病理生理學(xué) 缺氧

第四章缺氧高等教育出版社新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室高建芝2021/5/9本章主要內(nèi)容缺氧的原因，分類和血氧變化特點(diǎn)2缺氧時機(jī)體的功能和代謝變化3缺氧治療的病理生理基礎(chǔ)4常用的血氧指標(biāo)12021/5/9氧氣的獲得和利用氧氣的獲得和利用外呼吸內(nèi)呼吸氣體在血液中的運(yùn)輸HbO2HbO2HbO22021/5/9【缺氧】

當(dāng)組織供氧不足或用氧障礙，從而引起細(xì)胞代謝、功能以致形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化的病理過程

。

概念（Concept）Hypoxia【低氧血癥】

指動脈血氧含量明顯降低引起對組織供氧不足。

Oxygencontentofthearterialbloodislowerthannormalthatiscalledhypoxemia.

2021/5/9第一節(jié)常用的血氧指標(biāo)基本血氧指標(biāo)血氧分壓血氧飽和度血氧容量血氧含量概念正常值影響因素2021/5/9■氧分壓

(PO2)【定義】為溶解在血液中的氧產(chǎn)生的張力

。Hypoxia【意義】PaO2高低直接影響動脈血氧含量（O2與Hb結(jié)合）、血氧飽和度、氧彌散速度。【正常值】PaO2:(80-110mmHg)；PvO2:5.32kPa(40mmHg)?！居绊懸蛩亍课肟諝獾膒O2、肺的呼吸功能、靜脈血摻雜程度。2021/5/9正常氧分壓“梯度”示意圖2021/5/9■氧容量（CO2max）【定義】

指PO2為19.95kPa(150mmHg)、PCO2為40mmHg和38℃條件下，100ml血液中Hb所能結(jié)合的最大氧量?！疽饬x】血氧容量大小反映血液攜氧能力(Oxygen-carryingcapacity)。【正常值】CO2max:8.92mmol/L(1.34ml/g×15gHb/dl=20ml/dl)?！居绊懸蛩亍縃b的質(zhì)（Hb結(jié)合氧的能力）和量Hypoxia2021/5/9■氧含量(CO2)【定義】指100ml血液實(shí)際含有的O2量稱為氧含量。包括結(jié)合氧和游離氧?！疽饬x】提示血液實(shí)際供氧水平。【正常值】

CaO2約8.47mmol/L(19.3ml/dl)；CvO2為5.35mmol/L(14ml/dl)?！居绊懸蛩亍縋aO2&Hb的量與質(zhì)。Hypoxia2021/5/9

【正常值】

SaO2：93%～98%；

SvO2：70%～75%。

【意義】反映Hb與氧的結(jié)合程度?！居绊懸蛩亍縋aO2；血液的PH,T,PaCO2,2,3-DPG

Factorsaffectingoxygendissociationcurve

■氧飽和度（SO2）

【定義】

Hb與氧的結(jié)合的百分?jǐn)?shù)。（1gHb實(shí)際結(jié)合的氧量與最大結(jié)合氧能力之間的百分?jǐn)?shù)比值。）

SO2%=CO2–血漿中物理溶解O2/CO2max

Hypoxia2021/5/9

即當(dāng)Hb某亞基與O2結(jié)合或解離后→Hb變構(gòu)→其他亞基的親O2力↑or↓→Hb4個亞基的協(xié)同效應(yīng)便呈現(xiàn)S形的氧離曲線特征。機(jī)制：與Hb的變構(gòu)有關(guān)：氧合Hb為疏松型（R型）去氧Hb為緊密型（T型）

R型的親O2力為T型的數(shù)百倍PH7.2PH7.4PH7.52021/5/91.上段:坡度較平坦。表明此時PO2變化大時，

血氧飽和度變化小。

意義:保證低氧分壓時的高載氧能力。

2021/5/92.中段:坡度較陡。PO2降低能促進(jìn)大量氧離意義:維持正常時組織氧供。

3.下段:坡度更陡。

PO2稍有下降,血氧飽和度就急劇下降。

意義:維持活動時組織氧供。2021/5/9衍生血氧指標(biāo)P50：為反映Hb與O2的親和力的指標(biāo)，是指使氧飽和度達(dá)到50％時的血氧分壓。正常成人P50約為3.59kPa（27mmHg)。動靜脈血氧差：即動脈血氧含量減去靜脈血氧含量所得的毫升，說明組織對氧消耗量。2021/5/9

■P50

【定義】

指使氧飽和度達(dá)到50％時的血氧分壓。

【意義】

TheP50indicatesaffinityofhemoglobinforoxygen.

