导图社区 病理生理学——缺氧(hypoxia)
这是一篇关于缺氧(hypoxia)概述的思维导图,主要内容包括:缺氧(hypoxia),氧气为人体所必需。
编辑于2024-10-29 23:47:23这是一篇关于药理学的思维导图,主要内容包括:抗肿瘤药,影响免疫功能的药物,抗寄生虫药,抗病毒药,抗真菌药,钙通道阻滞药/钙拮抗药(CCB),肾素-血管紧张素系统抑制药,利尿药,抗高血压药,抗心律失常药,治疗充血性心力衰竭的药物,抗心绞痛药,抗动脉粥样硬化药4,作用于血液及造血系统的药物,作用于呼吸系统的药物,组胺及抗组胺药。
这是一篇关于抑制蛋白质合成类抗生素作用机制概述的思维导图,主要内容包括:终止阶段(肽链释放和翻译终止),转位阶段(核糖体移位),肽键形成,解码阶段,起始阶段。
这是一篇关于影响免疫功能的药物的思维导图,主要内容包括:免疫抑制剂。对初次免疫应答反应抑制作用强,对再次免疫应答反应的抑制作用弱。
社区模板帮助中心,点此进入>>
这是一篇关于药理学的思维导图,主要内容包括:抗肿瘤药,影响免疫功能的药物,抗寄生虫药,抗病毒药,抗真菌药,钙通道阻滞药/钙拮抗药(CCB),肾素-血管紧张素系统抑制药,利尿药,抗高血压药,抗心律失常药,治疗充血性心力衰竭的药物,抗心绞痛药,抗动脉粥样硬化药4,作用于血液及造血系统的药物,作用于呼吸系统的药物,组胺及抗组胺药。
这是一篇关于抑制蛋白质合成类抗生素作用机制概述的思维导图,主要内容包括:终止阶段(肽链释放和翻译终止),转位阶段(核糖体移位),肽键形成,解码阶段,起始阶段。
这是一篇关于影响免疫功能的药物的思维导图,主要内容包括:免疫抑制剂。对初次免疫应答反应抑制作用强,对再次免疫应答反应的抑制作用弱。
缺氧(hypoxia)概述
氧气为人体所必需
正常需氧
正常成年静息时的耗氧量约为250ml/min,而人体的储氧量仅为1500ml
1500÷250=6min
正常呼吸频率16-20次/min,每日呼吸约2万次
缺氧
急性严重缺氧可数分钟内致死
慢性缺氧加速衰老,导致慢性疾病
缺氧(hypoxia)
定义
组织细胞氧供减少(绝对减少)或不能充分利用氧(相对减少),导致组织代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程
缺氧(hypoxia)常用的血氧指标
一、相关公式
组织的供氧量=动脉血氧含量×组织血流量
组织耗氧量=(动脉血氧含量-静脉血氧含量)×组织血流量
二、临床相关
动脉血气分析
三、血氧指标
血氧分压(partial pressure of oxygen)
简写
PO2
定义
又称血氧张力(oxygen tension),为物理溶解于血液中的氧所产生的张力
2个指标
动脉血氧分压(PaO2)
正常值
约100mmHg
影响因素
取决于外呼吸
吸入气的氧分压
肺的通气与弥散功能
静脉血氧分压(PvO2)
正常值
约40mmHg
影响因素
取决于内呼吸
组织细胞对氧的摄取和利用状态
临床意义
PaO2可判断低氧血症及其程度
轻度
80~60 mmHg
中度
60~40 mmHg
重度
<40 mmHg
诊断呼吸衰竭
在海平面附近,安静状态下呼吸空气时PaO2< 60 mmHg ,并除外其他因素所致的低氧血症,可诊断为呼吸衰竭
血氧容量(oxygen capacity)
简写
CO2max
定义
在3条件下时
环境氧分压为150mmHg
二氧化碳分压为40mmHg
温度为38℃
在体外100ml(1dl)血液中的血红蛋白(Hb)所能结合的最大氧量
影响因素
血液中Hb的质与量
质
与O2结合的能力
量
Hb的含量
正常值
20ml/dl
1gHb充分氧合时可结合1.34ml氧,正常成人Hb为15g/dl
临床意义
反映血液携带氧的能力
