病理生理學(xué)~缺氧

1、n概述概述n缺氧的類(lèi)型、原因與機(jī)制缺氧的類(lèi)型、原因與機(jī)制n缺氧對(duì)機(jī)體的影響缺氧對(duì)機(jī)體的影響n(yōu)影響機(jī)體缺氧耐受性的因素影響機(jī)體缺氧耐受性的因素n氧療和氧中毒氧療和氧中毒第一節(jié)第一節(jié) 概述概述General Introduction2H2H2H2HFMNH2NADH NAD2eNADH脫氫酶脫氫酶CoQH2eCytb-c1CoQH2eCytb1Cytc1CytcCyt氧化酶氧化酶2eCyca-a32O-XADPPiATP外呼吸外呼吸血液血液組織組織循環(huán)循環(huán)缺氧的概念缺氧的概念 由于由于組織供氧不足組織供氧不足或或用氧障礙用氧障礙導(dǎo)致導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的功能、代謝和形態(tài)結(jié)構(gòu)功能、代謝和形

2、態(tài)結(jié)構(gòu)改變改變的病理過(guò)程稱(chēng)為的病理過(guò)程稱(chēng)為缺氧（缺氧（hypoxiahypoxia） 低張性缺氧低張性缺氧血液性血液性缺氧缺氧循環(huán)性循環(huán)性缺氧缺氧組織性缺氧組織性缺氧概念：概念：正常值：正常值： PaO2 13.3kPa(100mmHg) 吸入氣氧分壓吸入氣氧分壓外呼吸的功能外呼吸的功能PvO2 5. 33kPa(40mmHg)內(nèi)呼吸狀態(tài)內(nèi)呼吸狀態(tài)正常氧分壓梯度示意圖正常氧分壓梯度示意圖100 ml血液中Hb被氧充分飽和時(shí)的最大帶氧量。體外標(biāo)準(zhǔn)條件：體外標(biāo)準(zhǔn)條件： PO2 150 mmHg、CO2 40 mmHg 、 38 1.34ml/g x 15g/dl = 20ml/dl血液中Hb的質(zhì)(

3、與O 結(jié)合的能力)和量100 ml血液中實(shí)際含有的氧量。 包括物理溶解的氧（0.3ml/dl) 和與Hb結(jié)合的氧量CaO2 19ml/dlCvO2 14ml/dlHb的質(zhì)和量PO219ml/dl14ml/dl5ml/dlO2O2O2O2O2AV 動(dòng)脈血氧含量動(dòng)脈血氧含量 - - 靜脈血氧含量，反映組靜脈血氧含量，反映組織對(duì)氧的攝取和利用能力?？棇?duì)氧的攝取和利用能力。動(dòng)靜脈血氧差動(dòng)靜脈血氧差(Ca(Ca-Cv-Cv) )Hb結(jié)合氧占氧容量的百分?jǐn)?shù)。 9398 7075PO2 （與SO2的關(guān)系曲線，稱(chēng)為氧離曲線）H (pH)，2,3-DPG，PaCO2 ，溫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血紅蛋白在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧離曲線及其影響因素血紅蛋白在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧離曲線及其影響因素血氧分壓與血氧飽和度的關(guān)系血氧分壓與血氧飽和度的關(guān)系氧離曲線氧離曲線Oxygen dissociation curveOxygen dissociation curve0204060801000204060801002,3-DPGH CO2溫度溫度2,3-DPG H CO2 溫度溫度 氧分壓氧分壓 (mmHg)氧飽和度氧飽和度 (%)肺： PO2 100 mmHg. Hb95氧合組織：PO2：40mmHg. Hb 75% 氧飽和度 25% 的O2 被組織利用P50： SO2為

5、50%時(shí)的氧分壓,反映Hb與O2的親和力 正常為26-27mmHg缺氧缺氧供氧不足供氧不足用氧障礙用氧障礙低張性缺氧低張性缺氧血液性缺氧血液性缺氧循環(huán)性缺氧循環(huán)性缺氧組織性缺氧組織性缺氧通氣、換氣功能障礙通氣、換氣功能障礙肺吸入氣中氧分壓降低肺吸入氣中氧分壓降低靜脈血分流入動(dòng)脈靜脈血分流入動(dòng)脈血紅蛋白含量減少血紅蛋白含量減少血紅蛋白結(jié)構(gòu)、功能異常血紅蛋白結(jié)構(gòu)、功能異常全身循環(huán)功能障礙全身循環(huán)功能障礙局部循環(huán)功能障礙局部循環(huán)功能障礙線粒體損傷線粒體損傷線粒體功能受抑制線粒體功能受抑制第二節(jié)第二節(jié) 缺氧的類(lèi)型、原因和發(fā)病機(jī)制缺氧的類(lèi)型、原因和發(fā)病機(jī)制低張性缺氧低張性缺氧血液性血液性缺氧缺氧循環(huán)性循

