缺氧对机体的影响

第三节　缺氧对机体的影响

缺氧发生的程度、速度、持续时间和机体的功能代谢状态，决定着缺氧对机体影响的大小。轻度缺氧仅出现代偿性反应，急性重度缺氧则可导致代谢功能障碍，甚至死亡。本节以乏氧性缺氧为例，介绍缺氧对机体的影响。

一、呼吸系统的变化

（一）代偿性反应

缺氧时的主要代偿表现为呼吸加深、加快，肺泡通气量增加。其代偿意义在于：①当动脉血氧分压降低至8kPa（60mmHg）以下时，可直接刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，反射性地兴奋呼吸中枢，使呼吸加深加快，肺泡通气量增多，动脉血氧分压随之增高；②呼吸运动增强时，胸廓活动幅度增大使胸腔负压增大，有利于静脉回流，心输出量和肺血流量增加，有利于血液摄取和运输更多的氧，以缓解缺氧对机体的损害作用。

血液性缺氧、循环性缺氧和组织性缺氧患者，如果不合并动脉血氧分压降低，呼吸系统的代偿作用不明显。

（二）损伤性变化

迅速登高或在高原（海拔大于4000m），可在数日（1～4d）内引发高原性肺水肿，出现呼吸困难、发绀、咳嗽、血性泡沫痰、肺部湿性啰音等一系列呼吸功能障碍的表现；重度缺氧引起的动脉血氧分压低于30mmHg（1mmHg＝133．3Pa）时，可直接抑制呼吸中枢，使呼吸变浅、变慢，肺泡通气量减少，形成中枢性呼吸衰竭。

二、循环系统的变化

（一）代偿性反应

1．心输出量增加

心输出量增加为急性低张性缺氧的主要代偿反应，可提高全身组织的供氧量。其机制如下。①心率增快：肺泡通气量增大时，可促使肺泡膨胀，刺激肺牵张感受器，反射性地兴奋交感神经，引起心率加快，心输出量增加。②心肌收缩性增强：动脉血氧分压降低，兴奋交感神经，释放大量儿茶酚胺，作用于心肌细胞β^-肾上腺素能受体，增强心肌的收缩性。③回心血量增加：胸廓运动增强，有利于提高回心血量。

2．血流重新分布

急性缺氧时，交感神经兴奋，皮肤、腹腔器官等处血管收缩，血流量锐减，可刺激组织细胞产生多种扩张血管物质（如乳酸、腺苷等），引起心、脑血管扩张，血流量增加。通过血流重新分布，确保心、脑等生命重要器官的血液供应，具有重要的代偿调节作用。

3．肺血管收缩

急性缺氧引起肺血管收缩，相应的肺泡血流量减少，这样有利于局部肺组织维持适当的通气和血流比例，使流经该区域肺泡的血液充分动脉化，以保持较高的动脉血氧分压。

4．毛细血管增生

毛细血管增生主要见于慢性缺氧。此时，机体毛细血管广泛增生，尤以脑、心和骨骼肌增生明显，有利于增加对组织细胞的供氧量。这种现象与血管内皮生长因子等基因表达增多有关。

（二）损伤性变化

1．肺动脉高压

缺氧可使肺血管持续收缩，导致肺循环阻力增加，引起肺动脉高压，加重心脏负担，可造成右心肥大甚至右心衰竭。

2．心肌舒缩功能降低

严重缺氧可损伤心肌的收缩和舒张功能，患者常出现右心衰竭，严重者可出现全心衰竭。

3．心律失常

严重缺氧可引起窦性心动过缓、期前收缩，甚至发生心室纤颤。重度心肌受损还可以导致完全性的传导阻滞。

4．回心血量减少

缺氧时，细胞代谢产生大量乳酸和腺苷等扩张血管的物质，使血液在外周淤积；严重缺氧可抑制呼吸中枢，导致胸廓运动减弱，回心血量减少，心输出量降低，使组织细胞供氧量减少。

三、血液系统的变化

（一）代偿性反应

1．红细胞增多

红细胞增多常见于慢性缺氧。由于肾脏产生和释放促红细胞生成素增加，骨髓造血功能增强，红细胞数量增加。急性缺氧时，交感神经兴奋，肝、脾等储血器官收缩，将储存的血液释放入体循环，可使血液循环中的红细胞数目增多。

2．氧解离曲线右移

缺氧时，红细胞内糖酵解作用增强，中间产物2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）生成增多，可使氧合血红蛋白解离曲线右移，血红蛋白与氧的亲和力降低，有利于血液向组织供氧。

（二）损伤性变化

如果血液中红细胞过度增加，会引起血液黏度明显增高，血流阻力增大，心脏后负荷加重，易发生心力衰竭。在吸入气体氧分压明显降低的情况下，红细胞中过多的2，3-DPG会阻碍血红蛋白与氧的结合，使动脉血氧含量过低，对组织细胞氧的供应将会严重不足。

四、中枢神经系统的变化

脑是机体中耗氧量最高、对缺氧最为敏感的一个重要器官。正常状态下，仅占体重2%的脑，其血流量约占心输出量的15%，脑耗氧量约占机体总耗氧量的23%，而脑内葡萄糖和氧的储备很少，所以脑对缺氧十分敏感，缺氧会直接损伤中枢神经系统的功能。急性缺氧患者可出现头痛，情绪激动，思维力、记忆力、判断力下降或丧失，运动不协调等；慢性缺氧患者出现的神经精神症状较为缓和，表现为注意力不集中、易疲劳、嗜睡及精神抑郁等症状。

五、组织细胞的变化

（一）代偿性反应

1．细胞利用氧的能力增强

细胞利用氧的能力增强多见于慢性缺氧。细胞内线粒体的数量增加和膜表面积增大，呼吸链中酶活性增高，使细胞内呼吸功能增强，提高组织细胞利用氧的能力。

2．糖酵解作用增强

磷酸果糖激酶是糖酵解过程中最主要的限速酶。在缺氧时，因ATP生成减少，故可通过加强糖酵解作用，来补偿机体能量的不足。

3．肌红蛋白增加

久居高原的人，骨骼肌组织中的肌红蛋白含量增加。由于肌红蛋白在体内的总量较多，它与氧的亲和力又大于血红蛋白的，因而肌红蛋白增加可从血液中摄取更多的氧，成为机体一个重要的储氧库。另外，肌红蛋白增多还可加快氧在组织中的弥散。

4．低代谢状态

缺氧可使细胞的耗能过程减弱，例如，糖原、蛋白质合成减少，离子泵功能降低，使细胞呈低代谢状态，从而有利于机体在缺氧环境中生存。

（二）损伤性变化

1．细胞膜的变化

缺氧使细胞ATP生成减少，细胞膜Na^＋-K＋泵功能障碍，Na^＋内流增多，产生细胞水肿；K＋外流加快，造成细胞内缺钾。细胞内缺钾会影响合成代谢和酶的功能。

2．线粒体的变化

轻度缺氧可增强线粒体的呼吸功能。严重缺氧除明显抑制线粒体功能和氧化过程外，还可使其产生肿胀、嵴断裂、崩解、外膜破裂、基质外溢等，使ATP产生进一步减少。

3．溶酶体的变化

缺氧所致的酸中毒可提高磷脂酶的活性，使溶酶体膜的磷脂分解，膜通透性增高，出现溶酶体肿胀、破裂、溶酶体酶大量释放，引起细胞自溶。