血氧含量(oxygen content)
简写
CO2
定义
100ml血液中实际含有的氧量,包括
物理溶解的氧量
正常时,动脉血→仅0.31ml/dl;静脉血→0.11ml/dl
可忽略不计
化学结合的氧量
影响因素
取决于
PO2
血氧分压
CO2max
血氧容量
正常值
CaO2
动脉血氧含量
约19ml/dl
CvO2
静脉血氧含量
约14ml/dl
相关概念
动-静脉血氧含量差(CaO2-CvO2)
正常值
5ml/dl
临床意义
反映组织摄取氧的能力
血红蛋白氧饱和度(oxygen saturation of hemoglobin)
简写
SO2
简称
血氧饱和度
定义
血液中氧合Hb占总Hb的百分数
约等于CO2与CO2max的比值
正常值
SaO2
动脉血氧饱和度
95%~98%
SvO2
静脉血氧饱和度
70%~75%
测量方法
指夹式血氧仪、床边心电监护仪……
子主题
影响因素
主要(取决于)
PO2
两者之间的关系曲线呈“S”型——氧合Hb解离曲线,即氧解离曲线
相关概念
P50
定义
指血红蛋白氧饱和度为50%时的血氧分压
正常值
26-27mmHg
临床意义
反映Hb与氧的亲和力
P50越大则亲和力越低
图像解读
曲线右移
Hb与氧的亲和力降低
曲线左移
Hb与氧的亲和力增高
其他
pH
温度
CO2分压
红细胞内2,3-二磷酸甘油酸
英文
2,3-diphosphoglyceric acid ,2,3-DPG
来源
是成熟红细胞无氧糖酵解的产物
除了经典的糖酵解途径,成熟红细胞内的糖酵解还存在一个特殊途径2,3-DPG支路
功能及机制
可降低Hb与O2的亲和力
直接
2,3-DPG与脱氧Hb结合,使其空间结构更趋稳定,结合氧的能力降低
Bohr效应——间接
2,3-DPG本身为酸性,使得红细胞内pH降低,通过降低血红蛋白与氧的亲和力
升右降左
升右(谐音:省油)
H+、温度、CO2分压、2,3-DPG升高→曲线向右
降左(谐音:这样做)
H+、温度、CO2分压、2,3-DPG降低→曲线向左
缺氧(hypoxia)缺氧的原因、分类和血氧变化的特点
概述
缺氧的类型
供氧不足
低张性缺氧
血液性缺氧
循环性缺氧
用氧障碍
组织性缺氧
总结
各型缺氧的血氧变化特点
各型缺氧的病因分类
一、低张性缺氧(hypotonic hypoxia)
又称
乏氧性缺氧(hypoxic hypoxia)
定义
以动脉血氧分压(PaO2)降低,血氧含量(CaO2)减少为基本特征的缺氧
3原因
吸入气氧分压过低
高海拔地区,通风不良的坑道、矿井,吸入低氧混合气体
外呼吸功能障碍
肺通气功能障碍
肺泡气氧分压降低
肺换气功能障碍
经肺泡弥散到血液中的氧减少
由此引起的缺氧又称为:呼吸性缺氧(respiratory hypoxia)
静脉血分流入动脉
多见于存在右向左分流(right to left shunt)的先天性心脏病患者
如:
房间隔或室间隔缺损伴有肺动脉狭窄或肺动脉高压
法洛四联症
大型室间隔缺损
肺动脉瓣狭窄、右室流出道梗阻
右室肥大
主动脉骑跨
主动脉转位,使贫氧血液直接从右心室流向主动脉(导致从右向左分流)
艾森曼格综合征
分流反转
涉及大型心内左向右分流的心脏畸形往往最终会导致肺血管阻力增加,这首先起双向分流,最终导致右至左分流
临床表现
发绀(cyanosis)
定义
正常毛细血管中脱氧 Hb 平均浓度为2.6g/dl,当脱氧Hb浓度≥5g/dl时,皮肤和黏膜呈青紫色
概念鉴别
发绀≠缺氧
Hb过少
如重度贫血,Hb可降至5g/dl以下,出现严重缺氧,但不会出现发绀
Hb过多
如红细胞增多症,血中脱氧血红蛋白超过5g/dl,出现发绀,但可无缺氧
患者出现发绀时,一定处于缺氧状态吗? 患者缺氧时,一定有发绀临床表现吗?
