病理生理學(xué)課件,缺氧

1、病理生理學(xué)課件,缺氧成員及分工組長：劉爽主講：許敏PPT：李爽答疑：符詩云 呂洋洋 秦肆輝缺氧時機體的機能代謝變化，包括機體對缺氧的代償性反應(yīng)和由缺氧引起的代謝與機能障礙。輕度缺氧主要引起機體代償性反應(yīng)；嚴(yán)重缺氧而機體代償不全時，出現(xiàn)的變化以代謝機能障礙為主。機體在急性缺氧時與慢性缺氧時的代償性反應(yīng)也有區(qū)別。急性缺氧是由于機體來不及代償而較易發(fā)生代謝的機能障礙。各種類型的缺氧所引起的變化，既有相似之處，又各具特點，以下主要以低張性缺氧為例，說明缺氧對機體的影響。缺氧時機體的功能和代謝變化低張性缺氧引起的代償性心血管反應(yīng)，主要表現(xiàn)為心輸出量增加、血流分布改變、肺血管收縮與毛細(xì)血管增生。心輸出量增

2、加 有報道進(jìn)入高原（6100m）30天的人，其心輸出量比平原居民高23倍。在高原久住后，心輸出量逐漸減少。心輸出量增加可提高全身組織的供氧量，故對急性缺氧有一定的代償意義。（一）循環(huán)系統(tǒng)的變化（1）心輸出量增加（1）心率加快：過去認(rèn)為心率加快是頸動脈體和主動脈體化學(xué)感受器刺激反射性地引起。但有人實驗，在控制呼吸不變的情況下，缺氧刺激血管化學(xué)感受器卻使心率變慢。因此缺氧時心率加快很可能是通氣增加所致肺膨脹對肺牽張感受器的刺激，反射性地通過交感神經(jīng)引起的。然而呼吸運動過深反而通過反射使心率減慢，外周血管擴張和血壓下降。（2）心收縮性增強：缺氧作為一種應(yīng)激原，可引起交感神經(jīng)興奮，作用于心臟腎上腺素能

3、受體，使心收縮性增強。（3）靜脈回流量增加：胸廓呼吸運動及心臟活動增強，可導(dǎo)致靜脈回流量增加和心輸出量增多。、血流分布改變器官血流量取決于血液灌注的壓力（即動、靜脈壓差）和器官血流的阻力。后者主要取決于開放的血管數(shù)量與內(nèi)徑大小。缺氧時，一方面交感神經(jīng)興奮引起的血管收縮；另一方面局部組織因缺氧產(chǎn)生的乳酸、腺苷等代謝產(chǎn)物則使血管擴張。這兩種作用的平衡關(guān)系決定器官的血管是收縮或擴張，以及血流量是減少或增多。急性缺氧時，皮膚、腹腔內(nèi)臟交感神經(jīng)興奮，縮血管作用占優(yōu)勢，故血管收縮；而心、腦血管因以局部組織代謝的產(chǎn)物的擴血管作用為主，故血管擴張，血流增加。這種血流分布的改變顯然對于保證生命重要器官缺氧的供應(yīng)

4、是有利的。（2）血流分布改變肺血管收縮肺血管直接對缺氧的反應(yīng)與體血管相反。肺泡缺氧及混合靜脈血的氧分壓降低都引起肺小動脈收縮，從而使缺氧的肺泡的血流量減少。如果是由肺泡通氣量減少引起的肺泡缺氧，則肺血管的收縮反應(yīng)有利于維持肺泡通氣與血流的適當(dāng)比例，使流經(jīng)這部分肺泡的血液仍能獲得較充分的氧，從而可維持較高的PaO2。此外，正常情況下由于重力作用，通過肺尖部的肺泡通氣量與血流量的比值過大，肺泡氣中氧不能充分地被血液運走。當(dāng)缺氧引起較廣泛的肺血管收縮,導(dǎo)致肺動脈壓升高時，肺上部的血流增加，肺上部的肺泡通氣能得到更充分的利用（3）肺血管收縮長期慢性缺氧可促使缺氧組織內(nèi)毛細(xì)血管增生，尤其是腦、心臟和骨骼

