发病机制和临床特点

第三节　缺氧的原因、发病机制和临床特点

根据缺氧的原因和发病环节的不同将缺氧分为低张性缺氧、血液性缺氧、循环性缺氧和组织性缺氧四种类型。

一、低张性缺氧

低张性缺氧（hypotonic hypoxia）主要是肺泡内动脉血氧分压过低或静脉血分流入动脉引起的缺氧，又称为乏氧性缺氧。其基本特征是动脉血氧分压降低，组织供氧不足，也称为低张性低氧血症。

（一）原因

1．吸入气氧分压过低

多发生在通风不良处或在海拔3 000m以上的高空或高原，由于吸入气氧分压过低，使肺泡内氧分压降低，又称为大气性缺氧。

2．外呼吸功能障碍

常见于慢性支气管炎、肺气肿、肺炎和呼吸中枢损害等情况，这种由肺的通气或换气功能障碍所导致的缺氧，又称为呼吸性缺氧。

3．静脉血分流入动脉血

多见于右向左分流的先天性心脏病，如心房或心室间隔缺损伴肺动脉狭窄或肺动脉高压时，右心内压明显高于左心内压，出现血液右向左分流，即静脉血掺入动脉血中（见图5－3）。

（二）血氧变化的特点和临床表现

1．血氧指标变化

（1）动脉血氧分压降低：当机体内动脉血氧分压低于60mmHg时，可直接导致动脉血氧含量和动脉血氧饱和度明显降低。

（2）血氧容量变化：因血液中血红蛋白的量不变，其与氧结合的能力正常，故血氧容量仍处于正常水平。但慢性缺氧时，由于刺激骨髓造血使红细胞增多，血氧容量可升高。

（3）动－静脉氧含量差改变：氧从血液向组织弥散的动力是二者之间的氧分压差，当急性低张性缺氧时，动脉血氧分压明显降低和动脉血氧含量明显减少，使氧的弥散速度减慢，弥散到组织的氧量减少，最终导致动－静脉氧含量差减小，组织缺氧。当慢性缺氧时，组织利用氧的能力代偿性增加，动－静脉氧含量差变化也可不明显。

2．主要临床表现

正常毛细血管中脱氧血红蛋白平均浓度为2．6g／dL。当低张性缺氧时，动脉血与静脉血的氧合血红蛋白（HbO₂）浓度均降低，毛细血管中脱氧血红蛋白的平均浓度超过5g／dL，可使皮肤黏膜出现青紫色，称为发绀（cyanosis）（见图5－4）。慢性低张性缺氧的患者较易出现发绀，发绀是缺氧的表现，但缺氧的患者不一定都有发绀；同样，有发绀的患者也并不一定是缺氧，如真性红细胞增多症患者，其毛细血管内脱氧血红蛋白含量往往超过5g／dL，故易发生发绀但并无缺氧。

图5－3　法乐氏四联症：右心静脉血掺入左心的动脉血中

图5－4　低张性缺氧的患者口唇发绀

二、血液性缺氧

血液性缺氧（hemichypoxia）是指血红蛋白的数量减少或性质改变，使血液携带氧的能力降低而引起的缺氧。因血氧分压正常，故又称为等张性缺氧（isotonic hypoxemia）。

（一）原因

1．贫血

严重贫血患者，由于血液中血红蛋白的数量减少，血液携带氧能力下降，故又称为贫血性缺氧。

2．一氧化碳中毒

煤气、煤油、木炭等不完全燃烧，可产生一氧化碳（CO），人体吸入气中CO浓度达到0．1%时，血液中约有50%的血红蛋白与CO结合，迅速生成碳氧血红蛋白（Hb－CO），而导致血红蛋白失去携带氧的能力，因为CO与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大210倍；同时，CO与血红蛋白中的一个血色素结合后，将增加其余3个血色素对氧的亲和力，氧解离曲线左移，血红蛋白中已经结合的氧释放减少而加重缺氧。另外，CO还能抑制红细胞内糖酵解，使2，3－DPG生成减少，氧解离曲线左移，氧合血红蛋白不易释放出结合的氧而造成缺氧。

