第一节病理生理学的性质、任务及特点 病理生理学(pathophysiology)是研究疾病发生、发展过程中功能和代谢改变的规律及其机制的学科，其主要任务是揭示疾病的本质，为建立有效的疾病诊疗和预防策略提供理论和实验依据。 病理生理学科是联系基础医学与临床医学的＂桥梁学科＂。医学生在了解正常人体结构、功能及代谢相关知识的基础上，通过学习病理生理学，熟悉疾病或一些特定病理过程的发生发展规律及其内在调控机制，可为学好后期临床医学课程和临床实践奠定坚实的基础。 临床医务工作者在医疗实践中经常需要用病理生理学的知识来分析疾病的症状、体征及实验室检测指标的变化，指导和改进对疾病的诊疗。作为一门独立课程，病理生理学主要讨论患病机体功能和代谢变化的特点、规律和机制，与生理学（注重正常机体功能）、生物化学（注重正常机体代谢）、病理学（注重患病机体形态改变）和内科学（注重具体疾病的症状、体征和诊治）等课程密切联系。因此，在教与学中酌情温习相关内容，可取得融会贯通、提高学习兴趣的效果。 第二节病理生理学的发展简史和未来趋势—、发展简史病理生理学的起源可追溯至公元18世纪，意大利解剖学家Morgagni(1682—1771)等通过大量尸体解剖，发现不同的疾病显示不同器官的形态变化，由此创立器官病理学(organ·pathology)。公元19世纪末，德国病理学家Virchow(1821—1902)等通过利用光学显微镜进行观察研究，创立了细胞病理学(cellular pathology)。与此同时，法国生理学家Bernard(l813-1878)等开始利用动物复制人类疾病模型，并用科学实验的手段研究疾病发生过程中功能、代谢和结构的变化，从而形成了病理生理学的前身——实验病理学(experimental pathology)。 1879年，病理生理学作为一门独立课程在俄国的喀山大学正式开设。此后，东欧和德国的一些医学院校相继成立病理生理学教研室、开设病理生理学课程。在西欧及北美等国家，医学院虽然也开设了病理生理学课程，并出版了多种病理生理学教材，但有关教学内容由生理学专家和相关临床专家讲授。 我国的病理生理学科创建于20世纪50年代初期，通过几代病理生理学工作者的努力工作，病理生理学科在教学、科研、人才培养、学科及学会、杂志和网站建设等方面均取得了丰硕的成果。i961年成立中国生理科学会病理生理专业委员会筹委会并召开第一届全国病理生理学术会议，1985年由中国科协批准成立国家一级学会－~中国病理生理学会(Chinese Association of Pathophysiology, CAP)，此后相继成立了心血管疾病、受体、炎症发热和感染、微循环、休克、实验血液学、动脉粥样硬化、缺氧和呼吸、免疫、中医、肿瘤、消化、动物病理生理、大中专教育、危重病医学、功能实验教学等专业委员会，并千1991年成为国际病理生理学会(International Society for Pathophysiology, ISP)成员国及组建国；学会于1986年出版《中国病理生理杂志》、2010年建立病理生理学网站；为了配合不同层次的教学，编写了多种病理生理学教科书和参考书；这些为国内外病理生理学的教学和科研提供了合作与交流的平台。 第—章绪论 二、未来趋势 随着医学模式(medical model)从单纯的“生物医学模式”向“生物－心理－社会医学模式”的转变，对生命现象的本质、疾病与社会的关系，疾病时的身心变化，人与社会间的协调等问题的认识日趋受到关注，病理生理学教学内容要更多体现新医学模式对医务工作者知识的广博与深厚、能力和素质方面的特殊要求，注重心理、社会、环境等因素在疾病发生、发展、转归及防治中的作用。随着临床医学模式从传统的经验医学转变为循证医学(evidence based medicine)，在病理生理学的教学和研究中要重视循证医学的基本原则和方法。此外，全科医学实践(general medical practice)、个体化医疗或精准医疗(individualized medicine or personalized medicine)、大数据时代(the age of big data)的来临以及转化医学的兴起，对病理生理学的教学和科研也提出了新要求。 第三节病理生理学的主要内容和学习方法 病理生理学的理论知识和研究对象涉及临床所有疾病。然而，根据医学课程的分工，病理生理学的主要教学内容是在多种系统或器官疾病进程中带共性的功能、代谢改变规律及其内在调节机制，而针对一些具体疾病的独特病理生理学问题将在临床相关学科讲授。 —、理论课主要教学内容 病理生理学理论课教学一般包括如下三部分内容：1.总论总论包括绪论和疾病概论，主要介绍病理生理学课程和学科发展的基本情况，讨论疾病的相关概念、发生发展的原因、规律、基本调节机制和转归。 2.基本病理过程基本病理过程(fundamental. pathological process)指可在多种器官或系统疾病中出现的、共同的、成套的功能和代谢变化，如水、电解质、酸碱平衡，糖、脂代谢紊乱，缺氧，发热，应激，炎症，缺血－再灌注损伤，休克，弥散性血管内凝血，细胞增殖与凋亡障碍等。一种疾病可以包含几种病理过程，既可有局部病变，还可有全身反应。例如：肺炎球菌性肺炎时有肺部炎症，也有全身发热、缺氧甚至休克等病理过程。 