缺氧

[[缺氧]]（hypoxia ）是指因組織的氧氣供應(yīng)不足或用氧障礙，而導(dǎo)致組織的[[代謝]]、功能和形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化的[[病理]]過(guò)程。缺氧是臨床各種[[疾病]]中極常見(jiàn)的一類病理過(guò)程，腦、[[心臟]]等生命重要器官缺氧也是導(dǎo)致機(jī)體死亡的重要原因。另外，由于[[動(dòng)脈血]][[氧含量]]明顯降低導(dǎo)致組織供氧不足，又稱為低氧[[血癥]]（hypoxemia ）。

==1. 常用血氧指標(biāo)及其意義==
機(jī)體對(duì)氧的攝取和利用是一個(gè)復(fù)雜的[[生物學(xué)]]過(guò)程。一般來(lái)講，判斷組織獲得和利用氧{{百科小圖片|bkjg8.jpg|}}的狀態(tài)要檢測(cè)二個(gè)面因素：組織的供氧量、組織的耗氧量。測(cè)定血氧參數(shù)對(duì)了解機(jī)體氧的獲得和消耗是必要的：

<b>1.1 [[氧分壓]]（partial pressure of oxygen, P O2 ）</b> 

為[[物理]]溶解于[[血液]]的氧所產(chǎn)生的張力。動(dòng)脈血氧分壓（ Pa O2 ）約為 13.3kPa （100mmHg），[[靜脈血]]氧分壓 (Pv O2) 約為 5.32kPa （ 40mmHg ）， Pa O2 高低主要取決于吸入氣體的氧分壓和外[[呼吸]]功能，同時(shí)，也是氧向組織彌散的動(dòng)力因素；而 PvO2 則反映[[內(nèi)呼吸]]功能的狀態(tài)。

<b>1.2 [[氧容量]]（oxygen binding capacity ，CO2max </b>）

CO2max 指 PaO2 為 19.95kPa (150mmHg) 、PaCO2為 5.32kPa(40mmHg) 和38℃ 條件下，100ml血液中[[血紅蛋白]]（Hb）所能結(jié)合的最大氧量。CO2max高低取決于Hb質(zhì)和量的影響，反映血液攜氧的能力。正常血氧容量約為 8.92mmol/L(20ml%) 。

<b>1.3 氧含量（oxygen content, CO2）</b>

CO2是指100ml血液的實(shí)際帶氧量，包括[[血漿]]中物理溶解的氧和與 Hb [[化學(xué)]]結(jié)合的氧。當(dāng)PO2為13.3kPa（100mmHg）時(shí)，100ml血漿中呈物理溶解狀態(tài)的氧約為 0.3ml ，化學(xué)結(jié)合氧約為 19ml 。正常動(dòng)脈血氧含量（CaO2）約為8.47mmol/L(19.3ml/dl) ；靜脈血氧含量（CvO2）為5.35-6.24mmol/L(12ml%-14ml/dl)。氧含量取決于氧分壓和Hb的質(zhì)及量。

<b>1.4 [[氧飽和度]]（oxygen saturation ， SO2）</b>

SO2是指Hb結(jié)合氧的百分?jǐn)?shù)。 

SO2 =(氧含量–物理溶解的氧量)/氧容量×100% 

此值主要受PO2的影響，兩者之間呈氧合Hb[[解離]]曲線的關(guān)系。正常動(dòng)脈血氧飽和度為 93%-98% ；靜脈血氧飽和度為 70%-75% 。 

<b>1.5 動(dòng)–[[靜脈]]氧差（A-Vd O2 ）</b>

A-Vd O2為CaO2 減去CvO2 的差值，差值的變化主要反映組織從單位容積血液內(nèi)攝取氧的多少和組織對(duì)氧利用的能力。正常動(dòng)脈血與混合靜脈血的氧差為 2.68-3.57mmol/L(6ml%-8ml%) 。當(dāng)血液流經(jīng)組織的速度明顯減慢時(shí)，組織從血液攝取的氧可增多，回流的靜脈血中氧含量減少，A-Vd O2 增大；反之組織利用氧的能力明顯降低、 Hb 與氧的親和力異常增強(qiáng)等回流的靜脈血中氧含量增高，A-Vd O2 減小。 Hb 含量減少也可以引起 A-Vd O2 減小。 

<b>1.6 P50 </b>

P50 指在一定[[體溫]]和血液pH條件下，Hb 氧飽度為 50% 時(shí)的氧分壓。P50 代表Hb與O2的親和力，正常值為 3.47-3.6kPa(26-27mmHg) 。[[氧離曲線]]右移時(shí)P50 增大，氧離曲線左移時(shí)P50 減小，比如[[紅細(xì)胞]]內(nèi)2,3-DPG 濃度增高1mmol/gHb 時(shí)， P50將升高約0.1kPa 。　　
==2. 缺氧的類型、原因和發(fā)生機(jī)制==
根據(jù)缺氧的原因和血?dú)庾兓奶攸c(diǎn)，可把單純性缺氧分為四種類型：

<b />　　
===2.1 低張性缺氧===
低張性缺氧（hypotonic hypoxia）指由 Pa O2 明顯降低并導(dǎo)致組織供氧不足。當(dāng) Pa O2 低于 8kPa （60mmHg）時(shí)，可直接導(dǎo)致CaO2和SaO2 明顯降低，因此低張性缺氧也可以稱為低張性低氧血癥（ hypotonic hypoxemia ）。