【正常值】

3.47～3.6kPa(26～27mmHg)?！居绊懸蛩亍縃+、CO2、溫度、2、3-DPGHypoxia2021/5/919ml/dl14ml/dl5ml/dlO2AVO2O2O2O2O2■動-靜脈氧差（A-VdO2）

【定義】指動脈血氧含量減去靜脈血氧含量的差值?！疽饬x】反映組織從血液攝取的氧量的多少和組織對氧利用的能力?！菊Ｖ怠?/p>

A-VdO2通常為2.23～3.57mmol/L(5ml/dl～8ml/dl)。Hypoxia影響因素：組織代謝率，

PaO2

，血液速度，Hb與O2的親和力

2021/5/9第二節(jié)缺氧的類型、原因和發(fā)病機(jī)制肺部攝氧—

血液攜氧—

循環(huán)運(yùn)氧—

組織用氧等張性缺氧Text低動力性缺氧低張性缺氧乏氧性缺氧血液性缺氧循環(huán)性缺氧用障礙性缺氧組織性缺氧2021/5/9乏氧性血液性循環(huán)性組織性供氧↓用氧↓缺氧2021/5/9一、乏氧性缺氧（Hypoxichypoxia）

乏氧性缺氧是指由于動脈氧分壓降低，或靜脈血分流入動脈，動脈血氧含量減少，導(dǎo)致組織供氧不足的缺氧。吸入氣氧分壓過低（大氣性缺氧）外呼吸功能障礙（呼吸性缺氧）靜脈血分流入動脈（靜脈血摻雜）原因2021/5/92021/5/9法洛氏四聯(lián)癥2021/5/92021/5/9低張性缺氧的特點(diǎn)缺氧類型動脈血氧分壓動脈血氧飽和度血氧容量動脈血氧含量動－靜脈氧差乏氧性缺氧↓↓N↓N或↓2021/5/9正常血液性缺氧組織性缺氧循環(huán)性缺氧低張性缺氧2021/5/9HHbHbO2≤2.6g/dl≥5g/dl毛細(xì)血管血液中脫氧血紅蛋白≥5g/dl，使皮膚、粘膜呈青紫色。發(fā)紺(cyanosis)Hb正常的人：缺氧與發(fā)紺是一致的。Hb不正常的人：缺氧與發(fā)紺是不一致的。如：紅細(xì)胞增多癥患者：≥5g/dl發(fā)紺（不缺氧）

貧血患者<5g/dl不發(fā)紺（缺氧）2021/5/9二、血液性缺氧（HemicHypoxia）血紅蛋白含量減少或性質(zhì)發(fā)生改變血液攜帶的氧減少，血氧含量降低，血紅蛋白結(jié)合的氧不易釋出缺氧2021/5/9原因貧血（anemia）各種原因引起的貧血，單位容積血液內(nèi) 紅細(xì)胞數(shù)和血紅蛋白量減少，雖然PaO2和氧飽和度 正常，但氧容量降低，氧含量隨之減少。CO中毒高鐵血紅蛋白血癥（methemoglobinemia）血紅蛋白與氧的親和力異常增高：如輸入大量庫存血， 或輸入大量堿性液體；某些血紅蛋白病。2021/5/9碳氧血紅蛋白血癥HbCOO2O2O2CO與Hb的親和力是O2的210倍，形成HbCOCO與Hb一個血紅素結(jié)合后，將增加其余3個血紅素對氧的親和力CO抑制糖酵解，2,3-DPG生成減少，氧離曲線左移2021/5/9原因貧血（anemia）各種原因引起的貧血，單位容積血液內(nèi) 紅細(xì)胞數(shù)和血紅蛋白量減少，雖然PaO2和氧飽和度 正常，但氧容量降低，氧含量隨之減少。CO中毒

