病理生理学-缺氧.ppt

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1、第五章 缺氧 hypoxia,本章要求 掌握：缺氧的概念、四型缺氧血氧改变的特 点，缺氧对循环系统和血液系统的影响。 熟悉：血氧指标，四型缺氧的概念、原因和机 理，缺氧时呼吸系统、中枢神经系统和 组织、细胞的变化。,第一节 概述 一、概念： 组织供氧不足或其用氧能力障碍引起细胞机能、代谢甚至形态结构的异常变化。 二、氧的摄取、运输和利用,氧气的获得和利用,氧气的获得和利用,外呼吸,内呼吸,气体在血液中的运输,（一）外呼吸： 通气 肺 换气,（二）血液的装载（携带） （三）血液循环运输 （四）内呼吸：细胞氧的利用。 20%的氧在线粒体外氧化代谢；80%在线粒体内生物氧化（产能）。 以上四个环节任

2、何环节发生障碍将导致缺氧。氧的供需状况可通过血氧指标了解。,三、常用血氧指标： （一）血氧分压( PO2)： 正常PaO2为80110mmHg, 取决于吸入气氧分压和呼吸功能状态。 PvO2是3740mmHg。 （二）血氧容量（ CO2max）： Hb充分O2合时,100ml血液中的最大装载氧量。 正常是20ml/dl，取决于Hb的质(氧合能力)和量。,（三）血氧含量（CO2）： 100ml血液实际带氧量。 取决于氧分压和氧容量。 CaO219ml/dl；CvO214ml/dl。,（四） 血氧饱和度(SO2)： Hb的氧饱和度。 血氧含量溶解的氧量 SO2-100% 血氧容量 SaO29597

3、 ； SvO275 。 SO2主要取决于氧分压 。,第二节 缺氧的类型、原因和发病机制,肺部摄氧 血液携氧 循环运氧 组织用氧,低动力性缺氧,血液性缺氧,循环性缺氧,一、乏氧性缺氧hypotonic hypoxia（低张性缺氧） PaO2 降低为基本特征的缺氧。 （一）原因: 1、外环境PO2过低：高原、矿井、麻醉药过 度稀释的空气。 2、外呼吸功能障碍：肺通气或/和换气功能 障碍，如脑病变，肺淤血，慢性肺疾病。,3、静脉血分流入动脉：紫绀型先天性心脏病。 （二）血氧变化特点及缺氧机制 1、特点： （1）PaO2，CaO2，SaO2。 （2）CO2max正常，有代偿性RBC时其 值。 （3）C

4、aO2-CvO2。CaO2轻度时， CaO2-CvO2可正常而无明显缺氧。 紫绀：低张性低氧血症如 Cap内Hb 5g/dL时，皮肤、粘膜呈青紫色。,HHb,HbO2,26g/l,50g/l,毛细血管中脱氧血红蛋白50g/L，使皮肤、粘膜呈青紫色。,发 绀(cyanosis),2、机制： PaO2与细胞内PO2（正常640mmHg） 差弥散速度细胞缺O2。,二、血液性缺氧(hemic hypoxia) （等张性缺氧） Hb质或量改变所致血液携带O2能力， 或Hb结合O2不易释出引起的缺氧， 又称血液性缺氧。,（一）原因 1、Hb，严重贫血。 2、一氧化碳中毒（碳氧Hb血症）： （1)CO+Hb

5、亲和力O2+Hb亲和力约210倍， ，HbCO失去带氧能力, （2）CO与Hb一个血红素结合其余3个与 O2结合力。 CO抑制酵解(RBC内)2,3-DPG 氧离曲线左移 Hb+O2亲和力 (3)高浓度CO细胞内阻断呼吸链。,3、高铁Hb血症(methemoglobin HbFe3+OH) 氧化剂 HbFe2+ HbFe3+OH,丧失带氧能力 并使氧解离曲线左移。,（二）血氧变化特点及缺氧机制 1、特点： （1）PaO2(-)，SO2(-)。 （2）CO2max，CaO2，CaO2-CvO2。 2、肤色：贫血苍白色。 HbCO血症樱桃红色。 HbFe3+血症青石板色（肠源性紫绀enteroge

6、nous cyanosis） 3、缺氧机制:血液携带氧少,PO2速度快。,三、循环性缺氧（Circulatory Hypoxia）,血液循环障碍 供给组织的血液减少,氧 缺,缺血： 休克，心衰、动脉血 栓，动脉粥样硬化 淤血： 右心衰竭，静脉栓塞,（一）原 因,（二）血氧变化特点及缺氧机制 1、特点： （1）PaO2，CO2max，CaO2，SO2均正常。 （2）CvO2。 （3）CaO2-CvO2。 2、颜色：淤血性缺氧紫绀。 3、缺氧机制：单位时间流经组织血量减 少。,四、组织性缺氧(histogenous hypoxia) 组织细胞用氧能力，所致的缺氧。 （一）原因： 1、组织中毒：CN

