缺 氧
(hypoxia)
【 Hypoxia】
当组织的氧供应不足, 或组织利用氧障碍时, 导致机体功能,
代谢和形态结构的异常变化, 甚至危及生命的病理状态 。
一、概念 （ Concept）
Hypoxia is referred to a pathological process in which oxygen
supply to tissues or organs is inadequate to meet the demand
of cells,or there is adequate delivery to tissue but the tissue
cells cannot make use of oxygen,leading to changes in
functions,metabolisms and structures of cells and tissues of the
body,
Hypoxia
【 Hypoxemia】
指动脉血氧含量明显降低引起对组织供氧不足 。
Oxygen content of the arterial blood is lower than normal
that is called hypoxemia,
Hypoxia
二、血氧检测指标
（ Parameters of blood oxygen）
Hypoxia
氧分压 （ Partial pressure of oxygen,PO2） 1
Hypoxia
血氧容量 （ Oxygen binding capacity,CO2max） 2
氧含量 （ Oxygen content,CO2） 3
动 -静脉氧差 （ A-VdO2） 4
氧饱和度 （ Oxygen saturation,SO2） 5
P50 6
■ Partial pressure of oxygen,( PO2 )
【 Definiens】
PO2 is the pressure or tension caused by oxygen physically
Dissolved in the blood,
Hypoxia
【 Significance】
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 。
【 Normal value】
PaO2,13.3kPa(100mmHg)； PvO2,5.32kPa(40mmHg)。
【 Influence】
吸入空气的 pO2,肺的呼吸功能, 静脉血掺杂程度 。
■ Oxygen binding capacity,CO2max
【 Definiens】
CO2max Is the maximum amount of oxygen combined by Hb
in 100ml blood under fully saturated condition in which the
PO2 is 150mmHg,PCO2 40mmHg,and the temperature is 38℃,
【 Significance】
血氧容量大小反映血液携氧能力 (Oxygen-carrying capacity)。
【 Normal value】
CO2max,8.92mmol/L (1.34ml/g×15gHb%
=20ml%)。 【 Influence】
Hb的质 （ Hb结合氧的能力 ） 和量
Hypoxia
■ Oxygen content ( CO2 )
【 Definiens】
The total amount of oxygen contained actually in 100 ml blood
sample,including the part combined with Hb and the part
physically dissolved in plasma,
【 Significance】
提示血液实际供氧水平 。
【 Normal value】
CaO2约 8.47mmol/L(19.3ml%)； CvO2为 5.35mmol/L(14ml%)。
【 Influence】
PaO2 & CO2max。
Hypoxia
19ml/dl 14ml/dl
5ml/dl
O2 A V O2 O2 O2 O2 O2
■ A-VdO2
【 Definiens】
The difference value is between arterial and venous blood oxygen
content,
【 Significance】
反映 100ml血液流经组织时所提供的氧量或组织细胞利用氧量 。
【 Normal value】
A-VdO2通常为 2,23～ 3.57mmol/L(5ml%～ 8ml%)。
Hypoxia
■ Oxygen saturation,SO2
【 Definiens】
The degree of connected 1g Hb to oxygen
SO2% = CO2 – O2 dissolved physically in plasma/ CO2max
【 Normal value】
SaO2,93%～ 98%；
SvO2,70%～ 75%。
【 Significance】
反映 Hb与氧的结合程度 。
【 Influence】
PaO2。
Factors affecting oxygen dissociation curve
Hypoxia
P50
■ P50
【 Definiens】
One measure of the position of the curve is the PO2 at the
50% SO2,
【 Significance】
The P50 indicates affinity
of hemoglobin for oxygen,
【 Normal value】
3.47～ 3.6 kPa
(26～ 27mmHg)。
【 Influence】
H+,CO2, 温度, 2,3-DPG
Hypoxia
呼吸与氧利用
Air
Alveoli
Alveolar
capillary
Gas
transport Tissue
cells
Ventilation
Gas exchange
External respiration
Internal respiration
Bound to haemoglobin
Classification of hypoxia
Hypotonic Hypoxia (Hypoxic Hypoxia)
