第五章缺氧

第五章缺氧 缺氧（hypoxia）：当组织得不到充足的氧，或不能利用氧时，组织的代谢、功能，甚而形态结构都可能发生异常变化，这一病理过程称为缺氧。常用的血氧指标 1、氧分压（partial pressure of oxyge,po2）：为溶解于血液的氧所产生的张力。正常： PaO2 13.3KPa，取决于吸入气体的氧分压和肺的呼吸功能。 PvO2 5.33KPa，取决于内呼吸功能状态。

2、氧容量（oxygen binding capacity,CO2max）：为100mI血液中血红蛋白为氧充分饱和时的最大带氧量。它反映血液携氧能力，取决于血液中Hb的质和量。正常：1.34mI/g×15 g/dl = 20mI/ dI 3、氧含量（oxygen content, CO2）：为100mI血液实际的带氧量，包括物理溶解和Hb实际结合的氧量，它反映血液实际供氧水平，取决于氧分压和氧容量。正常：CaO2 19mI/dI，CvO2 14mI/dI。

血氧含量—溶解氧量 SO2 = ×100% 氧容量 CaO2—CvO2=19ml/dl -14 ml/dl=5 ml/dl 正常： 4、氧饱和度（oxygen saturation,SO2）：是指 Hb与氧结合达到饱和的程度。正常：SaO2 95% ， SvO2 70%。 SO2主要取决于PO2，PO2与SO2的关系可用氧合血红蛋白解离曲线表示。图5—1。 5、动—静脉血氧差（CaO2—CvO2）：为动脉血氧含量减去静脉血氧含量的差值。表示组织对氧的消耗量它取决于动脉血氧含量和组织摄取氧的能力。

2.3 — DPG↓ H+↓CO2 ↓ 温度↓ 100 80 氧饱和度 % 60 2.3 — DPG ↑ H+↑CO2 ↑ 温度↑ 40 20 8.00 10.7 13.3 2,67 5.33 氧分压 KPa 图 5—1 氧合血红蛋白解离曲线及其影响因素

空气O2 肺泡血液(HbO2) 血液循环 组织细胞第一节缺氧的类型、原因和发病机制低张性缺氧血液性缺氧循环性缺氧组织性缺氧一、低张性缺氧低张性缺氧（hypotonic hypoxia）：是指由于动脉血氧分压降低，使动脉血氧含量减少，以致组织供氧不足所引起的缺氧。

（一）原因 凡能使PaO2降低的原因，都能引起低张性缺氧 1、吸入气氧分压降低大气性缺氧 2、外呼吸功能障碍呼吸性缺氧 3、静脉血分流入动脉（二）血氧变化的特点与组织缺氧的机制 1、低张性缺氧时，动脉血氧分压，氧含量、氧饱和度均降低，血氧容量正常。

各型缺氧的血氧变化 缺氧类型动脉血氧分压动脉血氧饱和度血氧容量动脉血氧含量动-静脉氧含量差低张性缺氧 ↓　　　　　　↓　　　　　N　 ↓ ↓或N 血液性缺氧 N N ↓或N　　　　↓或N ↓ 循环性缺氧 N N NN ↑ 组织性缺氧 N N NN ↓ ↑上升 ↓ 下降　 N 正常

SO2 80 60 40 20 0 2.67 5.33 8.0 10.7 13,3 PO2 2. 由于氧分压在8KPa以上时氧离曲线近似水平线，在8KPa以下曲线斜率较大，所以PaO2 降至8KPa以下才会使 SaO2及CaO2显著减少，才可能引起组织缺氧。 3.血液中的氧弥散入细胞线粒体的速度取决于血液与线粒体部位的氧和分压差。若PaO2与CaO2过低使氧弥散速度减慢，可引起细胞缺氧。

4、低张性缺氧时CaO2降低，由同量血液弥散给组织利用的氧量减少，因此动—静脉氧差一般是减小的。如慢性缺氧使组织利用氧的能力代偿性增强，则动—静脉氧差也可正常。 5、发绀（cyanosis）：毛细血管中脱氧血红蛋白平均浓度增加到5g/dI以上可使皮肤与粘膜呈青紫色，称为发绀（紫绀）。低张性缺氧时，动脉血与静脉血的氧合血红蛋白浓度均降低，毛细血管中脱氧血红蛋白浓度增加，容易引起发绀。发绀是缺氧的表现，但缺氧的人不一定都发绀。