杵状指(趾)
定义
手指或足趾末端增生、肥厚、增宽、增厚,指甲从根部到末端拱形隆起呈杵状
机制
缺氧时末端肢体毛细血管增生扩张,因血流丰富软组织增生,末端膨大
血氧变化的特点
难点分析:
CaO2max正常
急性低张性缺氧→血红蛋白无明显变化
CaO2max升高
慢性低张性缺氧→血红蛋白代偿性增多
CaO2-CvO2正常
急性低张性缺氧→PaO2降低,氧弥散驱动力↓
CaO2-CvO2降低
慢性低张性缺氧→组织利用氧的能力代偿性增强
二、血液性缺氧(hemic hypoxia)
定义
由于Hb含量减少(量)或性质改变(质),使血液携氧能力降低或者与Hb结合的氧不易释出引起的缺氧
又称
等张性缺氧(isotonic hypoxia)
由于血液中物理溶解的氧量不变,PaO2正常
4原因
1量
血红蛋白含量减少
严重贫血、失血等
3质
CO中毒
3机制:1不带2不放
CO与Hb结合形成碳氧血红蛋白(carboxyhemoglobin,HbCO),Hb携氧能力下降
CO与Hb的亲和力是氧的210倍
1不带
CO与Hb分子中某个血红素结合后,将增加其余3个血红素对氧的亲和力,使Hb结合的氧不易释放,氧解离曲线左移
CO抑制红细胞内糖酵解,使2,3-DPG生成减少,Hb与氧的亲和力增强,氧解离曲线左移
2不放
高铁血红蛋白血症
高铁血红蛋白(methemoglobin,HbFe3+OH)
生理情况下
血液中不断生成极少量的此物质,又不断被NADH等还原剂还原为二价铁
正常指标
不超过血红蛋白总量的2%
异常指标
高铁血红蛋白比例与缺氧的关系
>10%:缺氧
30-50%:严重缺氧
相关概念
肠源性发绀(enterogenous cyanosis)
定义
指食用大量含硝酸盐的腌菜等食物后,经肠道细菌将硝酸盐还原为亚硝酸盐,经吸收入血后使得大量Hb被氧化,导致高铁血红蛋白血症
临床表现
当血液HbFe3+OH达到1.5g/dl时
皮肤黏膜呈棕褐色(咖啡色)或类似发绀的颜色(青紫色)
机制
血红蛋白与氧的亲和力异常增高
举例
输入大量库存血(2,3-DPG含量低)
氧解离曲线左移
输入大量碱性液体(血液pH升高)
Bohr效应
某些血红蛋白疾病
临床表现
贫血
皮肤黏膜呈苍白色
CO中毒
皮肤黏膜呈樱桃红色
高铁血红蛋白血症
皮肤黏膜呈棕褐色/类似发绀
Hb与O2亲和力增高
皮肤黏膜呈鲜红色
血氧变化的特点
四、组织性缺氧(histogenous hypoxia)
定义
在组织供氧正常的情况下,因组织、细胞氧利用障碍,引起ATP生成减少及缺氧的现象
又称
氧利用障碍性缺氧(dysoxidative hypoxia)
3原因
线粒体氧化磷酸化受抑制
呼吸链受抑制
复合体Ⅰ
鱼藤酮
复合体Ⅲ
抗霉素A
复合体Ⅳ
氰化物
氧化磷酸化解耦联
2,4-二硝基苯酚
质子泵抑制剂
寡霉素
组织中毒
呼吸酶合成减少(维生素缺乏)
VitB1
丙酮酸脱氢酶的辅酶成分
VitB2(核黄素)
递氢体黄素酶的组成成分
VitPP
辅酶I、辅酶Ⅱ的组成成分
线粒体损伤
结构功能障碍
相关因素
高温、放射线、缺血-再灌注损伤、细菌毒素等
血氧变化的特点
难点分析:
CaO2-CvO2减小
组织对氧的利用↓→静脉血氧分压、血氧含量都高于正常
三、循环性缺氧(circulatory hypoxia)
定义
是指因组织血流量减少使组织供氧量不足所引起的缺氧
又称
低血流性缺氧
低动力性缺氧(hypokinetic hypoxia)
分2类
缺血性缺氧(ischemic hypoxia)
动脉血灌注不足
淤血性缺氧(congestive hypoxia)
静脉血回流障碍
2原因
全身性循环障碍
心力衰竭、休克:存在恶性循环
心力衰竭→缺氧→酸性代谢产物蓄积→酸中毒→心肌收缩力减弱→……
palpitation:心悸
局部性循环障碍
血管阻塞、痉挛或者受压
临床表现
组织器官苍白——缺血性缺氧
组织器官呈暗红色——淤血性缺氧
血氧变化的特点
难点分析:
CaO2-CvO2增加
2机制
血流缓慢→氧弥散时间↑→细胞从单位容量血液中摄取的氧量↑
血流淤滞→CO2↑ →氧解离曲线右移→释氧↑
