《呼吸系统教学资料》缺氧.ppt

缺 氧,hypoxia,黄 莺病理生理学教研室,一、缺氧(hypoxia),因组织供氧不足或用氧障碍引起组织细胞代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程。也存在于高原、高空、坑道等特殊环境中的现象。,二、常用血氧指标及其意义,血气分析仪,掌式血氧饱和度检测仪,组织供氧量,组织耗氧量,=动脉血氧含量,组织血流量,=（动脉血氧含量静脉血氧含量）,组织血流量,三、缺氧的类型、原因和发病机制,机体呼吸的基本环节,气体在血液中的运输（血液循环）,大气氧,吸入肺泡、弥散入血液,与血红蛋白结合,组织细胞的摄取、利用,组织性缺氧,气体在血液中的运输（血液循环）,大气氧,吸入肺泡、弥散入血液,与血红蛋白结合,组织细胞摄取、利用,氧分压过低,外呼吸功能障碍,途径异常,低张性缺氧,(一)乏氧性缺氧(hypoxic hypoxia),1.概念：,以动脉血氧分压（PaO2）降低，血氧含量（CaO2）和血氧饱和度（SaO2）减少为基本特征，对组织供氧不足的缺氧症，称乏氧性缺氧或低张性缺氧（hypotonic hypoxia）。低张性低氧血症。,2.原因：,吸入气氧分压过低：大气性缺氧（atmospheric hypoxia）高原性缺氧,海拔高度3700米,海拔高度1532米,海拔高度8848米,外呼吸功能障碍：呼吸性缺氧（respiratory hypoxia）,静脉血流入动脉：右向左分流（fallot 四联症）,3.血氧变化特点：,PaO2 SO2 CO2maxCaO2 A-VdO2,4.组织缺氧的机制：,PaO2与CaO2过低，使氧弥散速度减慢，引起细胞缺氧。,组织部位氧的弥散,5.皮肤粘膜颜色：,当毛细血管中脱氧Hb平均浓度达5 g/dl,使皮肤粘膜呈青紫色，紫绀（cyanosis)。,/N,N,缺氧 紫绀,？,HHb,HbO2,2.6g/dl,5g/dl,毛细血管中脱氧血红蛋白5g/dl，使皮肤、粘膜呈青紫色。,Cyanosis,Normal,气体在血液中的运输（血液循环）,大气氧,吸入肺泡、弥散入血液,与血红蛋白结合,组织细胞摄取、利用,氧分压过低,外呼吸功能障碍,途径异常,低张性缺氧,血红蛋白质和量的异常,血液性缺氧,(二)血液性缺氧（hemic hypoxia）,1.概念：,由于Hb含量减少或性质改变，导致血液携带氧的能力降低或氧合血红蛋白不易释出结合的氧，引起组织氧供不足，称为血液性缺氧。因血液中物理溶解的氧量不变，PaO2正常，故又称等张性缺氧（isotonic hypoxia）。,2.原因：,贫血：贫血性缺氧（anemic hypoxia）一氧化碳中毒：碳氧血红蛋白（HbCO）高铁血红蛋白血症：HbFe3+OH；肠源性紫绀 血红蛋白与氧的亲和力异常增强,HbCO引起缺氧的机制：失去携带氧气的能力 增加Hb与氧气的亲和力 抑制2,3-DPG的产生,血红蛋白结构,Fe3+与羟基牢固结合，失去携氧能力 剩余的Fe2+与O2亲和力增强，氧离曲线左移,高铁血红蛋白血症,N,3.血氧变化特点：,4.组织缺氧的机制：,Hb携O2量减少，携O2能力减弱 Hb与O2的亲和性异常增高，使Hb不易释放氧,贫血的氧离曲线,5.皮肤粘膜颜色：,贫血：皮肤、粘膜较苍白 HbCO：皮肤、粘膜成樱桃红色 HbFe3+OH：呈浅咖啡色（青石板色），明显紫绀 Hb与O2的亲和力增高：皮肤、粘膜呈鲜红色,N,N,/N,PaO2 SO2 CO2maxCaO2 A-VdO2,注意：Hb与氧亲和力增强时，CO2max和CaO2都正常。,气体在血液中的运输（血液循环）,大气氧,吸入肺泡、弥散入血液,与血红蛋白结合,组织细胞摄取、利用,氧分压过低,外呼吸功能障碍,途径异常,低张性缺氧,血红蛋白质和量的异常,血液性缺氧,低动力,循环性缺氧,（三）循环性缺氧(circulatory hypoxia),1.概念：,由于组织血流量减少使组织氧供减少所引起的缺氧，称循环性缺氧或低动力性缺氧（hypokinetic hypoxia）。循环性缺氧可分为缺血性缺氧（ischemic hypoxia）和淤血性缺氧（congestive hypoxia）。,2.原因：,全身性循环性缺氧：酸中毒 局部性循环性缺氧,3.血氧变化特点：（单纯性）,4.