缺氧
第一节常用血氧指标(Parametersofbloodoxygen)
S氧分压(partialpressureofoxygen,PO2):为溶解于血液中的氧所产生的张力。动脉血氧分压(PaO2)正常约为13.3kPa(mmHg),取决于吸入气体的氧分压和外呼吸功能。静脉血氧分压(PvO2)正常约为5.32kPa(40mmHg),主要取决去阻止摄氧和利用氧的能力,它可反映内呼吸的情况。
S血氧容量(oxygenbindingcapacity,CO2max):为ml血液中的血红蛋白被氧充分饱和时的最大带氧量。(这是在38,氧分压mmHg,二氧化碳分压为40mmHg的调价下测定)正常值约为20ml/dl,其大小主要取决于Hb的质(与O2结合的能力)与量。
S血氧含量(oxygencontent,CO2):指ml血液实际的带氧量,包括Hb实际结合的氧和极小量溶解于血浆中的氧。动脉血氧含量通常为19ml/dl,静脉血氧含量为14ml/dl,其大小取决于PaO2的高低和血氧容量。动-静脉血氧含量差(Arteriovenousdifferenceofoxygencontent)反映组织的摄氧量。
S氧饱和度(oxygensaturation,SO2):指血红蛋白结合氧的百分数。主要取决于血氧分压,正常动脉血氧饱和度为95%-97%,静脉血氧饱和度为75%。
SSO2=(血氧含量-溶解氧量)/血氧容量×%
SP50:指Hb氧饱和度为50%时的氧分压。反映血红蛋白与氧亲和力的指标。正常为26-27mmHg。当红细胞2,3二磷酸甘油酸增多、酸中毒、CO2增多及血温增高时,血红蛋白与氧的亲和力下降,氧解离曲线右移,P50增加。
第二节缺氧的类型、原因和发病机制
表1各型缺氧的血氧变化特点
缺氧类型PaO2CO2CO2maxSO2A-V
低张性↓↓-↓↓/-
血液性-↓↓↓↓
循环性----↑
组织中毒性----↓
第三节缺氧时机体的功能代谢变化
一、呼吸系统的变化
(一)代偿性反应(Compensatoryresponses)
PaO2下降到60mmHg以下时,刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器,引起呼吸中枢兴奋,呼吸运动加强,肺通气量增加。肺通气量增加可以:①把原来未参与换气的肺泡调动起来,以增大呼吸面积,提高O2的弥散量,使动脉血氧饱和度增加。②使更多的新鲜空气进入肺泡,提高PaO2。③胸廓运动幅度加大,胸内负压增加,回心血量增加,心输出量、肺血流量增加,有利于血液摄取和运输更多的氧。
(二)损伤性变化
1、高原性肺水肿:进入m高原后1-4天内,出现头痛、胸闷、咳嗽、发绀、呼吸困难、血性泡沫痰,甚至神志不清。肺部可听见湿性罗音。
2、中枢性呼吸衰竭:严重缺氧时,PaO2过低(30mmHg)可直接抑制呼吸中枢,使呼吸运动减弱,肺通气量减少,呼吸节律不齐,周期性呼吸甚至停止,导致中枢性呼吸衰竭。
二、循环系统变化
(一)代偿性反应(主要是四点:心输出量增加、肺血管收缩、血流重新分布和毛细血管增生)
1.心输出量↑(cardiacoutput↑)
机制:①心率加快:可能是通气增加,肺膨胀对肺牵张感受器的刺激,反射性地通过交感神经引起的;②心收缩力加强:缺氧引起交感神经兴奋,作用于心脏β-肾上腺能受体,使心肌收缩力加强。③静脉回流量增加:胸廓运动幅度增大,有利于回心血量的增加。
2.血流分布改变(Bloodredistribution)
心、脑血管扩张(乳酸、腺苷),皮肤、内脏血管收缩(交感神经兴奋)
3.肺动脉收缩:当某部分肺泡气PO2降低时,可引起该部位肺小动脉收缩,使血流转向通气充分的肺泡,这是肺循环独有的生理现象,称为缺氧性肺血管收缩(HPV)。
