呼吸系统课件：缺氧

1、缺 氧 一、缺氧 (hypoxia) 因组织供氧不足或用氧障碍引起组织细胞 代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程。 也存在于高原、高空、坑道等特殊环境中的现 象。 O2供应不足供应不足 O2利用障碍利用障碍 组织细胞组织细胞 ATP下降下降 功能代谢异常功能代谢异常 结构变化结构变化 二、常用血氧指标及其意义 血氧指标临床意义 氧分压PaO2降低：吸入气氧分压过低；肺通气（换气）障碍引起的肺功能明显降 低。可引起SaO2和CaO2降低。 PaO2升高：吸入纯氧或进行高压氧治疗时 PvO2降低：组织部位的血流明显减慢 PvO2升高：组织细胞用氧障碍；某些原因引起组织部位血液释放O2减少 氧容量

2、血CO2max降低：严重贫血；Hb变性。可引起CaO2降低而SaO2正常 血CO2max升高：红细胞增多症，血液浓缩 氧饱和度SaO2降低：各种原因引起PaO2明显降低时。可引起CaO2降低 氧含量CaO2降低：即低氧血症，见于各种原因引起的PaO2和（或）CO2max明显降 低 动-静脉氧 差 A-VdO2减小：主要见于组织性缺氧，组织利用O2障碍，导致CvO2明显增 加，也见于低张性或血液性缺氧当HbO2释放O2能力降低时 A-VdO2增大：见于循环性缺氧，组织血流速度明显减慢，使组织从一定 容量血液中摄取的O2增多，导致CvO2减少 P50P50变小：见于某种遗传性Hb分子异常或严重碱中

3、毒时，伴氧离曲线左移， 在肺部摄取O2增多而组织部位释放O2明显减少 P50增大：见于严重高碳酸血症和代谢性酸中毒，伴氧离曲线右移 氧分压 PO2 氧容量 CO2max 氧含量 CaO2 动静脉 氧差 A-VdO2 氧饱和 度 SaO2 P50 血气分析仪 掌式血氧饱和度检测仪 组织供氧量 组织耗氧量 = 动脉血氧含量组织血流量 =（动脉血氧含量静脉血氧含量） 组织血流量 三、缺氧的类型、原因和发病机制 机体呼吸的基本环节 气体在血液中的运输（血液循环） 大气氧 吸入肺泡、弥散入血液 与血红蛋白结合 组织细胞的摄取、利用 气体在血液中的运输（血液循环） 大气氧 吸入肺泡、弥散入血液 与血红蛋白

4、结合 组织细胞摄取、利用 (一) 乏氧性缺氧 (hypoxic hypoxia) 1. 概念： 以动脉血氧分压（PaO2）降低，血氧含量（CaO2） 和血氧饱和度（SaO2）减少为基本特征，对组织供 氧不足的缺氧症，称乏氧性缺氧或低张性缺氧 （hypotonic hypoxia）。低张性低氧血症。 2. 原因： n 吸入气氧分压过低： 大气性缺氧（atmospheric hypoxia） 高原性缺氧 76015910595 6801409094 6001257092 5301106290 460985085 405854575 366744070 310653560 270563050 n 外

5、呼吸功能障碍：呼吸性缺氧（respiratory hypoxia） n 静脉血流入动脉：右向左分流（fallot 四联症） 3. 血氧变化特点： PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 4. 组织缺氧的机制： PaO2与CaO2过低，使氧弥散速度减慢，引起细胞缺氧。 5. 皮肤粘膜颜色： 当毛细血管中脱氧Hb平均浓度达5 g/dl,使皮肤粘膜 呈青紫色，紫绀（cyanosis)。 缺氧 紫绀 ？ HHb HbO2 2.6g/dl5g/dl 毛细血管中脱氧血红蛋白5g/dl，使皮肤、粘膜呈青紫色。 CyanosisNormal 气体在血液中的运输（血液循环） 大气氧 吸入肺泡、弥

6、散入血液 与血红蛋白结合 组织细胞摄取、利用 (二) 血液性缺氧（hemic hypoxia） 1. 概念： 由于Hb含量减少或性质改变，导致血液携 带氧的能力降低或氧合血红蛋白不易释出结合 的氧，引起组织氧供不足，称为血液性缺氧。 因血液中物理溶解的氧量不变，PaO2正常， 故又称等张性缺氧（isotonic hypoxia）。 2. 原因： n 贫血：贫血性缺氧（anemic hypoxia） n 一氧化碳中毒：碳氧血红蛋白（HbCO） n 高铁血红蛋白血症：HbFe3+OH；肠源性紫绀 n 血红蛋白与氧的亲和力异常增强 HbCO引起缺氧的机制： n 失去携带氧气的能力 n 增加Hb与氧气

