1、缺氧缺氧(Hyposia) 倪秀雄倪秀雄 1.掌握缺氧的概念 2.掌握各种类型缺氧的原因和主要特点 3.熟悉缺氧时机体的主要机制和代谢变化 4.了解影响机体缺氧耐受性的因素 5.掌握缺氧的治疗方法和氧中毒的预防 目的要求目的要求 氧是生命活动的第一需要物质。氧是生命活动的第一需要物质。 氧气的运输与利用氧气的运输与利用 氧的供应氧的供应 呼吸功能呼吸功能 血红蛋白血红蛋白 血液循环血液循环 细胞摄取氧细胞摄取氧 线粒体功能线粒体功能 缺氧的概念缺氧的概念 由于由于供氧不足供氧不足或或组织利用氧障碍组织利用氧障碍导致机体功能、导致机体功能、 代谢和形态改变的病理过程称为缺氧（代谢和形态改变的病理
2、过程称为缺氧（hypoxiahypoxia） 学习内容学习内容 第一节 缺氧概念与血氧指标 第二节 缺氧的类型、原因和发病机制 第三节 缺氧对机体的影响 第四节 影响机体缺氧耐受性的因素 第五节 氧疗与氧中毒 常用血氧指标常用血氧指标 血氧分压 血氧容量 血氧含量 动-静脉血氧差 血氧饱和度 血氧分压（partial pressure of oxygen, PO2） 概念： 是指物理溶解于血液中的氧所产生的张力， 又称血氧张力（oxygen tension）。 正常值： 动脉血氧分压（PaO2）约为100mmHg (13.3kPa) 静脉血氧分压（PvO2）约为 40mmHg(5.32kPa)
3、 血氧容量(oxygen binding capacity, CO2max) 概念： 氧分压为150mmHg，二氧化碳分压为40mmHg，温度 38时，体外100ml血液内血红蛋白，所结合氧的最 大毫升数。此时，每克Hb可结合1.34 ml氧 正常值： 动脉血和静脉血氧容量约200ml/L(20ml%) 影响因素： 血液中Hb的质(与O2结合的能力)和量 血氧含量(oxygen content, CO2) 概念： 指100 ml血液中实际含有的氧量，包括物理 溶解的和与Hb结合的氧量(全身1500ml，每分钟250ml) 正常值： 动脉血氧含量(CaO2)约190ml/L(19ml%) 静脉血
4、氧含量(CvO2)约140ml/L(14ml%) 影响因素： 血氧分压 血氧容量:Hb的质和量 动-静脉血氧含量差(CaO2-CvO2) 概念： 即动脉血氧含量减去静脉血氧含量所得的 毫升数 反映组织对氧的消耗量 正常值： 50ml/L(5ml%) 血氧饱和度（oxygen saturation, SO2） 概念： 指Hb结合氧的百分数。 SO2(氧含量-溶解氧量)/氧容量血氧含量/血氧容量 正常值： 动脉血氧饱和度(SaO2)约9398 静脉血氧饱和度(SvO2)约7075 影响因素： 取决于氧分压的高低 氧解离曲线（oxygen dissociation curve） 0 20 40 60
5、 80 100 0 20 40 60 80 100 2,3-DPG pH CO2 温度温度 2,3-DPG pH CO2 温度温度 氧分压氧分压 (mmHg) 氧饱和度氧饱和度 (%) 血氧分压与血氧饱和度的关系血氧分压与血氧饱和度的关系氧解离曲线氧解离曲线 血红蛋白在标准状态下的氧解离曲线及其影响因素血红蛋白在标准状态下的氧解离曲线及其影响因素 缺氧缺氧 供氧不足供氧不足 用氧障碍用氧障碍 低张性缺氧低张性缺氧 血液性缺氧血液性缺氧 循环性缺氧循环性缺氧 组织性缺氧组织性缺氧 通气、换气功能障碍通气、换气功能障碍 肺吸入气中氧分压降低肺吸入气中氧分压降低 静脉血分流入动脉静脉血分流入动脉 血