5、肌的毛細(xì)血管增生更顯著，毛細(xì)血管的密度增加可縮短血氧彌散面積，縮短氧至細(xì)胞的彌散距離，增加對細(xì)胞的供氧量。（4）毛細(xì)血管增生嚴(yán)重缺氧可引起循環(huán)系統(tǒng)障礙，導(dǎo)致心臟的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，發(fā)生高原性心臟病，肺源性心臟病，貧血性心臟病等，進(jìn)而導(dǎo)致心力衰竭。缺氧所致的循環(huán)障礙機制與下列因素有關(guān)：（1）肺動脈高壓（2）心肌收縮功能降低（3）心律失常（4）靜脈回流減少循環(huán)功能障礙肺動脈高壓使右心房后負(fù)荷增加，導(dǎo)致右心室肥大，肺源性心臟病甚至心力衰竭。慢性缺氧可引起縮血管物質(zhì)增多，增加肺循環(huán)阻力，導(dǎo)致肺動脈高壓。長期缺氧會加重肺血管收縮和管壁硬化。（1）肺動脈高壓缺氧 急性 慢性 Kv通道功能K+外流膜去極化電

6、壓依賴性鈣通道開放Ca2+內(nèi)流血管重構(gòu)肺血管收縮肺動脈高壓抑制NO和PGI2內(nèi)皮素增強嚴(yán)重缺氧可損傷心肌的收縮和舒張功能，以及同時存在的肺動脈高壓，導(dǎo)致右心衰竭，缺氧使心肌ATP生成減少，能量供應(yīng)不足，可使心肌細(xì)胞膜和即將忘改轉(zhuǎn)運功能障礙和分布異常。（2）心肌收縮功能降低嚴(yán)重缺氧時，PaO2降低刺激頸動脈體化學(xué)感受器，反射性的興奮迷走神經(jīng)，導(dǎo)致竇性心動過緩，缺氧可使心肌細(xì)胞內(nèi)的K+減少，Na+增加使靜息膜電位降低，心肌興奮及自律性增高和傳導(dǎo)性降低，可引起異位心律和傳導(dǎo)阻滯。（3）心律失常嚴(yán)重缺氧時可抑制呼吸中樞，使星胸廓運動減弱，導(dǎo)致靜脈回流減少。長期缺氧，體內(nèi)產(chǎn)生大量乳酸，腺苷等代謝產(chǎn)物，使

7、末梢血管擴張，血液瘀滯于外周血管，引起回心血量和心血輸出量減少，引起組織供血供氧減少。（4）靜脈回流減少（1）代償性反應(yīng)：紅細(xì)胞增多：急性缺氧時，交感神經(jīng)興奮，使肝，脾等器官血管收縮，儲存血進(jìn)入有效循環(huán)，增加血液紅細(xì)胞數(shù)和血紅蛋白量。低氧血流經(jīng)腎臟能刺激腎臟近球細(xì)胞產(chǎn)生并釋放紅細(xì)胞生成素，使骨髓加速紅細(xì)胞成熟和釋放。紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DGP增多:缺氧時，紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DGP增多使氧離曲線右移，使氧與血紅蛋白親和力降低促進(jìn)氧合血紅蛋白離解，使血液向組織中釋放較多的氧，供細(xì)胞利用。（二）血液系統(tǒng)的變化血液中紅細(xì)胞過度增加，可引起血液黏膜粘滯度增高，血流阻力增大，心臟后負(fù)荷增加，這是缺氧引起心力衰竭

8、的重要原因之一，在嚴(yán)重缺氧時，紅細(xì)胞內(nèi)2，3-DGP過度增加可妨礙血液流經(jīng)肺部時Hb與氧結(jié)合，使動脈血含氧量及血氧飽和度明顯下降，組織供氧嚴(yán)重不足。（2） 損傷性變化神經(jīng)細(xì)胞膜電位的降低、神經(jīng)介質(zhì)的合成減少、ATP的生成不足、酸中毒、細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+增多、溶酶體酶的釋放以及細(xì)胞水腫等，均可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙，甚而神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞、當(dāng)PaO2低于6.67kPa(50mmHg)時，可使腦血管擴張。缺氧與酸中毒還使腦微血管通透性增高，從而導(dǎo)致腦水腫（圖35）。腦血管擴張、腦細(xì)胞及腦間質(zhì)水腫可使顱內(nèi)壓升高，由此引起頭痛、嘔吐等癥狀。（三）中樞神經(jīng)系統(tǒng)的變化在供氧不足的情況下，組織細(xì)胞可通過增強

