细胞的损伤性变化

（一）细胞膜损伤

缺氧导致ATP生成减少，不能供给钠泵（Na+-K+-ATP酶）足够的能量，细胞无氧酵解增强，乳酸增多，pH值降低，细胞膜通透性升高。细胞外Na+进入细胞增多，细胞内渗透压升高，导致细胞水肿。缺氧可通过增高细胞膜对Ca2+的通透性，增强Na+-Ca2+交换，引起Ca2+进入细胞增多，以及Ca2+的排出和钙库对Ca2+的摄取减少等多种机制，使胞浆中Ca2+浓度增加，发生钙超载。Ca2+可激活多种磷脂酶，如PLC等，使细胞膜磷脂分解，损伤细胞膜。

（二）线粒体损伤

80%～90%的氧在线粒体内接受电子，通过氧化磷酸化过程生成ATP，余下10%～20%的氧在线粒体外用于生物合成、降解及生物转化等。严重缺氧可引起线粒体损伤，其机制是：①氧化应激（oxidative stress）。缺氧可使线粒体出现单价电子渗漏（univalent leak），毛细血管内皮细胞内黄嘌呤脱氢酶（xanthine dehydrogenase，XD）转化为黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase，XO），产生大量氧自由基诱发膜脂质过氧化反应，破坏线粒体膜的结构和功能。②钙稳态紊乱。缺氧时，细胞内Ca2+超载可触发线粒体摄取Ca2+，使Ca2+在线粒体内聚集并形成磷酸钙沉淀，抑制氧化磷酸化作用，ATP生成减少；Ca2+能激活多种钙依赖性降解酶，如PLC和磷脂酶A2（phospholipase A2，PLA2）、蛋白酶、核酸内切酶等，从而影响线粒体的结构和功能。缺氧时线粒体结构损伤主要表现为肿胀、嵴断裂崩解、钙盐沉积、外膜破裂和基质外溢等。

（三）溶酶体损伤(https://www.daowen.com)

缺氧可导致糖酵解增强使乳酸生成增多和脂肪氧化不全使酮体增多，细胞出现酸中毒。酸中毒和钙超载可激活磷脂酶，分解膜磷脂，使溶酶体膜通透性增高，稳定性降低。严重时，溶酶体肿胀、破裂，溶酶体内蛋白水解酶逸出，使周围组织细胞发生溶解、坏死。

（四）缺氧诱导细胞凋亡

严重持续缺氧可触发细胞凋亡（apoptosis），可能机制：①缺氧引起线粒体细胞色素C（cytochrome c，Cyt C）的释放。缺氧条件下，线粒体通透性转换孔道（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）开放，导致线粒体内环境失衡而引起线粒体膨胀、破裂，Cyt C伴随内膜蛋白等释入细胞质。Cyt C激活caspase（一类与凋亡密切相关的蛋白水解酶家族）级联反应，诱导细胞凋亡。②缺氧使自由基生成增加。缺氧时O2-，以及HO·等自由基生成增多，可通过影响凋亡相关基因如c-jun，c-fos等表达而影响凋亡进程。自由基还可激活caspase级联反应，触发细胞凋亡。③细胞质中的Ca2+浓度变化。缺氧时ATP生成不足，Ca2+内流增多，激活Ca2+依赖性的核酸内切酶，使DNA片断化，还可激活多种凋亡相关激酶，并促进氧自由基生成，诱导细胞凋亡。

综上所述，机体对缺氧的反应中，急性缺氧时，以呼吸系统和循环系统的代偿反应为主；慢性缺氧时，主要是血液携氧能力和组织、细胞利用氧的能力增强。缺氧时，肺通气及心脏活动增强发生迅速，但这些代偿活动本身要消耗能量和氧；红细胞增生和组织利用氧能力增强虽发生较缓，但这种代偿方式经济、持久。缺氧除导致呼吸、循环、血液、消化、中枢神经系统器官系统功能障碍外，其他如肝、肾、内分泌等功能均可因严重缺氧而受损害。