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1、第三章 缺 氧,病理教研室,掌握 缺氧的概念。 缺氧的类型与特点。熟悉 常用的血氧指标及其意义。 缺氧时机体的功能和代谢变化。了解 影响机体对缺氧耐受性的因素。 氧疗和氧中毒。,内容要求：,第一节 概念和常用的血氧指标,缺氧：因组织供氧缺少或氧利用障碍引起的细胞发生代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程需氧量：成人：250ml/min体内储存：1500ml,氧气的运输与利用,氧的供应呼吸功能,血红蛋白血液循环,细胞摄取氧,线粒体功能,常用血氧指标一 、血氧分压（Partial Pressure of Oxygen,PO2 ）：以物理状态溶解于血液的氧所产生的张力。,二、血氧容量（oxygen
2、binding capacity, CO2max）：100ml血液中血红蛋白被氧充分饱和时的最大带氧量。,常用血氧指标,氧饱和条件：38，氧分压150mmHg，二氧化碳分压40mmHg 正常值： 20ml/dl影响因素：血红蛋白的质和量反映：血液携带氧的能力,三、血氧含量（oxygen content, CO2）： 100ml血液中实际的带氧量 （血红蛋白结合氧+溶解氧）,动脉血氧含量（CaO2）=19ml/dl静脉血氧含量（CvO2）=14ml/dl组织摄氧量=动-静脉血氧含量差影响因素：氧分压，氧容量,常用血氧指标,四、血氧饱和度(oxygen saturation, SO2)指血液中已经
3、与氧结合的血红蛋白占血液总血红蛋白的百分比。,常用血氧指标,氧离曲线：反映血氧分压与血氧饱和度之间的关系。,PO2（mmHg）,SO2(%),P50,P50是指血红蛋白氧饱和度为50%时的血氧分压，可以反映Hb与O2的亲和力正常为2627mmHg（3.473.6kPa）P50增大，氧离曲线右移，表示Hb与O2的亲和力小P50减小，氧离曲线左移，说明亲和力大,第二节 缺氧的类型和特点,一、低张性缺氧二、血液性缺氧三、循环性缺氧四、组织性缺氧,氧的运输,由于肺泡氧分压降低，或静脉血分流入动脉，以致PaO2降低，动脉血氧含量减少，组织供氧不足，又称乏氧性缺氧（hypoxic hypoxia）,一、低
4、张性缺氧 hypotonic hypoxia,（一）.原因和机制,大气性缺氧吸入气氧分压低，PaO2随之降低。外呼吸功能障碍 肺通气和/或换气功能降低，血液通过肺摄取的氧减少，PaO2和CaO2降低。由呼吸功能障碍而引起的缺氧，又称呼吸性缺氧（respiratory hypoxia）。静脉血分流入动脉（静脉血掺杂）右心的静脉血可部分经室缺处流入左心。肺动静脉血功能性或解剖性分流增加。,（二）、.血氧变化特点,慢性缺氧时，单位容积血液内红细胞数和血红蛋白量增多，氧容量增加,发绀 (cyanosis),概念： 毛细血管血液中还原血红蛋白浓度达到超过5g/dl时，可使皮肤和黏膜呈青紫色，称为发绀。,
