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1 第五章缺氧 (Hypoxia) 病理生理教研室郑铭 edu

2 缺氧

3 生命 = 能量 x 信息 x 结构 Life=Energy x Information x Structure O 2

4 氧是生命活动的基本物质 1.5L ( 体内储氧量 ) = 0.25L/min( 静息需氧量 ) 6 min

5 第一节节概概述 Introduction

6 氧气如何获得及利用

7 氧气的获得 外呼吸 External respiration 肺通气 肺换气

8 氧气的获得 运输 Transportation

9 氧气的获得 内呼吸 Internal respiration

10 氧气的利用 Wallace, 2005

11 氧气的获得和利用

12 缺氧 因组织供氧减少或用氧障碍引起细胞代谢 氧障 功能和形态结构异常变化的病理过程

13 缺氧的形成 供氧 缺氧 用氧

14 血氧指标 血氧分压 血氧容量 血氧含量 血氧饱和度

15 血氧分压 Partial pressure of oxygen, PO 2 物理溶解于血液中的氧产生的张力 :PaO 2 和 PvO 2 正常值 PO PaO mmhg 正常值 PvO 40 mmhg H PvO 2 PO 2 吸入气 PO 外呼吸功能 摄取氧能力 利用氧能力

16 血氧容量 Oxygen binding capacity, O 2 max 在最适条件下,100 ml 血液被氧充分饱和时的最 大带氧量 ( 物理溶解 +Hb 携带氧 ) 体外最适条件 :38 C PO2: 150 mmhg PCO2 :40 mmhg 物理溶解量 Hb 携氧容量 0.31 ml/dl 1.34 ml/g x 15g/dl = 20 ml/dl 血氧容量 Hb 携氧容量 影响因素 : Hb 的质和量

17 血氧含量 Oxygen content 体内 100 ml 血液的实际带氧量, 包括物理溶解 和 Hb 携带氧 影响因素 : Hb 的质和量 ;PO 2

18 动静脉血氧含量差 动脉血氧含量 - 静脉血氧含量, 反映组织对氧的摄取和利用能力 19ml/dl 14ml/dl A O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 V 5ml/dl

19 血氧饱和度 Oxygen saturation of Hb, SO 2 Hb 结合氧的百分数 血氧含量 - 溶解氧量 血氧容量 100% SaO 2 : 95-97%; SvO 2 : 75% 影响因素 : PO PaO 2

20 氧分压与氧饱和度的关系 --- 氧解离曲线 氧饱和度 % 100 ph 2,3DPG 80 Tem ph 2,3DPG Tem 氧分压 (mmhg)

21 血氧指标 血氧分压 血氧容量 血氧含量 血氧饱和度

22 第二节 缺氧的原因和发生机制 Causes and mechanisms of hypoxia

23 缺氧 因组织供氧减少或用氧障碍引起细胞代谢 氧障 功能和形态结构异常变化的病理过程

24 缺氧的形成 供氧 缺氧 用氧

25 缺氧的类型 乏氧性缺氧 血液性缺氧 循环性缺氧 组织性缺氧

26 一 乏氧性缺氧 Hypoxic hypoxia 以动脉血氧分压降低为基本特征的缺氧称为乏氧性缺氧, 即低张性缺氧 (hypotonic hypoxia), 又称为低氧血症 (hypotonic pt i hp hypoxemia) i)

27 (1) 外环境 PO 2 过低 高海拔 27

28 氧分压与氧饱和度的关系 --- 氧解离曲线 100 氧饱和度 % 氧分压 (mmhg)

29 (1) 外环境 PO 2 过低 通风不良

30 (2) 外呼吸功能障碍 气管异物

31 (3) 静脉血入动脉血 法洛 (Fallot) 四联症

32 血氧指标改变 Types of hypoxia PaO 2 血氧容量 血氧含量 SaO 2 A-V 血 氧差 乏氧性缺氧 N or (Hypoxic hypoxia) 血液性缺氧 (Hemic hypoxia) 循环性缺氧 (Circulatory Hypoxia) 组织性缺氧 (Histogenous Hypoxia)

33 发绀 (cyanosis) 毛细血管血液中脱氧血红蛋白 5g/dl, 使皮肤 粘膜呈青紫色 2.6g/dl HHb 5g/dl HbO 2 正常 缺氧

34 发绀 cyanosis 中心性发绀 : 由于心 肺疾病所致, 全身性周围性发绀 : 由于周围循环血流障碍所致

35 二 血液性缺氧 Hemic hypoxia 由于 Hb 数量 或性质改变, 以致血液携带氧的能力降低或 Hb 结合的氧不易释出所引起的缺氧 特点 :PaO 2 不变, 又称等张性低氧血症

