hypoxia缺氧病理生理

hypoxia缺氧病理生理第一頁(yè)，共69頁(yè)。O2CaO2HbO2CaO2供氧過(guò)程利用氧CvO2CvO2BloodbloodflowPaO2肺v.主a.肺a.腔v.Oxygensupply=CaO2XtissuebloodflowOxygenconsumption=Ca-vO2Xtissuebloodflow氧的獲得和利用第二頁(yè)，共69頁(yè)。ConceptofhypoxiaHypoxiareferstoadeficiencyofoxygenineitherthedeliveryortheutilization

atthetissuelevel,whichcanleadtochangesinfunction，metabolismandevenstructureofthebody.指組織

供氧減少或用氧障礙，從而引起其代謝、功能以致形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化的病理過(guò)程。第三頁(yè)，共69頁(yè)。第一節(jié)常用血氧指標(biāo)及其意義第四頁(yè)，共69頁(yè)。1.血氧分壓(partialpressureofoxygen,PO2)Oxygendissolvedinplasmaformanoxygentension物理溶解的O2

產(chǎn)生的張力(氧張力)正常值PaO2:100mmHg吸入氣PAO2外呼吸功能PvO2:40mmHg組織攝氧和用氧的能力影響因素第五頁(yè)，共69頁(yè)。指100ml血液中的血紅蛋白，在氧分壓為150mmHg、二氧化碳分壓為40mmHg、溫度為38℃時(shí)，所能結(jié)合氧的最大毫升數(shù)，即100ml血液中血紅蛋白（Hb）的最大帶氧量。正常值1gHbmlO215gHb20mlO2取決于Hb的質(zhì)與量Hb的質(zhì):與氧結(jié)合的能力Hb的量:每100ml血所含Hb的數(shù)量2.Oxygenbindingcapacity,

CO2max（氧容量）第六頁(yè)，共69頁(yè)。3.O2content,

CaO2（氧含量）指100ml血液中實(shí)際含有的氧量(ml數(shù))，包括物理溶解的和化學(xué)結(jié)合的氧量，但因正常時(shí)物理溶解的氧量很少(0.3ml/dl)，常可忽略不計(jì)。

正常值:動(dòng)脈血19ml/dl;靜脈血14ml/dl取決于氧分壓與氧容量第七頁(yè)，共69頁(yè)。4.oxygensaturation,SaO2（氧飽和度）正常值動(dòng)脈血93-98%;靜脈血70-75%取決于氧分壓,兩者的關(guān)系可用氧解離曲線表示(血氧含量－溶解的氧量)血氧容量SaO2(%)

＝×100%CO2max第八頁(yè)，共69頁(yè)。氧分壓與氧飽和度的關(guān)系——氧解離曲線2040608010020406080100氧飽和度%氧分壓(mmHg)pH↓2,3DPG↑CO2↑T↑pH↑2,3DPG↓CO2↓T↓P50:反映Hb與氧親和力的指標(biāo)。SO2為50%時(shí)的PO2。P50增大，Hb與氧的親和力減小。P50第九頁(yè)，共69頁(yè)。表.氧解離曲線的特點(diǎn)

PO2SO2(%)線形意義部位特點(diǎn)上段60~10090~97.4平坦Hb與O2結(jié)合肺PO2變化對(duì)SO2影響不大中段40~6075~90較陡HbO2釋放02安靜PO210040

組織100ml血液釋放O25ml

下段15~4022~75陡Hb與O2解離活動(dòng)增PO2略降SO2

強(qiáng)組織供給組織足夠的O2第十頁(yè)，共69頁(yè)。BloodOxygenisimportantindexreflexingsupplyofO2totissueandtissue’sconsumptionofO2PaO2:partialpressureofbloodoxygenCO2max:oxygenbindingcapacityCaO2:oxygencontentSaO2:oxygensaturationD(CaO2-CvO2):thearterio-venousdifference第十一頁(yè)，共69頁(yè)。capacity第十二頁(yè)，共69頁(yè)。

第二節(jié)

缺氧的類型、原因和發(fā)病機(jī)制

（重點(diǎn)）（一）低張性缺氧(hypotonichypoxia)（二）血液性缺氧(hemichypoxia)（三）循環(huán)性缺氧(circulatoryhypoxia)（四）組織性缺氧(histogenoushypoxia)第十三頁(yè)，共69頁(yè)。Classificationofhypoxia(缺氧的類型)O2CaO2HbO2CaO2供氧過(guò)程利用氧低張性缺氧血液性缺氧循環(huán)性缺氧組織性缺氧CvO2Blood血肺v.主a.腔v.肺a.CvO2PaO2第十四頁(yè)，共69頁(yè)。一、乏氧性缺氧（hypoxichypoxia)概念：以動(dòng)脈血氧分壓（PaO2）降低為基本特征的缺氧稱為乏氧性缺氧，又稱低張性缺氧（HypotonicHypoxia

）。hypotonichypoxiareferstodecreasedPaO2,makingCaO2reducedandcausinganinadequatesupplyofO2totissue.