Classification and Etiology
Classification of hypoxia
Hemic Hypoxia (Isotonic Hypoxia)
Circulatory Hypoxia(Hypokinetic Hypoxia)
Histogenous Hypoxia(Histotoxic Hypoxia)
Classification of hypoxia
（ 一 ） 低张性缺氧 （ Hypotonic Hypoxia ）
1,特征 （ Feature）
以动脉血氧分压 （ PaO2） 明显降低并导致对组织供氧不足
为主要特点的缺氧症 。
The main feature of this type of hypoxia is that oxygen tension in
arterial blood is lower than normal,which resulted in lack of oxygen
from blood to tissues,
PaO2＜ 8kPa(60mmHg) SO2和 CO2↓ 血液携带 O2↓ 供氧 ↓
2,原因 （ Causes）
?吸入气体 PO2过低
?外呼吸功能障碍
?静脉血分流入动脉
低张性缺氧血气的特征性变化,PaO2↓。
（ 二 ） 血液性缺氧 （ Hemic hypoxia）
1,特征 （ Feature）
由于 Hb数量减少或性质改变, 使血液携氧能力降低, 以致血
氧含量减少；或者同时伴有氧离曲线左移, 引起组织氧供应不足,
称为血液性缺氧 。
Hemic Hypoxia is caused by a reduction in the amount of
available hemoglobin(concentration or/and ),
2,原因 （ Causes）
（ 1） 贫血 （ Anemia）
（ 2） 氧离曲线左移 （ Higher affinity of Hb to oxygen）
?输入大量库存血液 ；?输入过量硷性液 ；?某些血红蛋白病 。
（ 3） 一氧化碳中毒 （ Carbon monoxide poisoning）
（ 4） 高铁血红蛋白血症 （ Methemoglobinemia,MHb）
Classification of hypoxia
（ 三 ） 循环性缺氧 （ Circulatory hypoxia）
1,特征 （ Feature）
由于组织血流量减少使组织氧供应减少所引起的缺氧, 称为循环性
缺氧 。 循环性缺氧又称为低动力性缺氧 。
The blood flow to the tissues is reduced that decrease of
deliver oxygen to cells result in hypoxia,
【 Classification】
? 缺血性缺氧 （ Ischemic hypoxia）
? 淤血性缺氧 （ Congestive hypoxia）
2,原因 （ Causes）
?全身性血流量减少 （ Generalized circulatory deficiency ）
?局部性血流量减少 （ Local circulatory deficiency ）
Classification of hypoxia
（ 四 ） 组织性缺氧 （ Histogenous hypoxia）
1,特征 （ Feature）
由于组织, 细胞利用氧障碍所引起的缺氧, 称组织性缺氧 。
The tissue cells cannot make use of oxygen supplied to
them because of the action of a toxic agent,
2,原因 （ Causes）
（ 1） 氰化物 中毒 （ Cyanide Poisoning）
HCN H+ + CNˉ CNˉ + Cytaa3Fe3+ Cyt aa3Fe3+-CNˉ
cell death interrupt electron transfer in the respiratory chain
（ 2） 维生素 严重 缺乏 （ Vitamin deficiency）
（ 3） 线粒体损伤 （ Mitochondria injury）
（ 4） 组织需氧增加 （ The need of oxygen in tissues increased）
Classification of hypoxia
讨论与分析
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
哪些属于低张性缺氧动物实验？
哪些属于血液性缺氧动物实验？
哪些属于循环性缺氧动物实验？
哪些属于组织性缺氧动物实验？
Discuss and Analysis
Characteristics of blood oxygen
? CO2max正常或稍增加 （ 单纯性急性低张性缺氧时 ） ；
?PaO2↓； SaO2↓； CaO2↓（ PaO2必须低于 60mmHg） ；
? PvO2↓； SvO2↓； CvO2↓；
? A-VdO2↓。
低张性缺氧的血气变化有何特点？
Discuss and Analysis
Characteristics of blood oxygen
表 各类血液性缺氧的 血氧变化
CO2max PaO2 SaO2 CaO2 PvO2 SvO2 CvO2 A-VdO2
贫血 ↓ 正 正 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
CO中毒 ↓ 正 正 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Hb与氧亲合力 正 正 正 正 正 ↑ ↑ ↓
血液性缺氧的血气变化有何特点？
Discuss and Analysis
循环性缺氧的血气变化有何特点？
Characteristics of blood oxygen
?CO2max正常；
?PaO2正常； CaO2正常； SaO2正常 。
?PvO2↓,CvO2↓,SvO2↓；
?A-V dO2大于正常值 。
Discuss and Analysis
Characteristics of blood oxygen
?CaO2max 正常；
?PaO2,CaO2,SaO2正常；
?PvO2,CvO2,SvO2增高 ；
?A-V血氧含量差小于正常 。
组织性缺氧的血气变化有何特点？