<b>2.1.1 原因</b> 

低張性缺氧的常見(jiàn)原因?yàn)槲霘怏w氧分壓過(guò)低、肺功能障礙和靜脈血摻雜入動(dòng)脈血增多。 

(1) 吸入氣體氧分壓過(guò)低：因吸入過(guò)低氧分壓氣體所引起的缺氧，又稱為大氣性缺氧（ atmospheric hypoxia ）。 

(2) 外呼吸功能障礙：由[[肺通氣]]或換氣[[功能障礙]]所致，稱為呼吸性缺氧（ respiratory hypoxia ）。常見(jiàn)于各種[[呼吸系統(tǒng)]]疾病、[[呼吸中樞]]抑制或[[呼吸肌麻痹]]等。 

(3) 靜脈血分流入[[動(dòng)脈]]：多見(jiàn)于[[先天性心臟病]]。

<b>2.1.2 血氧變化的特點(diǎn)</b> 

①由于彌散入動(dòng)脈血中的氧壓力過(guò)低使PaO2降低，過(guò)低的PaO2可直接導(dǎo)致CaO2和SaO2降低； 

②如果Hb無(wú)質(zhì)和量的異常變化，CO2max 正常； 

③由于PaO2降低時(shí)，紅細(xì)胞內(nèi)2,3-DPG增多，故血SaO2 降低； 

④低張性缺氧時(shí)， PaO2 和血SaO2 降低使CaO2降低； 

⑤動(dòng)-靜脈氧差減小或變化不大。通常 100ml 血液流經(jīng)組織時(shí)約有 5ml 氧被利用，即 A-V d O2 約為 2.23mmol/L(5ml/dl) 。氧從血液向組織彌散的動(dòng)力是二者之間的氧分壓差，當(dāng)?shù)蛷埿匀毖鯐r(shí)， Pa O2 明顯降低和CaO2明顯減少，使氧的彌散速度減慢，同量血液彌散給組織的氧量減少，最終導(dǎo)致 A-V d O2 減小和組織缺氧。如果是慢性缺氧，組織利用氧的能力[[代償]]增加時(shí)， A-Vd O2 變化也可不明顯。

<b>2.1.3 [[皮膚粘膜]]顏色的變化</b> 

正常[[毛細(xì)血管]]中脫氧 Hb 平均濃度為 26g /L( 2.6g /dl) 。低張性缺氧時(shí)，動(dòng)脈血與靜脈血的氧合 Hb 濃度均降低，毛細(xì)血管中氧合 Hb 必然減少，脫氧 Hb 濃度則增加。當(dāng)毛細(xì)血管中脫氧 Hb 平均濃度增加至 50g /L( 5g /dl) 以上（SaO2 ≤80% ～ 85% ）可使皮膚粘膜出現(xiàn)青紫色，稱為[[紫紺]] (cyanosis) 。在慢性低張性缺氧很容易出現(xiàn)紫紺。紫紺是缺氧的表現(xiàn)，但缺氧的病人不一定都有紫紺，例如[[貧血]]引起的[[血液性缺氧]]可無(wú)紫紺。同樣，有紫紺的病人也可無(wú)缺氧，如[[真性紅細(xì)胞增多癥]]患者，由于 Hb 異常增多，使毛細(xì)血管內(nèi)脫氧 Hb 含量很容易超過(guò) 50g /L ，故易出現(xiàn)紫紺而無(wú)[[缺氧癥]]狀。

<b />　　
===2.2 血液性缺氧===
血液性缺氧（hemic hypoxia ）指 Hb 量或質(zhì)的改變，使CaO2減少或同時(shí)伴有氧合 Hb 結(jié)合的氧不易釋出所引起的組織缺氧。由于 Hb 數(shù)量減少引起的血液性缺氧，因其 Pa O2 正常而CaO2減低，又稱[[等張性]]缺氧（ isotonic hypoxemia ）。 

<b>2.2.1 原因</b> 

(1) 貧血：又稱為貧血性缺氧 (anemic hypoxia) 。 

(2) [[一氧化碳]]（ CO ）[[中毒]]： Hb 與 CO 結(jié)合可生成碳氧 Hb （ carboxyhemoglobin, HbCO ）。 CO 與 Hb 結(jié)合的速度雖僅為 O2 與 Hb 結(jié)合速率的 1/10 ，但 HbCO 的解離速度卻只有 HbO2 解離速度的 1/2100 ，因此， CO 與 Hb 的親和力比 O2 與 Hb 的親和力大 210 倍。當(dāng)吸入氣體中含有0.1%CO時(shí)，血液中的Hb可有50%轉(zhuǎn)為 HbCO ，從而使大量Hb 失去攜氧功能；CO 還能抑制紅細(xì)胞內(nèi)[[糖酵解]]，使2,3-DPG生成減少，[[氧解離曲線]]左移， HbO2不易釋放出結(jié)合的氧；HbCO中結(jié)合的 O2 也很難釋放出來(lái)。由于 HbCO 失去攜帶 O2 和妨礙 O2 的解離，從而造成組織嚴(yán)重缺氧。在正常人血中大約有 0.4%HbCO 。當(dāng)空氣中含有 0.5%CO 時(shí)，血中 HbCO 僅在 20 ～ 30min 就可高達(dá) 70% 。 CO 中毒時(shí)，代謝旺盛、需氧量高以及[[血管吻合]]支較少的器官更易受到損害。 

