低張性缺氧對機體的影響有哪些？

缺氧時機體的功能代謝變化包括代償反應和破壞反應。 有時兩者之間的區別僅在于反應程度。 比如，平原人進入高原后，紅細胞的生成增多，有利于提高其輸送氧氣的能力，這是一種代償反應。 但如果紅細胞數量過多，就會因血液粘度增加而引起微循環障礙，進而加劇組織和細胞缺氧，成為破壞性反應。 輕度缺氧主要引起機體的代償反應。 嚴重缺氧和機體代償不足會導致各系統功能代謝紊亂，造成組織細胞損傷。 急性缺氧時，機體往往來不及充分發揮代償功能，容易發生破壞性變化。 例如，快速進入海拔3000米以上高原的人容易發生急性高山病，而緩慢進入海拔相同海拔的高原的人，急性高山病的發生率明顯較低。

各種類型的缺氧所引起的變化既有相似之處，又有不同之處。 下面以低滲性缺氧為例來說明缺氧對身體的影響。

1.呼吸系統的變化

(1)肺通氣量增加

PaO2降低可刺激頸動脈體和主動脈體化學感受器，反射性興奮呼吸中樞，使呼吸加深和加速，肺泡通氣量增加，稱為缺氧通氣反應（HVR）。 這是對急性缺氧最重要的反應。 代償反應的意義在于：①更深、更快的呼吸可以動員不參與通氣的肺泡，增加呼吸面積，改善氧的擴散； ②深而快呼吸時，胸廓活動幅度增大，胸腔內負壓增大，促進靜脈回流，增加回心臟的血液量，促進肺血流量和心輸出量增加，有利于肺部的氣體交換和血液中氧氣的輸送。

缺氧通氣反應的強度與缺氧程度和缺氧持續時間有關。 平原人進入高原后，肺通氣量立即增加，4～7天后達到峰值。 長時間停留高原后，由于外周化學感受器對缺氧的敏感性降低，通氣反應逐漸減弱，肺通氣量逐漸減少。

血液缺氧、循環缺氧和組織缺氧時，由于動脈血氧分壓正常，肺通氣量無明顯變化。

(2)高原肺水腫

當少數人從平原快速進入海拔2500m以上的高原時，可能會因低壓缺氧而患上高原特有的疾病——高原肺水腫（HAPE）。 臨床表現為呼吸困難、嚴重紫紺、咳出粉紅色泡沫痰或白色泡沫痰、肺部有濕性隆隆聲。

(3)中樞性呼吸衰竭

當氧分壓

2.循環系統的變化

(1)心臟功能和結構的變化

1.心率

急性輕、中度缺氧時，缺氧通氣反應和呼吸運動增強，刺激肺牽張感受器，反射性興奮交感神經，心率加快，有利于增加血液循環和氧輸送，是機體對氧的反應。缺氧。 對氧氣的代償反應。 嚴重缺氧可直接抑制心血管運動中樞，引起心肌能量代謝紊亂，心率減慢。

2. 心肌收縮力

缺氧初期，交感神經興奮，心肌收縮力增強。 以后如果心肌細胞本身缺氧，心肌的舒張功能就會降低，心肌的收縮力就會減弱。 極度嚴重缺氧可直接抑制心血管運動中樞，引起心肌能量代謝紊亂并損害心肌收縮蛋白，使心肌收縮力減弱。

3.心輸出量

進入平臺期初期，心輸出量增加。 長時間停留平臺期后，心輸出量逐漸減少。 心輸出量的增加有利于增加器官和組織的血液供應，是急性缺氧時的重要代償機制。 極度嚴重缺氧可因心率減慢、心肌收縮力減弱、回流心臟的血液減少而導致心輸出量減少。