6、環(huán)性缺氧缺氧組織性缺氧組織性缺氧一、低張性缺氧一、低張性缺氧 hypotonic hypoxiahypotonic hypoxia海拔高度海拔高度 大氣壓大氣壓 大氣大氣PO2 肺泡內(nèi)肺泡內(nèi)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 正常正常靜脈血分流靜脈血分流法洛四聯(lián)癥法洛四聯(lián)癥 皮膚粘膜皮膚粘膜發(fā)紺發(fā)紺CO2(a-v)HbO2HHb2.6g/dl正常正常5g/dl缺氧缺氧缺氧不一定有

7、發(fā)紺，發(fā)紺不一定有缺氧。缺氧不一定有發(fā)紺，發(fā)紺不一定有缺氧。血紅蛋白過(guò)多或過(guò)少時(shí)，發(fā)紺與缺氧常不一致。血紅蛋白過(guò)多或過(guò)少時(shí)，發(fā)紺與缺氧常不一致。n重度貧血患者，血紅蛋白可降至重度貧血患者，血紅蛋白可降至50g/L(5g/dl)50g/L(5g/dl)以下，以下，出現(xiàn)嚴(yán)重缺氧，但不會(huì)發(fā)生紫紺。出現(xiàn)嚴(yán)重缺氧，但不會(huì)發(fā)生紫紺。n紅細(xì)胞增多時(shí)紅細(xì)胞增多時(shí) ，血中脫氧血紅蛋白超過(guò)，血中脫氧血紅蛋白超過(guò)50g/L(5g/dl)50g/L(5g/dl)，出現(xiàn)發(fā)紺，但可無(wú)缺氧癥狀。，出現(xiàn)發(fā)紺，但可無(wú)缺氧癥狀。nPaO2O2鐮刀形紅細(xì)胞貧血鐮刀形紅細(xì)胞貧血(Sickle Cell Anemia)谷氨酸谷氨酸 纈

8、氨酸纈氨酸櫻桃紅色櫻桃紅色CO中毒中毒HbCOHbCOHbFe2+ HbFe3+OH氧化劑氧化劑 亞硝酸鹽亞硝酸鹽（咖啡色）（咖啡色）亞硝酸鹽亞硝酸鹽FeFe3+3+不能攜氧不能攜氧FeFe2+2+-O-O2 2不能解離不能解離 高鐵高鐵HbHb血癥血癥HbFe3+OH輸入大量庫(kù)存血：輸入大量庫(kù)存血：RBC 2,3-DPG輸入大量堿性液體：輸入大量堿性液體： (pH升高通過(guò)升高通過(guò)Bohr效應(yīng)效應(yīng)增強(qiáng)增強(qiáng)Hb與與O2的親和力的親和力) 0204060801000204060801002,3-DPGpHCO2溫度2,3-DPG pH CO2 溫度氧分壓氧分壓 (mmHg)氧飽和度氧飽和度 (%)

9、- 血紅蛋白在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧離曲線及其影響因素血紅蛋白在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧離曲線及其影響因素貧血CO中毒高鐵HbHb與O2親和力增高皮膚粘膜皮膚粘膜發(fā)紺發(fā)紺蒼白蒼白咖啡色咖啡色櫻桃紅櫻桃紅CO2(a-v)如心力衰竭、休克如動(dòng)脈硬化，血管炎，血栓形成，血管痙攣或受壓等v 淤血淤血: : stagnant hypoxia動(dòng)脈動(dòng)脈靜脈靜脈毛細(xì)血管毛細(xì)血管內(nèi)壓內(nèi)壓動(dòng)脈動(dòng)脈靜脈靜脈毛細(xì)血管毛細(xì)血管內(nèi)壓內(nèi)壓19ml/dl12ml/dl7ml/dlO2O2O2O2O2AVO2O2O2單位時(shí)間流經(jīng)組織的總血量單位時(shí)間流經(jīng)組織的總血量 總氧量總氧量 皮膚粘膜皮膚粘膜發(fā)紺發(fā)紺蒼白蒼白咖啡色咖啡色櫻桃紅櫻桃紅蒼白，發(fā)紺