(3) [[高鐵血紅蛋白血癥]]：當(dāng)亞硝酸鹽、過(guò)氯酸鹽、[[磺胺]]等中毒時(shí)， 可以使血液中大量（ 20% ～ 50% ） Hb 轉(zhuǎn)變?yōu)楦哞F血紅蛋白（ methemoglobin, HbFe 3+ OH ）。高鐵 Hb 形成是由于 Hb 中二價(jià)鐵在氧化劑的作用下氧化成三價(jià)鐵，故又稱為變性 Hb 或羥化 Hb 。高鐵 Hb 中的Fe3+ 因與[[羥基]]牢固結(jié)合而喪失攜帶氧能力；另外，當(dāng) Hb [[分子]]中有部分Fe2+ 氧化為Fe3+ ，剩余吡咯環(huán)上的Fe2+ 與 O2 的親和力增高，氧離曲線左移，高鐵 Hb 不易釋放出所結(jié)合的氧，加重組織缺氧?；颊呖梢蛉毖酰霈F(xiàn)[[頭痛]]、衰弱、[[昏迷]]、[[呼吸困難]]和[[心動(dòng)過(guò)速]]等[[癥狀]]。臨床上常見(jiàn)的是食用大量新腌咸菜或腐敗的[[蔬菜]]，由于它們含有大量硝酸鹽，經(jīng)胃腸道[[細(xì)菌]]作用將硝酸鹽還原成亞硝酸鹽并經(jīng)腸道粘膜吸收后，引起高鐵 Hb 血癥，患者[[皮膚]]、粘膜（如[[口唇]]）呈現(xiàn)青灰色，也稱為腸源性紫紺 (enterogenous cyanosis) 。 

在[[生理]]狀態(tài)下，血液中也有少量的高鐵 Hb 不斷形成，但可以通過(guò)體內(nèi)[[還原劑]]如 NADH 、[[維生素]] C 、[[還原型谷胱甘肽]]等還原為Fe2+ ，使正常血液中高鐵 Hb 含量限于 Hb 總量的 1% ～ 2% 。高鐵 Hb 血癥還可見(jiàn)于一種 HbM 遺傳性高鐵 Hb 血癥。這種疾病是由于 a 58 組 → 酪 [[突變]]，[[酪氨酸]]占據(jù)了血紅素 Fe 原子的配基位置，使之呈現(xiàn)穩(wěn)定的高鐵狀態(tài)，患者有紫紺癥狀和[[繼發(fā)性]]紅細(xì)胞增多。 

(4)Hb 與氧的親和力異常增加：見(jiàn)于輸入大量庫(kù)存血液或鹼性液體，也見(jiàn)于某些[[血紅蛋白病]]。庫(kù)存血液的紅細(xì)胞內(nèi) 2,3-DPG 含量低使氧合血紅蛋白解離曲線左移；[[基因]]的突變， a 鏈第 92 位[[精氨酸]]被[[亮氨酸]]取代時(shí)， Hb 與 O2 的親和力比正常高幾倍。 

<b>2.2.2 血氧變化的特點(diǎn)</b> 

貧血引起缺氧時(shí)，由于外呼吸功能正常，所以 Pa O2 、SaO2 正常，但因 Hb 數(shù)量減少或性質(zhì)改變，使氧容量降低導(dǎo)致CaO2減少。 

CO 中毒時(shí)，其血氧變化與貧血的變化基本是一致的。但是CO2max 在體外檢測(cè)時(shí)可以是正常的，這因在體外用氧氣對(duì)血樣本進(jìn)行了充分平衡，此時(shí)O2已完全競(jìng)爭(zhēng)取代HbCO中的 CO 形成氧合 Hb ，所以血 CO2 max 可以是正常的。 

血液性缺氧時(shí)，血液流經(jīng)毛細(xì)血管時(shí)，因血中HbO2總量不足和PO2下降較快，使氧的彌散動(dòng)力和速度也很快降低，故 A-V d O2 低于正常。 

Hb與O2 親和力增加引起的血液性缺氧較特殊，其PaO2 正常；CaO2和SaO2 正常，由于Hb與O2親和力較大，故結(jié)合的氧不易釋放導(dǎo)致組織缺氧，所以 PvO2升高；CvO2和 Sv O2升高，A-V d O2 小于正常。 

<b>2.2.3 皮膚、粘膜顏色變化</b> 

單純 Hb 減少時(shí)，因氧合血紅蛋白減少，另外患者毛細(xì)血管中還原 Hb 未達(dá)到出現(xiàn)紫紺的[[閾值]]，所以皮膚、粘膜顏色較為蒼白； HbCO 本身具有特別鮮紅的顏色， CO 中毒患者時(shí)，由于血液中 HbCO 增多，所以皮膚、粘膜呈現(xiàn)[[櫻桃]]紅色，嚴(yán)重缺氧時(shí)由于皮膚[[血管收縮]]，皮膚、粘膜呈蒼白色；高鐵 Hb 血癥時(shí)，由于血中高鐵 Hb 含量增加，所以患者皮膚、粘膜出現(xiàn)深咖啡色或青紫色；單純的由Hb與O2 親和力增高時(shí)，由于毛細(xì)血管中脫氧Hb量少于正常，所以患者皮膚、粘膜無(wú)紫紺。 

<b />　　
===2.3 循環(huán)性缺氧===
循環(huán)性缺氧（ circulatory hypoxia ）指組織[[血流量]]減少使組織氧供應(yīng)減少所引起的缺氧，又稱為低動(dòng)力性缺氧（ hypokinetic hypoxia ）。循環(huán)性缺氧還可以分為[[缺血]]性缺氧（ ischemic hypoxia ）和[[淤血]]性缺氧（ congestive hypoxia ）。缺血性缺氧是由于[[動(dòng)脈供血不足]]所致；淤血性缺氧是由于靜脈回流受阻所致。