二、血液性缺氧 血液性缺氧（hemic hypoxia）：是由于血红蛋白数量减少或性质改变，以致血氧含量降低或血红蛋白结合的氧不易释出所引起的组织缺氧。因为这种缺氧动脉血氧分压正常，又称等张性低氧血症。（一）原因 1、贫血贫血性缺氧 2、一氧化碳中毒 ① CO+Hb→HbCO 失去运氧功能 ② 抑制红细胞内糖酵解，使其2.3—DPG减少，氧离曲线左移。

肠道细菌 硝酸盐亚硝酸盐（氧化剂） ↓ HbFe2+ HbFe3+ OH 3、高铁血红蛋白血症 HbFe3+OH 吸收入血后形成高铁血红蛋白血症，称肠源性紫绀 4、血红蛋白与氧的亲和力异常 ① 输入大量库存血液 ② 输入大量碱性液体 Bohr效应 ③ 某些血红蛋白病

（二）血氧变化特点与组织缺氧的机制 1、血液性缺氧时，由于外呼吸功能正常，动脉血氧分压及血氧饱和度正常，但因Hb的数量减少或性质改变，使血氧容量降低，血氧含量减少。由于动脉血氧含量低，而组织摄取氧的能力正常，动—静脉血氧含量差减少。 Hb与O2亲合力增强引起的血液性缺氧较特殊，其动脉血氧容量和血氧含量可正常，甚至有的还高于正常。由于Hb和O2的亲和力较大，结合氧不易释出，其动—静脉血氧差也小于正常。

2、血液性缺氧的病人可无发绀 （1）严重贫血的病人，Hb数量减少，面色苍白，毛细血管中脱氧血红蛋白达不到5g/dI ，不会出现发绀。（2）一氧化碳中毒者，因HbCO呈樱桃红色，使皮肤、粘膜呈樱桃红色。但重度中毒，严重缺氧时，由于皮肤血管收缩，皮肤粘膜呈苍白色。（3）高铁血红蛋白呈咖啡色或青石板色，使患者皮肤呈咖啡色或类似发绀的颜色，但不是发绀。（4）单纯由Hb与O2亲合力增高引起的缺氧，毛细血管中脱氧血红蛋白少于正常，因此不能出现发绀。

缺血性缺氧 循环性缺氧淤血性缺氧三、循环性缺氧循环性缺氧（circulatory hypoxia）：由于组织血流量减少使组织供氧量减少所引起的缺氧。或称低动力性缺氧。　（一）原因不论是全身的血液循环障碍，见于休克和心力衰竭。还是局部血液循环障碍，见于栓塞，脉管炎等血管病变，都可使组织血流量减少，引起循环性缺氧。

(二) 血氧变化的特点与组织缺氧的机制 1、单纯性循环性缺氧时,动脉血氧分压,血氧饱和度,血氧容量,血氧含量是正常的。　　由于血流缓慢，血液流经毛细血管的时间延长，从单位容积血液弥散给组织的氧量较多，静脉血氧含量降低，使动-静脉血氧差增大。但单位时间内流经毛细血管的血量减少，弥散到组织细胞的氧量减少，导致缺氧。２、由于静脉血的氧含量和氧分压较低，毛细血管中脱氧血红蛋白可超过5g/dI，因而引起发绀。

消化道 各种氰化物呼吸道进入体内皮肤（氰化高铁细胞氧化型细胞色素氧化酶Fe3+.CN 色素氧化酶） +e 氧化型细胞色素氧化酶Fe3+ 还原型细胞色素氧化酶Fe2+ 四、组织性缺氧组织性缺氧（dysoxidative hypoxia）：由组织细胞利用氧障碍所引起的缺氧。 (一）原因 1、组织中毒如氰化物、硫化物、砷化物、甲醇、鱼藤酮和某些药物（巴比妥，抗霉菌素，苯已双胍等）。

2、细胞损伤 大量放射线照射细菌毒素（内毒素）→损伤线粒体吸入高压氧组织严重供氧不足→抑制线粒体呼吸功能 3、呼吸酶合成障碍维生素严重缺乏硫胺素（B1）组成丙酮酸脱氢酶辅酶尼克酰胺（PP）组成 NAD+、NADP+ 核黄素（B2）组成黄素辅酶

（二）血氧变化的特点 组织性缺氧时，动脉血氧分压、氧饱和度，血氧容量、血氧含量一般均正常。由于内呼吸障碍使组织不能充分利用氧，使静脉血氧含量较高，动-静脉血氧差小于正常。由于组织细胞利用氧发生障碍，毛细血管中氧合血红蛋白含量高于正常，所以组织性缺氧不会有紫绀。