高鐵血紅蛋白血癥（methemoglobinemia）血紅蛋白與氧的親和力異常增高：如輸入大量庫存血， 或輸入大量堿性液體；某些血紅蛋白病。2021/5/9◆

Fe3+與羥基牢固結(jié)合，失去攜氧能力◆剩余的Fe2+與O2親和力增強(qiáng)，氧離曲線左移高鐵血紅蛋白血癥2021/5/9貧血（anemia）各種原因引起的貧血，單位容積血液內(nèi) 紅細(xì)胞數(shù)和血紅蛋白量減少，雖然PaO2和氧飽和度 正常，但氧容量降低，氧含量隨之減少。CO中毒

高鐵血紅蛋白血癥（methemoglobinemia）血紅蛋白與氧的親和力異常增高：如輸入大量庫存血， 或輸入大量堿性液體；某些血紅蛋白病。原因2021/5/9缺氧類型動脈血氧分壓動脈血氧飽和度血氧容量動脈血氧含量動－靜脈氧差血液性缺氧NN↓N↓N↓血液性缺氧的特點(diǎn)**皮膚、粘膜顏色：乏氧性缺氧－紫紺高鐵血紅蛋白血癥－咖啡色碳氧血紅蛋白血癥－櫻桃紅色

嚴(yán)重貧血病人？紅細(xì)胞增多癥？2021/5/9正常血液性缺氧組織性缺氧循環(huán)性缺氧低張性缺氧2021/5/9三、循環(huán)性缺氧（CirculatoryHypoxia）血液循環(huán)障礙供給組織的血液減少缺氧

動脈狹窄或阻塞,致動脈血灌流不足靜脈血回流受阻血流緩慢，微循環(huán)淤血，導(dǎo)致動脈血灌流減少循環(huán)性缺氧缺血性缺氧淤血性缺氧2021/5/9缺血:

局部性的（如靜脈栓塞或靜脈炎）；

全身性的（如右心衰竭）。動脈靜脈毛細(xì)血管內(nèi)壓↓動脈靜脈毛細(xì)血管內(nèi)壓↑機(jī)制:血流↓→進(jìn)入組織血量↓→組織供氧↓局部性的（如血管狹窄或阻塞）；全身性的（如心力衰竭、休克）。淤血:2021/5/9缺氧類型動脈血氧分壓動脈血氧飽和度血氧容量動脈血氧含量動－靜脈氧差循環(huán)性缺氧NNNN↑循環(huán)性缺氧的特點(diǎn)2021/5/9正常血液性缺氧組織性缺氧循環(huán)性缺氧低張性缺氧2021/5/9四、組織性缺氧(Histogenoushypoxia)組織細(xì)胞利用氧障礙所引起的缺氧組織性缺氧抑制細(xì)胞氧化磷酸化線粒體損傷維生素缺乏2021/5/9原因氧化性細(xì)胞色素氧化酶Fe3+CN（氰化高鐵細(xì)胞色素氧化酶cytaa3各種氰化物消化道呼吸道皮膚進(jìn)入體內(nèi)還原性細(xì)胞色素氧化酶Fe2+CN?氧化性細(xì)胞色素氧化酶Fe3+cytaa3（FeCNa3）0.06gHCN可使人死亡氧化磷酸化的關(guān)鍵:細(xì)胞色素分子中的鐵通過可逆性氧化還原反應(yīng)進(jìn)行電子傳遞1.線粒體損傷2021/5/9線粒體底物水平磷酸化ATP的生成氰化物一氧化碳硫化氫疊氮化合物抗霉素A苯乙雙胍8-氫-羥基喹啉萘醌胍乙腚巴比妥魚藤酮2021/5/93.