<b>2.3.1 原因</b> 

循環(huán)性缺氧的原因是血流量減少，血流量減少可以分為全身性和局部性二種。 

(1) 全身性血流量減少 

(2) 局部性血流量減少

<b>2.3.2 血氧變化的特點(diǎn)</b> 

單純性[[循環(huán)障礙]]時(shí)，血氧容量正常； Pa O2 正常、CaO2正常、SaO2 正常。由于血流緩慢，血液流經(jīng)毛細(xì)血管的時(shí)間延長(zhǎng)，使單位容積血液彌散到組織氧量增加， C v O2 降低，所以 A-Vd O2 血氧差也加大；但是單位時(shí)間內(nèi)彌散到組織、[[細(xì)胞]]的氧量減少，還是引起組織缺氧。局部性循環(huán)性缺氧時(shí)，血氧變化可以基本正常。 

<b>2.3.3 皮膚、粘膜顏色變化</b> 

由于靜脈血的 CvO2 和PvO2較低，毛細(xì)血管中脫氧 Hb可超過(guò)50g/L ，可引發(fā)皮膚、粘膜紫紺。

<b />　　
===2.4 組織性缺氧===
組織性缺氧（ histogenous hypoxia ）是指由于組織、細(xì)胞利用氧障礙所引起的缺氧。

<b>2.4.1 原因</b>

(1) [[抑制細(xì)胞]][[氧化磷酸化]]　

[[細(xì)胞色素]]分子中的鐵通過(guò)可逆性[[氧化還原]]反應(yīng)進(jìn)行[[電子傳遞]]，這是[[細(xì)胞氧化]][[磷酸]]化的關(guān)鍵步驟。以氰化物（ cyanide ）為例，當(dāng)各種無(wú)機(jī)或有機(jī)氰化物如： HCN 、 KCN 、 NaCN 、 NH4CN 和氫氰酸有機(jī)[[衍生物]]（多存在于杏、桃和李的[[核仁]]中）等經(jīng)[[消化道]]、[[呼吸道]]、皮膚進(jìn)入體內(nèi)， CN- 可以迅速與細(xì)胞內(nèi)氧化型[[細(xì)胞色素氧化酶]]三價(jià)鐵結(jié)合形成氰化[[高鐵細(xì)胞色素]][[氧化酶]]（ CNˉ+ Cytaa 3Fe3+ →Cyt aa 3Fe3+ -CNˉ ），失去了接受電子能力，使[[呼吸鏈]]中斷，導(dǎo)致組織細(xì)胞利用氧障礙。 0.06gHCN可以導(dǎo)致人的死亡。高濃度 CO 也能與氧化型細(xì)胞色素氧化酶 aa 的Fe2+ 結(jié)合，阻斷呼吸鏈。[[硫化氫]]、砷化物和[[甲醇]]等中毒是通過(guò)抑制細(xì)胞色素氧化酶活性而阻止細(xì)胞的氧化過(guò)程?？姑咕?A 和[[苯乙雙胍]]等能抑制電子從細(xì)胞色素 b 向細(xì)胞色素 c 的傳遞，阻斷呼吸鏈導(dǎo)致組織中毒性缺氧。 

(2) [[線粒體]]損傷

引起線粒體損傷的原因有：強(qiáng)[[輻射]]、[[細(xì)菌毒素]]、[[熱射病]]、[[尿毒癥]]等。線粒體損傷，可以導(dǎo)致組織細(xì)胞利用氧障礙和 ATP 生成減少。 

(3) [[呼吸酶]]合成障礙

維生素 B1 、 B2 、尼克酰胺等是機(jī)體[[能量代謝]]中[[輔酶]]的輔助因子，這些維生素缺乏導(dǎo)致組織細(xì)胞對(duì)氧利用和 ATP 生成發(fā)生障礙。 

<b>2.4.2 血氧變化的特點(diǎn)</b>

組織性缺氧時(shí)，血氧容量正常， Pa O2 、CaO2、SaO2 一般均正常。由于組織細(xì)胞利用氧障礙（內(nèi)呼吸障礙），所以 Pv O2 、 C v O2 、 S v O2 增高，（ A-V ） d O2 小于正常。患者的皮膚、粘膜顏色因毛細(xì)血管內(nèi)氧合 Hb 的量高于正常，故常呈現(xiàn)鮮紅色或玫瑰紅色。

臨床常見(jiàn)的缺氧多為混合性缺氧。例如[[肺源性心臟病]]時(shí)由于肺功能障礙可引起呼吸性缺氧，[[心功能不全]]可出現(xiàn)循環(huán)性缺氧?！　?==3. 缺氧時(shí)細(xì)胞的代謝和功能變化==
機(jī)體吸入氧，并通過(guò)血液運(yùn)輸?shù)竭_(dá)組織，最終被細(xì)胞所感受和利用。因此，缺氧的本質(zhì)是細(xì)胞對(duì)低氧狀態(tài)的一種反應(yīng)和適應(yīng)性改變。當(dāng)急性嚴(yán)重缺氧時(shí)細(xì)胞變化以線粒體能量代謝障礙為主（包括組織中毒性缺氧）；慢性輕度缺氧細(xì)胞以氧[[感受器]]的代償性調(diào)節(jié)為主。

<b />　　
===3.1 代償性變化===
<b>3.1.1 缺氧時(shí)細(xì)胞能量代謝變化</b> 

(1) [[無(wú)氧酵解]]增強(qiáng)： 當(dāng) Pa O2 降低時(shí)，線粒體周圍的 P O2 低于 0.04 ～ 0.07kPa 時(shí)，氧作為有氧氧化過(guò)程的最終的電子接受者出現(xiàn)缺額，線粒體的有氧代謝發(fā)生障礙， ATP 生成減少，胞漿內(nèi) ADP 增加。胞漿內(nèi) ADP 增高可使[[磷酸果糖激酶]]、糖酵解過(guò)程加強(qiáng)，并在一定的程度上可補(bǔ)償細(xì)胞的能量不足，但酸性產(chǎn)物增加。