6、红蛋白含量减少血红蛋白含量减少 血红蛋白结构、功能异常血红蛋白结构、功能异常 全身循环功能障碍全身循环功能障碍 局部循环功能障碍局部循环功能障碍 呼吸酶合成减少呼吸酶合成减少 线粒体损伤线粒体损伤 线粒体功能受抑制线粒体功能受抑制 缺氧的类型、原因和发病机制缺氧的类型、原因和发病机制 由于肺泡氧分压降低，或静 脉血分流入动脉，以致PaO2降低， 动脉血氧含量减少，组织供氧不 足，又称乏氧性缺氧（hypoxic hypoxia） 一、低张性缺氧一、低张性缺氧 hypotonic hypoxiahypotonic hypoxia 1.原因原因 吸入气氧分压低 吸入气氧分压低，PaO2随之降低。如意
7、外事 故、高原等 外呼吸功能障碍 肺通气和/或换气功能降低，血液通过肺摄取 的氧减少，PaO2和CaO2降低。 由呼吸功能障碍而引起的缺氧，又称呼吸性 缺氧（respiratory hypoxia）。 静脉血分流入动脉（静脉血掺杂） 右心的静脉血可部分经室缺处流入左心。 肺动静脉血功能性或解剖性分流增加。 （病例1）阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 （obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome, OSAHS） 概念：是指睡眠时上气道塌陷、阻塞，引起呼吸暂停 和通气不足。 表现：患者睡眠时严重打鼾，出现反复的呼吸暂停、 血氧饱和度降低、高碳酸血症和睡眠结构紊
8、乱。 危害：白天嗜睡、心脑肺血管并发症乃至多脏器损害， 严重影响患者的生活质量。 2.血氧变化特点 动脉血氧分压动脉血氧分压 血氧容量血氧容量 动动- -静脉血氧含量差静脉血氧含量差 紫绀紫绀 皮肤黏膜皮肤黏膜 降低降低 正常正常 慢性缺氧时，单位容积血液内红细胞慢性缺氧时，单位容积血液内红细胞 数和血红蛋白量增多，氧容量增加数和血红蛋白量增多，氧容量增加 正常或降低正常或降低 静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量 降低降低 动脉血氧饱和度动脉血氧饱和度 动脉血氧含量动脉血氧含量 降低降低 降低降低 发绀发绀 (cyanosis) 概念： 毛细血管血液中还原血红蛋白浓度
9、达到或 超过5g/dl时，可使皮肤和黏膜呈青紫色 的现象，称为发绀。 缺氧不一定有发绀，发绀不一定有缺氧。缺氧不一定有发绀，发绀不一定有缺氧。 血红蛋白过多或过少时，发绀与缺氧常不一致。血红蛋白过多或过少时，发绀与缺氧常不一致。 重度贫血患者，血红蛋白可降至重度贫血患者，血红蛋白可降至50g/L(5g/dl)50g/L(5g/dl)以下，以下， 出现严重缺氧，但不会发生紫绀。出现严重缺氧，但不会发生紫绀。 红细胞增多时红细胞增多时 ，血中还原血红蛋白超过，血中还原血红蛋白超过 50g/L(5g/dl)50g/L(5g/dl)，出现发绀，但可无缺氧症状。，出现发绀，但可无缺氧症状。 紫娃紫娃 高
10、原高原5100m 先天性心脏病先天性心脏病 二、血液性缺氧（二、血液性缺氧（hemic hypoxia） 是指由于血红蛋白量减少或性质改变，致 血液携氧能力降低而导致的缺氧。 由于以物理状态溶解在血液内的氧不受血 红蛋白的影响，因此动脉血氧分压正常， 故又称为等张性缺氧（isotonic hypoxia）。 1. 原因原因 血红蛋白数量减少：血红蛋白数量减少： 贫血（贫血（anemiaanemia） 血红蛋白性质改变：血红蛋白性质改变：一氧化碳中毒 特点：不知不觉中毒（病例2）、樱桃红色（病 例3） Hb+CO CO-Hb 亲和力亲和力 Hb-O2 高铁血红蛋白血症（methemoglobin
