病理生理学~缺氧

1、n概述概述n缺氧的类型、原因与机制缺氧的类型、原因与机制n缺氧对机体的影响缺氧对机体的影响n影响机体缺氧耐受性的因素影响机体缺氧耐受性的因素n氧疗和氧中毒氧疗和氧中毒第一节第一节 概述概述General Introduction2H2H2H2HFMNH2NADH NAD2eNADH脱氢酶脱氢酶CoQH2eCytb-c1CoQH2eCytb1Cytc1CytcCyt氧化酶氧化酶2eCyca-a32O-XADPPiATP外呼吸外呼吸血液血液组织组织循环循环缺氧的概念缺氧的概念 由于由于组织供氧不足组织供氧不足或或用氧障碍用氧障碍导致导致机体产生相应的机体产生相应的功能、代谢和形态结构功能、代谢和形

2、态结构改变改变的病理过程称为的病理过程称为缺氧（缺氧（hypoxiahypoxia） 低张性缺氧低张性缺氧血液性血液性缺氧缺氧循环性循环性缺氧缺氧组织性缺氧组织性缺氧概念：概念：正常值：正常值： PaO2 13.3kPa(100mmHg) 吸入气氧分压吸入气氧分压外呼吸的功能外呼吸的功能PvO2 5. 33kPa(40mmHg)内呼吸状态内呼吸状态正常氧分压梯度示意图正常氧分压梯度示意图100 ml血液中Hb被氧充分饱和时的最大带氧量。体外标准条件：体外标准条件： PO2 150 mmHg、CO2 40 mmHg 、 38 1.34ml/g x 15g/dl = 20ml/dl血液中Hb的质(

3、与O 结合的能力)和量100 ml血液中实际含有的氧量。 包括物理溶解的氧（0.3ml/dl) 和与Hb结合的氧量CaO2 19ml/dlCvO2 14ml/dlHb的质和量PO219ml/dl14ml/dl5ml/dlO2O2O2O2O2AV 动脉血氧含量动脉血氧含量 - - 静脉血氧含量，反映组静脉血氧含量，反映组织对氧的摄取和利用能力。织对氧的摄取和利用能力。动静脉血氧差动静脉血氧差(Ca(Ca-Cv-Cv) )Hb结合氧占氧容量的百分数。 9398 7075PO2 （与SO2的关系曲线，称为氧离曲线）H (pH)，2,3-DPG，PaCO2 ，温度血氧含量血氧含量- -溶解的氧量溶解的

4、氧量血氧容量血氧容量100%=SO2血红蛋白在标准状态下的氧离曲线及其影响因素血红蛋白在标准状态下的氧离曲线及其影响因素血氧分压与血氧饱和度的关系血氧分压与血氧饱和度的关系氧离曲线氧离曲线Oxygen dissociation curveOxygen dissociation curve0204060801000204060801002,3-DPGH CO2温度温度2,3-DPG H CO2 温度温度 氧分压氧分压 (mmHg)氧饱和度氧饱和度 (%)肺： PO2 100 mmHg. Hb95氧合组织：PO2：40mmHg. Hb 75% 氧饱和度 25% 的O2 被组织利用P50： SO2为

5、50%时的氧分压,反映Hb与O2的亲和力 正常为26-27mmHg缺氧缺氧供氧不足供氧不足用氧障碍用氧障碍低张性缺氧低张性缺氧血液性缺氧血液性缺氧循环性缺氧循环性缺氧组织性缺氧组织性缺氧通气、换气功能障碍通气、换气功能障碍肺吸入气中氧分压降低肺吸入气中氧分压降低静脉血分流入动脉静脉血分流入动脉血红蛋白含量减少血红蛋白含量减少血红蛋白结构、功能异常血红蛋白结构、功能异常全身循环功能障碍全身循环功能障碍局部循环功能障碍局部循环功能障碍线粒体损伤线粒体损伤线粒体功能受抑制线粒体功能受抑制第二节第二节 缺氧的类型、原因和发病机制缺氧的类型、原因和发病机制低张性缺氧低张性缺氧血液性血液性缺氧缺氧循环性循

6、环性缺氧缺氧组织性缺氧组织性缺氧一、低张性缺氧一、低张性缺氧 hypotonic hypoxiahypotonic hypoxia海拔高度海拔高度 大气压大气压 大气大气PO2 肺泡内肺泡内PO2 (m) (mmHg) (mmHg) (mmHg)海平面 760 159 1051000 680 140 902000 600 125 703000 530 110 625000 405 85 45 366 74 408000 270 56 30 正常正常静脉血分流静脉血分流法洛四联症法洛四联症 皮肤粘膜皮肤粘膜发绀发绀CO2(a-v)HbO2HHb2.6g/dl正常正常5g/dl缺氧缺氧缺氧不一定有