7、-，砷化物等中毒。 （1）CN-+细胞色素aa3（Cytaa3）-Fe3+ Cytaa3-Fe3+-CN- 呼吸链中断。 （2）砷化物抑制细胞色素氧化酶等,2、维生素缺乏呼吸酶合成减少： Vit.B1，B2，PP缺乏。 3、线粒体受损： 细菌毒素、放射损伤、钙超载、过热、 吸入高压氧、严重缺氧等抑制或损伤 线粒体 。 （二）血氧变化特点： 1、PaO2 ，CO2max，CaO2，SO2均正常。 CvO2，CaO2-CvO2。 2、颜色：鲜红或玫瑰红色。,各型缺氧的血氧变化 缺氧类型 动脉血氧分压 动脉血氧饱和度 血氧容量 动脉血氧含量 动-静脉氧含量差 低张性缺氧 N 或N 血液性缺氧 N N

8、 或N 循环性缺氧 N N N N 组织性缺氧 N N N N ,缺氧的类型、原因和发病机制,内毒素血症,肺淤血、水肿,循环障碍,失血 Hb,临床上常为混合性缺氧,失血性休克,第二节 机能、代谢变化 一、呼吸系统变化 （一）代偿性变化 1、呼吸深快：肺通气量、换气量。 机制：PaO260mmHg外周化感器反射性 呼吸深快,肺通气量 呼吸面积 肺内 PO2 。 2、深快呼吸胸内负压，回心血量，肺血 流量，心排出量换气量 摄 氧量。,（二）损伤性变化 1、中枢性呼吸衰竭 严重缺氧(Pao2 30mmHg)抑制呼吸中 枢肺通气呼吸衰竭。,高原肺水肿（high altitude pulmonary e

9、dema, HAPE） 进入4000m高原后14d内出现 发病率：5.717.7 临床表现：胸闷，咳嗽，发绀，呼吸困难，血性泡沫痰 体征：肺部湿罗音,发病机制,肺毛细血管壁通透性增加； 肺动脉收缩不均一引起超灌注非炎性漏出； 肺水肿氧弥散障碍 PaO2；,二、循环系统变化 CO，血流分布改变，肺血管收缩，Cap.增生。 （一）心脏代偿性反应：,1、心输出量增加，严重时下降 入高原30天，CO23倍，久居后又逐渐 （1）心率： 肺通气肺膨胀牵张感受器交感神 经兴奋； 严重缺氧心率。 （2）心缩力：缺氧交感神经兴奋； 呼吸深快回心血量； 严重时。 （3）静脉回流： 由于呼吸深快，心缩力所致。,2、

10、血液分布改变 组织产生乳酸、腺苷、PGI2等血管舒张 缺氧 决定器官 交感神经兴奋血管收缩 血管的变化 （1）急性缺氧交感兴奋占优势 皮肤、粘膜、腹腔器官血管交感缩血管 占优势血管收缩。 心、脑血管，代谢产物血管舒张。 （2）意义：有利于保证重要脏器血供。,3、肺血管收缩 （1）肺血管对肺泡及混合静脉血PO2的收 缩反应，有利于肺通气/血流比维持具有 代偿意义。 （2）机制： 交感神经兴奋肺血管a-受体。,体液因素：缺氧肺组织内肥大细胞、 巨噬细胞、内皮细胞等释放血管活性物 质。 a、缩血管物质：组胺、白三烯（leukotriene,LTs）、TXA2(thromboxane)、 内皮素（en

11、dothelin,ET）、Ang。 b、舒血管物质：PGI2(prostacyclin)、NO。 结果：a b 缩血管的占优势肺血管收缩。,缺氧对平滑肌直接作用: 急性缺氧抑制Kv K+外流 RP电 压依赖性Ca2+通道开放Ca2+内流肺血 管收缩。 4、Cap.增生: 长期缺氧血管内皮生长因子（VEGF因表达Cap.增生（尤其是脑、心、骨骼）Cap.间距细胞供氧。,（二）损伤性变化 1、肺动脉高压心衰,循环系统损伤（高原性心脏病、肺心病）,缺氧 肺血管收缩 肺循环阻力 肺A高压 RBC 血液粘滞 右心后负荷 慢性缺氧 肺血管平滑肌肥大、血管硬化 心衰,（1）肺动脉高压,2、心肌舒缩功能障碍

