病理生理学4-缺氧
缺氧（hypoxia）：当组织氧供减少或不能充分利用氧，导致组织代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程，称为缺氧。最能反映组织缺氧的血氧指标是静脉血氧饱和度、静脉血氧含量、静脉血氧分压。
※区分：【低氧血症】指动脉血氧含量明显降低引起对组织供氧不足。
※注意：组织氧供减少、组织自身不能充分利用氧，都会导致缺氧。
·常用的血氧指标：
·血氧分压 (Partial pressure of oxygen,PO2 )：
为物理溶解在血液中的氧产生的张力，又称血氧张力。
【正常值】PaO2: 80-110mmHg；PvO2: 40mmHg。
【影响因素】吸入空气的pO2、肺的呼吸功能、静脉血掺杂程度。
【意义】PaO2高低直接影响动脉血氧含量（O2与Hb结合）、血氧饱和度、氧弥散速度。
·血氧容量（Oxygen capacity，CO2max）：
指PO2为19.95kPa(150mmHg)、PCO2为40mmHg和38℃条件下，100ml血液中Hb所能结合的最大氧量。
【正常值】CO2max：20ml /dl
【影响因素】Hb结合氧的能力和血液中Hb的含量
【意义】血氧容量大小反映血液携氧能力(Oxygen-carrying capacity)。
·血氧含量(Oxygen content，CO2 )：
【注意这里的C代表content，不要和二氧化碳搞混了】
指100ml血液实际含有的O2量，称为氧含量。包括结合氧和游离氧。
【正常值】正常动脉血氧含量（CaO2）约:19ml/dl ；静脉血氧含量（CvO2）为: 14ml/dl
【影响因素】血氧分压和血氧容量。
【意义】提示血液实际供氧水平。
·血红蛋白氧饱和度（Oxygen saturation，SO2）：
简称血氧饱和度，即血液中氧合Hb占总Hb的百分数，约等于血氧含量和血氧容量的比值。
【正常值】SaO2：95%～98%；SvO2：70%～75% 。
【影响因素】PO2；血液pH，T，CO2分压，2,3-DPG
【意义】反映Hb与氧的结合程度。
| 上段:坡度较平坦。表明此时PO2变化大时，血氧饱和度变化小。意义:保证低氧分压时的高载氧能力。 中段: 坡度较陡。PO2降低能促进大量氧解离意义:维持正常时组织氧供。 下段: 坡度更陡。PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。意义:维持活动时组织氧供。 P50 指使氧饱和度达到50％时的血氧分压。 【影响因素】H+、CO2、温度、2、3-DPG |
动-静脉氧差（A-VdO2）：指动脉血氧含量减去静脉血氧含量的差值。反映组织从血液摄取的氧量的多少和组织对氧利用的能力。
※缺氧的类型、原因和发病机制：
4种，低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧、组织性缺氧。
①低张性缺氧（Hypoxic hypoxia）：以动脉血氧分压降低，或静脉血分流入动脉，动脉血氧含量减少为特征的缺氧，称为低张性缺氧。
【原因】：都是导致动脉血氧分压少了，低张，记忆理解时以这个为线索。
1、吸入气氧分压过低（大气性缺氧）
2、外呼吸功能障碍 （肺通气、换气功能障碍引起呼吸性缺氧）
3、静脉血分流入动脉（如房间隔或室间隔缺损、法洛四联症等导致的静脉血掺杂）
