受性一般較差，因全身血管逐漸硬化，血管阻力增加，血流速度變慢，同時(shí)由于肺組織纖維化和老年性肺氣腫，使肺泡通氣量較少，以致對(duì)缺氧耐受性較低，缺氧引起的損傷也更嚴(yán)重。1.年齡當(dāng)機(jī)體代謝率增高或耗氧量增大時(shí)，對(duì)缺氧的耐受性低，中樞神經(jīng)系統(tǒng)是耗氧最多的系統(tǒng)，當(dāng)興奮性增強(qiáng)時(shí)，耗氧量顯著增加，疾病