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低氧对机体的影响
氧气是机体进行正常新陈代谢的必要条件，
在低氧情况下，
如果
机体不能够适应这种低氧的环境，
则会
引起一系列的病理生理上的反
应。
在低氧的情况下组织的代谢、
机能、
形态结构都会发生异常变化，
过
强的低氧应激反应将导致机体各种功能出现衰竭，机体的神经系
统、循环系统、呼吸系统
等均会受到不同程度的损伤，最终导致脑、
心、肺等重要脏器因能量供应不足而死亡
［
1
］
。
1.
低氧对中枢神经系统的影响
中枢神经对缺氧最为敏感
,
氧耗最高
,
占全身体重
2%
的大
脑组织
,
氧耗占全身氧耗的
20%
[2]
,
脑组织的代谢以有氧代谢为主
,
几乎没有无
氧代谢能力
< br>,
对氧的需求最高。同时脑组织中的氧和
ATP
的储备很少
,
因而对缺氧的耐受性差
,
是机体对缺氧最敏感的组织
[3]
.
低氧对中枢神经系统功能的影响导致睡眠结构的改变，引起失
眠、睡眠质量下降，其结果会加重中枢神经功能的紊乱
[4]
。低氧显著
影响学习记忆能力，
包括瞬时∕延迟记忆
、
短期记忆和工作记忆能力
等
[5]<
/p>
.
慢性缺氧易出现疲劳、嗜睡、注意力不集中、记忆力下降等症<
/p>
状，
引起的脑功能损害主要表现为反应时间延长
< br>,
动作协调性和准确
性降低
,
劳动功效降低。
缺氧进一步加重出现脑功能的改变为
:
兴奋、
欣快感、定向力障碍
,
而后出现运动不协调、头痛、乏力等
,
甚至出
现意识障碍或死亡
[6,7]
< br>。
1
缺氧直接扩张脑血管
,
增加脑血流量和脑毛细血管内压
,
组织液
生成增多
;
长期低氧可显著抑制线粒体内膜腺苷酸
转运体（
ANT
）转
运活性，使脑内
自由基增加、膜脂质过氧化、内源性抑制剂增多，进
而影响细胞能量代谢
[8]
。脑内乳酸和氧自由基与脂质过氧化物生成增
加
，抗氧化系统减弱，血脑屏障受损
[9]
,
缺氧致代谢性酸中毒使脑部
血管痉挛和通透性增加
,
造成间质性脑水肿
[10]
;
急性吸入含氧量低的
空气同样可使脑脊液压力升高
,
引起颅内高压
[11]
,
缺氧致
ATP
生成减少
,
细胞膜钠泵功能障碍
,
细胞内钠水潴留
;
脑充血和脑水肿使颅内压增
高
,
脑压高又可压迫脑血管加重脑缺血和脑缺氧
[12]
。
低氧导致细胞内
Ca
2+
超载导致神经元坏死
[13]
,
动物实验
[14]
表明
,
慢
性低
氧能够引起脑组织结构损害和神经细胞凋亡
,
并指出间断低氧
更易诱导神经细胞凋亡。
2.
低氧对心血管的影响
轻度低氧时，
机体通过神经反射和高层次神经中枢的调节、
< br>控制
作用增加心输出量和循环血容量
,
补偿细胞内降低了的氧含量
,
从
而提高耐受缺氧的能力
,
适应恶劣的低氧环境
,
以维持正常的
生命
活动。
间歇性低氧适应或长期高原低氧适应可增强心肌对缺
血损伤的
耐受性，限制心肌梗死面积大小，抗细胞凋亡，促进缺血
-
再灌注心
脏收缩功能的恢复，以及抗心律失常等，低氧使冠
状动脉显著扩张
,
增加冠状动脉的血流
,
并可通过促进
内皮生长因子等血管生长因子
的形成和释放
,
刺激心肌毛细血管生长、
侧支循环增加
,
从而改善心
2
肌血供
.