36 原因 Hb 数量减少 : 贫血 Hb 性质改变 1. CO 中毒 Hb + CO HbCO Hb + O 2 HbO 2 机制 :1 Hb 与 CO 亲和力 >>Hb 与 O 2 亲和力 ; 2 CO 与 Hb 中某血红素结合抑制其余 3 个血红素对氧的释放 ; 3 CO 能抑制红细胞内糖酵解 2,3-DPG 生成 氧离曲线左移 HbO 2 中的氧不易释出 组织缺氧

37 Hb 性质改变 2. 高铁血红蛋白血症 Fe 2+ Fe 2+ Fe 3+ Fe 3+ Hb-Fe 2+ 氧化 HbFe 3+ OH Fe 2+ Fe 2+ 还原 ( 棕褐色 )Fe 3+ Fe 3+ 当高铁血红蛋白浓度达到 3g/dl 时, 皮肤即出现类似发绀的咖啡色 由于原因为服食的硝酸盐或亚硝酸盐所致, 所以称为肠源性青紫

38 血氧指标改变 Types of hypoxia PaO 2 血氧容量 血氧含量 SaO 2 A-V 血 氧差 乏氧性缺氧 N or (Hypoxic hypoxia) 血液性缺氧 N N (Hemic hypoxia) 循环性缺氧 (Circulatory hypoxia) 组织性缺氧 (Histogenous hypoxia)

39 三 循环性缺氧 Circulatory hypoxia 血液循环发生障碍, 组织供血量下降引起的缺氧, 又称为低动力性缺氧 (hypokinetic hypoxia)

40 原因 全身性循环障碍休克 心衰等心输量不足造成的供血不足

41 原因 局部性循环障碍 (1) 皮肤苍白 动脉 毛细血管供血不足 静脉 见于 : 血管栓塞 动脉炎或动脉粥样硬化造成的动脉狭窄或阻塞

42 原因 局部性循环障碍 (2) 皮肤发绀 动脉 毛细血管内淤血 静脉 见于 : 静脉栓塞或静脉炎引起的回流障碍

43 血氧指标改变 Types of hypoxia PaO 2 血氧容量 血氧含量 SaO 2 A-V 血 氧差 乏氧性缺氧 N or (Hypoxic hypoxia) 血液性缺氧 N N (Hemic hypoxia) 循环性缺氧 (Circulatory hypoxia) 组织性缺氧 (Histogenous hypoxia) N N N N

44 四 组织性缺氧 Histogenous hypoxia 在组织正常供氧的情况下, 因细胞利用氧障碍而导致的缺氧

45 氧气的利用

46 原因 组织中毒 : 氰化物 硫化物等 ; 呼吸链受阻 组织不能利用氧 ; 维生素缺乏 : 维生素 B1 是丙酮酸脱氢酶 的辅酶 ;Vit B2 是黄素酶辅酶 ;Vit PP 是辅酶 I II 的组成成分 ; 线粒体损伤 : 放射线 细菌毒素

47 血氧指标改变 Types of hypoxia PaO 2 血氧容量 血氧含量 SaO 2 A-V 血 氧差 乏氧性缺氧 N or (Hypoxic hypoxia) 血液性缺氧 N N (Hemic hypoxia) 循环性缺氧 (Circulatory hypoxia) 组织性缺氧 (Histogenous hypoxia) N N N N N N N N

48 临床上可为混合性缺氧 心衰 心泵血功能障碍肺淤血 肺水肿 循环性缺氧 乏氧性缺氧

49 临床上可为混合性缺氧 失血性休克 失血 Hb 循环障碍 肺淤血 肺水肿 内毒素血症 血液性缺氧 循环性缺氧 乏氧性缺氧 组织性缺氧

50 第三节 缺氧对机体的影响 Effects of hypoxia

51 乏氧性缺氧对机体的影响 呼吸系统 循环系统 血液系统 中枢神经系统 组织细胞

52 一 对呼吸系统的影响 Effects on respiratory system

53 ( 一 ) 代偿性反应 PaO 2 (<60mmHg) 颈动脉体 主动脉体化学感受器呼吸中枢兴奋 意义 : 提高 PaO 2 增加回心血量 增加心输出量 运送更多的氧 呼吸运动 肺泡通气量

54 PO 2 通气 呼吸中枢通气 一定程度缓解了呼吸运动加强耗氧量增加与供氧量不足的矛盾 PH PCO 氧的 2

55 ( 二 ) 损伤性变化 急性乏氧性缺氧 高原肺水肿 1. 外周血管收缩, 回心血量 ; 2. 肺循环阻力增加引起肺水肿 ; 3. 肺动脉收缩不均一引起非炎性漏出 ; 4. 继发性炎症反应导致通透性增加. PaO 2 <30mmHg 抑制呼吸中枢 中枢性呼吸衰竭

56 二 对心血管系统的影响 Effects on cardiovascular system

57 ( 一 ) 代偿性反应 心输出量 缺氧 交感神经兴奋 呼吸 心率 心收缩力 静脉回流

58 缺血区肺血管收缩 有利 : 维持通气 / 血流正常比例 不利 : 导致肺动脉高压

59 血液重新分布 缺氧 早期 : 交感兴奋 代谢产物 皮肤内脏血管收缩心 脑血管扩张 代偿意义 : 保证心脏 脑以及肺组织的氧需要 请大家从这个角度上来分析一下为什么登山运动员的 四肢 鼻子及耳朵等部位最容易冻伤?

