呼吸系統(tǒng)課件：缺氧

1、缺 氧 一、缺氧 (hypoxia) 因組織供氧不足或用氧障礙引起組織細(xì)胞 代謝、功能和形態(tài)結(jié)構(gòu)異常變化的病理過程。 也存在于高原、高空、坑道等特殊環(huán)境中的現(xiàn) 象。 O2供應(yīng)不足供應(yīng)不足 O2利用障礙利用障礙 組織細(xì)胞組織細(xì)胞 ATP下降下降 功能代謝異常功能代謝異常 結(jié)構(gòu)變化結(jié)構(gòu)變化 二、常用血氧指標(biāo)及其意義 血氧指標(biāo)臨床意義 氧分壓PaO2降低：吸入氣氧分壓過低；肺通氣（換氣）障礙引起的肺功能明顯降 低?？梢餝aO2和CaO2降低。 PaO2升高：吸入純氧或進(jìn)行高壓氧治療時 PvO2降低：組織部位的血流明顯減慢 PvO2升高：組織細(xì)胞用氧障礙；某些原因引起組織部位血液釋放O2減少 氧容量

2、血CO2max降低：嚴(yán)重貧血；Hb變性?？梢餋aO2降低而SaO2正常 血CO2max升高：紅細(xì)胞增多癥，血液濃縮 氧飽和度SaO2降低：各種原因引起PaO2明顯降低時?？梢餋aO2降低 氧含量CaO2降低：即低氧血癥，見于各種原因引起的PaO2和（或）CO2max明顯降 低 動-靜脈氧 差 A-VdO2減?。褐饕娪诮M織性缺氧，組織利用O2障礙，導(dǎo)致CvO2明顯增 加，也見于低張性或血液性缺氧當(dāng)HbO2釋放O2能力降低時 A-VdO2增大：見于循環(huán)性缺氧，組織血流速度明顯減慢，使組織從一定 容量血液中攝取的O2增多，導(dǎo)致CvO2減少 P50P50變?。阂娪谀撤N遺傳性Hb分子異?；驀?yán)重堿中

3、毒時，伴氧離曲線左移， 在肺部攝取O2增多而組織部位釋放O2明顯減少 P50增大：見于嚴(yán)重高碳酸血癥和代謝性酸中毒，伴氧離曲線右移 氧分壓 PO2 氧容量 CO2max 氧含量 CaO2 動靜脈 氧差 A-VdO2 氧飽和 度 SaO2 P50 血氣分析儀 掌式血氧飽和度檢測儀 組織供氧量 組織耗氧量 = 動脈血氧含量組織血流量 =（動脈血氧含量靜脈血氧含量） 組織血流量 三、缺氧的類型、原因和發(fā)病機(jī)制 機(jī)體呼吸的基本環(huán)節(jié) 氣體在血液中的運輸（血液循環(huán)） 大氣氧 吸入肺泡、彌散入血液 與血紅蛋白結(jié)合 組織細(xì)胞的攝取、利用 氣體在血液中的運輸（血液循環(huán)） 大氣氧 吸入肺泡、彌散入血液 與血紅蛋白

4、結(jié)合 組織細(xì)胞攝取、利用 (一) 乏氧性缺氧 (hypoxic hypoxia) 1. 概念： 以動脈血氧分壓（PaO2）降低，血氧含量（CaO2） 和血氧飽和度（SaO2）減少為基本特征，對組織供 氧不足的缺氧癥，稱乏氧性缺氧或低張性缺氧 （hypotonic hypoxia）。低張性低氧血癥。 2. 原因： n 吸入氣氧分壓過低： 大氣性缺氧（atmospheric hypoxia） 高原性缺氧 76015910595 6801409094 6001257092 5301106290 460985085 405854575 366744070 310653560 270563050 n 外

5、呼吸功能障礙：呼吸性缺氧（respiratory hypoxia） n 靜脈血流入動脈：右向左分流（fallot 四聯(lián)癥） 3. 血氧變化特點： PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 4. 組織缺氧的機(jī)制： PaO2與CaO2過低，使氧彌散速度減慢，引起細(xì)胞缺氧。 5. 皮膚粘膜顏色： 當(dāng)毛細(xì)血管中脫氧Hb平均濃度達(dá)5 g/dl,使皮膚粘膜 呈青紫色，紫紺（cyanosis)。 缺氧 紫紺 ？ HHb HbO2 2.6g/dl5g/dl 毛細(xì)血管中脫氧血紅蛋白5g/dl，使皮膚、粘膜呈青紫色。 CyanosisNormal 氣體在血液中的運輸（血液循環(huán)） 大氣氧 吸入肺泡、彌