11、emia） 亚硝酸盐、过氯酸盐及磺胺衍生物等氧化剂可使血红素 中的二价铁氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白 （methemoglobin, HbFe3+OH）, 导致高铁血红蛋白血症，高铁血红蛋白血症， 肠源性发绀（肠源性发绀（enterogenous cyanosis）：）：当血液中HbFe3+OH达 到1.5 g/dl时，皮肤、黏膜可出现青紫颜色，称为肠源 性紫绀。（病例4） HbFe2+ HbFe3+OH 氧化剂氧化剂 亚硝酸盐亚硝酸盐 Fe3+不能携氧不能携氧 Fe2+-O2不易解离不易解离 高铁血红蛋白血症高铁血红蛋白血症 血红蛋白与氧的亲合力异常增高 输入大量库存血：输入大量库存血：
12、RBC 2,3-DPG 输入大量碱性液体：输入大量碱性液体： (pH升高通过升高通过Bohr效应效应 增强增强Hb与与O2的亲和力的亲和力) Hb-O2亲和力异常亲和力异常：氧离曲线左移，氧不易释出：氧离曲线左移，氧不易释出 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 2,3 - DPG pH CO 2 温度 2,3 - DPG pH CO 2 温度 氧分压氧分压 (mmHg) 氧饱和度氧饱和度 (%) - 血红蛋白在标准状态下的氧离曲线及其影响因素血红蛋白在标准状态下的氧离曲线及其影响因素 2. 血液性缺氧血氧变化特点 动脉血氧分压动脉血氧分压 血氧容量血氧容量
13、动动- -静脉血氧含量静脉血氧含量差差 皮肤黏膜皮肤黏膜 正常正常 正常正常 降低降低 正常或降低正常或降低 动脉氧饱和度动脉氧饱和度 动脉血氧含量动脉血氧含量 贫血性缺氧贫血性缺氧 碳氧血红蛋白血症，高铁血红蛋白血症碳氧血红蛋白血症，高铁血红蛋白血症 降低降低 降低降低 降低降低 贫血性缺氧贫血性缺氧 高铁血红蛋白血症高铁血红蛋白血症 碳氧血红蛋白血症碳氧血红蛋白血症 苍白苍白 青石板色青石板色 樱桃红色樱桃红色 贫血性缺氧贫血性缺氧 高铁血红蛋白血症、碳氧血红蛋白血症高铁血红蛋白血症、碳氧血红蛋白血症 三、循环性缺氧（三、循环性缺氧（circulatory hypoxia） 由于血流速度减
14、慢，血流量减少，单位时 间内供给组织的氧量减少而引起的缺氧， 又称低血流性缺氧（hypokinetic hypoxia） 分类： 局部性的：如血管狭窄或阻塞 全身性的：如心力衰竭、休克 缺血性缺氧（ischemic hypoxia） 淤血性缺氧（stagnant hypoxia） 1.原因原因 缺血性缺氧 因动脉血液灌流不足引起的缺氧 局部性如动脉血栓形成、动脉粥样硬化以及血 管痉挛等，全身性血液循环障碍常见于休克 淤血性缺氧 静脉回流障碍引起的组织器官血液淤滞而导致 的缺氧 见于静脉栓塞或受压(局部性)和心力衰竭 2. 血氧变化特点血氧变化特点 动脉血氧分压动脉血氧分压 血氧容量血氧容量 动