線粒體損傷：輻射、細(xì)菌毒素2.呼吸酶合成：VitB1，B2，PP缺乏2021/5/9組織性缺氧的特點(diǎn)缺氧類型動脈血氧分壓動脈血氧飽和度血氧容量動脈血氧含量動－靜脈氧差組織性缺氧NNNN↓由于氧合Hb含量高，皮膚粘膜呈鮮紅或玫瑰紅2021/5/9正常血液性缺氧組織性缺氧循環(huán)性缺氧低張性缺氧2021/5/9內(nèi)毒素血癥肺淤血、水腫循環(huán)障礙失血Hb組織性缺氧低張性缺氧循環(huán)性缺氧血液性缺氧臨床上常為混合性缺氧失血性休克2021/5/9第三節(jié)缺氧對機(jī)體的影響一、呼吸系統(tǒng)的變化(一)代償性反應(yīng)

★肺通氣量增加是對急性低張性缺氧的最重要代償反應(yīng)2021/5/9O2主動脈體頸動脈體肺通氣↑肺泡通氣量↑PaO2↑PAO2↑→PaCO2↓CO2

對中感器↓肺血流量↑心輸出量↑胸廓運(yùn)動↑胸內(nèi)負(fù)壓↑靜脈回流↑氧攝取↑氧運(yùn)輸↑參與呼吸的肺泡數(shù)→↑呼吸面積↑氧彌散↑→肺血管收縮局部血流量↓肺動脈壓↑肺上部血流↑通氣/血流↑→－PaO2↓一、代償性反應(yīng)2021/5/9（二）損傷性變化高原肺水腫（highaltitudepulmonaryedema,HAPE）進(jìn)入4000m高原后1～4d內(nèi)出現(xiàn)發(fā)病率：5.7％~17.7％臨床表現(xiàn)：胸悶，咳嗽，發(fā)紺，呼吸困難，血性泡沫痰體征：肺部濕羅音發(fā)病機(jī)制

肺水腫（Lungedema

）（高原肺水腫）

▲呼吸運(yùn)動↑回心血量↑、肺血流量↑肺cap流體靜壓↑

▲肺血管收縮的不均一性部分肺動脈高壓肺

▲肺cap壁通透性增加（血管活性因子、炎癥因子作用）肺水腫2021/5/9中樞性呼吸衰竭抑制呼吸中樞PaO2<30mmHg潮式呼吸間停呼吸2021/5/9二、循環(huán)系統(tǒng)變化（一）代償性反應(yīng)1、心輸出量增加

心率增加肺牽張反射器興奮引起心肌收縮力增加回心血量增加2021/5/9

心輸出量增加

①刺激頸A體主A體感受器呼吸深快刺激肺牽張感受器胸內(nèi)負(fù)壓↑反射性興奮交感神經(jīng)心率↑

V收縮靜脈回流↑②交感神經(jīng)興奮作用心臟β-受體心輸出量↑心肌收縮性↑PaO2↓2021/5/9◆心、腦供血增多◆皮膚、內(nèi)臟、骨骼肌和腎血流減少器官血流量取決于血液灌注的壓力（即動、靜脈壓差）器官血流的阻力開放的血管數(shù)量內(nèi)徑大小2、血流重新分布缺氧時交感神經(jīng)興奮血管收縮血管擴(kuò)張局部組織代謝產(chǎn)物

？請大家從這個角度上來分析一下為什么登山運(yùn)動員的四肢、鼻子及耳朵等部位最容易凍傷？（一）代償性反應(yīng)2021/5/93、缺氧性肺血管收縮（hypoxiapulmonaryvasoconstriction,HPV）（一）代償性反應(yīng)◆是維持通氣和血流比相適應(yīng)的代償性保護(hù)機(jī)制代償意義2021/5/9O2缺氧引起肺血管收縮的機(jī)制

肥大細(xì)胞肺泡巨噬細(xì)胞血管內(nèi)皮細(xì)胞交感神經(jīng)α受體縮血管ET、AngⅡ、TXA2NO、PGI2擴(kuò)血管細(xì)胞膜對Na+、Ca2+通透性Na+、Ca2+內(nèi)流興奮性收縮性↑2021/5/94、組織毛細(xì)血管密度增加◆HIF-1增多誘導(dǎo)VEGF等基因高表達(dá)縮短血氧彌散至細(xì)胞的距離，增加對細(xì)胞的供氧量（一）代償性反應(yīng)2021/5/9（二）損傷性變化循環(huán)系統(tǒng)損傷（高原性心臟病、肺心?。?/p>