4.心律

嚴重缺氧可引起竇性心動過緩，甚至心室顫動。

5.心臟的結構變化

長期生活在高原地區或患有慢性阻塞性肺疾病的患者，會因肺動脈壓力和血液粘度持續增高而出現右心室負荷增加、右心室肥大、嚴重心力衰竭。

(2)血流分布的變化

缺氧時，全身各器官的血流分布會發生變化。 心臟和大腦的血流量增加，而皮膚、內臟、骨骼肌和腎臟的血流量減少。 例如，到達3000m高原后12小時，腦血流量可增加33%。

缺氧時血液的重新分配，有利于保證重要重要器官的供氧，具有重要的代償意義。 但如果反應太強烈，就會產生不良影響。 比如，平原人進入高原后，腦血流量增加，有利于保證大腦的血氧供應。 但如果腦血流量增加過多，超過腦室和脊髓腔的緩沖能力，就會引起顱內壓顯著升高，成為劇烈頭痛等高原反應癥狀發生的重要機制。

(3)肺循環的變化

急性缺氧引起肺血管收縮。 慢性缺氧不僅引起肺血管收縮，還會引起肺血管結構改變，表現為管壁增厚、管腔變窄，導致持續性肺動脈高壓。

1.缺氧性肺血管收縮（HPR）

肺循環具有流量大、壓力低、阻力低、容量大的特點，有利于流經肺部的血液充分充氧。 肺泡PO2減少可引起該區域肺小動脈收縮，稱為缺氧性肺血管收縮(HPR)。 HPR的生理意義是減少缺氧肺泡周圍的血流，并將這部分血流分流至通氣良好的肺泡，有利于維持肺泡通氣與血流的適當比例，從而維持較高的PaO2 。 由此可見，HPR是對缺氧的一種代償反應。 然而，過高的HPR是發生高原肺水腫的重要機制。 臨床研究發現，高原肺水腫患者的HPR和肺動脈壓明顯高于同海拔健康人。

2.缺氧性肺動脈高壓

慢性缺氧不僅使肺小動脈長期收縮，還會引起肺血管的結構重塑，表現為肌性小動脈肌性化，小動脈中層平滑肌增厚，管腔變窄，肺血管壁膠原蛋白和彈性增加。 纖維沉積、血管硬化和順應性降低導致持續性缺氧性肺動脈高壓 (HPH)。 持續性肺動脈高壓可因右心室后負荷增加而導致右心室肥厚和衰竭。 缺氧性肺動脈高壓是肺心病和高原心臟病發生的中心環節。

急性缺氧引起的肺動脈壓升高，缺氧解除后能很快恢復正常，而慢性缺氧引起的肺動脈高壓，缺氧解除后只能部分恢復，不能達到正常水平，這說明肺動脈高壓的機制是： HPH包括血管。 無論是在收縮還是結構改性方面。

(4)組織毛細血管增生

慢性缺氧會導致組織中的毛細血管增生，尤其是心臟和大腦中。 組織內毛細血管的增殖和密度，縮短了氧從血管到組織細胞的擴散距離，增加了組織的供氧量，具有代償意義。

3.血液系統的變化

(1)紅細胞和血紅蛋白增加

平原人進入高原后，紅細胞和血紅蛋白明顯增加。 缺氧程度越嚴重、持續時間越長，紅細胞和血紅蛋白升高越顯著。 慢性缺氧時紅細胞增多，主要是骨髓造血功能增強所致。

紅細胞和血紅蛋白含量增加，可以增加血氧能力和血氧含量，增加組織供氧量，是機體對慢性缺氧的重要代償反應。 大多數人進入平臺期后，紅細胞會增加到一定水平，然后趨于穩定。 然而，少數人的紅細胞會過度增加。 此時血液粘度和血流阻力顯著增加，導致微循環障礙，加劇組織細胞缺氧，容易導致血栓等并發癥，出現頭痛、頭暈、失眠等各種癥狀，稱為高原紅血。細胞。 增生。