7、发绀，发绀不一定有缺氧。缺氧不一定有发绀，发绀不一定有缺氧。血红蛋白过多或过少时，发绀与缺氧常不一致。血红蛋白过多或过少时，发绀与缺氧常不一致。n重度贫血患者，血红蛋白可降至重度贫血患者，血红蛋白可降至50g/L(5g/dl)50g/L(5g/dl)以下，以下，出现严重缺氧，但不会发生紫绀。出现严重缺氧，但不会发生紫绀。n红细胞增多时红细胞增多时 ，血中脱氧血红蛋白超过，血中脱氧血红蛋白超过50g/L(5g/dl)50g/L(5g/dl)，出现发绀，但可无缺氧症状。，出现发绀，但可无缺氧症状。nPaO2O2镰刀形红细胞贫血镰刀形红细胞贫血(Sickle Cell Anemia)谷氨酸谷氨酸 缬

8、氨酸缬氨酸樱桃红色樱桃红色CO中毒中毒HbCOHbCOHbFe2+ HbFe3+OH氧化剂氧化剂 亚硝酸盐亚硝酸盐（咖啡色）（咖啡色）亚硝酸盐亚硝酸盐FeFe3+3+不能携氧不能携氧FeFe2+2+-O-O2 2不能解离不能解离 高铁高铁HbHb血症血症HbFe3+OH输入大量库存血：输入大量库存血：RBC 2,3-DPG输入大量碱性液体：输入大量碱性液体： (pH升高通过升高通过Bohr效应效应增强增强Hb与与O2的亲和力的亲和力) 0204060801000204060801002,3-DPGpHCO2温度2,3-DPG pH CO2 温度氧分压氧分压 (mmHg)氧饱和度氧饱和度 (%)

9、- 血红蛋白在标准状态下的氧离曲线及其影响因素血红蛋白在标准状态下的氧离曲线及其影响因素贫血CO中毒高铁HbHb与O2亲和力增高皮肤粘膜皮肤粘膜发绀发绀苍白苍白咖啡色咖啡色樱桃红樱桃红CO2(a-v)如心力衰竭、休克如动脉硬化，血管炎，血栓形成，血管痉挛或受压等v 淤血淤血: : stagnant hypoxia动脉动脉静脉静脉毛细血管毛细血管内压内压动脉动脉静脉静脉毛细血管毛细血管内压内压19ml/dl12ml/dl7ml/dlO2O2O2O2O2AVO2O2O2单位时间流经组织的总血量单位时间流经组织的总血量 总氧量总氧量 皮肤粘膜皮肤粘膜发绀发绀苍白苍白咖啡色咖啡色樱桃红樱桃红苍白，发绀

10、苍白，发绀CO2(a-v)NADH琥珀酸琥珀酸FMNFAD胍乙腚胍乙腚巴比妥巴比妥鱼藤酮鱼藤酮CoQcyt bcyt c1cyt ccyt aa3O2抗霉素抗霉素A苯乙双胍苯乙双胍8-氢氢-羟基喹啉羟基喹啉萘醌萘醌氰化物氰化物一氧化碳一氧化碳硫化氢硫化氢叠氮化合物叠氮化合物阻断呼吸链的药物或毒物阻断呼吸链的药物或毒物鲜红色鲜红色皮肤粘膜皮肤粘膜发绀发绀苍白苍白咖啡色咖啡色樱桃红樱桃红苍白，发绀苍白，发绀鲜红色鲜红色CO2(a-v)(一一) 代偿性反应（代偿性反应（Compensatory Reaction） 意义：意义： 提高PaO2 增加回心血量PaO2(60mmHg)颈动脉体、主动颈动脉体

11、、主动脉体化学感受器脉体化学感受器呼吸运动呼吸运动肺泡通气量肺泡通气量呼吸中枢兴奋呼吸中枢兴奋( (二二) )损伤性变化（损伤性变化（Injured ManifestationsInjured Manifestations）高原性肺水肿高原性肺水肿（ high altitude pulmonary edema, HAPE ）机制：机制：肺动脉收缩，肺动脉压，肺毛细血管压肺血管内皮细胞通透性交感-肾上腺髓质系统兴奋肺水清除障碍少数人从平原快速进入3000 m以上高原时，发生高原肺水肿。发病率1左右。临床表现：呼吸困难，发绀，咳嗽，咳白色或粉红色泡沫痰，肺部出现湿罗音等。中枢性呼吸衰竭中枢性呼吸衰

12、竭PaO230mmHg抑制呼吸中枢抑制呼吸中枢中枢性呼吸衰竭中枢性呼吸衰竭1.1.心输出量增加心输出量增加PaO2化学感受器化学感受器呼吸运动呼吸运动肺牵张反射肺牵张反射交感交感N N迷走迷走N N心血管中枢心血管中枢受受体体血管扩张血管扩张血压下降血压下降压力感受器压力感受器心率心率心收心收缩性缩性静脉回流量静脉回流量CO2蓝斑蓝斑儿儿茶茶酚酚胺胺缺氧缺氧交感神交感神经兴奋经兴奋血管收缩血管收缩局部组织乳酸、腺苷局部组织乳酸、腺苷等代谢产物堆积等代谢产物堆积血管扩张血管扩张皮肤、腹腔内脏皮肤、腹腔内脏心、脑心、脑调整肺内血流与通气量的比例，获得较高的调整肺内血流与通气量的比例，获得较高的Pa