（ 一 ） 低张性缺氧动物实验
【 基本体征 】
?幼鼠对缺氧的耐受性最强 。
?最终动物死亡；
?动物皮肤, 黏膜出现明显的紫绀；
?呼吸加深加快到变浅边慢, 最后呼吸停止；
?出现明显的烦躁不安, 心率加快到变慢, 停止；
Discuss and Analysis
?动物所处的环境中空气氧消耗出现氧浓度降低；
Question
1,为什么会出现紫绀？
2,呼吸为什么出现加深加快到变浅边慢？ 以及 心率 变化 。
3,动物为什么死亡？ 其主要机制是什么？
4,为什么玻璃珠瓶内小鼠先出现抑制和死亡？ 二者血气有何差异？
5,在低张性缺氧实验中, 为什么成年鼠先出现死亡？
Discuss and Analysis
7,为什么氯丙嗪, 低温环境对缺氧的耐受性最强？
8,体内异丙肾上腺素增加为什么会引起动物对缺氧的耐受性下降？
9,咖啡因对缺氧的耐受最差？
10,气胸为什么会导致低张性缺氧？ 动物在缺氧时有何反应？
1,Colour Change of skin and mucous membranes
正常 cap中 HHb平均浓度为 26g/L (2.6g%)。
低张性缺氧 cap 内 HbO2↓,HHb浓度 ↑
HHb浓度 ↑＞ 50g/L(5g%),SO2≤80%～ 85%
紫绀 (cyanosis) 皮肤粘膜青紫色
(慢性低张性缺氧很容易出现紫绀。 )？
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
PaO2＜ 60mmHg(8kPa) 刺激 外周 化学感受器
呼吸中枢 (+)
呼吸加深加快
2,Changes of respiratory system
（ 1） 代偿性变化 Increased rate & depth of ventilation
窦神经, 迷走神经
PaO2↑ PAO2和 PaO2↑
C.O和肺血流量 ↑ 静脉回流 ↑ 胸内负压 ↑
组织供氧 ↑ 有利于氧的摄取和运输
PaCO2 ↑ 刺激 中枢 化学感受器
Discuss and Analysis
（ 2）失代偿性变化 呼吸变浅变慢、呼吸停止
?PaO2 <30mmHg 中枢能量代谢障碍 呼吸中枢抑制
（ Respiratory center suppression inhibition ）
?呼吸肌疲劳、能量不足
?钠石灰瓶动物存在 呼吸性碱中毒等
2,Changes of respiratory system
?肺水肿 （ Lung edema ）（高原肺水肿）
▲呼吸运动 ↑ 回心血量 ↑、肺血流量 ↑ 肺 cap流体静压 ↑
▲肺血管收缩的不均一性 部分 肺动脉高压 肺
▲ 肺 cap壁通透性增加（血管活性因子、炎症因子作用） 肺水肿
CNS（ -）, 心肌膜电位异常 心率 ↓
颈动脉化学感受器强烈 （ +） 迷走神经 （ +）
【 失代偿 心率 ↓】
3,Compensatory responses of circulatory system
（ 1） 心率加快
1） 呼吸运动 ↑ 胸内负压 ↑ 静脉回流 ↑ 肺血流量 ↑
2） 肺通气量 ↑ 肺牵张感受器受刺激 交感 N（ +）
CO ↑ 心肌收缩性 ↑,心率 ↑
（ 2） 血液重分布 （ 脑, 心血管平滑肌以 Kca2+,KATP通道为主 ） 应激
（ 3） 肺血管收缩 （ Kv通道为主, 缺氧 Kv通透性 ↓ K+外流 ↓,Ca2+内流 ↑）
AngⅡ,ET,TXA2 ↑; NO,PGI2↓ 肺血管收缩
Discuss and Analysis
?受体（ +）
【 昏迷, 死亡发生机制 】 Mechanism of coma & death
缺氧, 脑细胞能量代谢障碍 ATP↓ 脑细胞水肿 膜电位 ↓
N介质合成 ↓,酸中毒, 溶酶体酶释放
脑血管通透性 ↑ 脑间质水肿 颅内压 ↑ 昏迷, 死亡
4,Dysfunction of CNS
脑量为体重 2%,脑血流占心输出量 15%,脑耗氧量占总耗氧量 23%
灰质耗氧量是白质 5倍, 脑完全缺氧 5-8min后可发生不可逆损伤 。
急性缺氧, 头痛, 情绪激动, 思维力, 记忆力, 判断力 ↓等 。
慢性缺氧, 易疲劳, 嗜睡, 注意力不集中等症状 。
急性缺氧（脑组织损伤）
Discuss and Analysis
瓶内 CO2很低
动物 PaO2↓,PaCO2↓
呼吸运动 ↑ 抑制呼吸中枢
呼吸运动增强延迟 单位时间内耗氧量 ↓
缺氧的耐受性增强（瓶内 PO2更低） 生命持续时间延长
钠石灰瓶
瓶内 CO2浓度 ↑
动物 PaO2↓,PaCO2 ↑
呼吸中枢很快兴奋
较早出现呼吸加深加快、烦躁不安
单位时间内耗氧量 ↑ 缺氧加重 生命持续时间缩短
玻璃珠瓶
氧解离曲线左移
1.因为幼鼠体内无氧酵解能力强；
2.幼年鼠的组织细胞内线粒体数量较多, 所以细胞利用氧
的能力强；
3.幼年鼠 RBC内 Hb以胎 Hb为主 （ ????型为主；成年鼠以
????为主 ） ；
4,幼年鼠 CNS发育不成熟, 对缺氧不敏感 。
为什么成年鼠先出现死亡？
Discuss and Analysis
（ 二 ） 血液性缺氧动物实验
【 基本体征 】
Discuss and Analysis
?亚硝酸钠中毒时动物皮肤, 黏膜出现紫绀；
?CO中毒时 动物皮肤, 黏膜出现明显的樱桃红；
?呼吸相对平稳, 加深加快出现较晚, 最后呼吸停止 。
?出现明显的烦躁不安, 心率先加快后变慢和停止；
Question
1,CO中毒为什么会引起机体缺氧？
2,CO中毒时, 呼吸运动增强为什么出现晚和平稳？
4,动物黏膜, 皮肤出现不同的颜色改变, 这是为什么？
3,亚硝酸钠中毒为什么会出现缺氧？
Discuss and Analysis
1,Carbon monoxide poisoning
CO CO + Hb COHb COHb cannot take up O2
RBC内 2,3-DPG↓ tissues hypoxia
O2 dissociation curve shift to left amount of O2 released ↓
高浓度 CO也能与 Cytaa3Fe3+结合, 阻断呼吸链 。
※ CO与 Hb的亲和力比 O2大 210倍, 当吸入的气体内含有 0.1%CO时, 血液
中的血红蛋白可能有 50%转为 HbCO。
Discuss and Analysis
2,CO中毒时, 呼吸运动增强为什么出现晚和平稳？
早期 CO中毒动物
PaO2正常,PaCO2正常
对外周、中枢的化学感受器刺激相对小