5、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。重度贫血患者，血红蛋白可降至50g/L(5g/dl)以下，出现严重缺氧，但不会发生紫绀。红细胞增多时 ，血中还原血红蛋白超过50g/L(5g/dl)，出现发绀，但可无缺氧症状。,“紫娃”,高原5100m,先天性心脏病,二、血液性缺氧（hemic hypoxia）,是指由于血红蛋白质和量的改变，致血液携氧能力降低，血氧含量减少，或血红蛋白结合的氧不易释出而导致的缺氧。由于以物理状态溶解在血液内的氧不受血红蛋白的影响，因此动脉血氧分压正常，故又称为等张性缺氧（isotonic hypoxia）。,（一）、原因和机制,1、
6、贫血（anemia） 血红蛋白数量减少：2、一氧化碳中毒,Hb+CO,CO-Hb 亲和力 Hb-O2,HbCO无携氧能力，氧与Hb结合数量减少，Hb 释放氧减少,3.高铁血红蛋白血症（methemoglobinemia）,亚硝酸盐、过氯酸盐及磺胺衍生物等氧化剂可使血红素中的二价铁氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白（methemoglobin, HbFe3+OH）, 导致高铁血红蛋白血症-失去携带氧的能力肠源性发绀（enterogenous cyanosis）：当血液中HbFe3+OH达到1.5 g/dl时，皮肤、黏膜可出现青紫颜色，称为肠源性紫绀。,（二）. 血液性缺氧血氧变化特点,动脉血氧分压,
7、血氧容量,动-静脉血氧含量差,皮肤黏膜,正常,正常,降低,正常或降低,动脉氧饱和度,动脉血氧含量,降低,降低,降低,苍白,咖啡色,樱桃红色,三、循环性缺氧（circulatory hypoxia）,由于组织血流量减少，单位时间内供给组织的氧量减少而引起的缺氧，又称低血流性缺氧（hypokinetic hypoxia）分类：局部性的：如血管狭窄或阻塞全身性的：如心力衰竭、休克缺血性缺氧（ischemic hypoxia）淤血性缺氧（stagnant hypoxia）,(一)、原因和机制,缺血性缺氧因动脉血液灌流不足引起的缺氧局部性如动脉血栓形成、动脉粥样硬化以及血管痉挛等，全身性血液循环障碍常见
8、于休克淤血性缺氧静脉回流障碍引起的组织器官血液淤滞而导致的缺氧见于静脉栓塞或受压(局部性)和心力衰竭,(二). 血氧变化特点,动脉血氧分压,血氧容量,动-静脉血氧含量差,皮肤黏膜,正常,增高,正常,动脉氧饱和度,动脉血氧含量,正常,正常,易出现发绀,静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量,降低,四、组织性缺氧（histogenous anoxia）,由于组织细胞利用氧的能力不足而引起的缺氧称为组织性缺氧。,(一). 原因和机制,线粒体功能受抑制：某些药物或毒物阻断呼吸链。呼吸酶合成减少：辅酶缺乏：VB1，VB2，VPP线粒体损伤：高温、放射线、细菌毒素,(二). 血氧变化特点,动脉血氧分压,血氧容量,
9、动-静脉血氧含量差,皮肤黏膜,正常,降低,正常,动脉氧饱和度,动脉血氧含量,正常,正常,鲜红,静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量,增高,各型缺氧的血氧和皮肤黏膜改变,O2,O2,O2,Hb,O2,O2,供氧过程,利用氧,1,1,1,1,低张性缺氧,血液性缺氧,循环性缺氧,组织性缺氧,小结,第三节缺氧时对机体的影响,代偿变化损伤表现,呼吸系统循环系统血液系统中枢神经系统组织细胞,一、呼吸系统,早期,PaO2,呼吸深快,严重,PaO2,呼吸中枢,慢性,外周化学感受器对缺氧敏感性,肺水肿,急性,代偿,失代偿,低氧通气反应（hypoxic ventilation reaction，HVR）,主动脉体颈动脉