6、散入血液 與血紅蛋白結(jié)合 組織細(xì)胞攝取、利用 (二) 血液性缺氧（hemic hypoxia） 1. 概念： 由于Hb含量減少或性質(zhì)改變，導(dǎo)致血液攜 帶氧的能力降低或氧合血紅蛋白不易釋出結(jié)合 的氧，引起組織氧供不足，稱為血液性缺氧。 因血液中物理溶解的氧量不變，PaO2正常， 故又稱等張性缺氧（isotonic hypoxia）。 2. 原因： n 貧血：貧血性缺氧（anemic hypoxia） n 一氧化碳中毒：碳氧血紅蛋白（HbCO） n 高鐵血紅蛋白血癥：HbFe3+OH；腸源性紫紺 n 血紅蛋白與氧的親和力異常增強(qiáng) HbCO引起缺氧的機(jī)制： n 失去攜帶氧氣的能力 n 增加Hb與氧氣

7、的親和力 n 抑制2, 3-DPG的產(chǎn)生 n Fe3+與羥基牢固結(jié) 合，失去攜氧能力 n 剩余的Fe2+與O2親 和力增強(qiáng)，氧離曲線 左移 N 3. 血氧變化特點： 4. 組織缺氧的機(jī)制： n Hb攜O2量減少，攜O2能力減弱 n Hb與O2的親和性異常增高，使Hb不易釋放氧 5. 皮膚粘膜顏色： 貧血：皮膚、粘膜較蒼白 n HbCO：皮膚、粘膜成櫻桃紅色 n HbFe3+OH：呈淺咖啡色（青石板色），明顯紫紺 n Hb與O2的親和力增高：皮膚、粘膜呈鮮紅色 PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 注意：Hb與氧親和力增強(qiáng)時，CO2max和CaO2都正常。 氣體在血液中的運輸（

8、血液循環(huán)）氣體在血液中的運輸（血液循環(huán)） 大氣氧大氣氧 吸入肺泡、彌散入血液吸入肺泡、彌散入血液 與血紅蛋白結(jié)合與血紅蛋白結(jié)合 組織細(xì)胞攝取、利用組織細(xì)胞攝取、利用 （三）循環(huán)性缺氧(circulatory hypoxia) 1. 概念： 由于組織血流量減少使組織氧供減少所引起的 缺氧，稱循環(huán)性缺氧或低動力性缺氧（hypokinetic hypoxia）。 循環(huán)性缺氧可分為缺血性缺氧（ischemic hypoxia）和淤血性缺氧（congestive hypoxia）。 2. 原因： n 全身性循環(huán)性缺氧：酸中毒 n 局部性循環(huán)性缺氧 3. 血氧變化特點：（單純性） 4. 組織缺氧的機(jī)制：

9、血供減少或因淤血造成血流減慢，雖然單位容積血液彌 散給組織的氧量較多，但單位時間內(nèi)流經(jīng)組織細(xì)胞的血流 量減少。 5. 皮膚粘膜顏色： 動脈缺血：皮膚蒼白 n 靜脈淤血：容易引起紫紺 PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 注：左心衰竭(肺水腫), 休克(ARDS)：PaO2, SO2, CaO2 氣體在血液中的運輸（血液循環(huán)）氣體在血液中的運輸（血液循環(huán)） 大氣氧大氣氧 吸入肺泡、彌散入血液吸入肺泡、彌散入血液 與血紅蛋白結(jié)合與血紅蛋白結(jié)合 組織細(xì)胞攝取、利用組織細(xì)胞攝取、利用 (四) 組織性缺氧 (histogenous hypoxia） 1. 概念： 在組織供氧正常的情況下

10、，因組織、細(xì)胞利用氧的 能力減弱所引起的缺氧稱為組織性缺氧，又稱氧利用障 礙性缺氧 。 2. 原因： n 藥物對線粒體氧化磷酸化抑制： 組織中毒性缺氧（histotoxic hypoxia） n 呼吸酶合成減少：B1、B2、PP等維生素缺乏 n 線粒體損傷：放射線、細(xì)菌毒素、尿毒癥 n 組織水腫：增加氧彌散距離 NADH 琥珀酸 FMN FAD 胍乙腚 巴比妥 魚藤酮 CoQcyt bcyt c1cyt ccyt aa3O2 抗霉素A 苯乙雙胍 8-氫-羥基喹啉 萘醌 氰化物 一氧化碳 硫化氫 疊氮化合物 呼吸鏈及氧化磷酸化抑制劑作用環(huán)節(jié) CN-+ Cytaa3Fe3+Cytaa3Fe3+_