呼吸运动增强出现晚和平稳
后期 严重缺氧 呼吸中枢（ -）
呼吸运动 ↓ 肺通气量 ↓
PaO2 ↓ PaCO2↑
呼吸中枢（ +） 呼吸运动增强
Discuss and Analysis
3,Methemoglobinemia（ MHb）
Oxidant MHb cannot bind O2 tissues hypoxia
HbFe2+ HbFe3+OH↑ amount of MHb in blood↑
高铁 Hb内剩余 Fe2+与 O2的亲和力 ↑ released O2 ↓
※ 高铁 Hb含量增至 20%～ 50%时, 患者可因缺氧, 出现头痛, 衰弱, 昏迷,
呼吸困难和心动过速等症状 。
Discuss and Analysis
（ 1） 单纯贫血 （ Anemia）
皮肤, 粘膜颜色较为苍白 。
（ 2） CO中毒 （ Carbon monoxide poisoning）
皮肤, 粘膜 为 樱桃红色 。
（ 3） 高铁 Hb（ Methemoglobinemia）
皮肤, 粘膜 为 深咖啡色或青紫色 。
, 肠源性紫绀,
4,Colour Change of skin and mucous membranes
Discuss and Analysis
?皮肤, 粘膜颜色变化呈玫瑰红色 。
Discuss and Analysis
（ 三 ） 组织中毒性缺氧动物实验
【 基本体征 】
?呼吸早期相对平稳, 后期挣扎时呼吸深加快出,
最后呼吸停止 。
?无明显的烦躁不安, 突然心跳, 呼吸停止；
Discuss and Analysis
2H＋ 2H＋ 2H＋ 2H＋
FMNH2
NADH NAD＋
2e
NADH脱氢酶
CoQH 2e
Cytb-c1
CoQH 2e
Cytb1 Cytc1
Cytc
Cyt氧化酶
2e
Cyca-a3 2O
-
X
ADP
Pi
ATP
CN-
线粒体生物氧化过程示意图
氰化物中毒机制
HCN H+ + CNˉ CNˉ + Cytaa3 Fe3+ Cytaa3 Fe3+-CNˉ
cell death interrupt electron transfer in the respiratory chain
※ 死亡原因主要与 CNS严重的能量代谢障碍和功能抑制 有关 。
Discuss and Analysis
皮肤, 粘膜颜色变化
? 缺血性缺氧 苍白色
? 淤血性缺氧 紫绀色
（ 四 ） 循环性缺氧动物实验
【 基本体征 】
?？
?？
?？
Discuss and Analysis
慢性缺氧时机体的功能和代谢变化
Discuss and Analysis
【 后期 】
肾脏调节 呼吸性碱中毒被纠正
缺氧化学感受器 （ +） 肺通气量 5～ 7倍
【 长期居住 】
呼吸运动 ↑ 肺通气量增加 15%
【 早期 】
高原地区 呼吸加深加快 肺通气量增加 65%
（一）呼吸系统变化（ Changes of respiratory system）
Discuss and Analysis
2,氧合 Hb解离曲线右移
（ Rightward shift of O2Hb dissociation curve）
? 缺氧 HHb ↑与 2,3-DPG结合 ↑
? 呼吸性硷中毒 RBC内 pH值 ↑ 2,3-DPG合成 ↑
2,3-DPG分解 ↓ RBC内 2,3-DPG↑
供氧 ↑ 氧 离曲线右移
1,RBC增加 （ Increase of RBC）
久 居高原和慢性缺氧的人, RBC可以增加 至 6×106/㎜ 3,Hb达 21g%。
慢性缺氧 近球细胞分泌促 RBC生成素 ↑
单向干细胞分化为原 RBC↑ 血中 RBC↑ 血液携氧能力 ↑
（二）血液系统变化
Discuss and Analysis
（三）循环系统变化（ Changes of circulatory system）
（四）组织细胞的适应性变化（ Cellular adaptation )
?肌红蛋白增加 （ Increase of myoglobin ）
?细胞利用氧能力增强 （ Increase of cells ability to use O2）
?无 O2酵解增强 （ Anaerobic glycolysis is enhanced )
?细胞 的氧敏感调节与适应性变化
血红素蛋白感受调节, HIF-1感受调节 。
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
缺氧的损伤性变化
Discuss and Analysis
缺氧 肺血管收缩 循环阻力 ↑ 肺 A高压
RBC↑ 血液粘滞 ↑ 右心后负荷 ↑
慢性缺氧 肺血管平滑肌肥大, 血管硬化 心衰
循环系统损伤（高原性心脏病、肺心病）
（ 1） 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 ↓ 心衰
ATP ↓ 心肌兴奋 -收缩偶联障碍
Discuss and Analysis
（ 3） 心 律 失常 （ Arrhythmia）
PaO2↓↓ 颈 A体化学感受器受刺激 迷走 N（ +） ↑
心肌细胞通透性 ↑ 心肌内 [K+]↓,[Na+]↑ 窦性心动过缓
静息电位 ↓ 完全性传导阻滞
心肌间形成电位差 期前收缩, 室颤
心 律 失常
（ 4） 静脉回流下降 （ Decreased venous return）
缺氧, 酸 中毒 静脉 血管扩张 血液淤滞 V回流 ↓,CO ↓
呼吸中枢 （ -） 呼吸运动 ↓ 胸内负压 ↓
（ 5）高血压
反复缺氧, 酸 中毒 儿茶酚胺 ↑ 血管平滑肌重构、增厚 Bp↑
Discuss and Analysis
? Na+内流 ↑
缺氧 ATP↓ Na+内流 ↑ Na+泵消耗 ATP↑
线粒体 氧化磷酸化 ↑ 加重缺氧
?K +外流 ↑
? Ca2+内流 ↑
缺氧 Ca2+内流 ↑ 胞内 [Ca2+]↑ Ca2+入线粒体 ↑ 利用 氧障碍
（ 2） Cell membrane injury
缺 氧 线粒体 PO2降至临界点 0.133kPa
嵴肿胀, 崩解和外膜破裂 线粒体氧化磷酸化过程 （ -）
线粒体 利 用氧障碍 能量代谢障碍 ATP生成 ↓
（ 1） Mitochondria injury
缺氧性细胞损伤
?1
?2
?1
?2
?2
?1
?1 ?2
HbO2 HHb
图 7-4 2,3-DPG结合于 HHb分子的中央孔穴示意图
2,3-DPG不能结合 2,3-DPG结合
(hypoxia)