【法洛四联症（TOF）是一种常见的先天性心脏畸形。其基本病理为室间隔缺损、肺动脉狭窄、主动脉骑跨和右心室肥厚。法洛四联症在儿童发绀型心脏畸形中居首位。】
※【血氧变化的特点及缺氧的机制】：需要再注意一下红细胞的代偿作用。
| 缺氧类型 | 动脉血氧分压 | 动脉血氧含量 | 动脉血氧饱和度 | 血氧容量 | 动-静脉血氧含量差 |
| 乏氧性缺氧 | ↓ | ↓ | ↓ | 正常或↑ | 正常 或↓ |
| 机制 | 进入血液的氧减少 | 血液中与血红蛋白结合的氧量减少 | 氧分压在60mmHg以上时氧饱和度变化幅度较小，当PaO2低于60mmHg时，动脉血氧饱和度明显下降 | 急性低张性缺氧时，血红蛋白无明显变化，血氧容量正常；慢性缺氧者因血红蛋白代偿性增多而使血氧容量增加 | 急性低张性缺氧时，动-静脉血氧含量差降低；而慢性缺氧时由于组织利用氧的能力代偿性增强，则动-静脉血氧含量差正常 |
②血液性缺氧（Hemic Hypoxia）：由于血红蛋白含量减少或性质发生改变，使血液携氧能力降低或与血红蛋白结合的氧不易释出引起的缺氧，称为血液性缺氧。因此时的PaO2正常，故又称等张性缺氧(isotonic hypoxia)。
【原因】：血液自身，尤其是血红蛋白自身的问题为线索进行考虑，难结合，难释放都导致。
1、血红蛋白含量减少：见于各种贫血。【贫血（anemia），单位容积血液内红细胞数和血红蛋白量减少，虽然PaO2和氧饱和度正常，但氧容量降低，氧含量随之减少。】
2、CO中毒：CO与Hb的亲和力是O2的210倍，形成碳氧血红蛋白（HbCO），CO与Hb一个血红素结合后，将增加其余3个血红素对氧的亲和力；CO抑制糖酵解，2,3-DPG生成减少，氧离曲线左移。（CO占据了位点，氧气结合不进去，自然结合能力就下来了）
3、血红蛋白性质改变：如高铁血红蛋白血症，Fe3+与羟基结合牢固，失去结合氧的能力。（联系肠源性发绀，原因下面会告诉大家）
4、血红蛋白与氧的亲和力异常增高：如输入大量库存血，或输入大量碱性液体；某些血红蛋白病。（血红蛋白对氧的亲和力突然增高，向组织释放氧减少，组织缺氧引起代偿性红细胞增多症，这是原因之一。血红蛋白病一般是遗传的。 ）
※【血氧变化的特点及缺氧的机制】：抓住有效运输氧的血红蛋白减少的主线，对整体情况分析，注意分析各种情况的原理本质，对影响结果再下结论。留心在CO中毒的时候，血氧容量是正常的，但是Hb结合的O2见减少了。
| 缺氧类型 | 动脉血氧分压 | 动脉血氧含量 | 动脉血氧饱和度 | 血氧容量 | 动-静脉血氧含量差 |
| 血液性缺氧 | 正常 | ↓或正常 | 正常 | ↓或正常 | ↓ |
| 机制 | 外呼吸功能正常，氧的摄入和弥散正常，故PaO2正常 | 贫血患者血红蛋白含量少、CO中毒者动脉血氧含量均降低；Hb与O2亲和力增强引起的缺氧动脉血氧含量可以不降低 | 动脉血氧饱和度取决于PaO2，PaO2正常，故SaO2也正常 | 血红蛋白含量减少（贫血）或性质改变（高铁血红蛋白血症）使血氧容量降低；CO中毒时血氧容量虽正常但在体内条件下与Hb结合的O2是减少的 | 贫血患者的血管-组织间的氧分压差减小，故动-静脉血氧含量差变小；Hb与O2亲和力增强引起的缺氧因结合的氧不易释放，故动-静脉血氧含量差变小 |
·缺氧时的皮肤、粘膜颜色：
乏氧性缺氧——紫绀
碳氧血红蛋白血症——樱桃红色 （巧记：黑＋红=深红，有点像樱桃的颜色，cheery，开头是C，碳单质的代号也是C）