缺氧肺血管收縮循環(huán)阻力↑肺A高壓

RBC↑血液粘滯↑右心后負(fù)荷↑慢性缺氧肺血管平滑肌肥大、血管硬化心衰

（1）肺動脈高壓（Pulmonaryarterialhypertension)2021/5/9（二）損傷性變化（2）心肌收縮性降低（Decreaseofmyocardialcontractility

）

缺氧、酸中毒心肌結(jié)構(gòu)損傷心肌收縮性↓心衰

ATP↓

心肌興奮-收縮偶聯(lián)障礙2021/5/9（3）心律失常（Arrhythmia）

PaO2↓↓頸A體化學(xué)感受器受刺激迷走N（+）↑心肌細(xì)胞通透性↑心肌內(nèi)[K+]↓、[Na+]↑竇性心動過緩靜息電位↓完全性傳導(dǎo)阻滯心肌間形成電位差期前收縮、室顫心律失常（二）損傷性變化2021/5/91、紅細(xì)胞和血紅蛋白增多◆促紅細(xì)胞生成素（EPO）增加◆提高血氧含量和血氧容量，提高血液攜氧能力，增加組織供氧◆EPO能促進(jìn)肌肉中氧氣生成，增強(qiáng)運(yùn)動員的耐力。EPO對人體危害極大，長期服用可使人血液黏稠，增加心臟負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致血栓，甚至死亡。（一）代償性反應(yīng)三、血液系統(tǒng)的變化2021/5/92、血紅蛋白釋放氧能力增強(qiáng)◆2,3–DPG含量升高◆氧離曲線右移，有利于氧的釋放（一）代償性反應(yīng)2021/5/9PaO2↓①脫氧Hb↑結(jié)合2.3－DPG↑RBC游離2.3－DPG↓2.3-DPG對磷酸果糖激酶二磷酸甘油酸變位酶的抑制減弱②肺通氣↑呼堿及脫氧Hb稍偏堿PH↑磷酸果糖激酶激活2.3DPG生成↑2.3-DPG↑**2.3-DPG↑→Hb氧離曲線右移機(jī)制:①2.3－DPG與脫氧Hb結(jié)合→穩(wěn)定了脫氧Hb的空間構(gòu)型→使Hb不易與氧結(jié)合②2.3－DPG↑→RBC內(nèi)PH↓→通過Bohr效應(yīng)→Hb與氧親和力↓2021/5/9（二）、損傷性變化血液粘滯度增高

外周阻力增大

心臟后負(fù)荷增高2021/5/9四、中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化輕度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保證腦組織血供；嚴(yán)重缺氧或長時間缺氧：神經(jīng)系統(tǒng)障礙，腦水腫和腦細(xì)胞受損。機(jī)制：與腦水腫有關(guān)：1、缺氧擴(kuò)張腦血管2、缺氧致酸中毒增加毛細(xì)血管的通透性3、缺氧致ATP生成減少細(xì)胞膜鈉泵功能障礙，細(xì)胞內(nèi)鈉水潴留急性：頭痛、情緒激動、記憶力等降低，嚴(yán)重可出現(xiàn)驚厥和昏迷慢性：注意力不集中、易疲勞、嗜睡及精神抑郁2021/5/9一、代償性反應(yīng)細(xì)胞利用氧的能力增強(qiáng)糖酵解增強(qiáng)肌紅蛋白增加低代謝狀態(tài)

缺氧時細(xì)胞內(nèi)線粒體的數(shù)目和膜表面積增加。呼吸鏈中的酶表達(dá)量增加，活性增強(qiáng)。

缺氧時，ATP生成減少，ATP/ADP比值降低，可激活磷酸果糖激酶，酵解增強(qiáng)

肌紅蛋白和氧的親和力較大肌紅蛋白的增加可能具有儲存氧的作用。五、組織細(xì)胞的變化2021/5/9（二）、損傷性變化細(xì)胞膜、線粒體和溶酶體的損傷2021/5/9膜通透性[Na+]i↑Ca2

+進(jìn)入線粒體形成不溶