【 Hypoxia】
当组织的氧供应不足, 或组织利用氧障碍时, 导致机体功能,
代谢和形态结构的异常变化, 甚至危及生命的病理状态 。
一、概念 （ Concept）
Hypoxia is referred to a pathological process in which oxygen
supply to tissues or organs is inadequate to meet the demand
of cells,or there is adequate delivery to tissue but the tissue
cells cannot make use of oxygen,leading to changes in
functions,metabolisms and structures of cells and tissues of the
body,
Hypoxia
【 Hypoxemia】
指动脉血氧含量明显降低引起对组织供氧不足 。
Oxygen content of the arterial blood is lower than normal
that is called hypoxemia,
Hypoxia
二、血氧检测指标
（ Parameters of blood oxygen）
Hypoxia
氧分压 （ Partial pressure of oxygen,PO2） 1
Hypoxia
血氧容量 （ Oxygen binding capacity,CO2max） 2
氧含量 （ Oxygen content,CO2） 3
动 -静脉氧差 （ A-VdO2） 4
氧饱和度 （ Oxygen saturation,SO2） 5
P50 6
■ Partial pressure of oxygen,( PO2 )
【 Definiens】
PO2 is the pressure or tension caused by oxygen physically
Dissolved in the blood,
Hypoxia
【 Significance】
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 。
【 Normal value】
PaO2,13.3kPa(100mmHg)； PvO2,5.32kPa(40mmHg)。
【 Influence】
吸入空气的 pO2,肺的呼吸功能, 静脉血掺杂程度 。
■ Oxygen binding capacity,CO2max
【 Definiens】
CO2max Is the maximum amount of oxygen combined by Hb
in 100ml blood under fully saturated condition in which the
PO2 is 150mmHg,PCO2 40mmHg,and the temperature is 38℃,
【 Significance】
血氧容量大小反映血液携氧能力 (Oxygen-carrying capacity)。
【 Normal value】
CO2max,8.92mmol/L (1.34ml/g×15gHb%
=20ml%)。 【 Influence】
Hb的质 （ Hb结合氧的能力 ） 和量
Hypoxia
■ Oxygen content ( CO2 )
【 Definiens】
The total amount of oxygen contained actually in 100 ml blood
sample,including the part combined with Hb and the part
physically dissolved in plasma,
【 Significance】
提示血液实际供氧水平 。
【 Normal value】
CaO2约 8.47mmol/L(19.3ml%)； CvO2为 5.35mmol/L(14ml%)。
【 Influence】
PaO2 & CO2max。
Hypoxia
19ml/dl 14ml/dl
5ml/dl
O2 A V O2 O2 O2 O2 O2
■ A-VdO2
【 Definiens】
The difference value is between arterial and venous blood oxygen
content,
【 Significance】
反映 100ml血液流经组织时所提供的氧量或组织细胞利用氧量 。
【 Normal value】
A-VdO2通常为 2,23～ 3.57mmol/L(5ml%～ 8ml%)。
Hypoxia
■ Oxygen saturation,SO2
【 Definiens】
The degree of connected 1g Hb to oxygen
SO2% = CO2 – O2 dissolved physically in plasma/ CO2max
【 Normal value】
SaO2,93%～ 98%；
SvO2,70%～ 75%。
【 Significance】
反映 Hb与氧的结合程度 。
【 Influence】
PaO2。
Factors affecting oxygen dissociation curve
Hypoxia
P50
■ P50
【 Definiens】
One measure of the position of the curve is the PO2 at the
50% SO2,
【 Significance】
The P50 indicates affinity
of hemoglobin for oxygen,
【 Normal value】
3.47～ 3.6 kPa
(26～ 27mmHg)。
【 Influence】
H+,CO2, 温度, 2,3-DPG
Hypoxia
呼吸与氧利用
Air
Alveoli
Alveolar
capillary
Gas
transport Tissue
cells
Ventilation
Gas exchange
External respiration
Internal respiration
Bound to haemoglobin
Classification of hypoxia
Hypotonic Hypoxia (Hypoxic Hypoxia)