由于動(dòng)脈血氧分壓降低，使氧含量減少，組織供氧不足Hypoxia=?=hypoxemiaHypoxemia:PaO2≤60mmHg第十五頁(yè)，共69頁(yè)。1.原因與機(jī)制(1)外環(huán)境氧分壓過(guò)低decreasedPO2ininspiredair:

見于登上高山等、通氣不良的礦井等(2)外呼吸功能障礙externalrespiratorydysfunction:

見于肺通氣功能障礙、肺換氣功能障礙(3)靜脈血分流入動(dòng)脈shuntingofvenousintoarterialblood:見于有右向左分流的心臟病室間隔缺損伴肺動(dòng)脈高壓右向左分流第十六頁(yè)，共69頁(yè)。AltitudeairpressurePairO2PAO2(m)(mmHg)(mmHg)(mmHg)Sealevel76015910510006801409020006001257030005301106250004058545366744080002705630外環(huán)境氧分壓過(guò)低第十七頁(yè)，共69頁(yè)。第十八頁(yè)，共69頁(yè)。left-to–rightshuntright-to-leftshuntVentricularseptaldefectVentricularseptaldefectwithpulmonaryarteryconstrictionventricleatriumaorta第十九頁(yè)，共69頁(yè)。3.血氧指標(biāo)的變化2組織缺氧的機(jī)制PaO2↓毛細(xì)血管PO2↓向細(xì)胞彌散速度↓A-V氧含量差PaO2CaO2

SaO2CO2maxD(CaO2-CvO2)4.皮膚粘膜:發(fā)紺第二十頁(yè)，共69頁(yè)。ConceptofCyanosis(發(fā)紺)AveragedeoxygenatedHb(HHb)inthebloodcapillaryisincreasedbymorethan5g/dl(gram/deciliter),whichmaketheskinandmucosasuchaslips,nailbedsappearbluishdiscoloration.毛細(xì)血管中的脫氧Hb平均濃度超過(guò)5g/dl,皮膚粘膜青紫色第二十一頁(yè)，共69頁(yè)。Therelationshipbetweenhypoxiaandcyanosis

1.Cyanosisisanappearanceofhypotonicandcirculatoryhypoxia

2.Severeanemiadoesnotappearcyanosis3.Apersonwithpolycythemia(紅細(xì)胞增多癥)orincoldenvironmentmayhavecyanosisthoughhypoxiaisabsentatthistime第二十二頁(yè)，共69頁(yè)。二血液性缺氧（hemichypoxia）概念：由于血紅蛋白數(shù)量減少或性質(zhì)改變，以致血液攜帶氧的能力降低或血紅蛋白結(jié)合的氧不易釋出而引起的缺氧稱血液性缺氧（hemichypoxia).

hemichypoxiareferstothealteredquantity/quality（theaffinityforO2）ofhemoglobin(Hb),resultingintissuehypoxia.血液性缺氧的特征性血氧變化是血氧容量降低。第二十三頁(yè)，共69頁(yè)。1血紅蛋白（Hb）是由兩對(duì)珠蛋白肽鏈和4個(gè)亞鐵血紅素構(gòu)成。珠蛋白4條肽鏈（α、β鏈）；亞鐵血紅素：原卟啉、鐵。2特點(diǎn)：（1）正常情況下，99%Hb為還原Hb（HbA），1%為高鐵Hb（HbF）。（2）只有Fe2+狀態(tài)的Hb才能與氧結(jié)合，稱為氧和血紅蛋白。第二十四頁(yè)，共69頁(yè)。原因與機(jī)制:ThedecreasedquanityofHb:ThealteredqualityofHb:anemiaCOpoisoningCO中毒Methemoglobinemia高鐵血紅蛋白血癥第二十五頁(yè)，共69頁(yè)。ThehypoxicmechanismsofCOpoisoning

TheaffinityofHbforCOismuchhigherthanitsAffinityforO2,(Hb與CO的親和力比O2高210倍)COinducetheHbO2dissociationcurveshiftingtotheleftbecauseCOinhibitglycolysiswithinRBC,whichreducetheproductionof2,3DPG,thereforeimpairedabilitytounloadO2inthetissueCO能抑制紅細(xì)胞內(nèi)糖酵解，使2,3DPG減少，氧解離曲線左移.

