1、北京大学医学部病理生理教研室北京大学医学部病理生理教研室杨吉春杨吉春(Hypoxia)第五章第五章 缺氧缺氧杨杨 吉吉 春春1993 1997 北京大学生命科学学院北京大学生命科学学院 本科本科 生物化学和分子生物学生物化学和分子生物学1997 2002 北京大学生命科学学院北京大学生命科学学院 博士博士 糖尿病转基因治疗研究糖尿病转基因治疗研究2003 2006 美国宾夕法尼亚大学（美国宾夕法尼亚大学（UPenn）医学院）医学院 博士后：糖尿病基础研究博士后：糖尿病基础研究2006.6 至今至今 基础医学院生理与病生理系基础医学院生理与病生理系 副教授副教授 82805131(O); (Ge
2、neral introduction)第一节第一节 概述概述喀麦隆尼欧斯湖喀麦隆尼欧斯湖喀麦隆尼欧斯湖喀麦隆尼欧斯湖 Killer Laker 1986年，温柔的尼欧斯湖露出了其凶悍的面年，温柔的尼欧斯湖露出了其凶悍的面目，在短短几个小时之内吞噬掉了目，在短短几个小时之内吞噬掉了1800条生条生命，以及无数的牲畜。一位目击者会议说：命，以及无数的牲畜。一位目击者会议说：一位目击者回忆说：一位目击者回忆说：“当时我正往下面走，当时我正往下面走，我要去尼欧斯湖。我要去尼欧斯湖。可到了那里，才发现根本可到了那里，才发现根本没有人了没有人了他们全都死了！他们全都死了！”另一人说：另一人说：“我去了保健
3、中心，可病房里哪还有活我去了保健中心，可病房里哪还有活人？！人？！”还有人说：还有人说：“我只能站在死人堆中，我只能站在死人堆中，因为房前屋后、里里外外都是死人，还有牛、因为房前屋后、里里外外都是死人，还有牛、狗狗全是死的！我简直惊呆了，我数了一全是死的！我简直惊呆了，我数了一下，我们家下，我们家56人中就死了人中就死了53个！个！”氧气的获得和利用氧气的获得和利用v 外呼吸外呼吸v 氧气在血液中运输氧气在血液中运输v 内呼吸内呼吸 （组织利用氧）（组织利用氧）肺通气肺通气肺换气肺换气外呼吸外呼吸O2O2CO2CO2O2CO2气体在血液中的运输气体在血液中的运输O2CO2动脉动脉左心室左心室组
4、织细胞组织细胞组织细胞组织细胞右心室右心室静脉静脉内呼吸内呼吸:组织摄取氧的过程组织摄取氧的过程 CO2O2O2CO2组织从外界摄取氧过程中任何环组织从外界摄取氧过程中任何环节出现问题都可能导致节出现问题都可能导致供应组织供应组织的氧不足的氧不足或或组织利用氧组织利用氧障碍障碍，会，会使机体发生使机体发生功能功能、代谢代谢、形态结形态结构改变构改变等病理变化。等病理变化。缺氧的概念缺氧的概念血氧指标血氧指标临床上常用来反映氧代谢的一些指标一、血氧分压一、血氧分压定义定义:溶解于血中的氧所产生的张力。溶解于血中的氧所产生的张力。PaOPaO2 2 和和PvOPvO2 2。(ArterialArt
5、erial，VeinVein）(Partial pressure of oxygen,PO2)定义定义:100 ml血液在血液在最适条件最适条件下被氧充分饱和下被氧充分饱和时的时的极限带氧量极限带氧量。（物理溶解。（物理溶解HbHb携携带氧带氧）体外最适条件：）体外最适条件：3838 C C、150mmHg150mmHg氧气和氧气和40mmHg CO40mmHg CO2 2。二、血氧容量二、血氧容量(Oxygen capacity)血氧容量血氧容量 Hb携氧容量携氧容量影响因素影响因素:Hb的质和量的质和量定义定义:正常情况下，血液的实际带氧量正常情况下，血液的实际带氧量往往达不到其极限容量，