7、的亲和力 n 抑制2, 3-DPG的产生 n Fe3+与羟基牢固结 合，失去携氧能力 n 剩余的Fe2+与O2亲 和力增强，氧离曲线 左移 N 3. 血氧变化特点： 4. 组织缺氧的机制： n Hb携O2量减少，携O2能力减弱 n Hb与O2的亲和性异常增高，使Hb不易释放氧 5. 皮肤粘膜颜色： 贫血：皮肤、粘膜较苍白 n HbCO：皮肤、粘膜成樱桃红色 n HbFe3+OH：呈浅咖啡色（青石板色），明显紫绀 n Hb与O2的亲和力增高：皮肤、粘膜呈鲜红色 PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 注意：Hb与氧亲和力增强时，CO2max和CaO2都正常。 气体在血液中的运输（

8、血液循环）气体在血液中的运输（血液循环） 大气氧大气氧 吸入肺泡、弥散入血液吸入肺泡、弥散入血液 与血红蛋白结合与血红蛋白结合 组织细胞摄取、利用组织细胞摄取、利用 （三）循环性缺氧(circulatory hypoxia) 1. 概念： 由于组织血流量减少使组织氧供减少所引起的 缺氧，称循环性缺氧或低动力性缺氧（hypokinetic hypoxia）。 循环性缺氧可分为缺血性缺氧（ischemic hypoxia）和淤血性缺氧（congestive hypoxia）。 2. 原因： n 全身性循环性缺氧：酸中毒 n 局部性循环性缺氧 3. 血氧变化特点：（单纯性） 4. 组织缺氧的机制：

9、血供减少或因淤血造成血流减慢，虽然单位容积血液弥 散给组织的氧量较多，但单位时间内流经组织细胞的血流 量减少。 5. 皮肤粘膜颜色： 动脉缺血：皮肤苍白 n 静脉淤血：容易引起紫绀 PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 注：左心衰竭(肺水肿), 休克(ARDS)：PaO2, SO2, CaO2 气体在血液中的运输（血液循环）气体在血液中的运输（血液循环） 大气氧大气氧 吸入肺泡、弥散入血液吸入肺泡、弥散入血液 与血红蛋白结合与血红蛋白结合 组织细胞摄取、利用组织细胞摄取、利用 (四) 组织性缺氧 (histogenous hypoxia） 1. 概念： 在组织供氧正常的情况下

10、，因组织、细胞利用氧的 能力减弱所引起的缺氧称为组织性缺氧，又称氧利用障 碍性缺氧 。 2. 原因： n 药物对线粒体氧化磷酸化抑制： 组织中毒性缺氧（histotoxic hypoxia） n 呼吸酶合成减少：B1、B2、PP等维生素缺乏 n 线粒体损伤：放射线、细菌毒素、尿毒症 n 组织水肿：增加氧弥散距离 NADH 琥珀酸 FMN FAD 胍乙腚 巴比妥 鱼藤酮 CoQcyt bcyt c1cyt ccyt aa3O2 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 呼吸链及氧化磷酸化抑制剂作用环节 CN-+ Cytaa3Fe3+Cytaa3Fe3+_

11、CN- 3. 血氧变化特点： 4. 组织缺氧的机制： 组织细胞利用氧障碍 5. 皮肤粘膜颜色： 死于氰化物中毒的人，皮肤、粘膜色泽较红润， 其面容如入睡者相仿。 PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 四种单纯性缺氧的发生原因 缺氧缺氧类型类型原发性原发性变化变化其他其他血氧指标变化血氧指标变化PaCO2 低低张性缺氧张性缺氧PaO2SaO2CO2max N CaO2AVdO2或N可能或 血液血液性缺氧性缺氧 严重贫血CO2max SaO2 NPaO2 NCaO2AVdO2 HbCO血症和 HbFe3OH血症 CO2max 和CvO2 相对 SaO2 NPaO2 NCaO2AV

12、dO2 单纯Hb与O2 亲和性过高 CvO2PaO2与SaO2 NCO2max NCaO2 NAVdO2 循环性循环性缺氧缺氧 淤血性CvO2PaO2与SaO2 NCO2max NCaO2 NAVdO2 缺血性无原发变化同上同上同上AVdO2 N 组织性组织性缺氧缺氧 组织中毒性CvO2PaO2与SaO2 NCO2max NCaO2 NAVdO2 表52 各种原因引起缺氧时血气变化的特点 四种单纯性缺氧的血气变化特点 内毒素血症 肺淤血、水肿 循环障碍 失血 Hb 失血性休克 四、缺氧对机体的影响 n 细胞对氧利用能力增强：线粒体数目，呼吸酶活性 n 肌红蛋白增加：与氧的亲和力增加 n 糖酵解