15、动- -静脉血氧含量差静脉血氧含量差 皮肤黏膜皮肤黏膜 正常正常 增高增高 正常正常 动脉氧饱和度动脉氧饱和度 动脉血氧含量动脉血氧含量 正常正常 正常正常 易出现发绀易出现发绀 静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量 降低降低 四、组织性缺氧（四、组织性缺氧（histogenous anoxia） 由于组织细胞利用氧的能力障碍而引 起的缺氧称为组织性缺氧。 1. 原因原因 线粒体功能受抑制：某些药物或毒物阻断呼吸链。 （病例5） 呼吸酶合成减少：辅酶缺乏：VB1，VB2，VPP 线粒体损伤：高温、放射线（病例6）、细菌毒素 NADH 琥珀酸琥珀酸 FMN FAD 胍乙腚
16、胍乙腚 巴比妥巴比妥 鱼藤酮鱼藤酮 CoQ cyt b cyt c1 cyt c cyt aa3 O2 抗霉素抗霉素A 苯乙双胍苯乙双胍 8-氢氢-羟基喹啉羟基喹啉 萘醌萘醌 氰化物氰化物 一氧化碳一氧化碳 硫化氢硫化氢 叠氮化合物叠氮化合物 NADH 琥珀酸琥珀酸 FMN FAD 胍乙腚胍乙腚 巴比妥巴比妥 鱼藤酮鱼藤酮 CoQ cyt b cyt c1 cyt c cyt aa3 O2 抗霉素抗霉素A 苯乙双胍苯乙双胍 8-氢氢-羟基喹啉羟基喹啉 萘醌萘醌 氰化物氰化物 一氧化碳一氧化碳 硫化氢硫化氢 叠氮化合物叠氮化合物 2. 血氧变化特点 动脉血氧分压动脉血氧分压 血氧容量血氧容量 动
17、动-静脉血氧含量差静脉血氧含量差 皮肤黏膜皮肤黏膜 正常正常 降低降低 正常正常 动脉氧饱和度动脉氧饱和度 动脉血氧含量动脉血氧含量 正常正常 正常正常 鲜红鲜红 静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量静脉血氧分压、氧饱和度和氧含量 增高增高 各型缺氧的血氧和皮肤黏膜改变各型缺氧的血氧和皮肤黏膜改变 缺氧缺氧 类型类型 PaO2 SaO2 血氧血氧 容量容量 血氧血氧 含量含量 动静脉血动静脉血 氧含量差氧含量差 皮肤黏膜皮肤黏膜 乏氧性乏氧性 缺氧缺氧 N N或或 发绀发绀 血液性血液性 缺氧缺氧 N N或或 N或或 或或N 苍白苍白,咖啡咖啡, 樱桃红樱桃红 循环性循环性 缺氧缺氧 N N N N
18、 苍白苍白 发绀发绀 组织性组织性 缺氧缺氧 N N N N 鲜红色鲜红色 临床上常为混合性缺氧临床上常为混合性缺氧 失失 血血 性性 休休 克克 失血失血 循环障碍循环障碍 肺功能衰竭肺功能衰竭 内毒素血症内毒素血症 血液性缺氧血液性缺氧 循环性缺氧循环性缺氧 低张性缺氧低张性缺氧 组织性缺氧组织性缺氧 缺氧时对机体的影响缺氧时对机体的影响 代偿变化代偿变化 损伤表现损伤表现 呼吸系统呼吸系统 循环系统循环系统 血液系统血液系统 中枢神经系统中枢神经系统 组织细胞组织细胞 一、呼吸系统一、呼吸系统 早期早期 PaOPaO2 2 呼吸深快呼吸深快 严重严重 PaOPaO2 2 呼吸中枢呼吸中枢
19、 慢性慢性 外周化学感受器对缺氧敏感性外周化学感受器对缺氧敏感性 肺水肿肺水肿 急性急性 代偿代偿 失代偿失代偿 低氧通气反应（hypoxic ventilation reaction， HVR） 主动脉体主动脉体 颈动脉体颈动脉体 肺通气肺通气 肺泡通气量肺泡通气量 PaO2 PaO2 PaCO2 CO2 对中感器对中感器 肺血流量 肺血流量 心输出量心输出量 胸廓运动胸廓运动 胸内负压胸内负压 静脉回流静脉回流 氧摄取氧摄取 氧运输氧运输 参与呼吸参与呼吸 的肺泡数的肺泡数 呼吸面积呼吸面积 氧弥散氧弥散 肺血管收缩肺血管收缩 局部血流量局部血流量 肺动脉压肺动脉压 肺上部血流肺上部血流