第二十六頁(yè)，共69頁(yè)。ThehypoxicmechanismsofMethemoglobinemiaFe3+不能攜氧

Fe2+-O2不能解離

HbFe3+OH1.HbFe3+OHlosetheabilityofHbcarryingO2becausetheFe3+inHbcombinewithOHtightly.2.HbFe3+OHmaketheHbO2dissociationcurveshifttotheleft,thereforeimpairedtheabilitytounloadO2inthetissue.第二十七頁(yè)，共69頁(yè)。高鐵血紅蛋白血癥（Methemoglobinemia,MHb）HbFe2+

HbFe3+OH氧化劑

亞硝酸鹽腸源性發(fā)紺高鐵血紅蛋白血癥最常見于亞硝酸鹽中毒，如食用大量含硝酸鹽的腌菜后，硝酸鹽在腸道細(xì)菌作用下還原為亞硝酸鹽，大量吸收入血后，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白血癥。若因進(jìn)食導(dǎo)致大量血紅蛋白氧化而引起的高鐵血紅蛋白血癥，皮膚、粘膜可出現(xiàn)青紫顏色，又稱腸源性發(fā)紺enterogenouscyanosis。第二十八頁(yè)，共69頁(yè)。2組織缺氧的機(jī)制組織缺氧A-V氧含量差↓Hb與O2親和力增強(qiáng)，O2不易釋出！貧血PaO2CaO2N氧分壓降低快毛細(xì)血管血液和組織細(xì)胞氧分壓梯度第二十九頁(yè)，共69頁(yè)。PaO2CO2max

CaO2SaO2D(CaO2-CvO2)3血氧指標(biāo)的變化：4皮膚顏色貧血——蒼白COpoisoning——Cherrycolor櫻桃紅色Methemoglobinemia——Coffeecolor第三十頁(yè)，共69頁(yè)。概念：因組織血流量減少引起的組織供氧不足稱為循環(huán)性缺氧,又稱為低動(dòng)力性缺氧。circulatoryhypoxia(hypokinetichypoxia)isduetotheinadequatebloodflow,causingthedecreasedO2supplytotissue.

特征性的血氧變化是靜脈血氧含量降低，動(dòng)-靜脈血氧含量差增大。

三循環(huán)性缺氧Circulatoryhypoxia第三十一頁(yè)，共69頁(yè)。

循環(huán)性缺氧還可分為缺血性缺氧和淤血性缺氧。缺血性缺氧：由于動(dòng)脈壓降低或動(dòng)脈阻塞造成的組織灌流量不足。淤血性缺氧：靜脈壓升高使血液回流受阻，毛細(xì)血管床淤血造成的組織缺氧。Causes:generalized(全身性血液循環(huán)障礙)：心力衰竭、休克localized(局部性血液循環(huán)障礙)：栓塞、血栓形成、血管病變。第三十二頁(yè)，共69頁(yè)。3血氧變化特點(diǎn)4皮膚顏色缺血的組織蒼白淤血的組織發(fā)紺2組織缺氧機(jī)制：?jiǎn)挝粫r(shí)間流經(jīng)組織血量、氧供動(dòng)脈血氧指標(biāo)正常，靜脈血氧含量降低，動(dòng)-靜脈血氧含量差增大。PaO2CaO2SaO2CO2max

D(CaO2-CvO2)第三十三頁(yè)，共69頁(yè)。

四組織性缺氧

(histogenoushypoxia)概念：在組織供氧正常的情況下，因細(xì)胞不能有效地利用氧而導(dǎo)致的缺氧稱為組織性缺氧。histogenoushypoxiaresultsfromtheinabilityofcellstoutilizetheO2beingdeliveredtothecells.