10、体,肺通气,肺泡通气量,PaO2,PaO2,PaCO2,CO2 对中感器,肺血流量心输出量,胸廓运动胸内负压静脉回流,氧摄取氧运输,参与呼吸的肺泡数,呼吸面积,氧弥散,肺血管收缩,局部血流量,肺动脉压,肺上部血流,通气/血流,PaO2,呼吸系统的损伤性变化,中枢性呼吸衰竭 严重的急性缺氧可直接抑制呼吸中枢，出现周期性呼吸，呼吸减弱甚至呼吸停止。PaO2过低可直接抑制呼吸中枢。当PaO230 mmHg时，缺氧对呼吸中枢的直接抑制作用超过PaO2降低对外周化学感受器的兴奋作用，发生中枢性呼吸衰竭，表现为呼吸抑制、呼吸节律不规则、通气量减少。,高原肺水肿（high altitude pulmonar
11、y edema, HAPE），,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。表现为呼吸困难，发绀，咳嗽，咳白色或粉红色泡沫痰，肺部出现湿罗音等。发病高峰在进入高原后4872小时，多于夜间发病。寒冷、劳累、肺部感染、过量吸烟饮酒、精神紧张等可诱发高原肺水肿。,发病机制,缺氧引起肺内小动脉不均匀收缩，局部肺毛细血管内压过高肺血管内皮细胞通透性增强，液体渗出 与ROS、VEGF）、IL-1）、TNF-等增多有关交感-肾上腺髓质系统兴奋性增强，外周血管收缩，肺血流量增多肺水清除障碍,肺泡上皮的钠水主动转运功能降低 液体漏出、渗出增多，清除减少，引起肺水肿,二、循环系统,低
12、张性缺氧引起的代偿性心血管反应， 主要表现为： 1.输出量增加 2.血流分布改变 3.肺血管收缩 4.毛细血管增生,1.心输出量增加,PaO2,化学感受器,呼吸运动,肺牵张反射,交感N迷走N,心血管中枢,受体,血管扩张血压下降,压力感受器,心率,心收缩性,静脉回流量,CO2,蓝斑,儿茶酚胺,2.血流分布改变,缺氧,交感神经兴奋,血管收缩,局部组织乳酸、腺苷等代谢产物堆积,血管扩张,皮肤、腹腔内脏,心、脑,3.缺氧性肺血管收缩（hypoxic pulmonary vasoconstriction，HPV）,肥大细胞肺泡巨噬细胞血管内皮细胞,交感神经,受体,缩血管,组胺-H1、白三烯、TXA2、P
13、GF2a,组胺-H2、PGI2、PGE1,扩血管,细胞膜对Na+、Ca2+通透性,Na+、Ca2+内流,兴奋性收缩性,4.毛细血管增生,长期慢性缺氧可促使毛细血管增生，尤其是脑、心脏和骨骼肌的毛细血管增生更显著。毛细血管的密度增加可缩短血氧弥散至细胞的距离，增加对细胞的供氧量，具有代偿意义。机制：腺苷可刺激血管生成 缺氧时ATP生成减少，腺苷形成增多血管内皮生长因子产生和释放,缺氧时循环系统的损伤性变化主要表现为：,缺氧性肺动脉高压心肌的收缩与舒张功能降低心律失常静脉回流减少,1.肺动脉高压,机制： 肺泡缺氧肺血管收缩。 慢性缺氧肺小动脉长期处于收缩状态肺血管中膜平滑肌肥大，血管硬化，形成稳定
14、的肺动脉高压。 红细胞增多血液黏度增高 增加肺循环阻力。 肺动脉高压可导致右心室肥大，甚至心力衰竭。,缺氧性肺动脉高压的发生机制,细胞因子血管活性物质细胞外基质,缺氧,肺血管改建,肺血管收缩,肺动脉高压,Kv,Ca2+i,成纤维细胞增殖,内皮细胞,ROS,增殖,收缩,平滑肌细胞,其他细胞,NOX,AMP/ATP,AMPK,RhoA/ROCK,ROS,Ca2+,cADPR,HIF1,RyR,钙通道,H2O2,MLC-P,红细胞增多,血液粘度增加,2. 心肌收缩与舒张功能降低,心肌缺氧可降低心肌的舒缩功能，甚而使心肌发生变性、坏死。,ATP减少心肌细胞损伤外周阻力增大,3. 心律失常,严重缺氧可引