20、通气通气/ /血流血流 PaO2 肺泡气氧分压与肺通气量之间的关系 0 10 20 30 40 50 0 20 40 60 80 100 肺泡气氧分压肺泡气氧分压 (mmHg) 通气量通气量 (L/min) 呼吸系统的损伤性变化 中枢性呼吸衰竭 严重的急性缺氧可直接抑制呼吸中枢，出 现周期性呼吸，呼吸减弱甚至呼吸停止。 PaO2过低可直接抑制呼吸中枢。当PaO2210g/L，女性Hb190g/L)即为高原 红细胞增多症，是常见的慢性高原病。 多发生于海拔3500m以上地区，由于血 液黏滞度异常增高、微循环障碍，组 织严重缺氧，易导致血栓形成或局部 组织坏死等各种并发症。 四、中枢神经系统 CN
21、SCNS耗氧量大，对缺氧不耐受，尤以灰质更敏感。耗氧量大，对缺氧不耐受，尤以灰质更敏感。 轻度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保证脑组轻度缺氧或缺氧早期：血液重新分布保证脑组 织血供织血供 严重缺氧或长时间缺氧：神经系统功能障碍严重缺氧或长时间缺氧：神经系统功能障碍 脑水肿和脑细胞受损脑水肿和脑细胞受损 缺氧对CNS的作用基本上表现为损伤 急性缺氧：轻度可有欣快感 （病例7）、烦躁不安.严重 有头痛、思维力、记忆力、 判断力降低或丧失以及运动 不协调等。 慢性缺氧：易疲劳、嗜睡、 注意力不集中及精神抑郁等。 严重缺氧：可导致惊厥、昏 迷甚而死亡。 ATPATP生成不足生成不足 酸中毒酸中毒 脑血管
22、扩张脑血管扩张 神经细胞膜电位降低神经细胞膜电位降低 神经递质合成减少神经递质合成减少 细胞内钙超载细胞内钙超载 溶酶体酶释放溶酶体酶释放 细胞水肿细胞水肿 间质水肿间质水肿 血脑屏障受损血脑屏障受损 机制：机制： 表现：表现： 高原脑水肿 缺氧和酸中毒损伤脑血管内皮细胞， 使血管壁通透性增高，血管内液体渗 出，引起脑间质水肿。 缺氧时，脑细胞能量生成减少，细胞 膜钠泵功能障碍，导致细胞内钠水潴 留，脑细胞水肿。 五、组织和细胞五、组织和细胞 代偿性反应 1. 携氧蛋白表达增加 肌红蛋白、脑红蛋白、胞红蛋白增加 2. 组织细胞对氧利用的能力增强 3. 组织细胞对氧的消耗减少 1.携氧蛋白表达增
23、加 细胞中存在携氧蛋白，它们与氧的亲和力高于血红 蛋白，可有效地促进氧分子向细胞内转移，增强细胞 对氧的摄取能力。在细胞氧供-需不平衡时，携氧蛋白 释放所结合的氧供细胞利用。 肌红蛋白 慢性缺氧使肌肉中Mb增多。 Mb和氧的亲和力较大。 当PO2为10mmHg时，Hb的 SaO2约为10，而肌红蛋 白的氧饱和度可达70。 氧分压进一步降低时，Mb 释出大量的氧供细胞利用。 肌红蛋白的增加可能具有 储存氧的作用。 2.组织、细胞利用氧能力增强 细胞内线粒体的数目和膜的表面积增加 呼吸链中的酶表达量增加，活性增强 琥珀酸脱氢酶 细胞色素氧化酶 如胎儿在母体内处于相对缺氧的环境，其细胞线 粒体的呼吸
24、功能为成年动物的3倍，至出生后 1014天，线粒体呼吸功能才降至成年动物水平。 3.组织细胞对氧的消耗减少 葡萄糖代谢能力加强，节约用氧 葡萄糖摄取增强，葡萄糖摄取能力贮备增强 无氧酵解增强 严重缺氧时，ATP生成减少，ATPADP比值下降，磷酸果糖激 酶活性增强，糖酵解过程加强，在一定的程度上可补偿能量的 不足。 关键酶表达增强 低代谢状态 组织和细胞的损伤性变化主要表现为 1. 细胞膜损伤 2. 线粒体损伤 3. 溶酶体损伤 4. 细胞凋亡 细胞膜的变化 膜通透性膜通透性 Na+i Na+-K 泵 泵 ATP 消耗消耗 Mt呼吸呼吸 ATP生生 成成 细胞水肿细胞水肿 堵塞微血管堵塞微血管