12、机理：缺氧 能量供应不足； （1）ATP Ca2+转运、分布异常。 （2）慢性RBC 粘滞度 外周阻力。 （3）严重时收缩蛋白破坏，心肌挛缩或断裂。,3、心律失常: （1）窦性心动过缓：PaO2颈A体迷走兴奋。 （2）期前收缩、室颤 兴奋性 心肌细胞内K+,Na+RP自律性 传导性 缺氧部位RP与邻近较完好部位形成电位差 “损伤电流”异位激动起源。,4、静脉回流 (1)严重缺氧中枢抑制呼吸运动减弱。 (2)严重缺氧体内乳酸、腺苷大量产生 外周血管舒张。,三、血液的变化 （一）RBC： 急性缺氧：反射性交感N.兴奋，储血 释放。 慢性缺氧：肾脏产生、释放促红素.,（二）氧离曲线右移 1、RBC中

13、游离的2,3-DPG增加 （1）生成：低张性缺氧HHbRBC内游离的2.3-DPG对磷酸果糖激酶及二磷酸甘油酸变位酶抑制酵解2.3-DPG。 （2）分解：低张性缺氧肺通气过度CO2 磷酸果糖激酶激活酵解 呼出pH 抑制2.3-DPG磷酸酶2.3- DPG分解。,2、2.3-DPG使氧离曲线右移的机制 （1）2.3-DPG与Hb结合，稳定Hb空间结 构，不易与氧结合。 （2）2.3-DPG是不易透出RBC的有机酸 RBC内pHHb与氧亲和力。 （三）还原Hb增多紫绀 血液中还原Hb5g/dL,皮肤,粘膜呈 青紫色，CO中毒，严重贫血，Hb释氧 障碍无紫绀。,四、中枢神经系统变化 （一）氧代谢情况

14、： 脑占体重2%，血流量占心输出量的15%， 耗氧占总耗氧量23%。 灰质比白质耗氧多5倍。 特点：低贮备 高供应 高消耗,（二）缺氧： 1、急性：头痛、情绪激动、思维力、记忆 力、判断力均或丧失，运动不协调。 2、慢性：易疲劳、嗜睡、注意力不集中、 精神抑郁。 3、严重：烦躁不安、惊厥、昏迷甚或死亡。,（三）机制 1、缺氧： Na+ K+分布异常RP （1）ATP Na+泵障碍 细胞水肿 （2）酸中毒脑微血管扩张、透性间质水肿 血 2、脑充血、水肿颅内压加重脑缺 氧,五、组织、细胞的变化 （一）代偿性变化 1、细胞用氧能力： （1）细胞内线粒体数和嵴的表面积。 （2）呼吸链中的酶如琥珀酸脱氢

15、酶、细胞色 素氧化酶含量。 胎儿线粒体的呼吸功能为成年人的3倍。 2、糖酵解： 缺氧ATPATP/ADP比磷酸果糖 激酶活性。,3、Mb： Mb与O2亲和力大，具有储存O2作用。 Hb的SO2为10%。 PO2为 10mmHg 时 Mb的SO2为70%。 PO2时，Mb可释出大量的O2。 4、低代谢状态 (1) 缺氧 离子泵功能 细胞低代谢 (2) 酸中毒 机体合成代谢,总之： 急性缺氧时以呼吸系统、循环系统代偿为主。 慢性缺氧时主要靠增加组织利用氧和血液运送氧能力为主。,（三）损伤性变化： 细胞膜、线粒体和溶酶体的损伤,1、细胞膜的损伤： 最早发生部位，在ATP降低前，RP就开始。 原因：

16、离子泵障碍; 膜通透性，流动性; 膜受体功能障碍。 机制：,（1）Na+内流：严重缺氧ATPNa+泵能 源不足细胞内水肿微血管堵塞 缺氧加重。 （2）K+外流：细胞内缺K+合成代谢障碍 酶合成障碍更影响ATP的生成和离子 泵功能。,（3）Ca2+内流： 原因： a、严重缺O2膜对Ca2+透性。 b、ATPCa2+外运、肌浆网摄取。 损伤： a、抑制线粒体的呼吸功能。 b、激活磷脂酶膜磷脂分解溶酶体膜 受损水解酶释出黄嘌呤脱氢酶 黄嘌呤氧化酶自由基生成。,2、线粒体损伤： 8090%线粒体内氧化磷酸化 细胞内氧 1020%线粒体外生物合成。 （1）轻度或早期：呼吸功能。,（2）严重： 氧化应激氧自由基产生 Cap内皮XDXO; 中性粒细胞“呼吸爆发”。 细胞内钙超载 线粒体内形成磷酸钙ATP； 激活钙依赖性蛋白酶、核酸内切酶。 PO21mmHg时脱氢酶活性呼吸功能 ATP生成甚或崩解。,3、溶酶体变化 酸 中 毒 磷脂酶活性膜磷 胞浆游离Ca2+ 脂分解膜透性 溶酶体肿胀、破裂溶酶释放细 胞、组织溶解、坏死。,第四节 缺氧治疗的病理生理基础,吸氧 对低张性缺氧最有效 提高血液性缺氧和循环性缺氧患者血液 物理溶解的氧 组织性缺氧治疗关键是解除呼吸链酶的 抑制,Thank You !,