60 组织毛细血管密度增加 长期缺氧 HIF-1 血管内皮生长因子 (VEGF) 等基因表达 毛细血管增生 毛细血管的密度 血氧弥散至细胞的距离 细胞的供氧量

61 ( 二 ) 损伤性变化 肺动脉高压肺动脉收缩 ; 肺血管重塑 ; 肺血管硬化 心肌舒缩功能障碍 ATP 不足 ;Ca 2+ 代谢不正常 ; 血液粘稠 ; 心肌收缩蛋白的破坏 ; 缺氧导致的酸中毒和高血钾

62 心律失常 ( 二 ) 损伤性变化 严重的 PaO 2 颈动脉体化学感受器兴奋 迷走神经 心动过缓 ; 离子分布异常 心肌兴奋性和自律性增高, 传导性减弱 回心血量减少 缺氧代谢产物可以扩张血管, 使血液淤滞于外周血管 ; 严重缺氧时抑制呼吸, 回心血量减少

63 三 对血液系统的影响 Effects on hematological system

64 ( 一 ) 代偿性反应 RBC Hb 急性缺氧 : 交感神经兴奋, 血液重分布 慢性缺氧 : 低氧血流 肾脏生成释放 EPO 氧离曲线右移 Hb 释放 O 2 缺氧 HIF-1 活性 EPO 表达 2,3-DPG ( 缺氧 生成增加 ; 降解减少 )

65 100 2,3DPG 氧饱和度 % 80 23DPG 2,3DPG 60 使 Hb 和氧的亲和力 40 降低, 在缺氧时有利于将 Hb 结合的氧 20 释放入组织 氧分压 (mmhg)

66 ( 二 ) 损伤性变化 血液粘滞度 外周阻力 心脏后负荷 心力衰竭 2,3-DPG 过度 影响 Hb 和氧的结合 动脉血氧含量过低 组织供氧严重不足

67 四 对中枢神经系统的影响 Effects on central nervous system

68 轻度缺氧或缺氧早期 : 血流重新分布保证脑的血流供应 重度缺氧或缺氧中 晚期 : 氧供不足使中枢神经系统功能障碍 ; 脑水肿 脑细胞损伤

69 脑水肿发生机制 直接扩张脑血管, 组织液生成 ; 代谢性酸中毒, 增加血管通透性 ; ATP 生成减少,Na 泵功能障碍 ; 颅内压增加, 加重脑缺血 脑水肿

70 五 对细胞代谢的影响 Effects on cellular metabolism

71 ( 一 ) 代偿性反应 细胞利用氧的能力增强 线粒体数目和表面积 (biogenesis) 呼吸链中酶活性 Science 2002; 296:

72 ( 一 ) 代偿性反应 糖无氧酵解 缺氧 ATP ATP/ADP 磷酸果糖激酶活性 糖酵解过程 肌红蛋白 与氧气的亲和力提高, 增加氧摄取 低代谢状态 低代谢状态减少能量的消耗

73 代偿性反应分子机制 缺氧诱导表达的基因 : 1 能调控基因表达的转录因子因子 2 调节代偿反应的细胞因子 3 增强糖酵解的相关酶类 3 增强糖酵解的相关酶类 4 其他代谢的酶类

74 缺氧诱导基因表达的调控机制 : HIF-1 的转录调控

75 ( 二 ) 损伤性变化 细胞膜的损伤 线粒体的损伤 溶酶体损伤

76 ( 二 ) 损伤性变化 细胞膜的损伤 ATP 钠钾泵 钙泵 Na + 内流 K + 外流 Ca 2+ 内流 细胞水肿 代谢障碍 组织损伤

77 ( 二 ) 损伤性变化 线粒体的损伤氧化应激 ;mtdna 受损 ; 钙稳态紊乱 ; 线粒体结构受损 溶酶体损伤 酸中毒和钙超载可激活磷脂酶分解膜磷脂, 使溶酶体膜破裂

78 第四节 缺氧治疗的病理生理基础 Pathophysiological h l basis of treatment for hypoxia

79 一 治疗原发病二 氧疗 (Oxygen treatment) 1. Hypotonic hypoxia : 疗效最好 2. Hemic hypoxia 3. Circulatory hypoxia 4. Histogenous hypoxia

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