Classification and Etiology
Classification of hypoxia
Hemic Hypoxia (Isotonic Hypoxia)
Circulatory Hypoxia(Hypokinetic Hypoxia)
Histogenous Hypoxia(Histotoxic Hypoxia)
Classification of hypoxia
（ 一 ） 低张性缺氧 （ Hypotonic Hypoxia ）
1,特征 （ Feature）
以动脉血氧分压 （ PaO2） 明显降低并导致对组织供氧不足
为主要特点的缺氧症 。
The main feature of this type of hypoxia is that oxygen tension in
arterial blood is lower than normal,which resulted in lack of oxygen
from blood to tissues,
PaO2＜ 8kPa(60mmHg) SO2和 CO2↓ 血液携带 O2↓ 供氧 ↓
2,原因 （ Causes）
?吸入气体 PO2过低
?外呼吸功能障碍
?静脉血分流入动脉
低张性缺氧血气的特征性变化,PaO2↓。
（ 二 ） 血液性缺氧 （ Hemic hypoxia）
1,特征 （ Feature）
由于 Hb数量减少或性质改变, 使血液携氧能力降低, 以致血
氧含量减少；或者同时伴有氧离曲线左移, 引起组织氧供应不足,
称为血液性缺氧 。
Hemic Hypoxia is caused by a reduction in the amount of
available hemoglobin(concentration or/and ),
2,原因 （ Causes）
（ 1） 贫血 （ Anemia）
（ 2） 氧离曲线左移 （ Higher affinity of Hb to oxygen）
?输入大量库存血液 ；?输入过量硷性液 ；?某些血红蛋白病 。
（ 3） 一氧化碳中毒 （ Carbon monoxide poisoning）
（ 4） 高铁血红蛋白血症 （ Methemoglobinemia,MHb）
Classification of hypoxia
（ 三 ） 循环性缺氧 （ Circulatory hypoxia）
1,特征 （ Feature）
由于组织血流量减少使组织氧供应减少所引起的缺氧, 称为循环性
缺氧 。 循环性缺氧又称为低动力性缺氧 。
The blood flow to the tissues is reduced that decrease of
deliver oxygen to cells result in hypoxia,
【 Classification】
? 缺血性缺氧 （ Ischemic hypoxia）
? 淤血性缺氧 （ Congestive hypoxia）
2,原因 （ Causes）
?全身性血流量减少 （ Generalized circulatory deficiency ）
?局部性血流量减少 （ Local circulatory deficiency ）
Classification of hypoxia
（ 四 ） 组织性缺氧 （ Histogenous hypoxia）
1,特征 （ Feature）
由于组织, 细胞利用氧障碍所引起的缺氧, 称组织性缺氧 。
The tissue cells cannot make use of oxygen supplied to
them because of the action of a toxic agent,
2,原因 （ Causes）
（ 1） 氰化物 中毒 （ Cyanide Poisoning）
HCN H+ + CNˉ CNˉ + Cytaa3Fe3+ Cyt aa3Fe3+-CNˉ
cell death interrupt electron transfer in the respiratory chain
（ 2） 维生素 严重 缺乏 （ Vitamin deficiency）
（ 3） 线粒体损伤 （ Mitochondria injury）
（ 4） 组织需氧增加 （ The need of oxygen in tissues increased）
Classification of hypoxia
讨论与分析
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
哪些属于低张性缺氧动物实验？
哪些属于血液性缺氧动物实验？
哪些属于循环性缺氧动物实验？
哪些属于组织性缺氧动物实验？
Discuss and Analysis
Characteristics of blood oxygen
? CO2max正常或稍增加 （ 单纯性急性低张性缺氧时 ） ；
?PaO2↓； SaO2↓； CaO2↓（ PaO2必须低于 60mmHg） ；
? PvO2↓； SvO2↓； CvO2↓；
? A-VdO2↓。
低张性缺氧的血气变化有何特点？
Discuss and Analysis
Characteristics of blood oxygen
表 各类血液性缺氧的 血氧变化
CO2max PaO2 SaO2 CaO2 PvO2 SvO2 CvO2 A-VdO2
贫血 ↓ 正 正 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
CO中毒 ↓ 正 正 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Hb与氧亲合力 正 正 正 正 正 ↑ ↑ ↓
血液性缺氧的血气变化有何特点？
Discuss and Analysis
循环性缺氧的血气变化有何特点？
Characteristics of blood oxygen
?CO2max正常；
?PaO2正常； CaO2正常； SaO2正常 。
?PvO2↓,CvO2↓,SvO2↓；
?A-V dO2大于正常值 。
Discuss and Analysis
Characteristics of blood oxygen
?CaO2max 正常；
?PaO2,CaO2,SaO2正常；
?PvO2,CvO2,SvO2增高 ；
?A-V血氧含量差小于正常 。
组织性缺氧的血气变化有何特点？
（ 一 ） 低张性缺氧动物实验