高铁血红蛋白血症——咖啡色，肠源性发绀（enterogenous cyanosis)
（高铁为三价铁，可以联系氢氧化铁胶体的颜色，是有点咖啡色的，还可以coffee，有大量的Fe在里面，可以记住。）
※肠源性发绀（enterogenous cyanosis)：当服用含大量硝酸盐的食物，硝酸盐被肠道细菌还原为亚硝酸盐，或直接服用含大量亚硝酸盐的食物，亚硝酸盐可使Hb氧化成高铁Hb，失去携带氧的能力，导致高铁血红蛋白血症，患者皮肤、黏膜呈棕褐色（咖啡色）或类似发绀的颜色，称为肠源性发绀。
③循环性缺氧：指因组织血流量减少使组织供氧量减少所引起的缺氧，又称为低血流性缺氧或低动力性缺氧。其中，因动脉血灌流不足引起的缺氧称为缺血性缺氧；因静脉血回流障碍引起的缺氧称为淤血性缺氧。
【原因】
1、 全身性循环障碍：见于心力衰竭和休克，患者心输出量减少向全身运送的氧量减少，同时又可因静脉回流受阻引起组织的淤血和缺氧。
2、 局部性循环障碍：见于动脉硬化、血栓形成、血管痉挛或受压等。
（全身的就是心脏有问题，局部的一般是堵住了）
※【血氧变化的特点及缺氧的机制】：要抓住循环性缺血的特点只是循环的血量减少了，本身血液性质是正常的。原因最主要的是血没动力，流速放缓了。
| 缺氧类型 | 动脉血氧分压 | 动脉血氧含量 | 动脉血氧饱和度 | 血氧容量 | 动-静脉血氧含量差 |
| 循环性缺氧 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | ↑ |
| 机制 | 外呼吸功能正常，氧的摄入和弥散正常，故PaO2正常 | 血红蛋白的质和量未改变，故动脉血氧含量正常 | 血红蛋白的质和量未改变，故血氧容量含量正常 | 循环障碍导致血液流经毛细血管的时间延长，组织摄取氧量增加，故动-静脉血氧含量差变大 |
④组织性缺氧：在组织供氧正常的情况下，因组织、细胞利用氧的能力减弱而引起的缺氧，称为组织性缺氧或氧利用障碍性缺氧。
【原因】
1、药物抑制线粒体氧化磷酸化：①呼吸电子传递链受抑制、②氧化磷酸化解偶联
2、呼吸合酶合成减少：如VitB1、VitB2、VitPP缺乏
3、线粒体损伤：高温、辐射、细菌毒素等可导致线粒体损伤，引起生物氧化障碍
※【血氧变化的特点及缺氧的机制】：抓住有氧用不了的特点即可。
| 缺氧类型 | 动脉血氧分压 | 动脉血氧含量 | 动脉血氧饱和度 | 血氧容量 | 动-静脉血氧含量差 |
| 组织性缺氧 | N | N | N | N | ↓ |
※各类型缺氧血氧变化的特点【再对机制，原因，心中复习一次】
| 缺氧类型 | 动脉血氧分压 | 动脉血氧含量 | 动脉血氧饱和度 | 动脉血氧容量 | 动-静脉血氧含量差 |
| 乏氧性缺氧 | ↓ | ↓ | ↓ | 正常或↑ | 正常或↓ |
| 血液性缺氧 | 正常 | ↓或正常 | 正常 | ↓或正常 | ↓ |
| 循环性缺氧 | N | N | N | N | ↑ |
| 组织性缺氧 | N | N | N | N | ↓ |
·发绀(cyanosis)：当毛细血管血液中脱氧血红蛋白≥5g/dl时，使皮肤、粘膜呈青紫色，称为发绀。【发绀不代表一定缺氧，缺氧不代表一定发绀】
Hb正常的人：缺氧与发绀是一致的。
Hb不正常的人：缺氧与发绀是不一致的。
红细胞增多症患者：≥5g/dl，发绀（不缺氧）
贫血患者＜5g/dl，不发绀（缺氧）