组织缺氧的机制：,血供减少或因淤血造成血流减慢，虽然单位容积血液弥散给组织的氧量较多，但单位时间内流经组织细胞的血流量减少。,5.皮肤粘膜颜色：,动脉缺血：皮肤苍白 静脉淤血：容易引起紫绀,N,N,N,N,PaO2 SO2 CO2maxCaO2 A-VdO2,注：左心衰竭(肺水肿),休克(ARDS)：PaO2,SO2,CaO2,气体在血液中的运输（血液循环）,大气氧,吸入肺泡、弥散入血液,与血红蛋白结合,组织细胞摄取、利用,氧分压过低,外呼吸功能障碍,途径异常,低张性缺氧,血红蛋白质和量的异常,血液性缺氧,低动力,循环性缺氧,利用氧障碍,组织性缺氧,(四)组织性缺氧(histogenous hypoxia）,1.概念：,在组织供氧正常的情况下，因组织、细胞利用氧的能力减弱所引起的缺氧称为组织性缺氧，又称氧利用障碍性缺氧。,2.原因：,药物对线粒体氧化磷酸化抑制：组织中毒性缺氧（histotoxic hypoxia）呼吸酶合成减少：B1、B2、PP等维生素缺乏 线粒体损伤：放射线、细菌毒素、尿毒症 组织水肿：增加氧弥散距离,NADH,琥珀酸,FMN,FAD,胍乙腚巴比妥鱼藤酮,CoQ,cyt b,cyt c1,cyt c,cyt aa3,O2,抗霉素A苯乙双胍8-氢-羟基喹啉萘醌,氰化物一氧化碳硫化氢叠氮化合物,呼吸链及氧化磷酸化抑制剂作用环节,3.血氧变化特点：,4.组织缺氧的机制：,组织细胞利用氧障碍,5.皮肤粘膜颜色：,死于氰化物中毒的人，皮肤、粘膜色泽较红润，其面容如入睡者相仿。,N,N,N,N,PaO2 SO2 CO2maxCaO2 A-VdO2,四种单纯性缺氧的发生原因,表52 各种原因引起缺氧时血气变化的特点,四种单纯性缺氧的血气变化特点,内毒素血症,肺淤血、水肿,循环障碍,失血 Hb,失血性休克,四、缺氧对机体的影响,（一）组织细胞,细胞对氧利用能力增强：线粒体数目，呼吸酶活性 肌红蛋白增加：与氧的亲和力增加 糖酵解增强 低代谢状态：合成代谢减少，离子泵功能抑制,1.代偿性变化,低氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1,HIF-1）,正常氧,低氧,HIF-1a,proteasome,细胞缺氧代偿反应的分子机制,HIF-1调控的缺氧代偿反应,(1)细胞膜变化,细胞缺氧,膜对离子的通透性增高ATP减少,膜电位降低,Na+内流,钠泵功能障碍,ATP消耗增多,细胞水肿线粒体肿胀溶酶体肿胀,K+外流,合成代谢障碍,各种酶代谢障碍加重能量代谢障碍,Ca2+内流,进入线粒体，使其功能发生障碍和钙调蛋白激活磷脂酶，使膜磷脂分解自由基生成增加,2.损伤性变化,(2)线粒体的变化,轻度缺氧,线粒体功能增强,线粒体损伤,严重缺氧,缺氧使线粒体损伤的机制,ATP,氧化应激：ROS生成，膜脂质过氧化，膜结构破坏 供氧障碍：损伤线粒体的功能和结构 线粒体用氧障碍：某些理化和生物因素可损伤线粒体 各种因素使得线粒体呼吸链中断 钙稳态紊乱：钙沉积，抑制氧化磷酸化,缺氧引起机体功能和代谢障碍主要通过线粒体途径引起能量代谢障碍导致细胞损伤,（3）溶酶体变化,溶酶体肿胀、破裂和释出大量溶酶体酶，引起细胞及其周围组织的溶解、坏死。,（二）神经系统,脑组织耗氧量大，对缺氧极为敏感。缺氧15sec，昏迷；3min，昏迷数日；8-10min，不可逆性损伤2.严重缺氧时，短时间出现视觉减弱，意识丧失，伴有惊厥；缺氧发生较缓慢时，表现为神经精神症状，随后出现中枢神经系统功能抑制。3.缺氧时，CNS功能障碍的机制：（1）线粒体结构和功能受损（2）神经递质失调（3）酸碱平衡紊乱（4）脑水肿（细胞和间质）,机制：脑细胞能量代谢障碍，脑细胞水肿 脑微血管通透性增加，血脑屏障功能受损 脑血管扩张、脑血管流量剧增,使流体静压增高,高原脑水肿(high-altitude cerebral edema,HACE)重度高原反应并发症，颅内高压，CNS受损。