【 基本体征 】
?幼鼠对缺氧的耐受性最强 。
?最终动物死亡；
?动物皮肤, 黏膜出现明显的紫绀；
?呼吸加深加快到变浅边慢, 最后呼吸停止；
?出现明显的烦躁不安, 心率加快到变慢, 停止；
Discuss and Analysis
?动物所处的环境中空气氧消耗出现氧浓度降低；
Question
1,为什么会出现紫绀？
2,呼吸为什么出现加深加快到变浅边慢？ 以及 心率 变化 。
3,动物为什么死亡？ 其主要机制是什么？
4,为什么玻璃珠瓶内小鼠先出现抑制和死亡？ 二者血气有何差异？
5,在低张性缺氧实验中, 为什么成年鼠先出现死亡？
Discuss and Analysis
7,为什么氯丙嗪, 低温环境对缺氧的耐受性最强？
8,体内异丙肾上腺素增加为什么会引起动物对缺氧的耐受性下降？
9,咖啡因对缺氧的耐受最差？
10,气胸为什么会导致低张性缺氧？ 动物在缺氧时有何反应？
1,Colour Change of skin and mucous membranes
正常 cap中 HHb平均浓度为 26g/L (2.6g%)。
低张性缺氧 cap 内 HbO2↓,HHb浓度 ↑
HHb浓度 ↑＞ 50g/L(5g%),SO2≤80%～ 85%
紫绀 (cyanosis) 皮肤粘膜青紫色
(慢性低张性缺氧很容易出现紫绀。 )？
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
PaO2＜ 60mmHg(8kPa) 刺激 外周 化学感受器
呼吸中枢 (+)
呼吸加深加快
2,Changes of respiratory system
（ 1） 代偿性变化 Increased rate & depth of ventilation
窦神经, 迷走神经
PaO2↑ PAO2和 PaO2↑
C.O和肺血流量 ↑ 静脉回流 ↑ 胸内负压 ↑
组织供氧 ↑ 有利于氧的摄取和运输
PaCO2 ↑ 刺激 中枢 化学感受器
Discuss and Analysis
（ 2）失代偿性变化 呼吸变浅变慢、呼吸停止
?PaO2 <30mmHg 中枢能量代谢障碍 呼吸中枢抑制
（ Respiratory center suppression inhibition ）
?呼吸肌疲劳、能量不足
?钠石灰瓶动物存在 呼吸性碱中毒等
2,Changes of respiratory system
?肺水肿 （ Lung edema ）（高原肺水肿）
▲呼吸运动 ↑ 回心血量 ↑、肺血流量 ↑ 肺 cap流体静压 ↑
▲肺血管收缩的不均一性 部分 肺动脉高压 肺
▲ 肺 cap壁通透性增加（血管活性因子、炎症因子作用） 肺水肿
CNS（ -）, 心肌膜电位异常 心率 ↓
颈动脉化学感受器强烈 （ +） 迷走神经 （ +）
【 失代偿 心率 ↓】
3,Compensatory responses of circulatory system
（ 1） 心率加快
1） 呼吸运动 ↑ 胸内负压 ↑ 静脉回流 ↑ 肺血流量 ↑
2） 肺通气量 ↑ 肺牵张感受器受刺激 交感 N（ +）
CO ↑ 心肌收缩性 ↑,心率 ↑
（ 2） 血液重分布 （ 脑, 心血管平滑肌以 Kca2+,KATP通道为主 ） 应激
（ 3） 肺血管收缩 （ Kv通道为主, 缺氧 Kv通透性 ↓ K+外流 ↓,Ca2+内流 ↑）
AngⅡ,ET,TXA2 ↑; NO,PGI2↓ 肺血管收缩
Discuss and Analysis
?受体（ +）
【 昏迷, 死亡发生机制 】 Mechanism of coma & death
缺氧, 脑细胞能量代谢障碍 ATP↓ 脑细胞水肿 膜电位 ↓
N介质合成 ↓,酸中毒, 溶酶体酶释放
脑血管通透性 ↑ 脑间质水肿 颅内压 ↑ 昏迷, 死亡
4,Dysfunction of CNS
脑量为体重 2%,脑血流占心输出量 15%,脑耗氧量占总耗氧量 23%
灰质耗氧量是白质 5倍, 脑完全缺氧 5-8min后可发生不可逆损伤 。
急性缺氧, 头痛, 情绪激动, 思维力, 记忆力, 判断力 ↓等 。
慢性缺氧, 易疲劳, 嗜睡, 注意力不集中等症状 。
急性缺氧（脑组织损伤）
Discuss and Analysis
瓶内 CO2很低
动物 PaO2↓,PaCO2↓
呼吸运动 ↑ 抑制呼吸中枢
呼吸运动增强延迟 单位时间内耗氧量 ↓
缺氧的耐受性增强（瓶内 PO2更低） 生命持续时间延长
钠石灰瓶
瓶内 CO2浓度 ↑
动物 PaO2↓,PaCO2 ↑
呼吸中枢很快兴奋
较早出现呼吸加深加快、烦躁不安
单位时间内耗氧量 ↑ 缺氧加重 生命持续时间缩短
玻璃珠瓶
氧解离曲线左移
1.因为幼鼠体内无氧酵解能力强；
2.幼年鼠的组织细胞内线粒体数量较多, 所以细胞利用氧
的能力强；
3.幼年鼠 RBC内 Hb以胎 Hb为主 （ ????型为主；成年鼠以
????为主 ） ；
4,幼年鼠 CNS发育不成熟, 对缺氧不敏感 。
为什么成年鼠先出现死亡？
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（ 二 ） 血液性缺氧动物实验
【 基本体征 】
Discuss and Analysis
?亚硝酸钠中毒时动物皮肤, 黏膜出现紫绀；
?CO中毒时 动物皮肤, 黏膜出现明显的樱桃红；
?呼吸相对平稳, 加深加快出现较晚, 最后呼吸停止 。
?出现明显的烦躁不安, 心率先加快后变慢和停止；
Question
1,CO中毒为什么会引起机体缺氧？
2,CO中毒时, 呼吸运动增强为什么出现晚和平稳？
4,动物黏膜, 皮肤出现不同的颜色改变, 这是为什么？
3,亚硝酸钠中毒为什么会出现缺氧？
Discuss and Analysis
1,Carbon monoxide poisoning
CO CO + Hb COHb COHb cannot take up O2
RBC内 2,3-DPG↓ tissues hypoxia
O2 dissociation curve shift to left amount of O2 released ↓
高浓度 CO也能与 Cytaa3Fe3+结合, 阻断呼吸链 。
※ CO与 Hb的亲和力比 O2大 210倍, 当吸入的气体内含有 0.1%CO时, 血液
中的血红蛋白可能有 50%转为 HbCO。
Discuss and Analysis
2,CO中毒时, 呼吸运动增强为什么出现晚和平稳？
早期 CO中毒动物
