hypoxia缺氧病理生理

hypoxia缺氧病理生理第一页，共69页。O2CaO2HbO2CaO2供氧过程利用氧CvO2CvO2BloodbloodflowPaO2肺v.主a.肺a.腔v.Oxygensupply=CaO2XtissuebloodflowOxygenconsumption=Ca-vO2Xtissuebloodflow氧的获得和利用第二页，共69页。ConceptofhypoxiaHypoxiareferstoadeficiencyofoxygenineitherthedeliveryortheutilization

atthetissuelevel,whichcanleadtochangesinfunction，metabolismandevenstructureofthebody.指组织

供氧减少或用氧障碍，从而引起其代谢、功能以致形态结构发生异常变化的病理过程。第三页，共69页。第一节常用血氧指标及其意义第四页，共69页。1.血氧分压(partialpressureofoxygen,PO2)Oxygendissolvedinplasmaformanoxygentension物理溶解的O2

产生的张力(氧张力)正常值PaO2:100mmHg吸入气PAO2外呼吸功能PvO2:40mmHg组织摄氧和用氧的能力影响因素第五页，共69页。指100ml血液中的血红蛋白，在氧分压为150mmHg、二氧化碳分压为40mmHg、温度为38℃时，所能结合氧的最大毫升数，即100ml血液中血红蛋白（Hb）的最大带氧量。正常值1gHbmlO215gHb20mlO2取决于Hb的质与量Hb的质:与氧结合的能力Hb的量:每100ml血所含Hb的数量2.Oxygenbindingcapacity,

CO2max（氧容量）第六页，共69页。3.O2content,

CaO2（氧含量）指100ml血液中实际含有的氧量(ml数)，包括物理溶解的和化学结合的氧量，但因正常时物理溶解的氧量很少(0.3ml/dl)，常可忽略不计。

正常值:动脉血19ml/dl;静脉血14ml/dl取决于氧分压与氧容量第七页，共69页。4.oxygensaturation,SaO2（氧饱和度）正常值动脉血93-98%;静脉血70-75%取决于氧分压,两者的关系可用氧解离曲线表示(血氧含量－溶解的氧量)血氧容量SaO2(%)

＝×100%CO2max第八页，共69页。氧分压与氧饱和度的关系——氧解离曲线2040608010020406080100氧饱和度%氧分压(mmHg)pH↓2,3DPG↑CO2↑T↑pH↑2,3DPG↓CO2↓T↓P50:反映Hb与氧亲和力的指标。SO2为50%时的PO2。P50增大，Hb与氧的亲和力减小。P50第九页，共69页。表.氧解离曲线的特点

PO2SO2(%)线形意义部位特点上段60~10090~97.4平坦Hb与O2结合肺PO2变化对SO2影响不大中段40~6075~90较陡HbO2释放02安静PO210040

组织100ml血液释放O25ml

下段15~4022~75陡Hb与O2解离活动增PO2略降SO2

强组织供给组织足够的O2第十页，共69页。BloodOxygenisimportantindexreflexingsupplyofO2totissueandtissue’sconsumptionofO2PaO2:partialpressureofbloodoxygenCO2max:oxygenbindingcapacityCaO2:oxygencontentSaO2:oxygensaturationD(CaO2-CvO2):thearterio-venousdifference第十一页，共69页。capacity第十二页，共69页。

第二节

缺氧的类型、原因和发病机制

（重点）（一）低张性缺氧(hypotonichypoxia)（二）血液性缺氧(hemichypoxia)（三）循环性缺氧(circulatoryhypoxia)（四）组织性缺氧(histogenoushypoxia)第十三页，共69页。Classificationofhypoxia(缺氧的类型)O2CaO2HbO2CaO2供氧过程利用氧低张性缺氧血液性缺氧循环性缺氧组织性缺氧CvO2Blood血肺v.主a.腔v.肺a.CvO2PaO2第十四页，共69页。一、乏氧性缺氧（hypoxichypoxia)概念：以动脉血氧分压（PaO2）降低为基本特征的缺氧称为乏氧性缺氧，又称低张性缺氧（HypotonicHypoxia

）。hypotonichypoxiareferstodecreasedPaO2,makingCaO2reducedandcausinganinadequatesupplyofO2totissue.