(2) 利用氧的能力增強(qiáng)：長(zhǎng)期慢性和輕度缺氧時(shí)，細(xì)胞內(nèi)線粒體數(shù)量增多，生物[[氧化還原酶]]（如[[琥珀酸脫氫酶]]、細(xì)胞色素氧化酶）活性增強(qiáng)和含量增多，使細(xì)胞利用氧的能力增強(qiáng)。 

<b>3.1.2 細(xì)胞的氧敏感調(diào)節(jié)與適應(yīng)性變化</b> 

(1) [[化學(xué)感受器]][[興奮]] 

(2) 血紅素[[蛋白]]（ hemeprotein ）感受調(diào)節(jié)：血色素蛋白是指含有[[卟啉]]環(huán)[[配體]]的一類[[蛋白質(zhì)]]，如血紅蛋白、細(xì)胞色素aa3 、P450、含細(xì)胞色素 b 558 的輔酶 Ⅱ （ NADPH ）氧化酶等。感受調(diào)節(jié)方式有兩種：

①[[構(gòu)象]]改變 當(dāng) O2 結(jié)合于血紅素分子中央的Fe2+ ，引起Fe2+ 轉(zhuǎn)位到卟啉環(huán)平面上，反之相反。這種構(gòu)象的變化可能影響血紅素蛋白的功能。例如： CO 與氧化型細(xì)胞色素氧化酶 aa 的Fe2+ 結(jié)合，使氧化型細(xì)胞色素氧化酶失去了傳遞電子的作用。 

②信使分子 NADPH 氧化酶可與細(xì)胞周圍環(huán)境中 O2 結(jié)合，并把 O2 轉(zhuǎn)變?yōu)?O2- ，再生成 H2O2 。 H2O2 經(jīng)過(guò) Feton 反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱u[[自由基]]（ OH- ）進(jìn)行氧信號(hào)的[[傳導(dǎo)]]。正常時(shí)，細(xì)胞內(nèi) H2O2 濃度相對(duì)較高，抑制低氧敏感基因的表達(dá)。低氧時(shí)，細(xì)胞內(nèi) H2O2 和 OH- 生成減少，還原型谷光甘[[肽]]（ GSH ）氧化轉(zhuǎn)變成氧化型谷光甘肽（ GSSG ）受到抑制，導(dǎo)致某些蛋白[[巰基]]還原型增加，從而使一些[[轉(zhuǎn)錄因子]]的構(gòu)象發(fā)生改變，促進(jìn)低氧敏感基因的[[轉(zhuǎn)錄](méi)]表達(dá)。

<b>3.1.3 HIF-1 感受調(diào)節(jié)</b>

近年研究認(rèn)為， HIF-1 （ hypoxia induced factor-1 ）是受控于氧濃度變化的一個(gè)至關(guān)重要的轉(zhuǎn)錄因子。[[細(xì)胞核]]內(nèi) HIF-1 作為低氧敏感基因的[[啟動(dòng)子]]與靶基因的低氧反應(yīng)元件（ HRE，5-RCGTG-3 ）結(jié)合，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯。

<b>3.1.4 紅細(xì)胞適應(yīng)性增多</b> 

在高原居住的人和長(zhǎng)期慢性缺氧的人，紅細(xì)胞可以增加到 6×106/㎜ 3 ， Hb達(dá)21g/dl 。其增加機(jī)制是，當(dāng)缺氧時(shí)，低氧血可以刺激[[近球細(xì)胞]]，使其生成[[促紅細(xì)胞生成素]]（ erythropoiesis-stimulating factor, EPO ）增加。 EPO可以刺激RBC系單向[[干細(xì)胞]][[分化]]為原 RBC 和[[增殖]]、成熟。另外。 EPO 可促使 Hb 合成和[[網(wǎng)織紅細(xì)胞]]進(jìn)入血液，血中紅細(xì)胞和 Hb 增加，提高了血液中血氧容量。最終提高了血液攜帶氧的能力使氧含量增加，從而增強(qiáng)對(duì)組織器官的 O2 供應(yīng)。

<b>3.1.5 [[肌紅蛋白]]（ Mb ）增加</b>

由于 Mb 與氧的親和力比 Hb 的大，如氧分壓降為 10mmHg 時(shí)， Hb 的氧飽和度約為 10% ，而 Mb 的氧飽和度可達(dá) 70% ，因此，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)使[[肌組織]]氧分壓進(jìn)一步降低時(shí)， Mb 可釋放出大量的氧供組織、細(xì)胞利用。 Mb 增加可能具有儲(chǔ)存氧的作用。

<b />　　
===3.2 細(xì)胞損傷===
缺氧性細(xì)胞損傷（ hypoxic cell damage ）常為嚴(yán)重缺氧時(shí)出現(xiàn)的一種失代償性變化。其主要表現(xiàn)為[[細(xì)胞膜]]、線粒體及[[溶酶體]]的損傷。

<b>3.2.1 細(xì)胞膜變化</b>

細(xì)胞膜[[電位]]降低常先于細(xì)胞內(nèi)ATP含量的減少，[[膜電位]]降低的原因?yàn)榧?xì)胞膜對(duì)離子的通透性增高，導(dǎo)致離子順濃度差通過(guò)細(xì)胞膜，繼而出現(xiàn)鈉內(nèi)流、鉀外流、鈣內(nèi)流和細(xì)胞[[水腫]]等一系列改變。 