机制:①交感神经兴奋作用于肺血管α-受体引起收缩。体液因素:②缺氧使肺组织内产生多种血管活性物质,其中缩血管物质作用占优势。③缺氧对血管平滑肌的直接作用。如Ca2+内流增加,兴奋-收缩耦联增强。肺血管长期收缩可使肺循环阻力增加,导致肺动脉高压。
肺动脉平滑肌有3种类型的钾通道:电压依赖性钾通道(Kv)、Ca2+激活型钾通道(KCa)、ATP敏感性钾通道(KATP)。其中Kv是决定肺动脉平滑肌静息膜点位的主要钾通道。
4、组织毛细血管密度增加:长期缺氧,脑、心和骨骼肌的毛细血管增生明显。缩短氧从血管内向组织细胞弥散的距离,增加对组织的供氧量。机制:细胞生成缺氧诱导因子-1增多,诱导血管内皮生长因子等基因高表达。
(二)损伤反应
1、肺动脉高压:机制—引起肺动脉收缩的上述原因;另外长期缺氧可导致肺血管钙内流,不但增加肺循环阻力,而且导致肺血管重塑—血管壁增厚变硬,形成持续的肺动脉高压。
2、心肌舒缩功能降低:严重缺氧导致(1)心肌ATP生成减少,能量供应不足;(2)ATP不足引起心肌细胞膜和肌浆网钙转运功能障碍,心肌钙转运和分布异常;(3)慢性缺氧导致红细胞代偿性增多,血液粘滞度增高,心肌射血阻力增大;(4)严重的心肌缺氧还可造成心肌收缩蛋白破坏,心肌挛缩或断裂。
3、心律失常:PaO2严重降低经颈动脉体反射性地兴奋迷走神经,导致窦缓;缺氧使细胞内外离子分布异常,心肌内K+减少,Na+增多,静息电位降低----心肌兴奋性和自律性增高,传导性降低,易发生异位心律和传导阻滞。
4、回心血量减少:缺氧→乳酸和腺苷大量产生→扩血管,血液淤滞与外周血管;严重缺氧→抑制呼吸中枢→胸廓运动减少,回心血量减少。
三、血液系统变化
1、RBC↑→O2的运输↑
慢性缺氧致红细胞增多主要是骨髓造血增强所致。低氧血流经肾脏时,刺激肾小管旁间质细胞,使其生成并释放促红细胞生成素,促进骨髓原始血细胞分化为原红细胞,并对红细胞成熟及血红蛋白的合成也起到一定的促进作用。红细胞增多,携带氧的能力增强,可有效地缓解缺氧。
2、氧离曲线右移→Hb释放O2↑
缺氧时,红细胞内2,3-DPG增加,可使Hb与氧亲合力降低,氧离曲线右移,血液流经组织时HbO2释放氧增多,从而提高组织摄氧率。
2,3-DPG增加的机制:①生成增加—缺氧→脱氧血红蛋白增多→红细胞内游离2,3-DPG减少→对磷酸果糖激酶和二磷酸甘油酸变位酶的抑制作用↓→促进糖酵解→2,3-DPG增加;另外,缺氧时代偿性肺通气量增加引起呼吸性碱中毒→pH增高→激活磷酸果糖激酶→促进糖酵解→2,3-DPG增加;②分解减少:pH增高抑制2,3-DPG磷酸酶的活性,使2,3-DPG分解减少。
四、中枢神经系统的变化
缺氧导致中枢神经系统功能障碍—正常人脑静脉血氧分压为34mmHg,当28mmHg时,可出现精神错乱,19mmHg以下,可出现意识丧失,12mmHg时,将危及生命。慢性缺氧时,症状比较缓和。
这与脑水肿和脑细胞受损有关。
五、组织细胞变化
(一)Cellularadaptation
1、利用氧的能力↑:线粒体↑,酶↑
2、无氧酵解加强
3、肌红蛋白↑
4、低代谢状态
(二)缺氧性细胞损伤(Hypoxiccelldamage)
细胞膜、线粒体、溶酶体的损伤。
细胞膜是缺氧最早发生损伤的部位。
第四节氧疗与氧中毒
Oxygentreatmentandoxygentoxicity
1.Oxygentreatment
低张性缺氧疗效最好,吸氧能提高肺泡气PO2,促进氧在肺中的弥散和交换,提高PaO2和血氧饱和度,增加动脉血氧含量。
高原肺水肿吸入纯氧有特殊疗效。
一氧化碳中毒患者吸氧,氧可与一氧化碳竞争与血红蛋白的结合,从而加速一氧化碳与血红蛋白解离。
2.oxygenintoxication
0.5大气压↑→活性氧→细胞中毒
(1)肺型氧中毒:胸骨后疼痛、呼吸困难、肺活量↓、PaO2↓
(2)脑型氧中毒:视觉、听觉障碍、恶心、抽搐、晕厥
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