,（三）呼吸系统,急性缺氧时最主要的代偿反应低氧通气反应 呼吸功能增强使肺通气量增加,肺通气量增加减低增高适应,2）PaCO2的变化,3）胸廓呼吸运动的增强,4）低张性缺氧引起肺通气变化的时相经过,1）PaO2降低,8kPa刺激外周化学感受器，增加肺通气量4kPa抑制呼吸中枢，使肺通气量减低,PaCO2增高可刺激延髓呼吸中枢，使肺泡通气量增加PaCO2过高（10.7kPa），抑制呼吸中枢过度通气使PaCO2减低，降低了CO2对中枢化学感受器的刺激，限制肺通气量的增加,促进静脉回流，增加心输出量和肺血流量，有利于氧的摄取和运输,机制：PaO2降低 PaCO2增高及中枢pH降低 交感神经兴奋,发病机制：,缺氧性肺血管收缩，肺动脉高压；肺毛细血管壁通透性增加（ROS，炎症介质）；外周血管收缩，肺血流量增多；肺水清除障碍。,高原肺水肿（high altitude pulmonary edema,HAPE）1.进入2500m高原后14d内出现2.发病率：5.717.73.临床表现：胸闷，咳嗽，发绀，呼吸困难，血性泡沫痰4.体征：肺部湿罗音,抑制呼吸中枢,PaO230mmHg,1）心输出量增加,对急性缺氧有一定的代偿意义，可提高全身组织的供氧量心率加快心肌收缩性增强静脉回流量增加,2）血流重分布,保证生命重要器官的氧供应皮肤、腹腔内脏血管收缩脑血管和心脏的冠脉收缩不明显,3）肺血管收缩,慢性缺氧的代偿性反应增加氧的弥散面积缩短氧的弥散距离,4）毛细血管增生,1）心输出量增加2）血流重分布3）肺血管收缩4）毛细血管增生,(四)循环系统,代偿性变化,缺氧性肺动脉高压的发生机制,病理生理学 第八版 人民卫生出版社 图7-5,急性缺氧,慢性缺氧,心肌的收缩与舒张功能降低：心肌缺氧和酸中毒 心律失常：窦性心动过缓、引起期前收缩和各种心律失常，包括引起心室纤维颤动致死 静脉回流减少：严重、持久的缺氧使得外周血管扩张，血液淤滞 肺动脉高压：使得右室后负荷增加，引起右心室肥大代偿、失代偿、心力衰竭,循环系统损伤性变化,1）红细胞增多,急性缺氧 脾脏、肝脏收缩，将储存血液释放入体循环，增加氧的摄取和运输能力慢性缺氧 血浆中EPO增加，使红细胞数和Hb量明显增加可增加血液的氧容量和氧含量过度增加可使血粘度增加,2）氧合血红蛋白解离曲线右移,缺氧时红细胞内2,3-DPG增多，2,3-DPG增多使氧离曲线右移有利于HbO2在组织部位释放出较多的氧当paO2低于8kPa时，氧离曲线右移会明显影响肺部血液对氧的摄取,1）红细胞增多2）氧合血红蛋白解离曲线右移,2,3-DPG的生成与分解,(五)血液系统,代偿性变化,1.血液粘滞度增高2.外周阻力增大3.心脏后负荷增高,血液系统损伤性改变,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,氧中毒,由于吸入气体氧分压过高，或长时间吸入高浓度氧，使患者出现听觉或视觉障碍、恶心、抽搐、晕厥等神经症状，部分患者出现溶血反应，或因引起严重呼吸衰竭致死，这样一类临床综合征，称为氧中毒。,基本机制：氧中毒时可产生大量氧自由基和活性氧，导致组织细胞损伤。,肺型氧中毒：吸入一个大气压左右的氧达8h时可发生肺型氧中毒。,脑型氧中毒：吸入23个大气压以上的氧，可在短时内（6个大气压氧吸入数分钟；4个大气压氧吸入数十分钟）引起脑型氧中毒。,Thank You,掌握不同类型缺氧的基本概念、发生原因和机制。描述各型缺氧患者皮肤粘膜的主要特征和血氧变化的特点。阐述缺氧时机体的代偿适应反应和失代偿的损伤性变化的特点。明确缺氧引起细胞损伤的原因和机制。熟悉常用的血氧指标及其意义和影响因素。熟悉缺氧时细胞的氧敏感调节与适应性变化。熟悉氧疗的主要原则及其病理生理学基础。熟悉慢性缺氧引起肺动脉高压的原因和机制。了解机体对缺氧耐受性的因素。了解氧中毒概念、发生原因和机制。,教学大纲,思考题：,*,*：回家作业在见习之前由各班的学委发至本邮箱：,14种单纯性缺氧症的发生原因、血气变化特点和相关机制。2缺氧时机体呼吸、循环有哪些代偿反应？3试述缺氧引起肺血管收缩的机制。4发绀可在缺氧的哪些类型中出现?在哪些类型中不出现？说明其理由。5试述缺氧时出现氧解离曲线右移的原因和意义。6缺氧可使组织细胞出现哪些代偿性反应和损伤性变化?7.缺氧时，2,3-DPG产生增多，为什么？8.慢性缺氧时，引起肺动脉高压的机制。