(2)紅細胞中2,3-DPG增加，紅細胞釋氧能力增強

從平原進入高原后，紅細胞中2,3-DPG含量迅速升高，返回平原后迅速恢復。 缺氧時，紅細胞中2,3-DPG含量增加，有助于紅細胞釋放更多的氧氣供組織和細胞使用。 ①2,3-DPG與脫氧血紅蛋白（HHb）結合，穩定其空間結構，從而降低其結合氧的能力； ②2,3-DPG本身呈酸性，2,3-DPG的增加會使紅細胞內的pH值降低，血紅蛋白減少。 對氧的親和力。

4.中樞神經系統的變化

大腦的重量僅占體重的2%~3%，但腦血流量卻占心輸出量的15%，大腦的耗氧量占人體總耗氧量的23%。 腦組織的能量主要來自葡萄糖的有氧氧化，而大腦中葡萄糖和氧氣的儲備都很少，因此腦組織對缺氧極為敏感。 正常情況下，腦組織完全缺氧15秒即可引起昏迷； 完全缺氧超過3分鐘可導致昏迷數天； 完全缺氧8到10分鐘通常會對腦組織造成不可逆轉的損害。

急性缺氧會導致頭痛、思維能力下降、情緒激動、動作不協調等。 嚴重時可能會出現抽搐或意識喪失。 慢性缺氧時神經精神癥狀較輕，表現為注意力不集中、記憶力減退、疲倦、輕度抑郁等。缺氧引起的腦組織形態改變主要是腦細胞腫脹、變形、壞死和間質性腦水腫。 極少數人進入3000m以上高原后可出現腦水腫，表現為劇烈頭痛、共濟失調、昏迷。 如果得不到及時治療，很容易導致死亡。

5.組織和細胞的變化

(1)補償性適應性變化

缺氧時，機體不僅通過增加通氣量、心輸出量、血紅蛋白含量等器官系統層面的機制進行代償，而且在組織細胞層面發生一系列代償性適應性反應，以維持正常的生命活動。 缺氧時細胞水平發生的一系列補償性適應性反應大多是通過基因水平的變化來實現的。

1. 細胞利用氧氣的能力增強

慢性缺氧可使線粒體數量和表面積增加，有利于氧的擴散和利用。 同時，線粒體呼吸鏈中的酶含量和活性增加，提高細胞利用氧氣的能力。 生活在高原的藏族人對高原缺氧環境的適應能力很強。 與移民漢族相比，藏族人能以較低的耗氧量完成同樣的工作，這說明藏族人在組織細胞水平上具有較高的氧利用效率。 它是適應高原缺氧環境的重要機制。

2. 糖酵解增強

磷酸果糖激酶-1 是糖酵解的限速酶。 缺氧時，ATP 生成減少，ATP/ADP 比值降低，從而增加磷酸果糖激酶-1 的活性，加強糖酵解過程。 糖酵解通過底物磷酸化產生 ATP，而不消耗氧氣來補償能量的缺乏。

3. 攜氧蛋白表達增加

細胞內存在多種攜氧蛋白，如肌紅蛋白（Mb）、腦珠蛋白（NGB）、細胞珠蛋白（CGB）等。 慢性缺氧時，細胞內肌紅蛋白、腦紅蛋白、細胞紅蛋白含量增加，組織細胞吸收和儲存氧的能力增強。 其中，Mb是一種廣泛存在于肌肉細胞中的攜氧蛋白，其與氧的親和力明顯高于血紅蛋白。 因此，肌紅蛋白可以有效促進氧氣從血液和組織液轉移到肌肉細胞。 它還具有儲存氧氣的功能，直接介導氧氣向線粒體的轉移。