3.各系统器官病理生理学机体所有系统和器官的疾病均涉及病理生理学的知识，然而，由于篇幅和课时限制，本教材选择性介绍了心、肺、肝、肾、脑损伤及其相关疾病发生、发展过程中一些具有共性的病理过程和机制，包括心功能不全、呼吸功能不全、肝功能不全（肝性脑病）、肾功能不全、脑功能不全以及多系统器官功能不全。 二、实验课的特点 病理生理学的理论来源于实验研究，因此，在病理生理学的教学中除理论课以外，还安排了相应的实验课程。通过课题设计、具体操作、观察以及对实验结果的分析，可验证理论课学习的知识，加深对理论课的理解和记忆；还可培养学生独立思考和提出科学问题、实践技能以及分析和综合的能力。 作为一门与疾病密切联系的课程，病理生理学实验课的特点是大量涉及人类疾病模型的复制。常用的疾病模型包括整体动物、离体器官或组织和离体细胞，三种研究模型各具特点，在疾病研究中应根据需要灵活运用（参见第二章）。 三、学习方法 《病理生理学》是一门理论性和逻辑性很强的课程，因此，在学习的过程中要特别注重学习方法。（一）掌握重点内容在病理生理学课程的所有章节中，重点内容包括相关概念或定义、病因和发病机制、机体的功能和代谢改变以及防治的病理生理学依据。在学习过程中，要特别关注和不断总结梳理这些内容。 （二）体会课程的特点 病理生理学的教学内容中处处充满着辩证法，如矛盾的对立与统一（损伤与抗损伤）、矛盾的转化（因果交替）、局部与整体相互关联等，因此，在病理生理学的教与学中要充分运用辩证的思维和方法，在理解的基础上加强记忆。 值得一提的是，疾病发生发展过程中虽然存在因果转化，但并不是所有环节都同等重要，其中有的环节起决定性作用，为其他环节的发生发展所必需，被称为发病的主导环节。例如：甲状腺功能亢进时常引起心律失常，而心律失常往往又会引起心绞痛、心肌梗死甚至心功能衰竭。然而，这些心脏病变的最根本原因是过量甲状腺激素对心肌代谢、血流动力学及神经内分泌（如交感肾上腺素、肾素血管紧张素－醒固酮系统）的不利影响。因此，甲状腺功能亢进是疾病的主导环节，治疗时应针对甲状腺功能亢进。可见，了解疾病发生发展的主导环节，对诊断和治疗疾病有重要意义。 由于不同病理过程的高度复杂性以及观察者所取的时间、空间、研究对象和研究手段的差异性，同一致病因素所引起的结果可能完全不同。所以，在学习中要善于追根求源，融会贯通。此外，由于技术手段的限制，对有些矛盾的病理现象目前还无法得到明确的解释（如钠离子负荷改变对肾小球旁器致密斑的作用的问题等）。希望这些间题能激发师生的探索热情。 虽然在教材编写过程中尽量采用已经被公认的理论，然而，由于科学技术是不断发展的，即使是由权威人士发现或提出、被大多数人接受的理论也有错误的可能。因此，在学习中要敢于质疑和批判，更要善于提出自己的观点并加以验证。唯有如此，才能不断完善对疾病的认识，改进诊治方案。胃幽门螺杆菌和促胰泌素的发现便是不唯上、不唯书的典型案例。 （三）追踪相关领域的最新进展 20世纪末以来，生命科学的快速发展大大促进了对疾病的认识。例如，随着人类基因组计划(human genome project, HGP)的完成，表观遗传学(epigenetic)、功能基因组学(functional genomics)、蛋白质组学(proteomics汃代谢组学(metabolomics)的研究成果已经极大地促进了人类对生命奥秘以及各种疾病发生机制和诊治效果的认识。如何将这些研究成果用于改善对疾病的诊断、治疗和预防，值得关注和努力。 由千脑的高度复杂性以及解剖结构的特殊性，对脑功能和脑疾病的研究大大滞后于外周器官。近年来，各种影像学技术的快速发展，给脑科学和脑疾病的研究带来了机遇。继20世纪末的＂脑十年”或“脑二十年”后，2013年世界各国又相继启动新的＂脑计划”，旨在推进创新脑科学研究技术、探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图，并最终开发出针对大脑疾病的疗法。此外，2012年荣膺诺贝尔生理学或医学奖的成体细胞重编程技术的进一步完善，将为终末分化器官（如心脏和脑）疾病的治疗带来新希望。 （四）重视实验课 病理生理学实验课可验证大课堂中所学的相关理论，巩固基本理论知识。利用多学科融合的功能实验平台，通过设置综合性实验和设计性实验，可有效激发学生的学习兴趣和主动性，培养学生的基本科研思维、实验技能和综合分析能力。由千实验课是分组实行，同学们要有团队合作精神、要积极参与。 （五）重视临床实践和社会调查 病理生理学以患者为主要对象，研究的是患病机体的功能代谢变化。因此，早期接触临床患者，对相关疾病有一个感性认识（如慢性阻塞性肺疾病时出现呼气性呼吸困难、长期缺氧引起忤状指等），可提高学习兴趣和学习效率。 最近10来年，国外越来越多的学校推行“服务学习＂的理念，强调在服务于社会的过程中进行学习。作为医学生，要有高度的社会责任感和博大的仁爱心，以解除广大病患疾苦为己任，在学习过程中多做社会调查，促进学以致用。 （王建枝） 1.简述学习病理生理学的重要性。 2.举例说明疾病过程中发现和干预主导环节的重要性。 3.简述医学实验课程的重要性。 1.王建枝绪论II王建枝，殷莲华．病理生理学．北京：人民卫生出版社，2013. 2.金惠铭．绪论II金惠铭，王建枝．