第三十四頁(yè)，共69頁(yè)。Cyanidepoisoning氰化物中毒Histointoxiation組織細(xì)胞中毒Mitochondrialinjury線粒體損傷Disorderedsynthesisofrespiratoryenzyme呼吸酶合成障礙CN-與線粒體中氧化型細(xì)胞色素氧化酶上的鐵原子結(jié)合，使其不能還原，失去傳遞電子的功能，呼吸鏈中斷SeriousdeficiencyofVitB1,PP某些維生素的嚴(yán)重缺乏1.原因與機(jī)制第三十五頁(yè)，共69頁(yè)。呼吸鏈及氧化磷酸化抑制劑作用環(huán)節(jié)示意圖第三十六頁(yè)，共69頁(yè)。4.血氧變化的特點(diǎn)3.皮膚顏色HbO2↑→鮮紅色或玫瑰色2.缺氧機(jī)制：組織用氧障礙靜脈血氧含量增高，動(dòng)-靜脈血氧含量差降低PaO2CaO2SaO2CO2

D(CaO2-CvO2)

第三十七頁(yè)，共69頁(yè)。

各型缺氧血氧變化的特點(diǎn)CO2maxPaO2CaO2SaO2CO2(a-v)血液性NNNNN低張性循環(huán)性NNNNNNNN組織性第三十八頁(yè)，共69頁(yè)。Itmustbeemphasizedthathypoxiaseeninclinicsisusuallyamixedhypoxia.失血性休克失血循環(huán)障礙shocklung肺功能衰竭內(nèi)毒素血癥hemichypoxiacirculatoryh.hypotonich.histogenoush.bleeding→shock在休克晚期，因嚴(yán)重缺氧、酸中毒和經(jīng)腸道吸收的內(nèi)毒素等均可損傷細(xì)胞線粒體的功能第三十九頁(yè)，共69頁(yè)。第三節(jié)缺氧對(duì)機(jī)體的影響

functionalandmetabolicchanges

由于各種類型缺氧所引起的變化既相似，又各具特點(diǎn).先代償后障礙——低張性缺氧為例說(shuō)明缺氧對(duì)機(jī)體的影響。第四十頁(yè)，共69頁(yè)。缺氧對(duì)機(jī)體的影響取決于缺氧的程度、速度、持續(xù)時(shí)間和機(jī)體的功能狀態(tài)。Ingeneral,mildandmoderatehypoxiaarecharacterizedbycompensatoryresponses.Inseverehypoxiawithincompletecompensation,themainchangesareorganicdysfunction.Thebody’smain’smaincompensatoryresponseduringacutehypoxiaischaracterizedbyrespiratoryandcirculatorysystem.輕中度缺氧、慢性缺氧、缺氧持續(xù)短及機(jī)體心肺功能正?？梢饳C(jī)體代償性反應(yīng)，反之，機(jī)體代償不全或來(lái)不及代償時(shí)易出現(xiàn)代謝功能障礙，甚至死亡第四十一頁(yè)，共69頁(yè)。（一）Alterationofrespiratorysystem呼吸系統(tǒng)compensatoryresponse代償反應(yīng)損傷性變化第四十二頁(yè)，共69頁(yè)。Themajorcompensatoryresponseduringmildandmoderatehypotonichypoxiaisincreaseinpulmonaryventilationvolume.呼吸深、快，肺通氣量增加，吸入氧增加第四十三頁(yè)，共69頁(yè)。PaO2<60mmHg頸動(dòng)脈體主動(dòng)脈體化學(xué)感受器反射呼吸深、快胸廓運(yùn)動(dòng)胸腔負(fù)壓特點(diǎn)：急性缺氧有效，伴有PaO2降低者明顯促進(jìn)靜脈回流心排出量PaO2PaCO2

肺通氣量增加保證重要器官的血液供應(yīng)慢性缺氧，外周化學(xué)感受器敏感性降低第四十四頁(yè)，共69頁(yè)。PaO2<60mmHgcarotidaorticChemoceptor+ReflexlyexciteRespiratorycenterPAO2PaO2PaCO2↓InfavorofincreasinginbloodtransportationofO2hyperpneaAlveolarhyperventilation↑Thoracicmovement↑IntrathoracicnegativepressureMechanisms