3．高铁血红蛋白血症

正常人体内血红蛋白分子含二价铁（Fe^2＋）与氧结合为氧合血红蛋白。当血红蛋白中Fe^2＋丢失一个电子，被氧化成三价铁（Fe^3＋）时，即为高铁血红蛋白。正常情况下，高铁血红蛋白的含量不超过血红蛋白总量的2%，当血中高铁血红蛋白的量超过2%时，称为高铁血红蛋白血症。高铁血红蛋白中的Fe^3＋和羟基（－OH）结合牢固，丧失了与氧结合的能力。同时，血红蛋白中其余的Fe^2＋与氧的亲和力进一步增强，使氧离曲线左移，组织缺氧程度加重。亚硝酸盐、过氯酸盐、高锰酸钾、磺胺等均属强氧化剂，人体摄入过量就可以导致高铁血红蛋白血症而引起缺氧。

临床上常见进食大量含有硝酸盐的腌菜或变质的蔬菜引起的中毒，胃肠道细菌将硝酸盐还原成亚硝酸盐并经肠道黏膜吸收后，引起高铁血红蛋白血症。

4．血红蛋白与氧的亲和力异常增加

见于输入大量库存血液或碱性液体。库存血液的红细胞内2，3－DPG含量低，使氧离曲线左移；碱性液体使血浆pH值升高，使氧离曲线左移。以上两种情况都可以增强血红蛋白与氧的亲和力，氧不易释放而加重组织缺氧。

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亚硝酸钠也称为工业盐，是一种白色或微黄色结晶，其性状与一般食盐很相似。当亚硝酸盐进入人体后，可使血中低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，丧失与氧结合的能力，导致组织缺氧。人体一次性摄入亚硝酸盐0．2～0．5g即可引起中毒，超过3g可致死。一些食物，如腌腊肉食品、新腌制的咸菜、酸菜、变质蔬菜等往往亚硝酸盐的含量很高，当人体进食这类食品过多时，也可能引起中毒。

（二）血氧变化的特点和主要临床表现

1．血氧变化的特点

血液性缺氧时，因血红蛋白的数量减少或性质改变，血液的携氧能力下降，故血氧容量和血氧含量都降低。因吸入气中氧分压和外呼吸功能都正常，所以动脉血氧分压、动脉血氧饱和度正常；由于动脉血氧含量下降，使氧向组织弥散的动力和速度降低，故动－静脉氧含量差低于正常。

2．主要临床表现

（1）严重贫血。患者的皮肤、黏膜颜色呈苍白色。这是因为毛细血管中氧合血红蛋白减少，脱氧血红蛋白又未达到出现发绀的阈值所致。

（2）一氧化碳中毒。由于碳氧血红蛋白具有鲜艳的红色，所以患者皮肤、黏膜呈樱桃红色（见图5－5）。当血中碳氧血红蛋白含量达10%～20%者，可有头痛、头晕、失眠、视物模糊、耳鸣、恶心呕吐、乏力、心动过速、短暂昏厥等症状。碳氧血红蛋白含量超过30%～40%时，可出现嗜睡、昏迷、瞳孔散大，最后因呼吸麻痹而死亡。

图5－5　一氧化碳中毒的患儿

（3）高铁血红蛋白血症。由于高铁血红蛋白本身呈现棕褐色，所以患者皮肤、黏膜也呈棕褐色（深咖啡色），类似发绀的颜色。这种因进食引起的高铁血红蛋白血症，患者皮肤出现类似发绀的咖啡色，又称为肠源性发绀。