15、起窦性心动过缓、期前收缩、甚至室颤致死。机制：影响心肌自律细胞功能的稳定性增加异常的自律性活动 传导阻滞复极化不一致,4.静脉回流减少,脑严重缺氧时，呼吸中枢的抑制使胸廓运动减弱，可导致静脉回流减少乳酸、腺苷扩张外周血管回心血量减少，使心输出量减少，而引起循环衰竭,三、血液系统,缺氧时血液系统的代偿性反应主要有红细胞增多和血红蛋白氧解离曲线右移、向组织释放氧的能力增强。红细胞增多氧离曲线右移,1. 红细胞增多,当低氧血肾小管间质细胞生成并释放（EPO）促使红细胞系单向干细胞分化为原红细胞,并促进其分化、增殖和成熟加速Hb的合成促使骨髓内的网织红细胞和红细胞释放入血液。,2.氧解离曲线右移,2,
16、3-DPG,缺氧,糖酵解,血液系统的损伤性变化主要有血液黏滞度增高、血红蛋白与氧的亲和力降低,红细胞过度增多，可使血液黏滞度和血流阻力明显增加，并加重心脏负担，对机体不利。严重缺氧时，红细胞内2，3-DPG增多引起的氧解离曲线右移将减少血红蛋白在肺中的氧合，使动脉血氧饱和度降低。,久居高原者如红细胞过度增多(男性Hb210g/L，女性Hb190g/L)即为高原红细胞增多症，是常见的慢性高原病。多发生于海拔3500m以上地区，由于血液黏滞度异常增高、微循环障碍，组织严重缺氧，易导致血栓形成或局部组织坏死等各种并发症。,四、中枢神经系统,CNS耗氧量大，对缺氧不耐受，尤以灰质更敏感。,轻度缺氧或缺
17、氧早期：血液重新分布保证脑组 织血供严重缺氧或长时间缺氧：神经系统功能障碍 脑水肿和脑细胞受损,缺氧对CNS的作用基本上表现为损伤,急性缺氧：头痛、情绪激动、思维力、记忆力、判断力降低或丧失以及运动不协调等。慢性缺氧：易疲劳、嗜睡、注意力不集中及精神抑郁等。严重缺氧：可导致烦躁不安、惊厥、昏迷甚而死亡。,ATP生成不足酸中毒脑血管扩张神经细胞膜电位降低神经递质合成减少细胞内钙超载溶酶体酶释放细胞水肿间质水肿血脑屏障受损,机制：,表现：,高原脑水肿,缺氧和酸中毒损伤脑血管内皮细胞，使血管壁通透性增高，血管内液体渗出，引起脑间质水肿。缺氧时，脑细胞能量生成减少，细胞膜钠泵功能障碍，导致细胞内钠水潴
18、留，脑细胞水肿。,五、组织和细胞,代偿性反应携氧蛋白表达增加肌红蛋白、脑红蛋白、胞红蛋白增加组织细胞对氧利用的能力增强组织细胞对氧的消耗减少,1.携氧蛋白表达增加,细胞中存在携氧蛋白，它们与氧的亲和力高于血红蛋白，可有效地促进氧分子向细胞内转移，增强细胞对氧的摄取能力。在细胞氧供-需不平衡时，携氧蛋白释放所结合的氧供细胞利用。,肌红蛋白,慢性缺氧使肌肉中Mb增多。Mb和氧的亲和力较大。当PO2为10mmHg时，Hb的SaO2约为10，而肌红蛋白的氧饱和度可达70。氧分压进一步降低时，Mb释出大量的氧供细胞利用。肌红蛋白的增加可能具有储存氧的作用。,2.组织、细胞利用氧能力增强,细胞内线粒体的数