10、蒼白，發(fā)紺CO2(a-v)NADH琥珀酸琥珀酸FMNFAD胍乙腚胍乙腚巴比妥巴比妥魚(yú)藤酮魚(yú)藤酮CoQcyt bcyt c1cyt ccyt aa3O2抗霉素抗霉素A苯乙雙胍苯乙雙胍8-氫氫-羥基喹啉羥基喹啉萘醌萘醌氰化物氰化物一氧化碳一氧化碳硫化氫硫化氫疊氮化合物疊氮化合物阻斷呼吸鏈的藥物或毒物阻斷呼吸鏈的藥物或毒物鮮紅色鮮紅色皮膚粘膜皮膚粘膜發(fā)紺發(fā)紺蒼白蒼白咖啡色咖啡色櫻桃紅櫻桃紅蒼白，發(fā)紺蒼白，發(fā)紺鮮紅色鮮紅色CO2(a-v)(一一) 代償性反應(yīng)（代償性反應(yīng)（Compensatory Reaction） 意義：意義： 提高PaO2 增加回心血量PaO2(60mmHg)頸動(dòng)脈體、主動(dòng)頸動(dòng)脈體

11、、主動(dòng)脈體化學(xué)感受器脈體化學(xué)感受器呼吸運(yùn)動(dòng)呼吸運(yùn)動(dòng)肺泡通氣量肺泡通氣量呼吸中樞興奮呼吸中樞興奮( (二二) )損傷性變化（損傷性變化（Injured ManifestationsInjured Manifestations）高原性肺水腫高原性肺水腫（ high altitude pulmonary edema, HAPE ）機(jī)制：機(jī)制：肺動(dòng)脈收縮，肺動(dòng)脈壓，肺毛細(xì)血管壓肺血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮肺水清除障礙少數(shù)人從平原快速進(jìn)入3000 m以上高原時(shí)，發(fā)生高原肺水腫。發(fā)病率1左右。臨床表現(xiàn)：呼吸困難，發(fā)紺，咳嗽，咳白色或粉紅色泡沫痰，肺部出現(xiàn)濕羅音等。中樞性呼吸衰竭中樞性呼吸衰

12、竭PaO230mmHg抑制呼吸中樞抑制呼吸中樞中樞性呼吸衰竭中樞性呼吸衰竭1.1.心輸出量增加心輸出量增加PaO2化學(xué)感受器化學(xué)感受器呼吸運(yùn)動(dòng)呼吸運(yùn)動(dòng)肺牽張反射肺牽張反射交感交感N N迷走迷走N N心血管中樞心血管中樞受受體體血管擴(kuò)張血管擴(kuò)張血壓下降血壓下降壓力感受器壓力感受器心率心率心收心收縮性縮性靜脈回流量靜脈回流量CO2藍(lán)斑藍(lán)斑兒兒茶茶酚酚胺胺缺氧缺氧交感神交感神經(jīng)興奮經(jīng)興奮血管收縮血管收縮局部組織乳酸、腺苷局部組織乳酸、腺苷等代謝產(chǎn)物堆積等代謝產(chǎn)物堆積血管擴(kuò)張血管擴(kuò)張皮膚、腹腔內(nèi)臟皮膚、腹腔內(nèi)臟心、腦心、腦調(diào)整肺內(nèi)血流與通氣量的比例，獲得較高的調(diào)整肺內(nèi)血流與通氣量的比例，獲得較高的Pa

13、O2O2O2PO2 PaO2 O2PO2 PaO2 PaO2 PO2 PaO2 V/Q0.8V /Q0.8V /Q 0.8O2使肺上部肺泡通氣能得到充分的利用使肺上部肺泡通氣能得到充分的利用 缺氧對(duì)平滑肌的直接作用缺氧對(duì)平滑肌的直接作用 體液因素：體液因素：TXATXA2 2、ET ET PGIPGI2 2、NO NO 交感神經(jīng)的作用交感神經(jīng)的作用毛細(xì)血管密度增加，縮短氧彌散毛細(xì)血管密度增加，縮短氧彌散至細(xì)胞的距離，增加供氧至細(xì)胞的距離，增加供氧缺氧刺激血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子缺氧刺激血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）基因表達(dá)增加，）基因表達(dá)增加，促使毛細(xì)血管增生促使毛細(xì)血管增生腺苷增多，可刺激血管生成腺苷

