缺氧时机体代谢和功能变化
第三节 缺氧时机体代谢和功能变化
缺氧时机体的功能代谢变化，包括机体对缺氧的代偿性反应和由缺氧引起的代谢与功能障碍。各种类型的缺氧所引起的变化，既有相似之处，又各具特点，以下主要以低张性缺氧为例，说明缺氧对机体的影响。
一、呼吸系统的变化
（一）代偿性反应
动脉血氧分压降低至8.0kPa（60mmHg）以下时，可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，引起呼吸加快加深，增加通气量，从而使PaO2升高。同时，呼吸加深使胸腔负压加大，可促使静脉血回流，提高心排血量，增加肺血流量，促进氧摄取和运输。但过度通气使PaO2降低，减低了CO2对延髓的中枢化学感受器的刺激，可限制肺通气的增强。慢性低张性缺氧患者、久居高原的人，由于颈动脉体化学感受器对缺氧的敏感性下降，呼吸加快加深相对不明显。但在通气功能障碍的情况下，即使加强呼吸运动，也不能相应增加肺泡通气量，结果因呼吸肌耗氧量的增加，反而加重缺氧。
血液性缺氧和组织性缺氧因PaO2不低，故呼吸一般不增强；循环性缺氧如累及肺循环，如心力衰竭引起肺淤血、水肿时，可使呼吸加快。
（二）外呼吸功能障碍
急性低张性缺氧，如快速登上4000m以上的高原时，可在1～4天内发生肺水肿，表现为呼吸困难、咳嗽、咳出血性泡沫痰、肺部有湿性啰音、皮肤黏膜发绀等。PaO2过低可直接抑制呼吸中枢，使呼吸抑制，肺通气量减少，导致中枢性呼吸衰竭。
二、循环系统的变化
（一）代偿性变化
主要表现为心排血量增加、血流重分布、肺血管收缩与毛细血管增生。
1.心排血量增加 心排血量增加可提高全身组织的供氧量，故对急性缺氧有一定的代偿意义。心排血量增加主要是由于：
（1）心率加快：缺氧时心率加快很可能是通气增加所致肺膨胀对肺牵张感受器的刺激，反射性地通过交感神经引起的。然而呼吸运动过深反而通过反射使心率减慢、外周血管扩张和血压下降。
（2）心收缩性增强：缺氧作为一种应激原，可引起交感神经兴奋，作用于心脏β-肾上腺素能受体，使心收缩性增强。
（3）静脉回流量增加：胸廓呼吸运动及心脏活动增强，可导致静脉回流量增加和心排血量增多。
2.血流重分布 缺氧时，一方面交感神经兴奋引起的血管收缩；另一方面局部组织因缺氧产生的乳酸、腺苷等代谢产物则使血管扩张。急性缺氧时，皮肤、腹腔内脏交感神经兴奋，缩血管作用占优势，故血管收缩；而心、脑血管因以局部组织代谢的产物的扩血管作用为主，故血管扩张、血流增加。这种血流重分布显然对于保证生命重要器官缺氧的供应是有利的。
3.肺血管收缩 肺血管直接对缺氧的反应与体血管相反。肺泡缺氧及混合静脉血的氧分压降低都引起肺小动脉收缩，从而使缺氧的肺泡的血流量减少。如果是由肺泡通气量减少引起的肺泡缺氧，则肺血管的收缩反应有利于维持肺泡通气与血流的比例，使这部分肺泡的血液仍能获得较充分的氧，从而可维持较高的PaO2。此外，当缺氧引起较广泛的肺血管收缩，导致肺动脉压升高时，肺上部的血流增加，肺上部的肺泡通气能得到更充分的利用。
4.毛细血管增生 长期慢性缺氧可促使毛细血管增生。尤其是脑、心脏和骨骼肌的毛细血管增生更显著。毛细血管的密度增加可缩短血氧弥散至细胞的距离，增加对细胞的供氧量。
（二）循环功能障碍(https://www.daowen.com)
主要表现为肺动脉高压、心肌舒缩功能降低和静脉回流减少。
长期缺氧使肺小动脉平滑肌肥大、管壁增厚、肺动脉高压，肺动脉高压最终可引发肺源性心脏病。缺氧导致的心肌供能不足、酸中毒和高血钾，使心肌舒缩功能降低，严重缺氧会发生心肌细胞变性坏死，导致心力衰竭。严重缺氧时，乳酸、腺苷等代谢产物在体内蓄积，舒张外周血管，回心血量减少，使心排血量减少。
三、血液系统的变化
（一）代偿性变化
主要表现为红细胞增多和氧离曲线右移。
1.红细胞增多 慢性缺氧时低氧血症刺激肾产生并释放促红细胞素，促进骨髓造血使红细胞增多，增加血液的携氧能力，为组织细胞提供更多的氧。
2.氧合血红蛋白解离曲线右移 缺氧时，红细胞内2，3-DPG增加，导致氧离曲线右移，即血红蛋白与氧的亲和力降低，易于将结合的氧释出供组织利用。但是，如果PaO2低于8kPa，则氧离曲线的右移将使血液通过肺泡时结合的氧量减少，使之失去代偿意义。
（二）损害性变化
红细胞过多，增加血液黏滞性，增大外周阻力，参与肺源性心脏病的发生。当肺泡氧分压过低时，氧离曲线右移会导致使血液通过肺泡时结合的氧量减少，进而加剧缺氧。
四、中枢神经系统的变化
中枢神经系统对缺氧十分敏感，脑重仅占体重的2.2%，脑耗氧量却占总耗氧量23%。急性轻度缺氧时，兴奋过程相对占优势，引起头痛、情绪激动，思维、记忆力、判断力降低或丧失以及运动不协调等。严重者以中枢神经抑制为主，如反应迟钝、淡漠、昏迷，甚至死亡。慢性缺氧可表现为易疲劳、精力不集中、嗜睡、轻度精神抑郁等。中枢神经系统功能障碍的发生机制，主要与缺氧引起脑能量生成不足、脑水肿、脑细胞损伤相关。
五、组织细胞代谢变化
（一）代偿性反应
1.组织细胞利用氧的能力增强 慢性缺氧时，细胞内线粒体的数目和膜的表面积均增加，呼吸链中的酶如琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶可增加，使细胞的内呼吸功能增强。
2.糖酵解增强 严重缺氧时，ATP生成减少，ATP/ADP比值下降，以致磷酸果糖激酶活性增强，促使糖酵解过程加强，在一定的程度上可补偿能量的不足。
3.肌红蛋白增加 慢性缺氧可使肌肉中肌红细胞蛋白含量增多。肌红蛋白和氧的亲和力较大，具有储存氧的作用。当氧分压进一步降低时，肌红蛋白可释出大量的氧供细胞利用。
（二）缺氧性细胞损伤
缺氧超过细胞代偿和适应能力时将导致细胞的损伤。由于氧化磷酸化受阻，细胞供能障碍，使细胞膜上Na+-K+泵功能失灵，导致细胞内Na+增多，进而促使水进入细胞引起细胞水肿。严重缺氧时，有膜的亚细胞结构如线粒体、内质网等也发生肿胀，溶酶体稳定性下降，甚至破裂，导致细胞变性、坏死。