11、CN- 3. 血氧變化特點： 4. 組織缺氧的機(jī)制： 組織細(xì)胞利用氧障礙 5. 皮膚粘膜顏色： 死于氰化物中毒的人，皮膚、粘膜色澤較紅潤， 其面容如入睡者相仿。 PaO2 SO2 CO2max CaO2 A-VdO2 四種單純性缺氧的發(fā)生原因 缺氧缺氧類型類型原發(fā)性原發(fā)性變化變化其他其他血氧指標(biāo)變化血氧指標(biāo)變化PaCO2 低低張性缺氧張性缺氧PaO2SaO2CO2max N CaO2AVdO2或N可能或 血液血液性缺氧性缺氧 嚴(yán)重貧血CO2max SaO2 NPaO2 NCaO2AVdO2 HbCO血癥和 HbFe3OH血癥 CO2max 和CvO2 相對 SaO2 NPaO2 NCaO2AV

12、dO2 單純Hb與O2 親和性過高 CvO2PaO2與SaO2 NCO2max NCaO2 NAVdO2 循環(huán)性循環(huán)性缺氧缺氧 淤血性CvO2PaO2與SaO2 NCO2max NCaO2 NAVdO2 缺血性無原發(fā)變化同上同上同上AVdO2 N 組織性組織性缺氧缺氧 組織中毒性CvO2PaO2與SaO2 NCO2max NCaO2 NAVdO2 表52 各種原因引起缺氧時血氣變化的特點 四種單純性缺氧的血氣變化特點 內(nèi)毒素血癥 肺淤血、水腫 循環(huán)障礙 失血 Hb 失血性休克 四、缺氧對機(jī)體的影響 n 細(xì)胞對氧利用能力增強(qiáng)：線粒體數(shù)目，呼吸酶活性 n 肌紅蛋白增加：與氧的親和力增加 n 糖酵解

13、增強(qiáng) n 低代謝狀態(tài)：合成代謝減少，離子泵功能抑制 1. 代償性變化 低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1, HIF-1 ） 正常氧正常氧 HIF-1a a Ub VHL E3-ligase Von Hippel- indau OH Pro 564/402 Prolyl-4-hydroxylase (Fe2+,O2) HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a HIF-1a a ba 細(xì)胞缺氧代償反應(yīng)的分子機(jī)制 HIF-1調(diào)控的缺氧代償反應(yīng)調(diào)控的缺氧代償反應(yīng) 細(xì)胞缺氧 膜對離子的 通透性增高 ATP減少 膜電位降低

14、 鈉泵功能障礙 ATP 消耗增多 細(xì)胞水腫 線粒體腫脹 溶酶體腫脹 合成代謝障礙 各種酶代謝障礙 加重能量代謝障礙 進(jìn)入線粒體，使其功能發(fā)生障礙 和鈣調(diào)蛋白激活磷脂酶，使膜磷脂分解 自由基生成增加 2. 損傷性變化 輕度缺氧線粒體功能增強(qiáng) 線粒體損傷嚴(yán)重缺氧ATP n 氧化應(yīng)激：ROS生成，膜脂質(zhì)過氧化，膜結(jié)構(gòu)破壞 n 供氧障礙：損傷線粒體的功能和結(jié)構(gòu) n 線粒體用氧障礙：某些理化和生物因素可損傷線粒體 各種因素使得線粒體呼吸鏈中斷 n 鈣穩(wěn)態(tài)紊亂：鈣沉積，抑制氧化磷酸化 缺氧引起機(jī)體功能和代謝障礙缺氧引起機(jī)體功能和代謝障礙主要通過主要通過線粒線粒 體途徑體途徑引起能量代謝障礙導(dǎo)致細(xì)胞損傷引起