13、增强 n 低代谢状态：合成代谢减少，离子泵功能抑制 1. 代偿性变化 低氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1, HIF-1 ） 正常氧正常氧 HIF-1a a Ub VHL E3-ligase Von Hippel- indau OH Pro 564/402 Prolyl-4-hydroxylase (Fe2+,O2) HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a ba 细胞缺氧代偿反应的分子机制 HIF-1调控的缺氧代偿反应调控的缺氧代偿反应 细胞缺氧 膜对离子的 通透性增高 ATP减少 膜电位降低

14、 钠泵功能障碍 ATP 消耗增多 细胞水肿 线粒体肿胀 溶酶体肿胀 合成代谢障碍 各种酶代谢障碍 加重能量代谢障碍 进入线粒体，使其功能发生障碍 和钙调蛋白激活磷脂酶，使膜磷脂分解 自由基生成增加 2. 损伤性变化 轻度缺氧线粒体功能增强 线粒体损伤严重缺氧ATP n 氧化应激：ROS生成，膜脂质过氧化，膜结构破坏 n 供氧障碍：损伤线粒体的功能和结构 n 线粒体用氧障碍：某些理化和生物因素可损伤线粒体 各种因素使得线粒体呼吸链中断 n 钙稳态紊乱：钙沉积，抑制氧化磷酸化 缺氧引起机体功能和代谢障碍缺氧引起机体功能和代谢障碍主要通过主要通过线粒线粒 体途径体途径引起能量代谢障碍导致细胞损伤引起

15、能量代谢障碍导致细胞损伤 溶酶体肿胀、破裂和释出大量溶酶体酶，引起 细胞及其周围组织的溶解、坏死。 1. 脑组织耗氧量大，对缺氧极为敏感。 缺氧15sec，昏迷；3min，昏迷数日；8-10min，不可逆性损伤 2. 严重缺氧时，短时间出现视觉减弱，意识丧失，伴 有惊厥；缺氧发生较缓慢时，表现为神经精神症状， 随后出现中枢神经系统功能抑制。 3. 缺氧时，CNS功能障碍的机制： （1）线粒体结构和功能受损 （2）神经递质失调 （3）酸碱平衡紊乱 （4）脑水肿（细胞和间质） 机制 ： 脑细胞能量代谢障碍，脑细胞水肿 脑微血管通透性增加，血脑屏障功能受损 脑血管扩张、脑血管流量剧增,使流体静压增高

16、 高原脑水肿高原脑水肿 (high - altitude cerebral edema , HACE) 重度高原反应并发症，颅内高压，重度高原反应并发症，颅内高压，CNS受损。受损。 急性缺氧时最主要的代偿反应急性缺氧时最主要的代偿反应低氧通气反应低氧通气反应 呼吸功能增强使呼吸功能增强使肺通气量增加肺通气量增加 肺通气量增加减低增高适应 2）PaCO2的变化 3）胸廓呼吸运动的增强 4）低张性缺氧引起肺通气变化的时相经过 1）PaO2降低 8kPa刺激外周化学感受器，增加肺通气量 4kPa抑制呼吸中枢，使肺通气量减低 PaCO2增高可刺激延髓呼吸中枢，使肺泡通气量增加 PaCO2过高（10.

17、7kPa），抑制呼吸中枢 过度通气使PaCO2减低，降低了CO2对中枢化学感受器的刺激， 限制肺通气量的增加 促进静脉回流，增加心输出量和肺血流量，有利于氧的 摄取和运输 机制： PaO2降低 PaCO2增高及中枢pH降低 交感神经兴奋 发病机制： n缺氧性肺血管收缩，肺动脉高压； n肺毛细血管壁通透性增加（ROS，炎症介质）； n外周血管收缩，肺血流量增多； n肺水清除障碍。 1. 进入2500m高原后14d内出现 2. 发病率：5.717.7 3. 临床表现：胸闷，咳嗽，发绀，呼吸困难，血性泡沫痰 4. 体征：肺部湿罗音 抑制呼吸中枢 PaO230mmHg 1）心输出量增加 对急性缺氧有一