9、利用氧的能力和增強無氧酵解過以獲取維持生命活動所必須的能量。1、組織細(xì)胞利用氧的能力增強2、無氧酵解增強發(fā)3、肌紅蛋白增加4 、缺氧性細(xì)胞損傷（四）組織細(xì)胞的變化慢性缺氧時，細(xì)胞內(nèi)線粒體的數(shù)目和膜的表面積均增加，呼吸鏈中的酶如琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶可增加，使細(xì)胞的內(nèi)呼吸功能增強。如胎兒在母體內(nèi)處于相對缺氧的環(huán)境，其細(xì)胞線粒體的呼吸功能為成年動物的3倍，至出生后1014天，線粒體呼吸功能才降至成年動物水平。1、組織細(xì)胞利用氧的能力增強嚴(yán)重缺氧時，ATP生成減少，ATPADP比值下降，以致磷酸果糖激酶活性增強，該酶是控制糖酵解過程最主要的限速酶，其活性增強可促使糖酵解過程加強，在一定的程度上

10、可補償能量的不足。2、無氧酵解增強發(fā)慢性缺氧可使肌肉中肌紅細(xì)胞蛋白含量增多。肌紅蛋白和氧的親和力較大，當(dāng)氧分壓為1.33kPa（10mmHg）時，血紅蛋白的氧飽和度約為10，而肌紅蛋白的氧飽和度可達(dá)70，當(dāng)氧分壓進(jìn)一步降低時，肌紅蛋白可釋出大量的氧供細(xì)胞利用。肌紅蛋白的增加可能具有儲存氧的作用。3、肌紅蛋白增加1、細(xì)胞膜的變化 在細(xì)胞內(nèi)ATP含量減少以前，細(xì)胞膜電位已開始下降。其原因為細(xì)胞膜對離子的通透性增高，導(dǎo)致離子順濃度差透過細(xì)胞膜。2、線粒體的變化 細(xì)胞內(nèi)的氧約有8090在線粒體內(nèi)用于氧化磷酸化生成ATP，僅1020%在線粒體外用于生物合成、降解及生物轉(zhuǎn)化（解毒）作用等。輕度缺氧或缺氧早

11、期線粒體呼吸功能是增強的。嚴(yán)重缺氧首先影響線粒體外氧的作用，使神經(jīng)介質(zhì)的生成和生物轉(zhuǎn)化過程等降低，當(dāng)線粒體部位氧分壓降到監(jiān)界點0.1kPa(1mmHg)時，可降低線粒休的呼吸功能，使ATP生成減少。呼吸功能降低主要因脫氫酶活性下降，嚴(yán)重時線粒體可出現(xiàn)腫脹、嵴崩解、外膜破裂和基質(zhì)外溢等病變。4 、缺氧性細(xì)胞損傷3、溶酶體的變化缺氧時因糖酵解增強，乳酸生成增多，和脂肪氧化不全使其中間代謝產(chǎn)物酮體增多。導(dǎo)致酸中毒。pH降低可引起磷脂酶活性增高，使溶酶體膜磷脂被分解，膜通透性增高，結(jié)果使溶酶體腫脹、破裂，和大量溶酶體酶的釋出，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞本身及其周圍組織的溶解、壞死。機體對缺氧的耐受性除與缺氧的原因，程度，發(fā)生速度和持續(xù)時間有關(guān)外還受年齡機，體代償適應(yīng)能力和代謝狀態(tài)等多種因素的影響。1.年齡2.機體的代謝和功能狀態(tài)3.機體的代償適應(yīng)能力答疑環(huán)節(jié) 影響機體對缺氧耐受性的因素不同年齡對缺氧的耐受性有很大差別，老年人缺氧耐受性一般較差，因全身血管逐漸硬化，血管阻力增加，血流速度變慢，同時由于肺組織纖維化和老年性肺氣腫，使肺泡通氣量較少，以致對缺氧耐受性較低，缺氧引起的損傷也更嚴(yán)重。1.年齡當(dāng)機體代謝率增高或耗氧量增大時，對缺氧的耐受性低，中樞神經(jīng)系統(tǒng)是耗氧最多的系統(tǒng)，當(dāng)興奮性增強時，耗氧量顯著增加，疾病