（ 1 ） Na+ 內(nèi)流：使細(xì)胞內(nèi) Na+ 濃度增多并激活 Na+ -K+ 泵，在泵[[出胞]]內(nèi) Na+ 同時(shí)又過(guò)多消耗 ATP ， ATP 消耗又將促進(jìn)線粒體氧化磷酸化過(guò)程和加重細(xì)胞缺氧。細(xì)胞內(nèi) Na+ 濃度過(guò)高必然伴隨水進(jìn)入胞內(nèi)增加引起細(xì)胞水腫。細(xì)胞水腫是線粒體、溶酶體[[腫脹](méi)]的基礎(chǔ)。 

（ 2 ） K+ 外流：由于Na+-K+泵功能障礙，細(xì)胞外K+不能被泵到胞漿內(nèi)，細(xì)胞內(nèi)缺 K+ 導(dǎo)致[[合成代謝]]障礙，各種酶的生成減少并進(jìn)一步影響 ATP 的生成和離子泵的功能。 

（ 3 ） Ca2+內(nèi)流：細(xì)胞內(nèi)外 Ca2+ 濃度相差約 1000 倍，細(xì)胞內(nèi)低 Ca2+ 濃度的維持依賴膜上 Ca2+ 泵功能。嚴(yán)重缺氧時(shí)，由于 ATP 生成減少，膜上 Ca2+ 泵功能降低，胞漿內(nèi) Ca2+ 外流和[[肌漿網(wǎng)]]攝取 Ca2+ 障礙，使胞漿內(nèi) Ca2+ 濃度增高。細(xì)胞內(nèi) Ca2+ 增多并進(jìn)入線粒體內(nèi)抑制了呼吸鏈功能； Ca2+和[[鈣調(diào)蛋白]]（ calmodulin ）激活[[磷脂酶]]，使膜[[磷脂]]分解，引起溶酶體損傷及其[[水解酶]]的釋放，細(xì)胞[[自溶]]；胞漿內(nèi) Ca2+濃度過(guò)高可以使[[黃嘌呤]][[脫氫酶]]轉(zhuǎn)變?yōu)閇[黃嘌呤氧化酶]]，增加自由基形成，加重細(xì)胞損傷。

<b>3.2.2 線粒體的變化</b> 

缺氧可損傷線粒體，線粒體損傷又可導(dǎo)致缺氧，兩者互為因果。缺氧引起線粒體受損的原因是嚴(yán)重缺氧可明顯抑制線粒體呼吸功能和氧化磷酸化過(guò)程，使 ATP 生成更減少；持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重缺氧，可以使線粒體的[[基質(zhì)]]顆粒減少或消失，基質(zhì)電子密度增加，脊[[內(nèi)腔]]擴(kuò)張，脊腫脹、崩解，[[外膜]]破裂等。

<b>3.2.3 溶酶體的變化</b>

缺氧時(shí)因糖酵解增強(qiáng)使[[乳酸]]生成增多和脂肪氧化不全使酮體增多，導(dǎo)致[[酸中毒]]。 pH 降低和胞漿內(nèi)鈣增加使磷脂酶活性增高，使溶酶體膜的磷脂被分解，膜通透性增高，溶酶體腫脹、破裂和釋出大量溶酶體酶，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞及其周圍組織的溶解、[[壞死]]。[[細(xì)胞內(nèi)水腫]]、自由基的作用也參加溶酶體損傷機(jī)制。　　
==4. 缺氧時(shí)器官的功能和代謝變化==
缺氧對(duì)器官的影響，取決于缺氧發(fā)生的程度、速度持續(xù)時(shí)間和機(jī)體的功能代謝狀態(tài)。慢性輕度缺氧主要引起器官代償性反應(yīng)；急性嚴(yán)重的缺氧，器官常出現(xiàn)代償不全和功能障礙，甚至引起重要器官產(chǎn)生不可逆損傷，導(dǎo)致機(jī)體的死亡。

<b />　　
===4.1 呼吸系統(tǒng)的變化===
<b>4.1.1 代償性反應(yīng)</b> 

<b>4.1.1.1 呼吸加深加快</b> 

<b>4.1.1.2 [[胸廓]][[呼吸運(yùn)動(dòng)]]增加</b> 

主要是低氧血癥引起的呼吸運(yùn)動(dòng)增加使胸內(nèi)負(fù)壓增大，促進(jìn)了[[靜脈回流]]增加，增加[[心輸出量]]和[[肺血流]]量，有利于氧的攝取和運(yùn)輸。

低張性缺氧所引起的肺通氣變化與缺氧持續(xù)的時(shí)間有關(guān)。 

4000m 高原的空氣 PO2 為 100mmHg ，[[肺泡氣]] P O2 為 55mmHg 左右。因此，在化學(xué)感受器的低氧感受下，肺通氣量立即增加，由于空氣稀薄， PCO2 也低， CO2 呼出增加（發(fā)生[[呼吸性堿中毒]]和低氧血癥）， PaCO2降低，減低了對(duì)[[延髓]]的[[中樞化學(xué)感受器]]的刺激，限制肺的[[通氣]]量增加，所以，早期肺通氣量只比海平面高65% ；數(shù)日后，通過(guò)腎代償性排除 HCO3- ，[[腦脊液]]內(nèi)的HCO3-也通過(guò)[[血腦屏障]]進(jìn)入血液使腦組織中pH逐漸恢復(fù)正常，對(duì)延髓的中樞化學(xué)感受器的刺激抑制逐漸解除，肺的通氣量可增加至海平面的5-7 倍；長(zhǎng)期居住者肺通氣量逐漸回落，至僅比海平面高 15% ，這可能與外周化學(xué)感受器對(duì)低氧的敏感性降低有關(guān)。這也是一種慢性適應(yīng)過(guò)程，因?yàn)榉瓮饷吭黾?1L ，呼吸肌耗氧增加 0.5ml ，所以長(zhǎng)期呼吸運(yùn)動(dòng)增加顯然對(duì)機(jī)體不利。