对
心脏具有明显的保护作用
[15,16,17]
。
低压低氧环境可以使交感神经、
副交感神经活动显
著减弱，
二者
的调节功能受到广泛抑制，
交感神经相对占优势并逐渐增强，
引起心
率和血压改变
[18]
。急性低氧引起心率和血压增加
,<
/p>
也造成静息和运动
状态下心输出量的增加
[19]
。
而长期低氧的直接后果是产生低氧性肺动
脉高压
,
及因循环阻力增加引起右心室负荷改变所
致的右心室肥厚、
增大
,
导致肺心病<
/p>
[20]
，进而损害心肌的收缩功能
,<
/p>
心输出量降低
[21]
。
缺氧使线粒体氧化磷酸化功能受损，
ATP
生成减少
[22]
,
使心肌细
胞泵作用受到抑制和破坏
,
从而加重心肌细胞的水肿
,
是心肌炎
发
生的组织学基础
[23]
。
低氧通过损害肌酸激酶与糖分解系统阻断了钙泵
的能量供应
,
从而导致电平衡与心肌收缩功能的破坏。低氧情况
下
,Na
十
-K
十
-ATP
酶、
Ca
十
-ATP
酶活性都下降
,
使心肌细胞静息电位下降，
最终导致电平衡的破坏和心律失常的
产生
[24]
。
低氧下心肌自由基过量
产生
[25]
,
自由基引起的脂质过氧化损害使细胞膜结构和功能都受到损
害，进而影响离子交换，进
一步加重对心功能的影响
[26]
。长期持续低
氧刺激则可能诱发心肌广泛性变性和灶性坏死
[27]
。
低氧引起的心电图改变
:
主要表现是缺血性
ST
段
/T
波改变、
左室
高电压、右室高
电压、肺性
P
波、不完全性右束支传导阻滞、左前分
支传导阻滞、左后分支传导阻滞、窦性心动过速、窦性心动过缓、室
性早搏
[28]
。
慢性缺氧产生继发性红细胞增多症
,
血液黏度增加
,
血流阻力
加大
,
进一步加重心脏负荷。
3
3.
低氧对呼吸系统的影响
3.1
低氧对呼吸中枢的影响
低氧分压作用于颈动脉体和主动脉体的化学感受器，
可反射性兴
奋呼吸中枢，增强呼吸运动，使呼吸频率增快甚至出现呼吸窘
迫，当
缺氧程度缓慢加重时，这种反射性兴奋呼吸中枢的作用将变得迟钝，
此时缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制作用。
机体对低氧的环境逐渐
适应
,
低氧反应的敏感性下降
< br>,
反应阈值适应性升高
,
这
种现象称为
钝化。
睡眠状态下呼吸中枢对低氧及
(
或
)
高
CO2
刺激的反应减弱可以
诱发呼吸紊乱、
延迟患者的觉醒、
延长呼吸暂停的持续时间
,
从而加
重低氧血症
[29]
，
长期反复低氧血症可能会直接损伤患者的呼吸中枢神
经元
[30]
。
3.2
低氧对肺的影响
< br>缺氧诱导因子
1
α
是机体缺氧反
应中关键的转录激活因子，它参
与了血管生成、
炎症反应、
细胞凋亡等一系列重要的病理生理学过程
［
31
］
低氧环境下，正常肺组织表现为蛋白质和脂质的氧化破坏
，引起
细胞凋亡增加
[32]
。
低氧引起早期的低氧性肺血管收缩以及后期的肺血管重塑
[33]
，
长
期缺氧导致
肺血管壁细胞增殖、
血管内皮细胞功能紊乱、
细胞外基质
沉积引起缺氧性肺血管结构重建
［
34
］
。其肺血管结构的重建主要特征
为肺动脉平
滑肌细胞增生、管壁增厚、管腔狭窄
[35]
。
低氧可以通过多种途径导致肺血管舒缩平衡失调、
内
膜增厚、
中
4
层平滑肌增生肥大并向远端小血管延伸、
中层与外膜层间质细胞与细
胞外基质增多，
同时肺小血管肌
化程度增强、
非肌型动脉肌型化以及
细胞外基质沉淀增多等，最
终导致血管重构和肺动脉高压
[36]
。
肺处于缺氧状态，
肺泡上皮细胞由于应激因素以及缺氧的损
伤激
活了机体的炎症反应链，
而炎症反应的迅速失控使得巨噬细
胞、
炎症
细胞大量聚集，
最终使得毛细
血管通透性增加伴微血栓形成，
肺泡膜
损伤，
< br>肺泡渗出增多并形成肺水肿，
缺氧后期肺泡细胞则会反应性增
生并发生肺纤维化
[37]
。
4.