19、目和膜的表面积增加呼吸链中的酶表达量增加，活性增强琥珀酸脱氢酶细胞色素氧化酶 如胎儿在母体内处于相对缺氧的环境，其细胞线粒体的呼吸功能为成年动物的3倍，至出生后1014天，线粒体呼吸功能才降至成年动物水平。,3.组织细胞对氧的消耗减少,葡萄糖代谢能力加强，节约用氧葡萄糖摄取增强，葡萄糖摄取能力贮备增强无氧酵解增强严重缺氧时，ATP生成减少，ATPADP比值下降，磷酸果糖激酶活性增强，糖酵解过程加强，在一定的程度上可补偿能量的不足。关键酶表达增强低代谢状态,代偿反应的分子机制,O2,O2,O2,O2,HIF-1,颈动脉体,肺血管,血管内皮,特定的氧感受细胞,代谢酶类,肺通气,循环代偿,红细胞增多
20、,糖酵解增强,毛细血管增生,肺血管收缩,颈动脉体,组织和细胞的损伤性变化主要表现为,细胞膜损伤线粒体损伤溶酶体损伤细胞凋亡,细胞膜的变化,膜通透性,Na+i,Na+-K泵,ATP消耗,Mt呼吸,ATP生成,细胞水肿,堵塞微血管,加重微循环缺氧,ATPi,Na+外排,Na+内流,严重缺氧,K+外流,K+i,酶合成,钙超载,钙超载,mt钙摄取,钙外流,Ca2+增多可抑制线粒体的呼吸功能；可激活磷脂酶，使膜磷脂分解，溶酶体酶释出；增加自由基产生,线粒体的变化,细胞内的氧约有80%90%在线粒体内用于氧化磷酸化生成ATP，仅10%20%在线粒体外用于生物合成、降解及生物转化（解毒）作用等。轻度缺氧或缺
21、氧早期线粒体呼吸功能是增强的。严重缺氧首先影响线粒体外氧的作用，使神经介质的生成和生物转化过程等降低。当线粒体部位氧分压降到临界点(1mmHg)时，可降低线粒休的呼吸功能，使ATP生成减少。严重时线粒体可出现肿胀、嵴崩解、外膜破裂和基质外溢等病变。,溶酶体的变化,缺氧时因糖酵解增强，乳酸生成增多，和脂肪氧化不全使其中间代谢产物酮体增多，导致酸中毒。pH降低可引起磷脂酶活性增高，使溶酶体膜磷脂被分解，膜通透性增高，结果使溶酶体肿胀、破裂，和大量溶酶体酶的释出，进而导致细胞本身及其周围组织的溶解、坏死。,细胞凋亡,第四节 影响机体缺氧耐受性的因素,机体对缺氧的耐受性与年龄有关 机体对缺氧的耐受性与
22、机体的功能和代谢状态有关 机体对缺氧的耐受性存在个体和群体差异适应性锻炼和预缺氧可提高机体对缺氧的耐受性,第五节 氧疗和氧中毒,氧疗是治疗缺氧的基本措施吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗各种缺氧性疾病的方法为氧疗（oxygen therapy）控制性氧疗(低流量、低浓度持续给氧)高浓度给氧高压氧疗氧疗对各种类型的缺氧均有一定的疗效 氧疗的机制提高肺泡气氧分压(PaO2)提高血氧弥散速度提高动脉血氧饱和度,氧疗时应防止氧中毒,吸入气氧分压过高、给氧时间过长，可引起细胞损害、器官功能障碍，称为氧中毒（oxygen intoxication）氧中毒的发生主要取决于吸入气氧分压而不是氧浓度吸入气的压力、氧浓度和给氧持续的时间不同，氧中毒的表现不同：急性氧中毒以脑功能障碍为主 慢性氧中毒以肺损伤为主 新生儿长期吸入高浓度氧可导致视网膜损害氧中毒的发生与活性氧的生成增多有关,小结,氧的摄取、运输和利用任一环节发生障碍都可引起缺氧缺氧是临床多种疾病的共同病理过程，常是导致病人死亡的重要原因缺氧可依发生原因和血氧变化特点分为低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧和组织性缺氧四种类型缺氧时机体发生一系列代谢、组织结构及功能的变化，包括代偿性反应和损伤性改变年龄、机体的功能代谢状态以及个体差异等都可影响机体对缺氧的耐受性氧疗对各种类型的缺氧均有一定的疗效，但应注意防止氧中毒,