组织血流量↓→循环性缺氧 内毒素 → 组织性缺氧感染性休克体克肺 → 低张性缺氧组织血流量↓→循环性缺氧 Hb数量↓→血液性缺氧失血性休克休克肺→低张性缺氧　内毒素血症→组织性缺氧

心输出量↑ 肺血流量↑ 静脉回流↑→ + 颈、主动脉体化学感受器ＰＡＯ２↑ 呼吸加深加快肺泡通气量↑ PaO2＜8KPa 呼吸中枢↑ 化学感受器ＰａＯ２↑ ＰａcＯ２↓ ＣＯ2 第二节缺氧时机体的功能代谢变化一、呼吸系统变化（一）代偿性反应

ＰａＯ２＜４ＫＰａ→呼吸中枢→呼吸抑制→肺通气量↓ＰａＯ２＜４ＫＰａ→呼吸中枢→呼吸抑制→肺通气量↓ 酸低张性缺氧所引起的肺通气变化与缺氧持续时间有关急性缺氧早期：肺通气量增加较少２－３日后：显示缺氧兴奋呼吸作用长期缺氧（久居高原）：肺通气量回降（二）呼吸功能障碍　１、高原肺水肿：表现为呼吸困难，咳嗽，血性泡沫痰，肺部有湿性罗音，皮肤粘膜发绀等。　２、中枢性呼吸衰竭

二、循环系统的变化 （一）代偿性反应１、心输出量增加（１）心律加快 ①刺激牵张感受器 ②应激原然而呼吸运动过深反而通过反射使心率减慢，外周血管扩张和血压下降。这是迷走神经兴奋和/或交感神经抑制的结果。（2）心肌收缩性增强（3）静脉回流增加 2、血流分布改变

前列环素（PGⅠ2） 白三烯（LTs）舒张肺血管一氧化氮（NO）血栓素A2（TXA2）（调节）收缩肺血管组胺（histamine）内皮素（ET）（介导）血管紧张素Ⅱ（ATⅡ） 3、肺血管收缩（1）缺氧引起肺血管收缩的代偿意义： ① 有利于维持肺泡通气与血流的适当比例 ② 使肺上部肺泡通气能得到充分的利用（2）缺氧引起肺血管收缩的机制 ① 交感神经作用 ② 体液因素作用

平滑肌细胞 钾通道关闭外向性 K +电流↓ 缺氧→ 膜电位↓→ 膜去极化 → 兴奋性↑ ↓ 电压依赖性 Ca2+通道开放肺血管收缩 Ca2+内流↑→ → (3) 缺氧直接对血管平滑肌作用 4、血管对缺氧反应的异质性不同的血管对缺氧的反应性不同,肺小动脉呈收缩反应，心脑血管呈舒张反应，,除上述因素外,，还与血管平滑肌的钾通道分布有关。

血管平滑肌细胞 电压依赖性钾通道（ KV ）关闭→平滑肌收缩（肺小动脉）缺氧→胞浆Ca2+↑→Ca2+激活性钾通道（Kca）开放 ↑ （心脑血管）外向钾电流 ATP↓ → ATP 敏感性钾通道（KATP）开放（心脑血管）细胞膜超极化平滑肌舒张 5.毛细血管增生长期缺氧可促使血管内皮生长因子（VEGF）等基因表达增加，使毛细血管增生。

（二）循环功能障碍 缺氧引起心力衰竭的机制 1、肺动脉高压：① ② ③ 2、心肌的收缩与舒张功能降低 3、心律失常：严重缺氧可引起窦性心动过缓，期前收缩，甚至发生心室纤颤致死。① ② 4、静脉回流减少：① ②

肾小管旁间质细胞 低氧血 - Rct↑ RBC↑ EPO 骨髓三.血液系统变化 1.红细胞（RBC）增多 EPO 促红细胞生成素 Rct 网织红细胞 2.氧离曲线右移缺氧时红细胞内2.3-DPG增加，导致氧离曲线右移

葡萄糖 DPGP：二磷酸甘油酸磷酸酶 6-磷酸葡萄糖 DPGM：二磷酸甘油酸变位酶 + ：pH增高时促进反应 6-磷酸果糖：pH增高时抑制反应 ATP 磷酸果糖激酶（+） pH↑ ADP 1.6二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 DPGM（+） 1.3-二磷酸甘油酸 DPGP（—） 3-磷酸甘油酸 2.3-DPG DDPGP（—） 2-磷酸甘油酸 + — — — 2-磷酸烯醇式丙酮酸 pH↑ 图5-2 2.3—DPG的生成和分解乳酸丙酮酸