病理生理学．北京：人民卫生出版社，2008. 3肖献忠绪论II肖献忠病理生理学北京：高等教育出版社，2004（王建枝） 疾病(disease)是对应千健康的一种异常生命状态，在疾病与健康之间还存在一种亚健康状态。本节将围绕疾病的相关概念、发生发展的原因、基本机制和转归等问题，概述疾病发生发展的一些基本规律、相关研究方法和发展趋势。 第一节疾病的相关概念一、疾病 人类对疾病的认识经历了从愚昧到科学的漫长过程。在生产力和科技水平低下的原始社会，人们认为疾病是鬼神作怪的结果。古印度医学（大约在公元前2000—1000年）认为疾病是气、胆、痰三种“体液＂的失衡。中国古代医学（大约在公元前770—公元265年）认为疾病是阴阳五行的失调。古希腊医学家希波克拉底(Hippocrates，公元前460一370年）则认为，疾病是由于来自心脏的血液、肝脏的黄胆汁、脾脏的黑胆汁和脑中的黏液四种元素的失衡所引起。 通过大量的动物实验和人体观察和验证，人们对疾病有了更深入的了解和更科学的认识。认为疾病是在一定病因作用下，机体内稳态(homeostasis)调节紊乱而导致的异常生命活动过程。在疾病过程中，躯体、精神及社会适应上的完好状态被破坏，机体进入内环境稳态失衡、与环境或社会不相适应的状态。 值得注意的是，许多情况下患者可能有明显不舒服的感觉，但临床检查却不能发现相关异常改变，这种情况被称为医学上无法解释的躯体症状(medically unexplained physical symptoms, MUPS)。英国一项调查结果显示，到普通诊所就医者50％为MUPS，而去医院就诊者1/3为MUPS；北美的一项调查结果也显示，因感觉胸痛、呼吸困难、晕眩、头痛等症状的初次就医者中，只有16％能查出器官病变。面对MUPS患者，医师除认真地检查外，耐心细致的沟通和关心显得尤为重要。 二、健康 传统观念认为不生病便是健康。1946年，世界卫生组织宪章的前言(the Preamble to the Constitution of the World Health Organization)中对健康提出的定义是：健康不仅是没有疾病或衰弱现象(infirmity),而是躯体上、精神上和社会适应上的一种完好状态(state of complete well-being)。可见，健康至少包含健壮的体魄、健全的心理精神状态和良好的社会适应状态。 躯体上的完好状态指躯体结构、功能和代谢的正常，采用当今的科技手段未发现任何异常现象。精神上的完好状态指人的情绪、心理、学习、记忆及思维等处千正常状态，表现为精神饱满、乐观向上、愉快地从事工作和学习，能应对紧急的事件，处理复杂的问题。社会适应上的完好状态指人的行为与社会道德规范相吻合，能保持良好的入际关系，能在社会中承担合适的角色。 值得一提的是，心理健康与身体健康可相互影响，心理的不健康可伤害身体，甚至引起躯体疾病；反之，长期躯体疾病的折磨也可引发精神和心理上的障碍。此外，健康的标准随经济发展、社会进步而变化。在不同地区，不同年龄的人群中健康的标准也会略有不同。增强健康意识，保障个人和大众的健康是每个人和医务工作者义不容辞的责任。 第二章疾病概论 三、亚健康 介于健康与疾病之间的一种生理功能低下状态被称为亚健康(sub-health)。世界卫生组织的一项调查表明，人群中真正健康者约占5%，患疾病者约占20%，而处于亚健康状态者约占75%。中年人是亚健康的高发人群。 亚健康的主要表现形式为：O躯体性亚健康状态：主要表现为疲乏无力，精神不振，适应能力和工作效率降低，免疫力差等。＠心理性亚健康状态：主要表现为焦虑、烦躁、易怒、注意力不集中、失眠多梦等，严重时可伴有胃痛、心悸等表现。这些问题的持续存在可诱发心血管疾病及肿瘤等的发生。＠社会性亚健康状态：主要表现为与社会成员的关系不和谐，心理距离变大，产生被社会抛弃和遗忘的孤独感。若上述表现持续一定时间，经医院检查排除疾病后可诊断为亚健康。 引起亚健康的原因复杂，如学习、工作负荷过重使人身心疲惫，导致神经、内分泌功能失调是亚健康的最常见原因，由此引起的亚健康被称为＂慢性疲劳综合征”(chronic fatigue syndrome)。环境、食物和噪音污染均可导致人体抵抗力下降，个人生活及工作方式不科学（如吸烟、酗酒、缺乏体力活动、作息时间不规律等）破坏人体正常的平衡，家庭、社会及个人的不顺心事过多致人焦虑或恐惧也可导致亚健康。此外，自然老化以及某些遗传因素也可能在亚健康的发生发展中发挥作用。 亚健康状态处于动态变化之中，若适时采取积极、健康的生活、工作和思维方式，亚健康状态可向健康转化；若长期忽视亚健康状态，不予积极应对，则亚健康状态可向疾病转化。医务工作者应充分认识亚健康的危害性，重视疾病预防，促使亚健康向健康转化。 四、不同医学模式对疾病与健康的认识 19世纪以来盛行的生物医学模式(biomedi cal model)以经典西方医学为理论基础，强调从生物属性认识疾病的发生发展，注重自然环境对人体的影响、生物病原体的致病作用以及疾病中躯体生物学的异常变化。 然而，由于人的社会属性，社会和心理因素在人类疾病发生发展中的作用不可忽视。据此，恩格尔(G. L. Engel)于1977年在《科学》杂志发表论文，提出了生物－心理－社会医学模式(bio-psycho-social medical model)。