18、定的代偿意义， 可提高全身组织的供氧量 U心率加快 U心肌收缩性增强 U静脉回流量增加 2）血流重分布 保证生命重要器官的氧供应 U皮肤、腹腔内脏血管收缩 U脑血管和心脏的冠脉收缩不明显 3）肺血管收缩 慢性缺氧的代偿性反应 U增加氧的弥散面积 U缩短氧的弥散距离 4）毛细血管增生 1）心输出量增加 2）血流重分布 3）肺血管收缩 4）毛细血管增生 U肺小动脉收缩，有利于维持VA/Q合适的比例 U肺动脉高压，使血流充分利用了肺组织上部的肺泡通气 （缺氧性肺血管收缩） . . 代偿性变化 缺氧性肺动脉高压的发生机制 病理生理学 第八版 人民卫生出版社 图7-5 急性 缺氧 慢性 缺氧 n 心肌的

19、收缩与舒张功能降低：心肌缺氧和酸中毒 n 心律失常：窦性心动过缓、引起期前收缩和各种心律失常， 包括引起心室纤维颤动致死 n 静脉回流减少：严重、持久的缺氧使得外周血管扩张，血 液淤滞 n 肺动脉高压：使得右室后负荷增加，引起右心室肥大代偿、 失代偿、心力衰竭 1）红细胞增多 U急性缺氧 脾脏、肝脏收缩，将储存血液释放入体循环，增加氧的摄取 和运输能力 U慢性缺氧 血浆中EPO增加，使红细胞数和Hb量明显增加 T可增加血液的氧容量和氧含量 T过度增加可使血粘度增加 2）氧合血红蛋白解离曲线右移 缺氧时红细胞内2,3-DPG增多， 2,3-DPG增多使氧离曲线右移 T有利于HbO2在组织部位释放

20、出较多的氧 T当paO2低于8kPa时，氧离曲线右移会明显影响肺部血液 对氧的摄取 1）红细胞增多 2）氧合血红蛋白解离曲线右移 代偿性变化 1. 血液粘滞度增高 2. 外周阻力增大 3. 心脏后负荷增高 缺氧治疗的病理生理基础 吸氧 n 对低张性缺氧最有效 n 提高血液性缺氧和循环性缺氧 患者血液物理溶解的氧 n 组织性缺氧治疗关键是解除呼 吸链酶的抑制 l 掌握不同类型缺氧的基本概念、发生原因和机制。 l 描述各型缺氧患者皮肤粘膜的主要特征和血氧变化的特点。 l 阐述缺氧时机体的代偿适应反应和失代偿的损伤性变化的特点。 l 明确缺氧引起细胞损伤的原因和机制。 l 熟悉常用的血氧指标及其意义

21、和影响因素。 l 熟悉缺氧时细胞的氧敏感调节与适应性变化。 l 熟悉氧疗的主要原则及其病理生理学基础。 l 熟悉慢性缺氧引起肺动脉高压的原因和机制。 l 了解机体对缺氧耐受性的因素。 l 了解氧中毒概念、发生原因和机制。 教学大纲 思考题：思考题： * *：回家作业在见习之前由各班的学委发至本邮箱： 14种单纯性缺氧症的发生原因、血气变化特点和相关机制。 2缺氧时机体呼吸、循环有哪些代偿反应？ 3试述缺氧引起肺血管收缩的机制。 4发绀可在缺氧的哪些类型中出现? 在哪些类型中不出现？ 说明其理由。 5试述缺氧时出现氧解离曲线右移的原因和意义。 6缺氧可使组织细胞出现哪些代偿性反应和损伤性变化?

22、7. 缺氧时，2,3-DPG产生增多，为什么？ 8. 慢性缺氧时，引起肺动脉高压的机制。 /wiki/Hypoxemia Hypoxemia refers to low oxygen in the blood, and the more general term hypoxia is an abnormally low oxygen content in any tissue or organ, or the body as a whole. Hypoxemia can cause hypoxia (hypoxemic hypoxia), but

23、hypoxia can also occur via other mechanisms, such as anemia. Hypoxemia is usually defined in terms of reduced partial pressure of oxygen (mm Hg) in arterial blood, but also in terms of reduced content of oxygen (ml oxygen per dl blood) or percentage saturation of hemoglobin (the oxygen binding prote

24、in within red blood cells) with oxygen, which is either found singly or in combination. While there is general agreement that an arterial blood gas measurement which shows that the partial pressure of oxygen is lower than normal constitutes hypoxemia, there is less agreement concerning whether the o

25、xygen content of blood is relevant in determining hypoxemia. This definition would include oxygen carried by hemoglobin. The oxygen content of blood is thus sometimes viewed as a measure of tissue delivery rather than hypoxemia. Hypoxemia (低氧血症) 2,3-DPG H+, CO2 温度温度 2,3-DPG H+ , CO2 温度温度 血液血液组织液组织液细胞内液细胞内液 毛细血管动脉段paO2（1） 100mmHg 血流速度（2） 弥