由于动脉血氧分压降低，使氧含量减少，组织供氧不足Hypoxia=?=hypoxemiaHypoxemia:PaO2≤60mmHg第十五页，共69页。1.原因与机制(1)外环境氧分压过低decreasedPO2ininspiredair:

见于登上高山等、通气不良的矿井等(2)外呼吸功能障碍externalrespiratorydysfunction:

见于肺通气功能障碍、肺换气功能障碍(3)静脉血分流入动脉shuntingofvenousintoarterialblood:见于有右向左分流的心脏病室间隔缺损伴肺动脉高压右向左分流第十六页，共69页。AltitudeairpressurePairO2PAO2(m)(mmHg)(mmHg)(mmHg)Sealevel76015910510006801409020006001257030005301106250004058545366744080002705630外环境氧分压过低第十七页，共69页。第十八页，共69页。left-to–rightshuntright-to-leftshuntVentricularseptaldefectVentricularseptaldefectwithpulmonaryarteryconstrictionventricleatriumaorta第十九页，共69页。3.血氧指标的变化2组织缺氧的机制PaO2↓毛细血管PO2↓向细胞弥散速度↓A-V氧含量差PaO2CaO2

SaO2CO2maxD(CaO2-CvO2)4.皮肤粘膜:发绀第二十页，共69页。ConceptofCyanosis(发绀)AveragedeoxygenatedHb(HHb)inthebloodcapillaryisincreasedbymorethan5g/dl(gram/deciliter),whichmaketheskinandmucosasuchaslips,nailbedsappearbluishdiscoloration.毛细血管中的脱氧Hb平均浓度超过5g/dl,皮肤粘膜青紫色第二十一页，共69页。Therelationshipbetweenhypoxiaandcyanosis

1.Cyanosisisanappearanceofhypotonicandcirculatoryhypoxia

2.Severeanemiadoesnotappearcyanosis3.Apersonwithpolycythemia(红细胞增多症)orincoldenvironmentmayhavecyanosisthoughhypoxiaisabsentatthistime第二十二页，共69页。二血液性缺氧（hemichypoxia）概念：由于血红蛋白数量减少或性质改变，以致血液携带氧的能力降低或血红蛋白结合的氧不易释出而引起的缺氧称血液性缺氧（hemichypoxia).

hemichypoxiareferstothealteredquantity/quality（theaffinityforO2）ofhemoglobin(Hb),resultingintissuehypoxia.血液性缺氧的特征性血氧变化是血氧容量降低。第二十三页，共69页。1血红蛋白（Hb）是由两对珠蛋白肽链和4个亚铁血红素构成。珠蛋白4条肽链（α、β链）；亚铁血红素：原卟啉、铁。2特点：（1）正常情况下，99%Hb为还原Hb（HbA），1%为高铁Hb（HbF）。（2）只有Fe2+状态的Hb才能与氧结合，称为氧和血红蛋白。第二十四页，共69页。原因与机制:ThedecreasedquanityofHb:ThealteredqualityofHb:anemiaCOpoisoningCO中毒Methemoglobinemia高铁血红蛋白血症第二十五页，共69页。ThehypoxicmechanismsofCOpoisoning

TheaffinityofHbforCOismuchhigherthanitsAffinityforO2,(Hb与CO的亲和力比O2高210倍)COinducetheHbO2dissociationcurveshiftingtotheleftbecauseCOinhibitglycolysiswithinRBC,whichreducetheproductionof2,3DPG,thereforeimpairedabilitytounloadO2inthetissueCO能抑制红细胞内糖酵解，使2,3DPG减少，氧解离曲线左移.

第二十六页，共69页。ThehypoxicmechanismsofMethemoglobinemiaFe3+不能携氧

Fe2+-O2不能解离

HbFe3+OH1.HbFe3+OHlosetheabilityofHbcarryingO2becausetheFe3+inHbcombinewithOHtightly.2.HbFe3+OHmaketheHbO2dissociationcurveshifttotheleft,thereforeimpairedtheabilitytounloadO2inthetissue.第二十七页，共69页。高铁血红蛋白血症（Methemoglobinemia,MHb）HbFe2+

HbFe3+OH氧化剂

亚硝酸盐肠源性发绀高铁血红蛋白血症最常见于亚硝酸盐中毒，如食用大量含硝酸盐的腌菜后，硝酸盐在肠道细菌作用下还原为亚硝酸盐，大量吸收入血后，导致高铁血红蛋白血症。若因进食导致大量血红蛋白氧化而引起的高铁血红蛋白血症，皮肤、粘膜可出现青紫颜色，又称肠源性发绀enterogenouscyanosis。第二十八页，共69页。2组织缺氧的机制组织缺氧A-V氧含量差↓Hb与O2亲和力增强，O2不易释出！贫血PaO2CaO2N氧分压降低快毛细血管血液和组织细胞氧分压梯度第二十九页，共69页。PaO2CO2max

CaO2SaO2D(CaO2-CvO2)3血氧指标的变化：4皮肤颜色贫血——苍白COpoisoning——Cherrycolor樱桃红色Methemoglobinemia——Coffeecolor第三十页，共69页。概念：因组织血流量减少引起的组织供氧不足称为循环性缺氧,又称为低动力性缺氧。circulatoryhypoxia(hypokinetichypoxia)isduetotheinadequatebloodflow,causingthedecreasedO2supplytotissue.