PaO2正常,PaCO2正常
对外周、中枢的化学感受器刺激相对小
呼吸运动增强出现晚和平稳
后期 严重缺氧 呼吸中枢（ -）
呼吸运动 ↓ 肺通气量 ↓
PaO2 ↓ PaCO2↑
呼吸中枢（ +） 呼吸运动增强
Discuss and Analysis
3,Methemoglobinemia（ MHb）
Oxidant MHb cannot bind O2 tissues hypoxia
HbFe2+ HbFe3+OH↑ amount of MHb in blood↑
高铁 Hb内剩余 Fe2+与 O2的亲和力 ↑ released O2 ↓
※ 高铁 Hb含量增至 20%～ 50%时, 患者可因缺氧, 出现头痛, 衰弱, 昏迷,
呼吸困难和心动过速等症状 。
Discuss and Analysis
（ 1） 单纯贫血 （ Anemia）
皮肤, 粘膜颜色较为苍白 。
（ 2） CO中毒 （ Carbon monoxide poisoning）
皮肤, 粘膜 为 樱桃红色 。
（ 3） 高铁 Hb（ Methemoglobinemia）
皮肤, 粘膜 为 深咖啡色或青紫色 。
, 肠源性紫绀,
4,Colour Change of skin and mucous membranes
Discuss and Analysis
?皮肤, 粘膜颜色变化呈玫瑰红色 。
Discuss and Analysis
（ 三 ） 组织中毒性缺氧动物实验
【 基本体征 】
?呼吸早期相对平稳, 后期挣扎时呼吸深加快出,
最后呼吸停止 。
?无明显的烦躁不安, 突然心跳, 呼吸停止；
Discuss and Analysis
2H＋ 2H＋ 2H＋ 2H＋
FMNH2
NADH NAD＋
2e
NADH脱氢酶
CoQH 2e
Cytb-c1
CoQH 2e
Cytb1 Cytc1
Cytc
Cyt氧化酶
2e
Cyca-a3 2O
-
X
ADP
Pi
ATP
CN-
线粒体生物氧化过程示意图
氰化物中毒机制
HCN H+ + CNˉ CNˉ + Cytaa3 Fe3+ Cytaa3 Fe3+-CNˉ
cell death interrupt electron transfer in the respiratory chain
※ 死亡原因主要与 CNS严重的能量代谢障碍和功能抑制 有关 。
Discuss and Analysis
皮肤, 粘膜颜色变化
? 缺血性缺氧 苍白色
? 淤血性缺氧 紫绀色
（ 四 ） 循环性缺氧动物实验
【 基本体征 】
?？
?？
?？
Discuss and Analysis
慢性缺氧时机体的功能和代谢变化
Discuss and Analysis
【 后期 】
肾脏调节 呼吸性碱中毒被纠正
缺氧化学感受器 （ +） 肺通气量 5～ 7倍
【 长期居住 】
呼吸运动 ↑ 肺通气量增加 15%
【 早期 】
高原地区 呼吸加深加快 肺通气量增加 65%
（一）呼吸系统变化（ Changes of respiratory system）
Discuss and Analysis
2,氧合 Hb解离曲线右移
（ Rightward shift of O2Hb dissociation curve）
? 缺氧 HHb ↑与 2,3-DPG结合 ↑
? 呼吸性硷中毒 RBC内 pH值 ↑ 2,3-DPG合成 ↑
2,3-DPG分解 ↓ RBC内 2,3-DPG↑
供氧 ↑ 氧 离曲线右移
1,RBC增加 （ Increase of RBC）
久 居高原和慢性缺氧的人, RBC可以增加 至 6×106/㎜ 3,Hb达 21g%。
慢性缺氧 近球细胞分泌促 RBC生成素 ↑
单向干细胞分化为原 RBC↑ 血中 RBC↑ 血液携氧能力 ↑
（二）血液系统变化
Discuss and Analysis
（三）循环系统变化（ Changes of circulatory system）
（四）组织细胞的适应性变化（ Cellular adaptation )
?肌红蛋白增加 （ Increase of myoglobin ）
?细胞利用氧能力增强 （ Increase of cells ability to use O2）
?无 O2酵解增强 （ Anaerobic glycolysis is enhanced )
?细胞 的氧敏感调节与适应性变化
血红素蛋白感受调节, HIF-1感受调节 。
Discuss and Analysis
Discuss and Analysis
缺氧的损伤性变化
Discuss and Analysis
缺氧 肺血管收缩 循环阻力 ↑ 肺 A高压
RBC↑ 血液粘滞 ↑ 右心后负荷 ↑
慢性缺氧 肺血管平滑肌肥大, 血管硬化 心衰
循环系统损伤（高原性心脏病、肺心病）
（ 1） 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 ↓ 心衰
ATP ↓ 心肌兴奋 -收缩偶联障碍
Discuss and Analysis
（ 3） 心 律 失常 （ Arrhythmia）
PaO2↓↓ 颈 A体化学感受器受刺激 迷走 N（ +） ↑
心肌细胞通透性 ↑ 心肌内 [K+]↓,[Na+]↑ 窦性心动过缓
静息电位 ↓ 完全性传导阻滞
心肌间形成电位差 期前收缩, 室颤
心 律 失常
（ 4） 静脉回流下降 （ Decreased venous return）
缺氧, 酸 中毒 静脉 血管扩张 血液淤滞 V回流 ↓,CO ↓
呼吸中枢 （ -） 呼吸运动 ↓ 胸内负压 ↓
（ 5）高血压
反复缺氧, 酸 中毒 儿茶酚胺 ↑ 血管平滑肌重构、增厚 Bp↑
Discuss and Analysis
? Na+内流 ↑
缺氧 ATP↓ Na+内流 ↑ Na+泵消耗 ATP↑
线粒体 氧化磷酸化 ↑ 加重缺氧
?K +外流 ↑
? Ca2+内流 ↑
缺氧 Ca2+内流 ↑ 胞内 [Ca2+]↑ Ca2+入线粒体 ↑ 利用 氧障碍
（ 2） Cell membrane injury
缺 氧 线粒体 PO2降至临界点 0.133kPa
嵴肿胀, 崩解和外膜破裂 线粒体氧化磷酸化过程 （ -）
线粒体 利 用氧障碍 能量代谢障碍 ATP生成 ↓
（ 1） Mitochondria injury
缺氧性细胞损伤
?1
?2
?1
?2
?2
?1
?1 ?2
HbO2 HHb
图 7-4 2,3-DPG结合于 HHb分子的中央孔穴示意图
2,3-DPG不能结合 2,3-DPG结合