三、循环性缺氧

循环性缺氧（circulatory hypoxia）是指组织器官内血液灌流量减少引起组织供氧减少，又称为低动力性缺氧（hypokinetic hypoxia）。

（一）原因

循环性缺氧可以分为缺血性缺氧和淤血性缺氧。缺血性缺氧是由于动脉供血不足所致，淤血性缺氧是由于静脉回流受阻所致。

循环性缺氧也可分为全身血液循环障碍和局部血液循环障碍两种。全身血液循环障碍，如心力衰竭、休克患者因心输出量减少导致全身组织供血不足。局部血液循环障碍，如血栓形成、栓塞、血管痉挛或受压等因素导致局部动脉缺血或静脉淤血。

（二）血氧变化的特点和主要临床表现

1．血氧变化的特点

单纯循环性缺氧时，血氧容量正常，动脉血氧分压、动脉血氧含量、动脉血氧饱和度也正常。但由于血流缓慢，血液流经毛细血管的时间延长，组织细胞从单位容积的血液中摄取的氧量相对增多，故静脉血氧分压、静脉血氧饱和度往往下降，动－静脉氧含量差加大。

2．主要临床表现

缺血性缺氧时，组织的供氧量减少，患者皮肤呈苍白色；淤血性缺氧时，由于静脉血的血氧分压和血氧含量较低，毛细血管中脱氧血红蛋白可超过5g／dL，可引起皮肤、黏膜发绀。

四、组织性缺氧

组织性缺氧（histogenous hypoxia）是指在组织供氧正常的情况下，因组织、细胞不能有效地利用氧，使生物有氧氧化过程受阻而引起缺氧。

（一）原因

1．抑制细胞氧化磷酸化

氧是线粒体内呼吸链的电子接受者，在生物氧化酶系的协同作用下，通过电子传递完成生物氧化（氧化磷酸化）过程而产生能量。

各种氰化物（如HCN、KCN、NaCN、NH4CN）和氢氰酸有机衍生物（多存在于桃、李和杏的果仁中）等进入体内，CN^－可以迅速与细胞内氧化型细胞色素氧化酶的三价铁结合为氰化高铁细胞色素氧化酶，失去了递氢能力，使呼吸链中断，ATP产生不足，导致组织细胞利用氧障碍。另外，三氧化二砷（砒霜）、五氧化二砷、甲醇等也可以导致呼吸链中断，使组织细胞生物氧化过程发生障碍。

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腈类化合物，如乙腈（acetonitrile）等化学物质在进入人体后可代谢成氰化物，有可能导致中毒。桃、杏、枇杷、李子、樱桃、杨梅、苹果和梨等的果核、木薯、银杏皆含有苦杏仁苷和苦杏仁苷酶。苦杏仁苷遇水在苦杏仁苷酶的作用下，可分解为氢氰酸、苯甲醛及葡萄糖。因此过量进食这类物质也可以发生氢氰酸中毒。

2．维生素缺乏

维生素B₁、B₂、尼克酰胺等是呼吸链中脱氢酶的辅酶成分，当体内缺乏这些维生素时，可抑制细胞生物氧化，使细胞利用氧障碍。

3．线粒体损伤

放射线辐射、热辐射、细菌毒素、尿毒症等可以损伤线粒体，导致组织细胞生物氧化障碍。

（二）血氧变化特点和主要临床表现

1．血氧变化特点

组织性缺氧时，血氧容量正常，动脉血氧分压、血氧含量与血氧饱和度一般均正常。但由于内呼吸障碍，组织细胞利用氧减少，所以静脉血氧分压、血氧含量与血氧饱和度都增高，动－静脉氧含量差小于正常。

2．主要临床变化

由于组织细胞利用氧障碍，毛细血管内氧合血红蛋白的量高于正常，故患者的皮肤、黏膜颜色常呈现鲜红色或玫瑰红色。重症氰化物中毒的患者，可出现抽搐、呼吸困难、昏迷，甚至迅速死亡。

各型缺氧的血氧变化特点见表（表5－2）。临床上某些患者可发生混合性缺氧，例如心力衰竭主要发生循环性缺氧，若合并肺疾病，又可发生低张性缺氧。

表5－2　各型缺氧血气指标及皮肤黏膜变化特点

注：N正常；↓降低；↑升高。