特征性的血氧变化是静脉血氧含量降低，动-静脉血氧含量差增大。

三循环性缺氧Circulatoryhypoxia第三十一页，共69页。

循环性缺氧还可分为缺血性缺氧和淤血性缺氧。缺血性缺氧：由于动脉压降低或动脉阻塞造成的组织灌流量不足。淤血性缺氧：静脉压升高使血液回流受阻，毛细血管床淤血造成的组织缺氧。Causes:generalized(全身性血液循环障碍)：心力衰竭、休克localized(局部性血液循环障碍)：栓塞、血栓形成、血管病变。第三十二页，共69页。3血氧变化特点4皮肤颜色缺血的组织苍白淤血的组织发绀2组织缺氧机制：单位时间流经组织血量、氧供动脉血氧指标正常，静脉血氧含量降低，动-静脉血氧含量差增大。PaO2CaO2SaO2CO2max

D(CaO2-CvO2)第三十三页，共69页。

四组织性缺氧

(histogenoushypoxia)概念：在组织供氧正常的情况下，因细胞不能有效地利用氧而导致的缺氧称为组织性缺氧。histogenoushypoxiaresultsfromtheinabilityofcellstoutilizetheO2beingdeliveredtothecells.

第三十四页，共69页。Cyanidepoisoning氰化物中毒Histointoxiation组织细胞中毒Mitochondrialinjury线粒体损伤Disorderedsynthesisofrespiratoryenzyme呼吸酶合成障碍CN-与线粒体中氧化型细胞色素氧化酶上的铁原子结合，使其不能还原，失去传递电子的功能，呼吸链中断SeriousdeficiencyofVitB1,PP某些维生素的严重缺乏1.原因与机制第三十五页，共69页。呼吸链及氧化磷酸化抑制剂作用环节示意图第三十六页，共69页。4.血氧变化的特点3.皮肤颜色HbO2↑→鲜红色或玫瑰色2.缺氧机制：组织用氧障碍静脉血氧含量增高，动-静脉血氧含量差降低PaO2CaO2SaO2CO2

D(CaO2-CvO2)

第三十七页，共69页。

各型缺氧血氧变化的特点CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)血液性NNNNN低张性循环性NNNNNNNN组织性第三十八页，共69页。Itmustbeemphasizedthathypoxiaseeninclinicsisusuallyamixedhypoxia.失血性休克失血循环障碍shocklung肺功能衰竭内毒素血症hemichypoxiacirculatoryh.hypotonich.histogenoush.bleeding→shock在休克晚期，因严重缺氧、酸中毒和经肠道吸收的内毒素等均可损伤细胞线粒体的功能第三十九页，共69页。第三节缺氧对机体的影响

functionalandmetabolicchanges

由于各种类型缺氧所引起的变化既相似，又各具特点.先代偿后障碍——低张性缺氧为例说明缺氧对机体的影响。第四十页，共69页。缺氧对机体的影响取决于缺氧的程度、速度、持续时间和机体的功能状态。Ingeneral,mildandmoderatehypoxiaarecharacterizedbycompensatoryresponses.Inseverehypoxiawithincompletecompensation,themainchangesareorganicdysfunction.Thebody’smain’smaincompensatoryresponseduringacutehypoxiaischaracterizedbyrespiratoryandcirculatorysystem.轻中度缺氧、慢性缺氧、缺氧持续短及机体心肺功能正常可引起机体代偿性反应，反之，机体代偿不全或来不及代偿时易出现代谢功能障碍，甚至死亡第四十一页，共69页。（一）Alterationofrespiratorysystem呼吸系统compensatoryresponse代偿反应损伤性变化第四十二页，共69页。Themajorcompensatoryresponseduringmildandmoderatehypotonichypoxiaisincreaseinpulmonaryventilationvolume.呼吸深、快，肺通气量增加，吸入氧增加第四十三页，共69页。PaO2<60mmHg颈动脉体主动脉体化学感受器反射呼吸深、快胸廓运动胸腔负压特点：急性缺氧有效，伴有PaO2降低者明显促进静脉回流心排出量PaO2PaCO2

肺通气量增加保证重要器官的血液供应慢性缺氧，外周化学感受器敏感性降低第四十四页，共69页。PaO2<60mmHgcarotidaorticChemoceptor+ReflexlyexciteRespiratorycenterPAO2PaO2PaCO2↓InfavorofincreasinginbloodtransportationofO2hyperpneaAlveolarhyperventilation↑Thoracicmovement↑IntrathoracicnegativepressureMechanisms