缺氧(hypoxia)缺氧时机体的功能与代谢变化
概述
一般规律
缺氧对机体的影响程度与后果,取决于缺氧发生的速度、程度、部位、持续时间以及机体对缺氧的耐受性
一、组织、细胞的变化
代偿适应性变化
具体内容:4个尽可能
细胞利用氧的能力增强
线粒体
量
线粒体合成增强,数量增多,线粒体的总表面积增大
质
呼吸链中的酶的含量增多,活性增强
尽可能多利用一点氧
代谢改变
糖酵解增强
尽可能多产生一点能量(ATP)
低代谢状态
糖、蛋白质合成等耗能过程减弱,减少氧的消耗
尽可能多节约一点氧
携氧蛋白表达增加
携氧蛋白(oxygen carrying protein)
定位
细胞内
包括
肌红蛋白(myoglobin,Mb)
定位
广泛存在于肌细胞中
特点
与氧的亲和力显著高于血红蛋白
生理学意义
有效促进氧从血液、组织间液向细胞内转移
储存氧的作用,并直接介导氧向线粒体的传递
脑红蛋白(neuroglobin,NGB)
胞红蛋白(cytoglobin,CGB)
……
特点
慢性缺氧时含量增多
功能
增强组织、细胞对氧的摄取和储存
尽可能多储备一点氧
相关机制
多是通过基因水平的改变来实现的:受转录因子调控
这些基因统称为:缺氧相关基因(hypoxia related gene)
以低氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)最为重要
结构
由α和β两个亚基组成
作用机制
正常时
缺氧时
血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)
诱生型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)
促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)
损伤性变化
细胞膜损伤
ATP↓ → 钠钾泵功能↓
通透性改变(如对Ca2+),胞内Na+↑、H2O↑、 H+↑、K+↓,Ca2+↑,ROS增多
线粒体损伤
肿胀、线粒体嵴溶解,外膜破裂和基质外溢(脂质过氧化、钙超载)
溶酶体损伤
膜磷脂分解(磷脂酶被激活),破裂释放蛋白水解酶,引起细胞自溶
二、呼吸系统的变化
代偿适应性变化
肺通气量增大
低氧通气反应(Hypoxia Ventilation Reaction, HVR)
定义
PaO2降低可刺激外周化学感受器(颈动脉体和主动脉体),反射性兴奋呼吸中枢,使呼吸加深加快,肺通气量增加
60mmHg
特点
个体间有较大差异,对低氧环境的习服适应能力不同
意义
对急性缺氧最重要的代偿反应
气
呼吸加深加快可把原来未参与换气的肺泡调动起来,增大呼吸面积,提高氧的弥散
同时更多的新鲜空气进入肺泡,提高肺泡气氧分压、PaO2和SaO2
血
呼吸加深加快时胸廓活动幅度增大,胸腔负压增加,促进静脉回流,回心血量增多,促使肺血流量和心输出量增加,有利于气体在肺内的交换和氧在血液的运输
实际应用:平原→高原
【初入高原】
【4-7天后】
肾的代偿作用发力了
【久居高原】
相关思考
其他的缺氧类型是否影响HVR?
损伤性变化
高原肺水肿(High-altitude Pulmonary Edema, HAPE)
定义
从平原快速进入2500m以上高原时,因低张性缺氧而发生的一种高原特发性疾病
临床表现
呼吸困难、严重发绀、咳粉红色泡沫痰或白色泡沫痰,肺部湿啰音
机制
不明了
发病高峰
进入高原后48-72h
特点
起病急、进展快、可危及生命
中枢性呼吸衰竭
定义
当PaO2<30mmHg时(严重影响中枢神经系统能量代谢),直接抑制呼吸中枢,导致肺泡通气量减少,呼吸频率和节律改变
临床表现
呼吸抑制
呼吸节律与频率不规则
出现周期性呼吸(periodic breathing)甚至呼吸停止
定义
呼吸加强与减弱减慢甚至暂停交替出现
举例
潮式呼吸
又称
陈-施呼吸(Cheyne-Stokes respiration)
表现
间停呼吸
又称
比奥呼吸(Biot breathing)
表现
五、中枢神经系统的变化
代偿适应性变化
血流重分布,脑血流增加
轻度缺氧或缺氧早期
损伤性变化