15、能量代謝障礙導(dǎo)致細(xì)胞損傷 溶酶體腫脹、破裂和釋出大量溶酶體酶，引起 細(xì)胞及其周圍組織的溶解、壞死。 1. 腦組織耗氧量大，對缺氧極為敏感。 缺氧15sec，昏迷；3min，昏迷數(shù)日；8-10min，不可逆性損傷 2. 嚴(yán)重缺氧時，短時間出現(xiàn)視覺減弱，意識喪失，伴 有驚厥；缺氧發(fā)生較緩慢時，表現(xiàn)為神經(jīng)精神癥狀， 隨后出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能抑制。 3. 缺氧時，CNS功能障礙的機(jī)制： （1）線粒體結(jié)構(gòu)和功能受損 （2）神經(jīng)遞質(zhì)失調(diào) （3）酸堿平衡紊亂 （4）腦水腫（細(xì)胞和間質(zhì)） 機(jī)制 ： 腦細(xì)胞能量代謝障礙，腦細(xì)胞水腫 腦微血管通透性增加，血腦屏障功能受損 腦血管擴(kuò)張、腦血管流量劇增,使流體靜壓增高

16、 高原腦水腫高原腦水腫 (high - altitude cerebral edema , HACE) 重度高原反應(yīng)并發(fā)癥，顱內(nèi)高壓，重度高原反應(yīng)并發(fā)癥，顱內(nèi)高壓，CNS受損。受損。 急性缺氧時最主要的代償反應(yīng)急性缺氧時最主要的代償反應(yīng)低氧通氣反應(yīng)低氧通氣反應(yīng) 呼吸功能增強(qiáng)使呼吸功能增強(qiáng)使肺通氣量增加肺通氣量增加 肺通氣量增加減低增高適應(yīng) 2）PaCO2的變化 3）胸廓呼吸運動的增強(qiáng) 4）低張性缺氧引起肺通氣變化的時相經(jīng)過 1）PaO2降低 8kPa刺激外周化學(xué)感受器，增加肺通氣量 4kPa抑制呼吸中樞，使肺通氣量減低 PaCO2增高可刺激延髓呼吸中樞，使肺泡通氣量增加 PaCO2過高（10.

17、7kPa），抑制呼吸中樞 過度通氣使PaCO2減低，降低了CO2對中樞化學(xué)感受器的刺激， 限制肺通氣量的增加 促進(jìn)靜脈回流，增加心輸出量和肺血流量，有利于氧的 攝取和運輸 機(jī)制： PaO2降低 PaCO2增高及中樞pH降低 交感神經(jīng)興奮 發(fā)病機(jī)制： n缺氧性肺血管收縮，肺動脈高壓； n肺毛細(xì)血管壁通透性增加（ROS，炎癥介質(zhì)）； n外周血管收縮，肺血流量增多； n肺水清除障礙。 1. 進(jìn)入2500m高原后14d內(nèi)出現(xiàn) 2. 發(fā)病率：5.717.7 3. 臨床表現(xiàn)：胸悶，咳嗽，發(fā)紺，呼吸困難，血性泡沫痰 4. 體征：肺部濕羅音 抑制呼吸中樞 PaO230mmHg 1）心輸出量增加 對急性缺氧有一

18、定的代償意義， 可提高全身組織的供氧量 U心率加快 U心肌收縮性增強(qiáng) U靜脈回流量增加 2）血流重分布 保證生命重要器官的氧供應(yīng) U皮膚、腹腔內(nèi)臟血管收縮 U腦血管和心臟的冠脈收縮不明顯 3）肺血管收縮 慢性缺氧的代償性反應(yīng) U增加氧的彌散面積 U縮短氧的彌散距離 4）毛細(xì)血管增生 1）心輸出量增加 2）血流重分布 3）肺血管收縮 4）毛細(xì)血管增生 U肺小動脈收縮，有利于維持VA/Q合適的比例 U肺動脈高壓，使血流充分利用了肺組織上部的肺泡通氣 （缺氧性肺血管收縮） . . 代償性變化 缺氧性肺動脈高壓的發(fā)生機(jī)制 病理生理學(xué) 第八版 人民衛(wèi)生出版社 圖7-5 急性 缺氧 慢性 缺氧 n 心肌的