CO中毒患者：缺氧，不发绀
·肠源性发绀：高铁血红蛋白血症患者，皮肤、黏膜呈棕色（咖啡色）或类似发绀的颜色，称为肠源性发绀。
※缺氧对机体的影响：
一、呼吸系统的变化
(一)代偿性反应 ——肺通气量增加：对急性低张性缺氧的最重要代偿反应。
（剧烈运动我们大急喘气的一部分原因也是这个）
（二）损伤性变化——
（1）高原肺水肿（high altitude pulmonary edema, HAPE）：
指从平原快速进入2500m以上高原时因低压缺氧而发生的一种高原特发性疾病，临床表现为呼吸困难，严重发绀，咳粉红色泡沫痰或白色泡沫痰，肺部有湿啰音等。
（2）中枢性呼吸衰竭：当PaO2<30mmHg时，可严重影响中枢神经系统的能量代谢，直接抑制呼吸中枢，导致肺通气量减少。
二、循环系统变化
（一）代偿性反应
（1）心脏功能和结构变化
1、心输出量增加
2、心率增加（肺牵张反射器兴奋引起）
3、心肌收缩力增加
（2）血流分布改变：心、脑供血增多；皮肤、内脏、骨骼肌和肾血流减少。（血管上的α-肾上腺素受体分布不同、局部代谢产物的调节、不同器官对缺氧的反应性不同所致）
（3）缺氧性肺血管收缩（hypoxia pulmonary vasoconstriction, HPV）：是维持通气和血流比相适应的代偿性保护机制。
（4）组织毛细血管增生：HIF-1增多诱导VEGF等基因高表达。
（二）损伤性变化
（1）缺氧性肺动脉高压（Pulmonary arterial hypertension )
（2）心肌收缩性降低（Decrease of myocardial contractility ）：缺氧、酸中毒→心肌结构损伤→心肌收缩性↓
（3）心律失常（Arrhythmia）
（4）心脏结构的改变：肺动脉高压和血液黏滞度增加，使右心室负荷加重，右心室肥大，严重时可发生心力衰竭。
三、血液系统的变化
（一）代偿性反应
1、红细胞和血红蛋白增多：促红细胞生成素（EPO）增加，提高血氧含量和血氧容量，提高血液携氧能力，增加组织供氧。（很重要，低张性缺氧的时候，EPO就会出来代偿）
2、血红蛋白释放氧能力增强：2,3 –DPG含量升高，氧离曲线右移，有利于氧的释放
【红细胞中的2，3-DPG与脱氧血红蛋白结合，使脱氧血红蛋白的空间构象稳定，从而降低血红蛋白对O2的亲和力，促使O2和血红蛋白解离。】
（二）损伤性变化
血液粘滞度增高，外周阻力增大，心脏后负荷增高。
四、中枢神经系统变化
急性缺氧：头痛、情绪激动、记忆力等降低， 严重可出现惊厥和昏迷；
慢性缺氧：注意力不集中、易疲劳、嗜睡及精神抑郁。
五、组织细胞的变化
（一）代偿性反应：细胞利用氧的能力增强、糖酵解增强、载氧蛋白（如肌红蛋白）增加、低代谢状态。
（二）损伤性变化
细胞膜、线粒体和溶酶体的损伤
缺氧治疗的病理生理基础：
一、去除病因：消除缺氧原因，脱离缺氧环境；
二、氧疗：通过吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗疾病的方法称为氧疗(oxygen therapy)。吸氧对低张性缺氧最有效。
三、防治氧中毒：如果长时间吸入氧分压过高的气体则可引起组织、细胞损害，称为氧中毒(oxygen intoxication)。←供氧过多时活性氧产生增多，超过机体的清除能力，则引起组织、细胞损伤。（这个和后面的自由基学说有关联）
★注：
▓急性缺氧下：冠脉扩张，脑血管扩张，肺血管收缩。