VenousreturnCardiacoutputLungbloodflow第四十五页，共69页。损伤性变化高原肺水肿：Acutehypotonichypoxiaresultsinhighlandedema.e.g.rapidlyascendingto4000mhighland,acutelungedemamaybeoccurredwithin1-4days.Thepatientsappeardyspnea,coughandcyanosisetc.机制不清。缺氧引起容量血管收缩，回心血量增加，肺血量急剧增加，肺毛细血管压力升高缺氧血管内皮的损伤使毛细血管的通透性增加肺动脉收缩中枢性呼吸功能衰竭PaO2过低〈30mmHg抑制呼吸中枢：呼吸抑制，呼吸节律和频率不规则，肺通气量减少第四十六页，共69页。PaO2<30mmHg→抑制呼吸中枢→中枢性呼吸衰竭第四十七页，共69页。compensatoryresponse代偿反应circulatorydysfunction（二）Alterationofcirculatorysystem循环系统第四十八页，共69页。compensatoryresponse循环系统的代偿反应Increasecardiacoutput，心输出量增加Redistributionofbloodflow，血流分布改变Pulmonaryvaso-constriction，肺血管收缩Capillaryhyperplasiadevelopedduringchronichypoxia,毛细血管增生第四十九页，共69页。1）心输出量增加(Increaseofcardiacoutput)缺氧交感神经兴奋↑心率↑心收缩力↑呼吸↑静脉回流↑第五十页，共69页。2.血流重分布Bloodflowredistribution缺氧交感兴奋↑代谢产物↑皮肤内脏血管收缩心、脑血管扩张代偿意义：保证缺氧时心、脑的血氧供应。Ca2+内流第五十一页，共69页。3）肺血管收缩pulmonaryvasoconstriction缺氧交感兴奋↑维持V/Q正常肺动脉高压缩血管物质肺血管收缩电压依赖性钾通道介导的细胞内钙升高第五十二页，共69页。4）

毛细血管增生(capillaryproliferation):长期缺氧时，细胞生成缺氧诱导因子增多，诱导VEGF等基因高表达，毛细血管增生。第五十三页，共69页。损伤性变化injuredmanifestations

1.肺动脉高压→肺源性心脏病→右心衰（Pulmonaryarterialhypertension)2.心肌舒缩功能障碍（Decreaseofmyocardialcontractility）3.心律失常（Arrhythmia）4.回心血量减少（Reducedvenousreturn）第五十四页，共69页。慢性肺源性心脏病第五十五页，共69页。compensatoryresponse代偿反应损伤性变化（三）血液系统的变化hematologicsystem第五十六页，共69页。代偿性反应compensatoryresponse1.红细胞↑IncreaseofRBC

骨髓造血↑RBC慢性缺氧携氧储血入循环红细胞↑不利：血液粘度增加，增加心脏负担低氧血流经肾脏→刺激肾小管旁间质细胞→生成促红细胞生成素急性缺氧→交感神经兴奋→肝脾血管收缩第五十七页，共69页。2.氧离曲线右移，红细胞向组织释放氧的能力增强。主要原因——2,3-DPG↑糖酵解↑2,3-DPG↑乳酸↑PH↓Hb与O2的亲和力↓释放氧增加氧离曲线右移氧缺不利：肺内的气体交换，若PAO2<60mmHg，氧离曲线右移使血液通过肺泡时结合的氧减少，失去代偿意义第五十八页，共69页。第五十九页，共69页。葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖ATP磷酸果糖激酶（＋）ADP1,6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油酸1，3-二磷酸甘油酸DPGM(＋)2，3-DPGDPGP(-)3-磷酸甘油酸DDPGP(-)2-磷酸甘油酸丙酮酸乳酸（－）（－）1HHb2缺氧通气过度呼碱pH(＋)生成分解HbO22，3-DPG(2,3-di-phospho-glycericacid)binewithHb,causingthatHbcannotcombinewithO2b.reducethepHwithinRBC,shiftingO2Hbcurvetotheright第六十页，共69页。Hb-O2dissociationcurve(氧合血红蛋白解离曲线)154060204060801002,3-DPGH＋,CO2温度2,3-DPGH＋,CO2温度PO2mmHgSO2%Fig.氧合血红蛋白解离曲线P50meanstheO2pressurerequiredtosaturate50%oftheHb.(26-28mmHg)第六十一页，共69页。Thebrainisextremelysensitivetohypoxia.CNS耗氧量大，对缺氧不耐受，尤