25、 加重微循环缺氧加重微循环缺氧 ATPi Na+外排外排 Na+内流内流 严严 重重 缺缺 氧氧 K+外流外流 K+i 酶合成酶合成 钙超载 钙超载 mt钙摄取 钙外流 CaCa2+ 2+增多可抑制线 增多可抑制线 粒体的呼吸功能；粒体的呼吸功能； 可激活磷脂酶，使可激活磷脂酶，使 膜磷脂分解，溶酶膜磷脂分解，溶酶 体酶释出；体酶释出； 增加自由基产生增加自由基产生 线粒体的变化 细胞内的氧约有80%90%在线粒体内用于氧化磷酸 化生成ATP，轻度缺氧或缺氧早期线粒体呼吸功能 是增强的。 细胞内的氧约有10%20%在线粒体外利用，间接影 响生物合成、降解及生物转化（解毒）作用。严重 缺氧首先影
26、响线粒体外氧的作用，使神经介质的生 成和生物转化过程等降低。 当线粒体部位氧分压降到临界点(1mmHg)时，可 降低线粒体的呼吸功能，使ATP生成减少。 严重时线粒体可出现肿胀、嵴崩解、外膜破裂和基 质外溢等结构改变。 溶酶体的变化 缺氧导致乳酸性酸中毒，pH降低可引起磷脂酶活性增 高，使溶酶体膜磷脂被分解，膜通透性增高，结果使 溶酶体肿胀、破裂，和大量溶酶体酶的释出，进而导 致细胞本身及其周围组织的溶解、坏死。 胰腺细胞缺氧，溶酶体破裂可产生MDF，间接抑制心 功能。 细胞凋亡细胞凋亡 影响机体缺氧耐受性的因素 机体对缺氧的耐受性与种属、年龄有关（病 例8） 机体对缺氧的耐受性与机体的功能和
27、代谢状 态有关 适应性锻炼和预缺氧可提高机体对缺氧的耐 受性 氧疗和氧中毒氧疗和氧中毒 吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗各种缺氧性疾病的方法为吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗各种缺氧性疾病的方法为氧疗氧疗 （oxygen therapyoxygen therapy） 不同类型缺氧采用不一样的氧疗方法 * 控制性氧疗，即低流量（1-2L/分钟）、低浓度(30%)、间歇性给 氧最安全。 *高浓度给氧 *高压氧舱治疗 氧疗的机制 提高肺泡气氧分压(PaO2) 提高血氧弥散速度 提高动脉血氧饱和度 扩张肺血管 吸入气氧分压过高、给氧时间过长，可引起细胞损害、 器官功能障碍，称为氧中毒（oxygen int
28、oxication） 氧中毒的发生主要取决于吸入气氧分压而不是氧浓度 吸入气的压力、氧浓度和给氧持续的时间不同，氧中毒 的表现不同： 急性氧中毒以脑功能障碍为主 （脑型）（病例9） 慢性氧中毒以肺损伤为主 （肺型） 早产儿长期吸入高浓度氧可导致视网膜损害（眼型） 氧中毒的发生与活性氧的生成增多有关 小结小结 氧的摄取、运输和利用任一环节发生障碍都可引起缺氧 缺氧是临床多种疾病的共同病理过程，常是导致病人死亡的重 要原因 缺氧可依发生原因和血氧变化特点分为低张性缺氧、血液性缺 氧、循环性缺氧和组织性缺氧四种类型 缺氧时机体发生一系列代谢、组织结构及功能的变化，包括代 偿性反应和损伤性改变 年龄、机体的功能代谢状态以及个体差异等都可影响机体对缺 氧的耐受性 氧疗对各种类型的缺氧均有一定的疗效，但应注意防止氧中毒