6、所以就将往往达不到其极限容量，所以就将体体内内100ml血液的实际带氧量定义为血氧血液的实际带氧量定义为血氧含量含量Hb的质和量；的质和量；PaO2 影响因素影响因素:三、血氧含量三、血氧含量(Oxygen content)动静脉血氧差动静脉血氧差19ml/dl14ml/dl5ml/dlO2O2O2O2O2AV定义定义:动脉血氧含量动脉血氧含量-静脉血氧含量，反静脉血氧含量，反映组织对氧的摄取和利用能力。映组织对氧的摄取和利用能力。血氧含量血氧含量-溶解的氧量溶解的氧量血氧容量血氧容量100%=影响因素影响因素:PaO2定义定义:指指Hb（Hemoglobin）结合结合氧的百分数氧的百分数四、
7、血氧饱和度四、血氧饱和度(Oxygen saturation)SaOSaO2 2为为95959797，SvOSvO2 2为为75752040608010020406080100(Causes and mechanisms of hypoxia)第二节第二节 缺氧的原因和发生机制缺氧的原因和发生机制缺氧的类型缺氧的类型1.低张性缺低张性缺氧氧2.血液性缺血液性缺氧氧3.循环性缺氧循环性缺氧4.组织性缺氧组织性缺氧Pilots and mountain-climbers are at the greatest risk!定义定义:PaO2,动脉动脉血供应组织血供应组织的的O2不足不足原因原因:v
8、吸入气中吸入气中PO2过低过低v 外呼吸功能障碍外呼吸功能障碍v 静脉血分流入动脉静脉血分流入动脉一、低张性缺氧一、低张性缺氧(Hypotonic hypoxia)Fallot四联症模式四联症模式 肺动脉高压肺动脉高压Military use of hypotonic hypoxia当温压弹爆炸时，燃烧耗氧使爆心周围的当温压弹爆炸时，燃烧耗氧使爆心周围的氧分氧分亚亚降低到正常值的降低到正常值的1/3(相当于海拔相当于海拔8000m)，同，同时燃烧产生的时燃烧产生的CO等气体会共同促使人体极度缺等气体会共同促使人体极度缺氧，在数分钟内窒息死亡。氧，在数分钟内窒息死亡。低张性缺氧血氧低张性缺氧血氧
9、指标的变化指标的变化PaO2血氧容量血氧容量 血氧含量血氧含量 SaO2A-V血氧差血氧差 or 发绀发绀 (cyanosis)毛细血管中脱氧血红蛋白毛细血管中脱氧血红蛋白5 g/dl，使皮肤、粘膜呈青紫色使皮肤、粘膜呈青紫色HbO2HHb2.6g/dl正常正常5g/dl缺氧缺氧定义定义:由于由于Hb是氧气运输的主要载体，是氧气运输的主要载体，Hb数量数量或性质改变或性质改变会导致的供氧不足会导致的供氧不足PaO2不变不变，又称，又称等张性低氧血症等张性低氧血症二、二、血液性缺氧血液性缺氧(Hemic hypoxia)原因原因:v Hb性质改变性质改变:v Hb数量减少数量减少:贫血贫血1.C
10、O 1.CO 中毒中毒 Hb +CO HbCOHb +CO HbCO Hb Hb +O +O2 2 HbO HbO2 2 机制：机制：HbHb与与COCO亲和力亲和力HbHb与与OO2 2亲和力亲和力 CO CO能抑制红细胞内糖酵解能抑制红细胞内糖酵解22，3-3-DPG DPG生成生成氧离曲线左移氧离曲线左移HbOHbO2 2 中的氧不易释出中的氧不易释出组织缺氧组织缺氧 2.2.高铁血红蛋白血症高铁血红蛋白血症（methemoglobinemiamethemoglobinemia)Fe2+Fe2+Fe2+Fe2+Hb:2 2Hb-Fe2+HbFe3+OH氧化氧化还原还原 （棕褐色棕褐色）F