该医学模式的特点是：心强调心理、社会因素在区分健康与疾病中的作用。例如，肥胖在欧美国家被视为肥胖病，而在非洲某些国家肥胖不但不是病，反而是美的标志；＠强调心理、社会因素在疾病发病和防治中的作用。例如，长期负性情绪、不良生活方式（如吸烟、酗酒、营养过度等）、社会关系紧张、环境污染、噪音、拥挤等心理、社会因素均可成为疾病的原因；营养缺乏病和传染病的流行与社会制度、国民经济、卫生条件等社会因素密切相关。 随着工业化进程的加快，环境污染（包括水、大气、衣药、化学品和核污染等）问题日趋严重，环境污染对人类健康的影响引起关注。由此，最近有人提出生物－心理－社会－环境医学模式(bio-psycho-social-environ medical model)，强调自然环境的改变或污染在疾病发生发展中的作用。 从生物心理－社会医学模式或生物－心理－社会－环境医学模式角度，健康与疾病不仅是生物现象，也是社会现象；医学不是单纯的自然科学，而是一门涉及社会学、心理学、哲学、人类学、法学、生态学等等的综合学科；对疾病的防治不能仅仅局限千预防接种、用药、手术等生物学方法，必须扩大到心理、社会和环境层面。疾病防治不仅是医学界的问题，也是整个社会的问题。为此，对医务工作者的知识、能力和素质方面有更高的要求，医者更需注重心理、社会、环境等因素在疾病发生、发展、转归及防治中的作用。 五、疾病谱 疾病谱(spectrum of disease)是指根据特定地区特定疾病的发病率或死亡率或危害程度对疾病进行的排序。随着社会制度、经济状况、医疗卫生条件、生活习惯、生产方式和环境污染等的变化，疾病谱亦会发生明显改变。美国疾病控制与预防中心统计数据显示，1900年导致美国人死亡的前五位疾病排序是肺炎(pneumonia)、结核(tuberculosis)、腹泻(diarrhea)、肠炎(enteritis)和心脏病(heart diseases)。然而，随着美国社会的高度工业化，交通拥堵、环境污染、社会竞争日趋激烈，恶性肿瘤、心脑血，管病等慢性非传染性疾病的发病率及死亡率逐渐上升。至1997年，导致美国入死亡的前五位疾病的排序则是心脏病(heart disease)、恶性肿瘤(cancer)、脑卒中(stroke)、慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease)和非故意伤害(unintentional injuries)。 在我国，1949年前由千卫生条件差，传染病引起的死亡率占总死亡率50％以上。1949年后，随着广大人民生活水平的提高及医疗卫生条件的不断改善，传染病的发病率及死亡率大大降低，取而代之的是一些慢性非传染性疾病。到20世纪90年代，占我国人口死因前四位的疾病为：心脑血管疾病、恶性肿瘤、呼吸系统疾病和意外伤害。可见，即使在丰衣足食和良好的医疗卫生条件下，仍需密切关注疾病谱的改变，保持健康的饮食和生活方式，谨防糖尿病、冠心病、脑卒中等“富贵病”的发生发展。 还值得注意的是，由于人均寿命的显著延长，全球人口老龄化间题日趋严重，一些与老龄相关的疾病（如阿尔茨海默病、骨质疏松等）的患病率急剧上升。疾病谱的变化挑战未来中国的医疗决策。因此，必须重视和追踪疾病谱的改变。 总之，我国健康领域近年来取得显著成就，医疗卫生服务体系日益健全，人民健康水平和身体素质持续提高。2015年我国人均预期寿命巳达76.34岁，婴儿死亡率、5岁以下儿童死亡率、孕产妇死亡率分别下降到8.1、10.7和20.1/10万，总体上优于中高收入国家平均水平。然而，工业化、城镇化、入口老龄化、疾病谱变化、生态环境及生活方式变化，也给维护和促进健康带来新的挑战，亟需从国家战略层面解决关系健康的重大和长远问题。最近，“健康中国”被确立为中国优先发展的国策，2016年10月，国务院颁布了《“健康中国2030”规划纲要》，目标是力争到2030年人人享有全方位、全生命周期的健康服务，人均预期寿命达到79岁，主要健康指标进入高收入国家行列（表2-1)。作为医务工作者，为实现“健康中国“目标贡献力量，义不容辞。 健康中国建设主要指标2015年2020年2030年 健康水平指标 人均预期寿命（岁）76.3477.379.0 婴儿死亡率(%0)8.17.55.0 5岁以下儿童死亡率(%0)10.79.56.0 孕产妇死亡率(1/10万）20.118.012.0 城乡居民达到《国民体质测定标准》合格以上的人数比例（％）89.690.692.2居民健康素养水平（％）3.64.355.3经常参加体育锻炼人数（亿人）102030重大慢性病过早死亡率（％）19.117.1913.37每千常住人口执业（助理）医师数（人）2.22.53.0个人卫生支出占卫生总费用的比重（％）29.328.025.0地级及以上城市空气质量优良天数比率（％）76.7>80持续改善地表水质量达到或好于Ill类水体比例（％）66>70持续改善健康服务业总规模（万亿元）>816第二节病因学—、疾病的常见病因病因是指引起疾病必不可少的、赋予疾病特征或决定疾病特异性的致病因素。病因种类繁多，对大多数疾病（尤其是慢性病）的病因目前尚不十分明确。根据来源，可将病因分为外源性和内源性两大类。 （－）外源性病因 1.生物因素(biolog ical factors)主要包括病原微生物和寄生虫。这类病因引起感染性疾病，其致病性取决于病原体侵入的数量、毒性及侵袭力，亦与机体本身的防御及抵抗力有关。生物致病因素的作用特点是：心病原体有特定的入侵门户和定位。例如，甲型肝炎病毒可从消化道入血，经门静脉到肝，在肝细胞内寄生和繁殖并致病。＠病原体必须与被侵个体相互作用才能引起疾病。例如，由甲型流感病毒（也称真鸡瘟病毒或欧洲鸡瘟病毒）引起的禽流感(bird flu)-$是一种人兽共患的传染病，而伪鸡瘟（也称亚洲鸡瘟）病毒对人一般无感染性。＠病原体作用于机体后常可引起免疫反应，而致病微生物的自变异可产生抗药性。 2.理化因素(phys i cal and chemical factors)主要包括高温（或寒冷）、高压（或突然减压）、电流、辐射、机械力、噪声、强酸、强碱及毒物等，其致病性主要取决于理化因素本身的作用强度、部位及持续时间。物理因素的致病特点：心大多数物理性致病因素只引发疾病但不影响疾病的发展；＠除紫外线和电离辐射外，一般潜伏期较短或无潜伏期；＠对组织损伤无明显选择性；＠致病作用与机体的反应性关系不大。化学因素的致病特点：心多数化学因素对组织、器官的损伤有一定选择性，如CC14主要引起肝细胞中毒、采主要损伤肾脏等；＠在疾病发生发展中都起作用、可被体液稀释、中和或被机体解毒；＠其致病作用除了与毒物本身的性质、剂量有关外，还与其作用部位和整体的功能状态有关；＠除慢性中毒外，化学因素致病的潜伏期一般较短。 5.社会心理因素(social-psychological factors)随着“生物医学模式”向“生物－心理－社会医学模式”的转换，心理和社会因素在疾病发生发展中的作用日益受到重视。心理和社会因素包括长期的紧张工作、不良的人际关系，恐惧、焦虑、悲伤及愤怒等情绪反应，以及自然灾害和生活事件的突t，记然打击等。这些因素可引起精神障碍性疾病，如抑郁症等；还可通过精神、心理作用导致机体不同器官或系统的功能、代谢紊乱及形态结构变化，参与高血压、冠心病及溃疡病等疾病的发生发展过程。关于精神因素引起躯体疾病的分子机制，目前尚不清楚。（二）内源性病因1.遗传因素(genetic factors)遗传因素指染色体畸变和基因变异引起的疾病。染色体畸变包括数目畸变和结构畸变两类，其中常染色体畸变通常可导致先天性智力低下，生长发育迟缓，伴五官、四肢、皮纹及内脏等多发畸形。性染色体畸变表现为性征发育不全，有时伴智力低下等。基因变异包括基因点突变、缺失、插入或倒位等突变类型。这些异常通过改变DNA碱基顺序或碱基类型，致使蛋白质结构、功能发生变化而致病。如甲型血友病是由于位千X染色体上的凝血因子VIII基因发生缺失、插入或点突变，导致凝血因子VIII活性缺失、凝血障碍、出血倾向。该病一般男性发病。 遗传易感性(genetic suscept加lity)指由遗传因素所决定的个体患病风险（即在相同环境下不同个体患病的风险）。例如，糖尿病肾病(d i abetic nephropathy)的发生发展与遗传易感性密切相关，有些糖尿病患者(20%-25%）不论血糖控制好坏，患病多年也不会发生糖尿病肾病。相反，有些糖尿病患者即使血糖控制良好，在短期内便可出现严重的糖尿病并发症。这种现象与遗传易感性有关。 个体对疾病的易感性并不完全由基因型决定，环境致病因子导致的基因异常表达和修饰在疾病（特别是高血压、糖尿病等复杂疾病）的发生发展中起重要作用。可见，遗传易感性受环境因素影响。因此，近年来表观遗传(epigenetics)的研究受到关注。有些由表观遗传异常引起的疾病，如高糖高脂饮食加链尿佐菌素(streptozotocin)复制的大鼠2型糖尿病，可从亲代传至子代。可见，表观遗传改变在疾病的发生、发展和遗传中均起重要作用。 总之，没有病因就不可能发生疾病，因此在疾病的防治中也强调对因处理的相应策略。然而，目前对很多疾病的病因尚不明确，相信随着医学研究的不断进展，更多疾病的病因将会得到阐明。 二、疾病发生的条件 1.基本概念疾病发生的条件(condition)是指能促进或减缓疾病发生的某种机体状态或自然环境或社会因素。 条件本身不引起疾病，但可影响病因对机体的作用。例如，结核杆菌是引起结核病的病因，但在生活条件和生活习惯良好、营养充足的人群，一定量的结核杆菌侵入并不一定引起结核病。然而，在营养不良、居住条件恶劣、过度疲劳等”条件”下，由于机体抵抗力减弱，即使少量结核杆菌进入机体便可引起结核病。再例如，夏季天气炎热有利于细菌传播、消化液分泌减少、生冷食物摄取过多，这些可促进致病菌在胃肠道的繁殖；因此，“炎热”作为条件可促进消化道传染病的发生。此外，年龄和性别也可作为某些疾病发病的条件。例如小儿易患呼吸道和消化道传染病，这可能与小儿呼吸道、消化道的解剖生理特点和防御功能不够完善有关。妇女易患胆石病、癒症以及甲状腺功能亢进等疾病，而男子则易患动脉粥样硬化、胃癌等疾病。 值得注意的是，原因或条件在不同疾病中可独立存在或互相转化。