,返回,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 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 protein 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 oxygen 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(低氧血症),氧离曲线及影响因素,返回,p50,2,3-DPGH+,CO2温度,2,3-DPGH+,CO2 温度,组织部位氧的弥散及其影响因素,血液,组织液,细胞内液,毛细血管动脉段paO2（1）100mmHg,血流速度（2）,弥散距离（4）,细胞（线粒体）5mmHg,组织 ptO2 3040mmHg（3）,HbO2,物理溶解的氧,(1)paO2降低，组织部位O2弥散速度，单位时间的O2弥散量减少,(2)血流速度减慢，血液中氧释放增多，但单位时间中组织获O2减少,(3)组织氧分压降低，组织部位O2弥散速度，组织获得O2增多;反之亦然,(4)弥散距离加大，单位时间中细胞获得O2可减少,返回,血液性缺氧（贫血）,正常,返回,2,3-DPG的生成与分解,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,磷酸果糖激酶,6-磷酸果糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,丙酮酸,1,6-二磷酸果糖,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,乳酸,2,3-DPG,DPGM,DPGP,DPGP,返回,DPGM:二磷酸甘油酸变位酶；DPGP:2,3-DPG磷酸酶,返回,NATURE REVIEWS|Immunology volume 9|September 2009,Hypoxia inducible factor-1(HIF-1),VEGF,EPO,glycolysis enzymes,NATURE REVIEWS|Immunology volume 9|September 2009,返回,back,肺泡气氧分压与肺通气量之间的关系,机体呼吸的基本环节,气体在血液中的运输（血液循环）,大气氧,吸入肺泡、弥散入血液,与血红蛋白结合,组织细胞的摄取、利用,二、常用血氧指标及其意义,1.氧分压（partial pressure of oxygen，PO2）,概念,正常值,影响因素,意义,PaO2：13.3kPa（100mmHg）,PvO2：5.33kPa（40mmHg）,吸入气氧分压、肺呼吸功能、内呼吸功能状况,可决定氧饱和度大小,指物理状态溶解于血液中的氧分子所产生的张力。,概念,正常值,影响因素,意义,20ml/dl,取决于血液中Hb的量和质（与O2结合的能力）,可影响血液携氧能力的大小（氧含量高低）。,指PO2为150mmHg、PCO2为40mmHg和38条件下，100ml血液中Hb所能结合的最大氧量。,2.血氧容量（oxygen binding capacity,CO2max）,概念,正常值,影响因素,意义,CaO2:19.3 ml/dl CvO2:14 ml/dl,取决于PaO2以及血红蛋白的质和量,CaO2可反映血液对组织的供氧；CvO2与组织利用氧的能力有关,指100ml血液实际含有的O2量。包括物理状态溶解于血液的氧和与血红蛋白结合的氧两部分。,3.氧含量（oxygen content，CO2）,概念,正常值,影响因素,意义,5ml/dl,氧合血红蛋白释放氧的能力;血液流经组织的速度;组织利用氧的能力。,可反映组织摄氧的多少和组织利用氧的能力,动脉血氧含量减去静脉血氧含量的差值，即组织从单位血液容积内摄氧的量。,4.动-静脉氧差（the difference between CaO2 and CvO2,A-VdO2）,概念,正常值,影响因素,意义,SaO2:9598%SvO2:7075%,PO2是决定性的因素,可影响氧含量的高低,是指血液中氧合Hb占总Hb的百分数。SO2=（血氧含量-溶解氧量）/血氧容量100%,5.血氧饱和度（oxygen saturation，SO2）,氧离曲线,概念,正常值,影响因素,意义,2627mmHg(3.473.6kPa),Hb的性质（结构）红细胞内的2、3-DPG的浓度血液的pH值、PaCO2、温度,是反映Hb对O2结合亲和性大小的指标,在一定温度和血液pH条件下，血红蛋白氧饱和度为50%时的氧分压。,6.p50,p50,