19、收縮與舒張功能降低：心肌缺氧和酸中毒 n 心律失常：竇性心動過緩、引起期前收縮和各種心律失常， 包括引起心室纖維顫動致死 n 靜脈回流減少：嚴(yán)重、持久的缺氧使得外周血管擴(kuò)張，血 液淤滯 n 肺動脈高壓：使得右室后負(fù)荷增加，引起右心室肥大代償、 失代償、心力衰竭 1）紅細(xì)胞增多 U急性缺氧 脾臟、肝臟收縮，將儲存血液釋放入體循環(huán)，增加氧的攝取 和運輸能力 U慢性缺氧 血漿中EPO增加，使紅細(xì)胞數(shù)和Hb量明顯增加 T可增加血液的氧容量和氧含量 T過度增加可使血粘度增加 2）氧合血紅蛋白解離曲線右移 缺氧時紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DPG增多， 2,3-DPG增多使氧離曲線右移 T有利于HbO2在組織部位釋放

20、出較多的氧 T當(dāng)paO2低于8kPa時，氧離曲線右移會明顯影響肺部血液 對氧的攝取 1）紅細(xì)胞增多 2）氧合血紅蛋白解離曲線右移 代償性變化 1. 血液粘滯度增高 2. 外周阻力增大 3. 心臟后負(fù)荷增高 缺氧治療的病理生理基礎(chǔ) 吸氧 n 對低張性缺氧最有效 n 提高血液性缺氧和循環(huán)性缺氧 患者血液物理溶解的氧 n 組織性缺氧治療關(guān)鍵是解除呼 吸鏈酶的抑制 l 掌握不同類型缺氧的基本概念、發(fā)生原因和機(jī)制。 l 描述各型缺氧患者皮膚粘膜的主要特征和血氧變化的特點。 l 闡述缺氧時機(jī)體的代償適應(yīng)反應(yīng)和失代償?shù)膿p傷性變化的特點。 l 明確缺氧引起細(xì)胞損傷的原因和機(jī)制。 l 熟悉常用的血氧指標(biāo)及其意義

21、和影響因素。 l 熟悉缺氧時細(xì)胞的氧敏感調(diào)節(jié)與適應(yīng)性變化。 l 熟悉氧療的主要原則及其病理生理學(xué)基礎(chǔ)。 l 熟悉慢性缺氧引起肺動脈高壓的原因和機(jī)制。 l 了解機(jī)體對缺氧耐受性的因素。 l 了解氧中毒概念、發(fā)生原因和機(jī)制。 教學(xué)大綱 思考題：思考題： * *：回家作業(yè)在見習(xí)之前由各班的學(xué)委發(fā)至本郵箱： 14種單純性缺氧癥的發(fā)生原因、血氣變化特點和相關(guān)機(jī)制。 2缺氧時機(jī)體呼吸、循環(huán)有哪些代償反應(yīng)？ 3試述缺氧引起肺血管收縮的機(jī)制。 4發(fā)紺可在缺氧的哪些類型中出現(xiàn)? 在哪些類型中不出現(xiàn)？ 說明其理由。 5試述缺氧時出現(xiàn)氧解離曲線右移的原因和意義。 6缺氧可使組織細(xì)胞出現(xiàn)哪些代償性反應(yīng)和損傷性變化?

22、7. 缺氧時，2,3-DPG產(chǎn)生增多，為什么？ 8. 慢性缺氧時，引起肺動脈高壓的機(jī)制。 /wiki/Hypoxemia Hypoxemia refers to low oxygen in the blood, and the more general term hypoxia is an abnormally low oxygen content in any tissue or organ, or the body as a whole. Hypoxemia can cause hypoxia (hypoxemic hypoxia), but

23、hypoxia can also occur via other mechanisms, such as anemia. Hypoxemia is usually defined in terms of reduced partial pressure of oxygen (mm Hg) in arterial blood, but also in terms of reduced content of oxygen (ml oxygen per dl blood) or percentage saturation of hemoglobin (the oxygen binding prote

24、in within red blood cells) with oxygen, which is either found singly or in combination. While there is general agreement that an arterial blood gas measurement which shows that the partial pressure of oxygen is lower than normal constitutes hypoxemia, there is less agreement concerning whether the o

25、xygen content of blood is relevant in determining hypoxemia. This definition would include oxygen carried by hemoglobin. The oxygen content of blood is thus sometimes viewed as a measure of tissue delivery rather than hypoxemia. Hypoxemia (低氧血癥) 2,3-DPG H+, CO2 溫度溫度 2,3-DPG H+ , CO2 溫度溫度 血液血液組織液組織液細(xì)胞內(nèi)液細(xì)胞內(nèi)液 毛細(xì)血管動脈段paO2（1） 100mmHg 血流速度（2） 彌