低氧对肾功能的影响
目前有研究者提出慢性低氧是肾脏疾病进展的原因之一
[38]
，
肾脏
缺氧
的主要病理表现为肾小球内毛细血管内皮细胞肿胀，
肾小管上皮
细胞浑浊肿胀及水样变性，间质内血管数目增多、扩张充血，血管壁
明显增厚等
［
39
］
。
慢性低氧可诱导肾小球系膜细胞增殖和细胞外基质产生增多
[40]
，
并诱导肾小管上皮细胞转化生长因子
β
1
表达上调
,
引起基质金属蛋
白酶下调和金属蛋白酶组织抑制因子上调，导致
细胞外基质的堆积，
进一步作用于肾间质成纤维细胞
,
参与肾间质纤维化
[41,42
］
。
低氧引起肾小球细胞线粒体肿胀，
基质灶性水肿；
肾小管上皮细
胞微绒毛短缩、稀少、
胞浆水肿、线粒体肿胀，进而导致肾小球内皮
细胞凋亡
[43]
,
低氧使体内抗利尿激素、儿茶酚胺分泌增高，促使肾素
释放，继而血管紧张素Ⅱ形成，导致肾动脉收缩、肾血流灌注减少，
5
进一
步加重肾缺血缺氧，
肾小球滤过率及尿量下降，
肾小球及肾小管
均受损
［
44
］
。
为适应外界低氧环境，
ＲＢＣ和Ｈｂ增加，
敖强国等
[45]
研究推测
肾脏毛细血管系统应该有最适Ｈｂ浓度，
过高的Ｈｂ可能导致局部凝
血系统障碍、微血栓形成影响肾脏功能。
< br>
这些病理改变均可以导致肾功能下降，即肌酐、尿素氮升高，肾
小球滤过率下降以及尿生化异常改变。
5.
低氧对消化系统的影响
5.1
低氧对消化中枢影响
低氧条件下
,
机体常出现食欲降低、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等
一系列消化系统功能障碍的症状<
/p>
,
严重时甚至会引起能量衰竭
[46,
47]
,
新近研究表明：低氧引起下丘脑食欲调节中枢的
mRNA
表达明显降低，
直接抑制食欲中枢，
引起食欲下降
[48]
。
5.2
低氧对胃肠的影响
在低氧条件下
,
< br>机体会优先利用葡萄糖作为首要的能源物质
,
食
物中的主要碳水化合物淀粉
,
在小肠中经淀粉
酶
(AMS)
、双糖酶等消
化酶的分解
形成葡萄糖
,
然后由肠黏膜吸收细胞上的葡萄糖转运蛋
白
(GLUT)
转运至吸收细胞内
,
通过肝门静脉进入全身血液循环供机
体组织细
胞利用
.
实验研究
[49]
低氧早期
(24h
内
),
碳水化合物消化吸
收相关的酶活性和
G
LUTmRNA
表达水平明显下降
,
进而导致碳水化合
6
物消化吸收功能障碍，并证实低氧条件下小肠组织存在氧化应
激损
伤，即小肠组织超氧化物歧化酶（
SOD
< br>）活性及谷胱甘肽（
GSH
）含量
在低氧处理
3h
后也明显降低
;
自由基产物
MDA
含量在低氧
24h
时显著升
高。毛钊等
[50]
研究证实
,MDA
的堆积以及
SOD
的减少能够导致老年牙周
炎；<
/p>
阿祥仁等
[52]
发现高原地区消化性溃
疡患者体内
SOD
和
GSH
活性均显
著降低
,
同时
伴有
MDA
含量明显升高
,
这种现象可导致胃肠黏膜损伤
,
更加
剧了消化性溃疡的发生、发展。低氧影响胃酸分泌，使胃分泌减
少，总酸度下降，
PH
升高
[52]
，
同时低氧抑制了消化间期胃肠移行性复
合运动
[54]
及餐后胃窦和十二指肠的收缩运动
[53]
,<
/p>
影响餐后胃排空和小
肠推进运动
[55]
,Manukhina
等发现缺氧血中
NO
浓度升高，
进而减弱胃
肠蠕动。严重缺氧可致胃肠粘膜上皮细胞细胞坏死和细胞
凋亡
[56]
。
5.3
低氧对其他消化器官的影响
低氧导致星状细胞（
HSC
）活化
[57]
,
进而产生、分泌细胞外基质
（
ECM
）
，
同时通过影响
ECM
降解的基质金属蛋白酶
(MMP)
的量及活化
程度
,
最终导致肝内
ECM
大量沉积
,
发展为肝纤维化
[58]
。
低氧造成组
织自由基大量增加
,
导致脂质过氧化反应加强以及引起细胞内
游离
钙离子超载，容易导致胰腺腺泡细胞损伤和死亡
[59]<
/p>
。
6.
低氧对血液系统的影响
低氧环境刺激交感神经，
肝脾收缩释
放大量储备血液和红细胞进
入血循环
,
故循环血液中红细胞、血红蛋白量及红细胞压积迅速增
7
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