（1）缺氧时红细胞生成的2、3-DPG增多的机制①②（1）缺氧时红细胞生成的2、3-DPG增多的机制①② （2）2、3-DPG增多使氧离曲线右移的机制：①② 四、中枢神经系统的变化急性缺氧：慢性缺氧：严重缺氧：正常：脑静脉血氧分压 ⒋53 KPa 降至 ⒊73 KPa 精神错乱降至 ⒉53 KPa 意识丧失降至 ⒈60 KPa 危及生命脑组织形态学变化：脑细胞肿胀变性、坏死及脑间质水肿。

五、组织细胞变化 （一）代偿性反应 1、组织细胞利用氧的能力增强 2、无氧酵解增强 3、肌红蛋白增加 4、低代谢状态 5、细胞对缺氧反应的机制

（1）细胞对缺氧的反应 ①颈动脉体化学感受器在缺氧时分泌神经介质，引起反射性呼吸运动增强。 ②血管平滑肌细胞对缺氧发生的舒缩反应，可改变血流分布。 ③缺氧时肾小管间质细胞产生促红细胞生成素，使骨髓红细胞生成增多。 ④细胞缺氧时血管内皮生长因子等基因表达增强，促进血管增生。这些细胞反应可提高机体对缺氧的适应能力，有利于整体的生存。

（2）细胞对缺氧反应的机制 细胞缺氧时，通过改变细胞的氧化还原状态，活性氧生成的减少，NADH/NAD+，NADPH/NADP+和GSH/GSSH的比例增高，使胞浆内缺氧诱导因子-1及其他转录因子被激活，与靶基因增强子或启动子结合，对基因表达起促进作用，导致蛋白质合成的改变，从而影响细胞的代谢功能，引起细胞的缺氧反应。此外，缺氧时细胞氧化还原状态的改变也可能直接影响离子通道的开关，导致细胞膜电位及功能变化。

缺氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1,HIF-1) 　是细胞在缺氧条件下产生的核蛋白。 HIF-1的靶基因主要包括以下几种： ①促红细胞生成素（EPO）编码基因 ②血管内皮生长因子（VEGF）编码基因 ③葡萄糖载体蛋白-1（GLUT-1）和糖酵解编码基因 ④血红素加氧酶（HO-1）和诱导型NO合酶（ＩＮＯ　　　　　　　　Ｓ）编码基因

缺氧条件下，细胞核产生HIF-1或其他 转录因子被激活，与靶基因结合，促进基因转录，引起一系列细胞对缺氧的反应，在促进红细胞生成，血管生长，促进糖酵解及调节血管舒缩方面具有重要的作用，对保持机体的氧稳态，具有重要代偿意义。

（二）细胞损伤 1、细胞膜的变化 ⑴ 钠离子内流：细胞内Na+浓度增加 ⑵ 钾离子外流：细胞内缺钾 ⑶ 钙离子内流：胞浆内Ca2+浓度增高①②③ 2、线粒体的变化 3、溶酶体的变化

第五章测试题 一、概念，名词解释 1、缺氧 2、低张性缺氧 3、发绀 4、血液性缺氧 5、循环性缺氧 6、组织性缺氧二、问答题 1、缺氧分为几种类型，每种类型的血氧变化特点是什么？ 2、一氧化碳中毒，亚硝酸盐中毒，氰化物中毒引起缺氧的类型和机制是什么？ 3、哪些类型的缺氧有发绀，哪些类型的缺氧无发绀，为什么有此不同？

4、分析感染性休克，失血性休克可能会发生几种类型的缺氧并简要说明其机制？ 5、低张性缺氧时肺通气量变化与缺氧的持续时间有何关系，其机制是什么？ 6、缺氧引起肺血管收缩的代偿意义及其机制是什么？ 7、血管对缺氧反应的异质性的表现及其机制是什么？ 8、以高原性心脏病为例说明缺氧引起循环障碍的机制？ 9、慢性缺氧引起红细胞增多的机制是什么，有何代偿意义？

10、缺氧时红细胞中生成2、3—DPG增多及其增多使氧离曲线右移的机制是什么？ 11、细胞对缺氧反应的表现及细胞对缺氧反应的机制是什么？ 12、缺氧性细胞损伤主要有哪些变化及其变化的机制是什么？

第五章 缺氧