例如：心有一些疾病，只要有致病因素的作用便可发生，并不需要条件的存在，例如机械暴力、高温局部作用、大量剧毒化学物质作用于机体时，无需任何条件，即可分别引起创伤、烧伤和中毒；＠同一因素对一种疾病来说是致病因素，而对另一种疾病则为条件，例如，营养缺乏是营养不良症的致病因素，而营养缺乏使机体抵抗力降低，却又是某些疾病（如结核病）发生的重要条件之一；＠一种疾病所引起的机体的某些变化，可以成为另一疾病或另一些疾病发生的条件，例如，糖尿病引起的机体抵抗力降低可以成为感染性疾病如痄、拥、败血症、结核病、肾盂肾炎的发生条件。因此，重视对疾病病因和条件的研究，对疾病的预防有重要意义。 第三节发病学 发病学(pathogenesis)主要研究疾病发生发展的规律和机制。不同疾病均有其特定的发生机制和发展规律，本章仅讨论疾病发生发展的一般规律及基本机制。 —、疾病发生发展的—般规律 指各种疾病过程中一些普遍存在的共同规律，归纳如下：（一）内稳态失衡机体的内稳态平衡是保持正常生命活动和健康的先决条件，内稳态平衡是生物体内各种自我调节(self-regulation)的结果。其中，反馈(feed-back)机制在内稳态中起着重要作用。例如，当甲状腺素(T3、兀）分泌过多时，T＂兀可反馈性抑制下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素(thyrotropin-releasing hormone, TRH)和腺垂体促甲状腺激素(thyrotropic hormone, TSH)，使甲状腺素的分泌量降至正常水平，反之亦然。当遗传性甲状腺素合成酶缺陷使甲状腺素的合成不足时，上述反馈机制不能发挥作用而导致内稳态失衡(homeostatic deregulation)，此时TSH的过度分泌将依次引起甲状腺实质细胞大量增生，甲状腺肿，T"兀分泌过多，表现为甲状腺功能亢进。 （二）损伤与抗损伤并存对损伤做出抗损伤反应是生物体的重要特征，也是生物体维待生存的必要条件。在正常机体和疾病发生发展过程中，损伤与抗损伤作用常常同时出现，贯穿始终且不断变化（图2-1)。 以烧伤为例，高温引起皮肤、组织坏死，大量渗出可导致循环血量减少、血压下降等损伤性变化；与此同时，机体启动抗损伤反应，如白细胞增加、微动脉收缩、心率加快、心输出量增加等。如果损伤较轻，则通过各种抗损伤反应和恰当的治疗，机体即可恢复健康；反之，若损伤较重，又无恰当和及时的治疗，则病情恶化。可见，损伤与抗损伤反应的斗争及其力量对比常常影响疾病的发展方向和转归。 值得指出的是，损伤与抗损伤之间无严格界限，可相互转化。例如，在严重失血性休克早期，小动脉、微动脉收缩有助千动脉血压的维持，但若收缩时间过久，就会加重组织器官的缺血、缺氧损伤和功能障碍。由于不同疾病中损伤与抗损伤反应的差异，构成了各种疾病的不同特征。在疾病的防治中，应尽量支持和加强抗损伤反应，减轻和消除损伤反应，同时还要预防抗损伤反应向损伤反应转化。（三）因果交替因果交替(causal alteration)指疾病发生发展过程中，由原始病因作用于机体所产生的结果又可作为病因，引起新的后果。这种因果的相互转化常常加重病情，导致恶性循环(vicious cycle)。例如，由不同原因引起的失血性休克中组织血液灌流进行性下降的过程，是因果交替导致恶性循环而加重损伤的典型范例（图2-2)。 大出血（一级病因） 心输出量减少 血压下降 交感神经兴奋微循环淤血 （一级结果）组织缺氧（二级病因） 由于原因和结果的互相转化和交替，很多疾病一旦发生或进展到一定程度后，即使在原始病因已不存在时，通过因果交替规律仍可推动疾病的进展。因此，作为医务工作者，揭示不同疾病中因果交替的内在机制、及时发现并打断这种恶性循环，便可使疾病朝着有利于机体健康的方向发展。 值得一提的是，疾病发展过程中虽然存在因果转化，但并不是所有环节都同等重要，其中有的环节起决定性作用，为其他环节的发生发展所必需，被称为发病的主导环节。例如：甲状腺功能亢进时常引起心律失常，而心律失常往往又会引起心绞痛、心肌梗死甚至心力衰竭。然而，这些心脏病变的最根本原因是过量甲状腺激素对心肌代谢、血流动力学及神经内分泌（如交感肾上腺素、肾素－血管紧张素－醒固酮系统）的不利影响。因此，甲状腺功能亢进是疾病的主导环节，治疗时应针对甲状腺功能亢进。可见，了解疾病发生发展的主导环节，对诊断和治疗疾病具有重要意义。 （四）局部与整体关联 疾病可表现为局部变化或全身变化或两者兼有。通过神经体液途径的调节，局部病变可影响整体，而机体的全身功能状态也可影响局部病变的发生发展。例如，毛襄炎（痀痄）可引起局部充血、水肿等炎性反应，还可通过神经体液途径引起白细胞升高、发热、寒战等全身性表现。如果体质强壮、身体功能状态良好，加以适当的抗炎治疗，局部拥痄可很快痊愈；反之，也可引起全身性感染，严重时可引起脓毒血症(sepsis)等严重后果。有些局部改变是全身性疾病的表现，如糖尿病患者局部皮肤报痒、溃烂，是全身性血糖持续升高的毒性反应，此时若单纯给予局部治疗而不控制糖尿病则不会得到预期效果。因此，医务工作者应善于识别局部和整体病变之间的主从关系，抓住主要矛盾进行处理，不能“头疼医头、脚疼医脚”。 二、疾病发生发展的基本机制 正常状态下，机体通过神经、体液的精细调节，使各系统、器官、组织、细胞之间的活动互相协调，机体处于稳态。疾病发生时，稳态被打破，机体将通过复杂的机制进行调节，以建立疾病状态下的新稳态。