11、e3+Fe3+Fe3+Fe3+Hb:2 2当高铁血红蛋白浓度达到当高铁血红蛋白浓度达到3g/dl时，皮肤即出现时，皮肤即出现明显的发绀现象。由于原因为服食的硝酸盐或明显的发绀现象。由于原因为服食的硝酸盐或亚硝酸盐所致，所以成为亚硝酸盐所致，所以成为肠源性发绀肠源性发绀。血液性缺氧血氧血液性缺氧血氧指标的变化指标的变化PaO2血氧容量血氧容量 血氧含量血氧含量 SaO2A-V血氧差血氧差 定义定义:血液循环发生障碍，组织供血量下血液循环发生障碍，组织供血量下降所引起的缺氧降所引起的缺氧.三、循环性缺氧三、循环性缺氧(Circulatory hypoxia)原因原因:v 缺血缺血v 淤血淤血动脉动
12、脉静脉静脉毛细血管毛细血管供血不足供血不足动脉动脉静脉静脉毛细血管毛细血管内淤血内淤血皮肤苍白皮肤苍白皮肤发绀皮肤发绀循环性缺氧血氧指循环性缺氧血氧指标的变化标的变化PaO2血氧容量血氧容量血氧含量血氧含量 SaO2A-V血氧差血氧差 19ml/dl12ml/dl7ml/dlO2O2O2O2O2AVO2O2O2供应组织血量不足，弥散到细胞中的总氧量仍不能满足需要而缺氧。正常时供氧：5dl/min x 5ml/dl=25 ml/min 循环缺氧时供氧：3dl/min x 7 ml/dl=21 ml/min定义定义:组织细胞组织细胞利用氧障碍利用氧障碍所引起的所引起的缺氧缺氧四、组织性缺氧四、组织
13、性缺氧(Histogenous hypoxia)原因原因:v 组织中毒组织中毒:氰化物、硫化物氰化物、硫化物 呼吸链受阻呼吸链受阻组织不能利用氧组织不能利用氧 v 呼吸酶合成障碍呼吸酶合成障碍:维生素维生素缺乏缺乏v 线粒体损伤线粒体损伤:放射线、细菌毒素放射线、细菌毒素四种缺氧类型血氧四种缺氧类型血氧指标的变化比较指标的变化比较Types ofhypoxiaPaO2血氧容量血氧容量血氧含血氧含量量SaO2A-V血血氧差氧差Hypotonic hypoxiaHemic hypoxia CirculatoryhypoxiaHistogenoushypoxiaNNN NNNN NN N or N
14、or 肺淤血、肺淤血、水肿水肿喀麦隆尼欧斯湖喀麦隆尼欧斯湖(Effects of hypoxia)第三节第三节 缺氧对机体的影响缺氧对机体的影响一、对细胞代谢的影响一、对细胞代谢的影响(Effects on the cellular metabolism)(一一)代偿性反应代偿性反应v 细胞内呼吸功能细胞内呼吸功能 线粒体线粒体 呼吸酶呼吸酶 v 糖酵解糖酵解 v 肌红蛋白肌红蛋白 与氧气的亲和力提高与氧气的亲和力提高缺氧缺氧ATPATPADP磷酸果糖激酶活性磷酸果糖激酶活性糖酵解过程糖酵解过程v 细胞膜、线粒体、溶酶体损伤细胞膜、线粒体、溶酶体损伤v 有氧氧化有氧氧化，ATPv 糖酵解糖酵解
15、，乳酸，乳酸v 钠泵功能障碍，细胞水肿钠泵功能障碍，细胞水肿(二二)损伤性变化损伤性变化钠泵功能障碍导致细胞水肿钠泵功能障碍导致细胞水肿 二、对呼吸系统的影响二、对呼吸系统的影响(Effects on respiratory system)(一一)Compensatory Reaction 意义：意义：提高PaO2 增加回心血量增加心输出量运送更多的氧PaO2(60mmHg)颈动脉体、主动颈动脉体、主动脉体化学感受器脉体化学感受器呼吸运动呼吸运动肺泡通气量肺泡通气量呼吸中枢兴奋呼吸中枢兴奋8x78x68x58x48x38x28x1时间肺通气量与时间的关系肺通气量与时间的关系肺肺泡泡每每分分通通