<b>4.1.2 呼吸功能障礙</b>

高原[[肺水腫]]（high altitude pulmonary edema,HAPE），表現(xiàn)為呼吸困難、[[咳嗽]]、血性泡沫痰、肺部有濕性[[羅音]]，皮膚粘膜[[發(fā)紺]]等。其發(fā)病機(jī)制與以下因素有關(guān)：

①缺氧引起外周血管收縮，回心血量增加和肺[[血量]]增多，加上缺氧性肺血管收縮反應(yīng)使肺血流阻力增加，導(dǎo)致[[肺動(dòng)脈高壓]]。 

②肺血管收縮強(qiáng)度不一使肺血流分布不均，在肺血管收縮較輕或不發(fā)生收縮的部位，[[肺泡]]毛細(xì)血管血流增加、流體靜壓增高，引起壓力性肺水腫。 

③肺內(nèi)[[血壓]]高和流速快對(duì)[[微血管]]的切應(yīng)力（流動(dòng)血液作用于[[血管]]的力在管壁平行方向的分力）增高。 

④肺的微血管壁通透性增高，例如，[[補(bǔ)體]] C3a 、 LTB4 和 TXB2 等血管活性物質(zhì)可能導(dǎo)致微血管[[內(nèi)皮細(xì)胞]]損傷和通透性增高。 

肺水腫影響肺的換氣功能，可使PaO2 進(jìn)一步下降，加重缺氧。PaO2 過(guò)低可直接[[抑制呼吸]]中樞，使[[呼吸抑制]]，肺通氣量減少，導(dǎo)致[[呼吸衰竭]]。

<b />　　
===4.2 [[循環(huán)系統(tǒng)]]的變化===
<b>4.2.1 心輸出量增加</b>

導(dǎo)致心輸出量增加的主要機(jī)制是：

①心率加快：當(dāng)吸入含 8%O2 的空氣時(shí)，心率可增加一倍。目前認(rèn)為，心率加快很可能是通氣增加所至肺[[膨脹](méi)]對(duì)肺牽張感受器的刺激，[[反射性抑制]][[迷走神經(jīng)]]對(duì)心臟的效應(yīng)；但呼吸運(yùn)動(dòng)過(guò)深產(chǎn)生過(guò)度牽張刺激使心率減慢和血壓下降。 

②[[心肌]]收縮性增強(qiáng)：缺氧作為一種[[應(yīng)激]]原，可使[[交感神經(jīng)]]興奮和[[兒茶酚胺]]釋放增多，作用心臟β- [[腎上腺素能受體]]，使心率加快，心肌收縮性增強(qiáng)。 

③靜脈回流增加：缺氧時(shí)胸廓運(yùn)動(dòng)和心臟活動(dòng)增強(qiáng)，[[胸腔]]內(nèi)負(fù)壓增大，靜脈回流增加和心輸出量增加。

<b>4.2.2 血液重分布</b>

急性缺氧時(shí)，皮膚、腹腔[[內(nèi)臟]]因交感神經(jīng)興奮，縮血管作用占優(yōu)勢(shì)，使血管收縮；而[[腦血管]]收縮不明顯；冠脈血管在局部代謝產(chǎn)物（如 CO2 、 H+ 、 K+ 、[[磷酸鹽]]、[[腺苷]]及 PGI 2 等）的擴(kuò)血管作用下血流增加。這種全身性血流分布的改變，顯然對(duì)于保證生命重要器官氧的供應(yīng)是有利的。

<b>4.2.3 肺血管收縮（肺血管對(duì)缺氧的反應(yīng)與體血管相反）</b>

①交感神經(jīng)興奮作用使肺血管收縮 急性缺氧時(shí)所致交感神經(jīng)[[興奮性]]可作用于肺血管的α1 [[受體]]引起血管收縮反應(yīng)。慢性低氧時(shí)肺內(nèi)血管[[平滑肌]]出現(xiàn)受體分布的改變： α1 受體增加，β受體密度降低，導(dǎo)致肺血管收縮增強(qiáng)。 

②體液因子的作用使肺血管收縮。肺組織內(nèi)[[肥大細(xì)胞]]、肺泡[[巨噬細(xì)胞]]、血管內(nèi)皮細(xì)胞以及血管平滑[[肌細(xì)胞]]等能釋放各種血管活性物質(zhì)，如：肥大細(xì)胞脫顆粒釋放[[組胺]]、 VEC 釋放 PGI 2 、 ET 增加引起肺血管收縮。在血管收縮過(guò)程中，縮血管物質(zhì)增加起主導(dǎo)作用，擴(kuò)血管物質(zhì)的增加起[[反饋]]調(diào)節(jié)作用。 

③血管平滑肌對(duì)低氧的直接感受。正如缺氧時(shí)細(xì)胞的代謝和功能變化一節(jié)所述，缺氧可直接通過(guò)肺血管平滑肌細(xì)胞膜上對(duì)氧敏感的鉀通道關(guān)閉，使細(xì)胞內(nèi) K+ 外流減少，膜電位下降，細(xì)胞興奮性增高、[[極化]]加速和細(xì)胞外 Ca2+ 內(nèi)流增強(qiáng)，最終導(dǎo)致了肺血管收縮。 

慢性缺氧除了肺血管收縮導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓外，還有肺內(nèi)血管壁中層平滑肌肥大、增厚以及彈力[[纖維]]和[[膠原纖維]][[增生]]使血管的管徑變小、血流阻力增加。