神经系统功能障碍
临床表现
急性
头痛,思维能力降低,情绪激动及动作不协调,严重者出现惊厥或意识丧失
慢性
注意力不集中、记忆力减退、易疲劳、轻度精神抑郁
脑水肿
细胞内水肿
脑组织能量代谢紊乱
缺氧使得神经细胞氧化磷酸化减弱, ATP生成减少,钠钾泵功能障碍, 细胞内水钠潴留,导致细胞内水肿
细胞外水肿
脑血流重分布
脑血管扩张,脑血流量增加, 脑循环流体静压升高,引起液体外漏
脑微血管通透性增高
内皮细胞受损
代酸、自由基、细胞因子、炎症介质损伤血管内皮细胞
内皮细胞间隙异常
血脑屏障紧密连接蛋白异常,使内皮细胞间隙增大
VEGF表达增多,诱导内皮细胞紧密连接开放
四、血液系统的变化
代偿适应性变化
红细胞和血红蛋白增多
机制
慢性缺氧时的代偿主要依赖骨髓造血增强
生理意义
增加血氧容量和血氧含量,增加组织的供氧量
红细胞内2,3-DPG增多(氧离曲线右移,向组织释放氧的能力增强)
糖酵解速度
二磷酸甘油酸变位酶(DPGM)
催化合成
2,3-DPG磷酸酶(DPGP)
催化分解
2,3-DPG与去氧血红蛋白(HHb)的结合量
缺氧时,HHb增多→2,3-DPG结合增多→2,3-DPG↓
损伤性变化
高原红细胞增多症
定义
血红蛋白含量达210~280g/L,红细胞压积达0.6~0.9,出现相关症状和并发症
机制
红细胞过度增多
血液黏滞度和血流阻力显著增加
微循环障碍,加重缺氧
易并发血栓、心脏损害
临床表现
头痛、头晕、失眠等
三、循环系统的变化
代偿适应性变化
心功能增强
血流重分布
表现
心和脑的血流量增多,而皮肤、内脏、骨骼肌和肾的组织血流量减少
生理意义
保证重要器官(心脑)的血(氧)供
机制
3点
局部代谢产物扩张血管
心、脑无氧代谢产生的大量的乳酸、腺苷、PGI2等
α-肾上腺素受体密度不同
皮肤、腹腔器官密度高,对儿茶酚胺敏感,兴奋后收缩,血流分布少
不同血管对缺氧的反应性不同
心脑血管
KCa、KATP通道开放,细胞膜超极化,Ca2+内流减少,血管平滑肌舒张
KCa
Ca2+激活钾通道
KATP
ATP敏感性钾通道
肺血管
K通道关闭,细胞膜去极化,Ca2+内流增加,血管平滑肌收缩
缺氧性肺血管收缩(Hypoxic Pulmonary Vasoconstruction, HPV)
定义
肺泡气PO2降低可引起该部位肺小动脉收缩
机制(血管收缩+结构改建:细胞增殖)
缺氧抑制肺血管平滑肌钾通道
Kv通道抑制,Cav通道开放
缺氧时平滑肌ROS产生增多
ROS抑制Kv通道,Ca2+内流增多
ROS激活肌浆网RyR(RhoA、Rho激酶),Ca2+释放
舒/缩血管物质失衡
交感神经兴奋
α-肾上腺素受体多
生理意义
减少缺氧肺泡周围的血流,使这部分血流转向通气充分的肺泡
组织毛细血管增生
表现
长期缺氧引起组织,尤其是心脏和脑的毛细血管增生
机制
HIF-1(缺氧诱导因子-1)增多
上调VEGF等的表达,促进血管增生
ATP减少,腺苷增多
腺苷可促进血管生成
意义
缩短氧从血管向组织细胞弥散的距离
损伤性变化
心脏损害
心输出量降低
心律失常
传导阻滞
异位心律
窦性心动过缓
期前收缩(早搏)
心室颤动
心脏结构改变
颅内压升高
脑血流量过度增加,超过脑室和骨髓腔的缓冲能力,可引起颅内压显著增高,成为剧烈头痛等高原反应症状发生的重要机制
缺氧性肺动脉高压
血管收缩+结构改建
分子机制
缺氧(hypoxia)缺氧治疗的病理生理学基础
一、去除病因
缺氧治疗的前提和关键
二、氧疗(oxygen therapy)
定义
吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗疾病的方法
临床应用
是治疗缺氧的首要措施
治疗效果
对于低张性缺氧
环境氧分压及外呼吸功能障碍等引起的最有效
对于循环性和血液性缺氧
提高PaO2,增加血液中物理溶解的氧量,从而加快氧向组织、细胞的弥散速度
高压纯氧与CO竞争与Hb结合
对于组织性缺氧
效果欠佳
注意事项
防止氧中毒(oxygen intoxication)
定义
长时间吸入氧分压过高的气体可引起组织、细胞损害
机制
活性氧产生过多,超出机体的清除能力