在错综复杂的机制中，神经、体液、细胞和分子水平的调节(neurohumoral-cellular-molecular regulation)是所有疾病发生发展过程中存在的共同机制。 （一）神经机制神经系统在人体生命活动的维持和调控中起主导作用，因此，许多致病因素通过改变神经系统的功能而影响疾病的发生发展。 有些致病因子可直接损害神经系统，例如，流行性乙型脑炎病毒(epidemic encephalitis B)可直接破坏神经细胞，导致高热、意识障碍、惊厥、强直性痉挛和脑膜刺激征等。神经毒素1－甲基－4－苯基－1'2,3,6－四氢咄唗（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP)作用于脑时，可选择性损伤多巴胺系统，导致患者出现运动障碍等躯体表现。肝功能障碍等引起高氨血症时，氨进入脑组织可导致神经递质失衡，还可干扰脑细胞能量代谢、损伤神经细胞质膜和线粒体的功能，最终导致脑功能障碍。有机磷衣药中毒可致乙酰胆碱酷酶失活，使大量乙酰胆碱在神经－肌肉接头处堆积，引起肌肉痉挛、流涎、多汗等胆碱能神经过度兴奋的表现。 有些致病因子可通过神经反射引起相应器官系统的功能代谢变化，例如，大出血致休克时，由于动脉血压降低，对颈动脉窦及主动脉弓处压力感受器的刺激强度减弱，使抑制性传入冲动减少，由此导致交感神经系统反射性强烈兴奋、外周血管收缩，在回升血压的同时可能导致组织缺血缺氧。 此外，各种社会心理因素，如长期人际关系紧张、心情抑郁、焦虑、烦恼等，也可通过目前尚不完全明确的机制损伤中枢神经系统而导致躯体疾病，被称为身心疾病(psyc hosomatic di sease)。（二）体液机制体液是维持机体内环境稳定的重要因素。疾病中的体液机制指致病因素通过改变体液因子(humoral factor)的数量或活性，引起内环境紊乱而致病的过程。体液因子的种类繁多，包括全身作用的体液性因子（如胰岛素、胰高血糖素、组胺、儿茶酚胺、前列腺素、补体、凝血因子及纤溶物质等）、局部作用的体液性因子（如内皮素和某些神经肤等）、细胞因子（如白介素和肿瘤坏死因子等）。 第二章疾病概论 体液性因子主要通过以下五种方式作用于靶细胞：心内分泌(endocrine)：体内一些特殊的分泌细胞分泌的各种化学介质，如激素，通过血液循环输送到身体的各个部分，被远距离靶细胞上的受体识别并发挥作用。＠旁分泌(paracrine)：某些分泌的信息分子只能对邻近的靶细胞起作用，如神经递质、某些血管活性物质（如一氧化氮、内皮素）等。＠自分泌(autocrine)：细胞对自身分泌的信息分子起反应，许多生长因子是以这种方式起作用。＠神经分泌(neurosecretion)：脊椎动物的下丘脑－脑垂体或尾部神经细胞可通过神经血管单元、细胞体、轴突和树突等部位分泌神经激素，并通过脑脊液和（或）血液循环至全身发挥作用。这些激素不同于神经递质，一般存在于神经细胞中的分泌颗粒中，与载体蛋白结合而存在，其中载体蛋白部分可用三聚乙睦－复红法等进行染色。神经分泌细胞存在于所有脊椎动物(vertebrates)的中枢和外周神经系统。＠内在分泌(intracrine)：指相关分子在细胞内产生后，无需向细胞外分泌而直接在细胞内起作用。例如，甲状旁腺激素相关蛋白(parathyroid hormone related protein, PTHrP)除通过上述经典方式影响远隔或近邻细胞的功能外，还可进入细胞核，调节细胞自身的功能。在应激条件下，内质网产生的caspase-12可通过内在分泌方式直接影响细胞核的功能（图2-3)。 `血液循环`·-·-．一-· \靶细胞@\\@ 在许多疾病的发生发展中，神经机制常常与体液机制共同参与，被称为“神经体液机制”。例如，情绪属于高级神经活动，长期情绪紧张是高血压病的危险因素，其神经体液机制为：心长期情绪紧张或严重的心理压力可导致大脑皮质和皮质下中枢（主要是下丘脑）功能紊乱，此时血管运动中枢反应性增强，交感神经兴奋，导致去甲肾上腺素释放增加，小动脉紧张性收缩；＠交感兴奋还可刺激肾上腺髓质释放肾上腺素，导致心率加快、心输出量增加；＠交感兴奋还可引起肾小动脉收缩，促进肾素释放，激活肾素－血管紧张素－醒固酮系统，导致全身血容量增高。上述神经体液机制共同作用的结果是升高血压。 （三）细胞机制 细胞是生物机体最基本的结构、功能单位，致病因素可损伤细胞的代谢、功能和结构，从而引起细胞的自稳调节紊乱。有些因素（如外力、高温等）对细胞的损伤无选择性；而另一些因素则有选择性地损伤细胞，如肝炎病毒侵入肝细胞、疤原虫侵犯红细胞、采中毒时主要损伤肾脏、1－甲基4－苯基－1,2,3,6四氢咙唗(MPTP)主要损伤多巴胺能神经元、人类免疫缺陷病毒感染主要破坏T淋巴细胞等。 不同致病因素可通过损伤细胞膜和多种细胞器而导致功能障碍。例如，细胞膜上负责离子主动转运的各种泵失调时，包括钠泵(Na+-K+-ATP酶）和钙泵(Ca2+-Mg2+-ATP酶）等，将导致细胞内外离子失衡，造成细胞内Na\Ca2＋大量积聚、细胞水肿甚至死亡，最终导致器官功能障碍。线粒体是细胞的能量发电站，很多病理因素可损伤线粒体，抑制三狻酸循环、脂肪酸的B－氧化、呼吸链的氧化磷酸化耦联等产能过程，造成ATP生成不足或同时伴有过氧化物产生增多，细胞功能障碍甚至死亡。 （四）分子机制 细胞的生命活动由分子执行，因此，在疾病过程中细胞的损伤均涉及分子的变化。