13、O2O2O2PO2 PaO2 O2PO2 PaO2 PaO2 PO2 PaO2 V/Q0.8V /Q0.8V /Q 0.8O2使肺上部肺泡通气能得到充分的利用使肺上部肺泡通气能得到充分的利用 缺氧对平滑肌的直接作用缺氧对平滑肌的直接作用 体液因素：体液因素：TXATXA2 2、ET ET PGIPGI2 2、NO NO 交感神经的作用交感神经的作用毛细血管密度增加，缩短氧弥散毛细血管密度增加，缩短氧弥散至细胞的距离，增加供氧至细胞的距离，增加供氧缺氧刺激血管内皮生长因子缺氧刺激血管内皮生长因子（VEGF）基因表达增加，）基因表达增加，促使毛细血管增生促使毛细血管增生腺苷增多，可刺激血管生成腺苷

14、增多，可刺激血管生成脑，心，骨骼肌脑，心，骨骼肌特点：特点： 慢性缺氧明显慢性缺氧明显1. RBC Hb G6-P-G6-P-F1,6-DPF磷酸二羟丙酮1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸2-磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛PFKADPATP丙酮酸乳酸2,3-DPGDPGMDPGPDPGP脱氧Hb-2,3DPG-Hb-过度通气pH+DPGP-呼碱- 缺氧时红细胞缺氧时红细胞 2,3-DPG增多的机制增多的机制POPO2 260mmHg , Hb 60mmHg , Hb 与与OO2 2结合受阻，结合受阻，SOSO2 2 , , 失去代偿意义。失去代偿意义。O2CNSCNS耗氧量大，对

15、缺氧不耐受，尤以灰质更敏感。耗氧量大，对缺氧不耐受，尤以灰质更敏感。代偿：代偿：轻度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保证脑组织血轻度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保证脑组织血流供应流供应失代偿：失代偿：严重缺氧或长时间缺氧：严重缺氧或长时间缺氧： 神经系统功能障碍神经系统功能障碍 脑水肿和脑细胞受损脑水肿和脑细胞受损（一）代偿性反应（一）代偿性反应n 细胞利用氧能力细胞利用氧能力: : 线粒体密度线粒体密度呼吸链中的酶呼吸链中的酶 n 糖酵解糖酵解 n 低代谢状态低代谢状态n 肌红蛋白等携氧蛋白肌红蛋白等携氧蛋白：与氧的亲和力高与氧的亲和力高缺氧诱导因子-1（hypoxia inducible fa

16、ctor-1,HIF-1) 是细胞在缺氧条件下产生的核蛋白。 HIF-1的靶基因主要包括以下几种： 促红细胞生成素（EPO）编码基因 血管内皮生长因子（VEGF）编码基因 葡萄糖载体蛋白-1（GLUT-1）和糖酵解编码基因 血红素加氧酶（HO-1）和诱导型NO合酶（iNOS） 编码基因细胞对缺氧反应的机制细胞对缺氧反应的机制（二）损伤性变化（二）损伤性变化n 细胞膜损伤细胞膜损伤n 线粒体损伤线粒体损伤n 溶酶体损伤溶酶体损伤n 细胞凋亡细胞凋亡膜电位下降，能量不足膜电位下降，能量不足NaH2O KCa2细胞肿胀细胞肿胀离子泵运转加速离子泵运转加速能量消耗增加能量消耗增加细胞内代谢障碍细胞内代

17、谢障碍ATP生成减少生成减少离子泵功能下降离子泵功能下降抑制线粒体呼吸功能抑制线粒体呼吸功能激活磷脂酶，促使自由激活磷脂酶，促使自由基生成，膜磷脂降解，基生成，膜磷脂降解，细胞损伤加重细胞损伤加重细胞膜的变化细胞膜的变化严重缺氧，线粒体外用氧障碍严重缺氧，线粒体外用氧障碍进一步影响线粒体呼吸功能进一步影响线粒体呼吸功能轻度缺氧早期，线粒体功能加强轻度缺氧早期，线粒体功能加强形态变化：形态变化：肿胀，嵴崩解，外膜破碎，基质外溢肿胀，嵴崩解，外膜破碎，基质外溢溶酶体的变化溶酶体的变化缺氧，酸中毒，胞内游离缺氧，酸中毒，胞内游离Ca2+ 增加，使磷脂增加，使磷脂酶活性增高，溶酶体膜损伤，肿胀，破裂，酶活性增高，溶酶体膜损伤，肿胀，破裂，溶酶体酶释放，组织溶解，坏死溶酶体酶释放，组织溶解，坏死NaNa+ +、CaCa2+2+内流，内流，K K+ +外流外流细胞膜通透性细胞膜通透性 线粒体