16、气气量量单位：单位：L/L/分钟分钟到达到达40004000米高原米高原数天后数天后65%15%久居久居早期早期(二二)损伤性变化损伤性变化机制：1.肺动脉收缩不均一引起超灌注。2.2.肺毛细血管壁通透性增高肺毛细血管壁通透性增高 ；3.容量血管收缩，回心血量.急性低张性缺氧急性低张性缺氧 高原性肺水肿高原性肺水肿PaO230mmHg抑制呼吸中枢抑制呼吸中枢中枢性呼吸衰竭中枢性呼吸衰竭 三、对心血管系统的影响三、对心血管系统的影响(Effects on the cardiovascular system)(一一)代偿性反应代偿性反应3.3.缺氧区肺血管收缩缺氧区肺血管收缩4.4.组织毛细血管密
17、度增加组织毛细血管密度增加 有利方面：维持通气有利方面：维持通气/血流正常比例血流正常比例不利方面：导致肺动脉高压不利方面：导致肺动脉高压长期缺氧长期缺氧血管内皮生长因子（血管内皮生长因子（VEGFVEGF）等）等基因表达基因表达毛细血管增生毛细血管增生毛细血管的密毛细血管的密度度血氧弥散至细胞的距离血氧弥散至细胞的距离细胞的供细胞的供氧量氧量v 心肌舒缩功能障碍心肌舒缩功能障碍 ATPATP不足；不足；CaCa2 2代谢不正常；代谢不正常；血血液粘稠。液粘稠。v 回心血量回心血量,心输出量心输出量 血液粘稠血液粘稠 v 心律失常心律失常严重的严重的PaOPaO2 2颈动脉体化学感颈动脉体化学
18、感受器兴奋受器兴奋迷走神经迷走神经心动过缓心动过缓(二二)损伤性变化损伤性变化 四、对血液系统的影响四、对血液系统的影响(Effects on hematological system)v RBC Hb 急性缺氧急性缺氧:交感神经兴奋，血液重分布交感神经兴奋，血液重分布慢性缺氧慢性缺氧:低氧血流低氧血流肾脏肾脏EPOv 氧离曲线右移氧离曲线右移Hb释放释放O2 2 2,3-D PG 2,3-D PG(一一)代偿性反应代偿性反应EPO与当代体育与当代体育2，3-DPG结合于分子的中央孔穴示意图结合于分子的中央孔穴示意图2，3-DPG结合的部位结合的部位2，3-DPG不能结合不能结合2211221
19、1HbO2Hob2040608010020406080100血液粘滞度血液粘滞度外周阻力外周阻力 心脏后负荷心脏后负荷 (二二)损伤性变化损伤性变化 五、对中枢神经系统的影响五、对中枢神经系统的影响轻度缺氧或缺氧早期轻度缺氧或缺氧早期:血流重新分布保证脑的血流供应血流重新分布保证脑的血流供应重度缺氧或缺氧中、晚期重度缺氧或缺氧中、晚期:氧供不足使中枢神经系统功能障碍；氧供不足使中枢神经系统功能障碍；脑水肿、脑水肿、脑细胞损伤脑细胞损伤(Effects on central nervous system)影响机体对缺氧耐受性的因素影响机体对缺氧耐受性的因素 一、代谢耗氧率一、代谢耗氧率 体温降低
20、可以增强机对缺氧的耐体温降低可以增强机对缺氧的耐 受性受性 二、机体的代偿能力二、机体的代偿能力 老年人和有心、肺以及血液疾病老年人和有心、肺以及血液疾病 的人对缺氧的耐受性较差的人对缺氧的耐受性较差 (Pathophysiological basis of treatment for hypoxia)第四节第四节 治疗缺氧的病理生理基础治疗缺氧的病理生理基础一、治疗原发病一、治疗原发病二、氧疗二、氧疗（Oxygen treatment）1.Hypotonic hypoxia:疗效最好疗效最好 2.Hemic hypoxia 3.Circulatory hypoxia 4.Histogenous hypoxia缺氧、发绀以及肠缺氧、发绀以及肠源性紫绀的概念源性紫绀的概念四种类型缺氧的原四种类型缺氧的原因，及分析比较四因，及分析比较四种缺氧类型的血氧种缺氧类型的血氧指标变化指标变化熟悉缺氧时机体代熟悉缺氧时机体代谢功能的变化谢功能的变化治疗缺氧的病理治疗缺氧的病理生理基础生理基础本节要点本节要点Thanks