14、增多，可刺激血管生成腦，心，骨骼肌腦，心，骨骼肌特點(diǎn)：特點(diǎn)： 慢性缺氧明顯慢性缺氧明顯1. RBC Hb G6-P-G6-P-F1,6-DPF磷酸二羥丙酮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脫氧Hb-2,3DPG-Hb-過(guò)度通氣pH+DPGP-呼堿- 缺氧時(shí)紅細(xì)胞缺氧時(shí)紅細(xì)胞 2,3-DPG增多的機(jī)制增多的機(jī)制POPO2 260mmHg , Hb 60mmHg , Hb 與與OO2 2結(jié)合受阻，結(jié)合受阻，SOSO2 2 , , 失去代償意義。失去代償意義。O2CNSCNS耗氧量大，對(duì)

15、缺氧不耐受，尤以灰質(zhì)更敏感。耗氧量大，對(duì)缺氧不耐受，尤以灰質(zhì)更敏感。代償：代償：輕度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保證腦組織血輕度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保證腦組織血流供應(yīng)流供應(yīng)失代償：失代償：嚴(yán)重缺氧或長(zhǎng)時(shí)間缺氧：嚴(yán)重缺氧或長(zhǎng)時(shí)間缺氧： 神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙 腦水腫和腦細(xì)胞受損腦水腫和腦細(xì)胞受損（一）代償性反應(yīng)（一）代償性反應(yīng)n 細(xì)胞利用氧能力細(xì)胞利用氧能力: : 線粒體密度線粒體密度呼吸鏈中的酶呼吸鏈中的酶 n 糖酵解糖酵解 n 低代謝狀態(tài)低代謝狀態(tài)n 肌紅蛋白等攜氧蛋白肌紅蛋白等攜氧蛋白：與氧的親和力高與氧的親和力高缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible fa

16、ctor-1,HIF-1) 是細(xì)胞在缺氧條件下產(chǎn)生的核蛋白。 HIF-1的靶基因主要包括以下幾種： 促紅細(xì)胞生成素（EPO）編碼基因 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）編碼基因 葡萄糖載體蛋白-1（GLUT-1）和糖酵解編碼基因 血紅素加氧酶（HO-1）和誘導(dǎo)型NO合酶（iNOS） 編碼基因細(xì)胞對(duì)缺氧反應(yīng)的機(jī)制細(xì)胞對(duì)缺氧反應(yīng)的機(jī)制（二）損傷性變化（二）損傷性變化n 細(xì)胞膜損傷細(xì)胞膜損傷n 線粒體損傷線粒體損傷n 溶酶體損傷溶酶體損傷n 細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡膜電位下降，能量不足膜電位下降，能量不足NaH2O KCa2細(xì)胞腫脹細(xì)胞腫脹離子泵運(yùn)轉(zhuǎn)加速離子泵運(yùn)轉(zhuǎn)加速能量消耗增加能量消耗增加細(xì)胞內(nèi)代謝障礙細(xì)胞內(nèi)代

17、謝障礙ATP生成減少生成減少離子泵功能下降離子泵功能下降抑制線粒體呼吸功能抑制線粒體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，細(xì)胞損傷加重細(xì)胞損傷加重細(xì)胞膜的變化細(xì)胞膜的變化嚴(yán)重缺氧，線粒體外用氧障礙嚴(yán)重缺氧，線粒體外用氧障礙進(jìn)一步影響線粒體呼吸功能進(jìn)一步影響線粒體呼吸功能輕度缺氧早期，線粒體功能加強(qiáng)輕度缺氧早期，線粒體功能加強(qiáng)形態(tài)變化：形態(tài)變化：腫脹，嵴崩解，外膜破碎，基質(zhì)外溢腫脹，嵴崩解，外膜破碎，基質(zhì)外溢溶酶體的變化溶酶體的變化缺氧，酸中毒，胞內(nèi)游離缺氧，酸中毒，胞內(nèi)游離Ca2+ 增加，使磷脂增加，使磷脂酶活性增高，溶酶體膜損傷，腫脹，破裂，酶活性增高，溶酶體膜損傷，腫脹，破裂，溶酶體酶釋放，組織溶解，壞死溶酶體酶釋放，組織溶解，壞死NaNa+ +、CaCa2+2+內(nèi)流，內(nèi)流，K K+ +外流外流細(xì)胞膜通透性細(xì)胞膜通透性 線粒體