VenousreturnCardiacoutputLungbloodflow第四十五頁(yè)，共69頁(yè)。損傷性變化高原肺水腫：Acutehypotonichypoxiaresultsinhighlandedema.e.g.rapidlyascendingto4000mhighland,acutelungedemamaybeoccurredwithin1-4days.Thepatientsappeardyspnea,coughandcyanosisetc.機(jī)制不清。缺氧引起容量血管收縮，回心血量增加，肺血量急劇增加，肺毛細(xì)血管壓力升高缺氧血管內(nèi)皮的損傷使毛細(xì)血管的通透性增加肺動(dòng)脈收縮中樞性呼吸功能衰竭PaO2過(guò)低〈30mmHg抑制呼吸中樞：呼吸抑制，呼吸節(jié)律和頻率不規(guī)則，肺通氣量減少第四十六頁(yè)，共69頁(yè)。PaO2<30mmHg→抑制呼吸中樞→中樞性呼吸衰竭第四十七頁(yè)，共69頁(yè)。compensatoryresponse代償反應(yīng)circulatorydysfunction（二）Alterationofcirculatorysystem循環(huán)系統(tǒng)第四十八頁(yè)，共69頁(yè)。compensatoryresponse循環(huán)系統(tǒng)的代償反應(yīng)Increasecardiacoutput，心輸出量增加Redistributionofbloodflow，血流分布改變Pulmonaryvaso-constriction，肺血管收縮Capillaryhyperplasiadevelopedduringchronichypoxia,毛細(xì)血管增生第四十九頁(yè)，共69頁(yè)。1）心輸出量增加(Increaseofcardiacoutput)缺氧交感神經(jīng)興奮↑心率↑心收縮力↑呼吸↑靜脈回流↑第五十頁(yè)，共69頁(yè)。2.血流重分布Bloodflowredistribution缺氧交感興奮↑代謝產(chǎn)物↑皮膚內(nèi)臟血管收縮心、腦血管擴(kuò)張代償意義：保證缺氧時(shí)心、腦的血氧供應(yīng)。Ca2+內(nèi)流第五十一頁(yè)，共69頁(yè)。3）肺血管收縮pulmonaryvasoconstriction缺氧交感興奮↑維持V/Q正常肺動(dòng)脈高壓縮血管物質(zhì)肺血管收縮電壓依賴性鉀通道介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)鈣升高第五十二頁(yè)，共69頁(yè)。4）

毛細(xì)血管增生(capillaryproliferation):長(zhǎng)期缺氧時(shí)，細(xì)胞生成缺氧誘導(dǎo)因子增多，誘導(dǎo)VEGF等基因高表達(dá)，毛細(xì)血管增生。第五十三頁(yè)，共69頁(yè)。損傷性變化injuredmanifestations

1.肺動(dòng)脈高壓→肺源性心臟病→右心衰（Pulmonaryarterialhypertension)2.心肌舒縮功能障礙（Decreaseofmyocardialcontractility）3.心律失常（Arrhythmia）4.回心血量減少（Reducedvenousreturn）第五十四頁(yè)，共69頁(yè)。慢性肺源性心臟病第五十五頁(yè)，共69頁(yè)。compensatoryresponse代償反應(yīng)損傷性變化（三）血液系統(tǒng)的變化hematologicsystem第五十六頁(yè)，共69頁(yè)。代償性反應(yīng)compensatoryresponse1.紅細(xì)胞↑IncreaseofRBC

骨髓造血↑RBC慢性缺氧攜氧儲(chǔ)血入循環(huán)紅細(xì)胞↑不利：血液粘度增加，增加心臟負(fù)擔(dān)低氧血流經(jīng)腎臟→刺激腎小管旁間質(zhì)細(xì)胞→生成促紅細(xì)胞生成素急性缺氧→交感神經(jīng)興奮→肝脾血管收縮第五十七頁(yè)，共69頁(yè)。2.氧離曲線右移，紅細(xì)胞向組織釋放氧的能力增強(qiáng)。主要原因——2,3-DPG↑糖酵解↑2,3-DPG↑乳酸↑PH↓Hb與O2的親和力↓釋放氧增加氧離曲線右移氧缺不利：肺內(nèi)的氣體交換，若PAO2<60mmHg，氧離曲線右移使血液通過(guò)肺泡時(shí)結(jié)合的氧減少，失去代償意義第五十八頁(yè)，共69頁(yè)。第五十九頁(yè)，共69頁(yè)。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羥丙酮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缺氧通氣過(guò)度呼堿pH(＋)生成分解HbO22，3-DPG(2,3-di-phospho-glycericacid)binewithHb,causingthatHbcannotcombinewithO2b.reducethepHwithinRBC,shiftingO2Hbcurvetotheright第六十頁(yè)，共69頁(yè)。Hb-O2dissociationcurve(氧合血紅蛋白解離曲線)154060204060801002,3-DPGH＋,CO2溫度2,3-DPGH＋,CO2溫度PO2mmHgSO2%Fig.氧合血紅蛋白解離曲線P50meanstheO2pressurerequiredtosaturate50%oftheHb.(26-28mmHg)第六十一頁(yè)，共69頁(yè)。Thebrainisextremelysensitivetohypoxia.CNS耗氧量大，對(duì)缺氧不耐受，尤