4.低代謝狀態

缺氧時，機體會通過一系列的調節機制來削弱細胞的能量消耗過程，如削弱糖和蛋白質的合成，減少耗氧量，以維持氧的供需平衡。

(2) 破壞性變化

1、細胞膜損傷

缺氧時，ATP生成減少，細胞膜上Na+-K+-ATP酶的功能下降。 另外，缺氧時，細胞內乳酸增加，pH值降低，使細胞膜通透性增加，細胞內Na+和水增多，引起細胞水腫； 內部Na+增多、K+減少也可使細胞膜電位負值變小，影響細胞功能。 嚴重缺氧時，細胞膜對Ca2+的通透性增加，Ca2+內流增加。 同時，由于細胞膜鈣泵和肌漿網對鈣的攝取是一個主動轉運過程，因此ATP需要被水解。 由于缺氧時ATP減少，Ca2+的外流和肌漿網的攝取減少，導致細胞質Ca2+濃度升高。 Ca2+能抑制線粒體的呼吸功能，激活磷脂酶，分解膜磷脂。 此外，Ca2+還可激活鈣依賴性蛋白水解酶，將黃嘌呤脫氫酶轉化為黃嘌呤氧化酶，從而增加氧自由基的形成，加重細胞損傷。

2.線粒體損傷

急性缺氧時，線粒體氧化磷酸化功能降低，ATP生成減少。 嚴重缺氧可引起線粒體結構損傷，表現為線粒體腫脹、嵴斷裂和溶解、外膜破裂、基質溢出等。 缺氧引起線粒體損傷的機制是：缺氧時產生大量氧自由基，誘發脂質過氧化，破壞線粒體膜的結構和功能； 缺氧時，細胞內Ca2+超載，線粒體攝取鈣增加，并在線粒體內積累形成磷酸鈣沉積物，抑制氧化磷酸化，減少ATP產生。

3.溶酶體損傷

酸中毒和鈣超載可激活磷脂酶并分解膜磷脂，使溶酶體膜的穩定性降低，通透性增加。 在嚴重的情況下，溶酶體會破裂。 蛋白水解酶從溶酶體逃逸導致細胞自溶。 溶酶體酶進入血液循環可以破壞各種組織細胞并造成廣泛的損傷。

6. 缺氧治療的病理生理基礎

(1)消除病因

去除病因或消除缺氧原因是缺氧治療的前提和關鍵。 高原腦水腫患者應盡快脫離高原缺氧環境； 患有慢性阻塞性肺疾病、支氣管哮喘、嚴重急性呼吸綜合征等患者應積極治療原發病，改善肺部通氣和換氣功能； 先天性心臟病患者應及時進行手術治療，各類中毒引起缺氧的患者應及時解毒。

(2)氧療

通過吸入高分壓氧的空氣或純氧來治療疾病的方法稱為氧療。 氧療是治療缺氧的主要措施，在臨床醫學中得到廣泛應用。 氧療對各種類型的缺氧都有一定的療效。 吸氧可以有效提高肺泡空氣的氧分壓，促進氧在肺內的擴散和交換，提高動脈血氧分壓、血氧含量和氧飽和度。 因此，它對高原和高海拔缺氧以及肺通氣功能不良和（或）通氣功能障礙引起的低滲性缺氧等非常有效。 大多數急性高山病患者在吸氧、休息后癥狀都會緩解甚至痊愈。

失血性缺氧和循環性缺氧的患者，動脈血氧分壓和氧飽和度正常。 這時氧療的作用主要是提高動脈血氧分壓，增加血液中物理溶解氧的量，將氧輸送到組織中。 ，細胞的擴散速度也會加快，改善組織供氧。 另外，CO中毒患者吸入純氧，特別是高壓氧，不僅可以升高血氧分壓，而且可以與CO競爭與血紅蛋白結合，促進碳氧血紅蛋白解離，治療效果較好。 在組織缺氧時，組織的氧氣供應是正常的。 此時的主要問題是細胞對氧氣的利用受損。 氧療的效果不如其他類型的缺氧。

(3)預防氧中毒

雖然氧療對于治療缺氧非常重要，但如果長期吸入氧分壓過高的氣體，會造成組織和細胞損傷，稱為氧中毒。 氧中毒的發生與活性氧的毒性作用有關。 正常情況下，進入組織細胞的氧氣中有一小部分在新陳代謝過程中產生活性氧并不斷被清除。 當供氧過多時，活性氧的產生就會增加并超過身體的清除能力，導致組織和細胞損傷。

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