<b>4.2.4 毛細(xì)血管增生</b>

組織細(xì)胞的長(zhǎng)期輕度缺氧，可通過(guò) HIF-1a 的低氧感受使細(xì)胞合成與釋放 VGEF 增多，毛細(xì)血管在缺氧的組織增生（見(jiàn)缺氧時(shí)細(xì)胞的代謝和功能變化）。這種現(xiàn)象在腦、肥大的心肌、實(shí)體[[腫瘤]]和[[骨骼肌]]中，毛細(xì)血管增生更加顯著。

<b />　　
===4.3 血液系統(tǒng)的變化===
缺氧可使[[骨髓]]造血增強(qiáng)和氧合血紅蛋白解離曲線右移。

<b>4.3.1 [[紅細(xì)胞增多]]</b> 

<b>4.3.2 氧合血紅蛋白解離曲線右移</b>

缺氧時(shí)，紅細(xì)胞內(nèi) 2,3-DPG 增加，導(dǎo)致氧合 Hb 解離曲線右移， Hb 易將結(jié)合的氧釋放出供組織利用。 

（ 1 ）紅細(xì)胞內(nèi)生成 2,3-DPG 增多的原因有兩個(gè)方面： 

①低張性缺氧時(shí)氧合 Hb 減少，脫氧 Hb 增多，前者中央穴孔小，不能結(jié)合 2,3-DPG ；后者中央孔穴較大，可結(jié)合 2,3-DPG 。當(dāng)脫氧 Hb 增多時(shí)，紅細(xì)胞內(nèi)游離的 2,3-DPG 減少， 2,3-DPG 對(duì)磷酸果糖激酶及[[二磷酸]]甘油[[變位酶]]（ diphosphoglycerate mutase, DPGM ）的抑制作用減弱，從而使糖酵解增強(qiáng)， 2,3-DPG 生成增多。

②低張性缺氧因代償性肺過(guò)度通氣引起呼吸性堿中毒，以及缺氧時(shí)紅細(xì)胞內(nèi)存在的大量脫氧 Hb 稍偏堿性，使紅細(xì)胞內(nèi) pH 增高，從而激活磷酸果糖激酶和抑制 2,3-DPG [[磷酸酶]]（ 2,3-DPG phosphatase, 2,3-DPGP ）活性。前者使糖酵解增強(qiáng)， 2,3-DPG 合成增加；后者使 2,3-DPG 的分解減少。 

（ 2 ） 2,3-DPG 增多使氧合 Hb 解離曲線右移的機(jī)制是：

①　與 2,3-DPG 結(jié)合的脫氧 Hb 其空間[[構(gòu)型]]較為穩(wěn)定，不易于氧結(jié)合；

②　2,3-DPG 是一種不能透出紅細(xì)胞的有機(jī)酸，其增多可降低紅細(xì)胞內(nèi) pH ， pH 下降通過(guò) Bohr 效應(yīng)使氧合 Hb 解離曲線右移。但是，當(dāng) Pa O2 低于 8kPa 時(shí)，氧離曲線右移可明顯影響肺部血液對(duì)氧的攝取。

<b>4.3.3 血紅蛋白[[表型]]重建</b>

<b />　　
===4.4 [[中樞神經(jīng)系統(tǒng)]]的變化===
中樞神經(jīng)系統(tǒng)是對(duì)缺氧最為敏感的器官，因?yàn)槟X對(duì)氧的需求非常高。腦重量?jī)H為體重的 2% ，而腦血流占心輸出量 15% ，腦耗氧量占總耗氧量 23% ，所以，腦對(duì)缺氧十分敏感，臨床上腦完全缺氧 5-8min后可發(fā)生不可逆的損傷。 

急性缺氧可引起頭痛、情緒激動(dòng)，思維力、記憶力、判斷力下降或喪失以及運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)等。嚴(yán)重缺氧可使腦組織發(fā)生[[細(xì)胞腫脹](méi)]、變性、壞死及腦間質(zhì)水腫等形態(tài)學(xué)變化，這與缺氧及酸中毒使腦微血管通透性增高引起腦間質(zhì)水腫有關(guān)。這些損傷常常在缺氧幾分鐘內(nèi)發(fā)生。且不可逆。腦血管擴(kuò)張、腦細(xì)胞及腦間質(zhì)水腫可使[[顱內(nèi)壓增高]]，由此引起頭痛、[[嘔吐]]、[[煩躁不安]]、[[驚厥]]、昏迷，甚至死亡。慢性缺氧則易[[疲勞]]、[[嗜睡]]、注意力不集中等癥狀。 

極嚴(yán)重缺氧可導(dǎo)致昏迷、死亡的發(fā)生機(jī)制是由于[[神經(jīng)細(xì)胞]]膜電位降低，[[神經(jīng)遞質(zhì)]]合成減少；腦細(xì)胞能量代謝障礙， ATP 減少，細(xì)胞膜通透性增加；酸中毒，細(xì)胞內(nèi)游離 Ca2+ 增多，溶酶體酶的釋放以及細(xì)胞水腫等因素導(dǎo)致引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。

所謂高原[[腦水腫]]（ high altitude cerebral edema, HACE ）發(fā)病機(jī)制除了缺氧引起腦血管擴(kuò)張、腦血流增多外，可能還與下列因素有關(guān)。 1 ）腦細(xì)胞水腫； 2 ）血腦屏障功能受損， 3 ）腦靜脈內(nèi)[[血栓形成]]，進(jìn)一步加重腦水腫形成?！　?
[[分類:生理學(xué)]][[分類:生物]][[分類:病理學(xué)]]
==參看==
*[[病理生理學(xué)/缺氧|《病理生理學(xué)》- 缺氧]]
{{導(dǎo)航板-喉和喉部疾病}}
[[分類:喉]]