自20世纪末以来，大量研究试图从分子水平研究生命现象和揭示疾病机制，由此产生了分子生物学(molecular biology)、分子病理学(molecular pathology)或分子医学(molecular medicine)学科，还产生了分子病(molecular disease)的概念。 分子病是由遗传物质或基因（包括DNA和RNA)的变异引起的一类以蛋白质异常为特征的疾病。已经发现的分子病有多种，如濂刀型细胞贫血是由于血红蛋白单基因突变，导致其分子中B－肤链氨基端第6位亲水性谷氨酸被疏水性缅氨酸取代，形成溶解度下降的血红蛋白S(hemoglobin S, HbS)。在低血氧分压的毛细血管区，HbS凝胶化形成棒状结构，使红细胞扭曲呈濂刀状，引起贫血。此外，由千这种僵硬的铺状红细胞不能通过毛细血管，加上HbS的凝胶化使血液黏滞度增大，导致毛细血管阻塞，局部组织器官缺血缺氧，因而出现脾大、胸腹疼痛等表现。蚕豆病（俗称蚕豆黄）是由于编码6－磷酸－葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase, G-6-PD)的基因缺陷所引起的溶血性疾病。 在无需基因变异的条件下，蛋白质分子本身的翻译后异常修饰或折叠也可致病。例如，由朊蛋白(prion)异常折叠引起疯牛病(prion.disease或mad cow disease)或人类的克－雅病(Creutzfeldt-Jakob disease)。由于这类疾病均涉及蛋白质空间构象的异常改变，故又被称为构象病(conformational邮ease)。可见，基因及其表达调控环境是决定身体健康或患病的基础。 值得注意的是，随着对疾病分子机制研究的不断深入，揭示了大量信号分子或信号通路在不同疾病发生发展中的关键作用。然而，这些研究成果在防治疾病及降低疾病负担方面并没有获得预期的结果。例如，消耗了大量资源的全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)将超过3700个DNA单核昔酸变异(single nucleotide polymorphisms, SNPs)与427种疾病关联，但已有53％的后期研究证明这些多态性并不引起疾病（这些多态性被称为dead hit)，剩余部分的临床价值也不乐观。因此，在研究疾病的分子机制时，不能忽视整体的调节作用。 三、老化在疾病发生发展中的作用及机制 （一）老化或衰老的概念 老化(aging)和衰老(senescence)均是机体在增龄过程中由于形态改变、功能减退、代谢失调而导致机体对外部环境适应力下降的综合状态。老化倾向于描述生理性增龄过程，而衰老则指伴有严重退行性变的、快速的病理性老化。老化是一些增龄性疾病的共同促发因素。 （二）老龄人的代谢特点及其与疾病发生发展的关系老年机体功能、代谢变化的特点及其病理生理学意义归纳如下：白(heat shock proteins汃急性期反应蛋白(acute phase proteins)等，以增加机体对各种致病因素的抵抗力。但老年机体由于各系统、器官功能全面下降，在应激条件下机体难以对体内、外致病因素做出迅速有效的反应。因此，老年人在高温、寒冷、疲劳、感染等紧急情况下比年轻人更容易产生严重后果。在诊治老年患者时，必须考虑老年机体的患病特征。 第四节疾病的转归 疾病的转归主要有康复和死亡两种，其走向取决于病因的类型及损伤程度、机体抗损伤反应的能力以及合理及时的治疗方案等因素。 一、康复 根据康复(recovery)的程度，可分为完全康复(complete recovery)和不完全康复(incomplete recovery)。心完全康复是指疾病所致的损伤完全消失，机体的功能、代谢及形态完全恢复正常。例如，由大出血性引起的急性功能性肾衰竭，如果能得到及时合理的处理，患者在短时间内可达到完全康复。有些感染性疾病，康复后还可使机体获得特异性免疫力，如天花可获得终生免疫能力。＠不完全康复是指疾病所致的损伤得到控制，主要症状消失，机体通过代偿机制维持相对正常的生命活动。但是，此时疾病基本病理改变并未完全恢复，有些可留有后遗症(sequelae)。 二、死亡 死亡(death)｀＼是生命活动过程的必然结局，分为生理性和病理性两种。生理性死亡是由千机体各器官的自然老化所致，又称衰老死亡。病理性死亡是指由疾病以及各种严重伤害导致的死亡。根据哺乳动物生长期以及细胞分裂次数推测，人的自然寿命可达125-175年。然而，实际生活中的生理性死亡非常少见，绝大多数属于病理性死亡。 脑死亡 对死亡的精确判定一直是一个难题。传统观点认为，死亡过程包括濒死期(agonal stage汃临床死亡期(stage of clinical death)和生物学死亡期(stage of biological death)。显然，依据这一分期很难准确判定死亡时间。 在临床上，医务工作者一直把心跳和呼吸的永久性停止作为死亡的标志（即心肺死亡模式）。然而，随着起搏器、呼吸机等复苏技术的普及和不断进步，使上述“心肺死亡”时间的确定面临挑战。基于上述问题以及器官移植的广泛开展，亟需一个从医学、法律和伦理方面均可被接受的死亡标准。 1968年，美国哈佛大学医学院死亡定义审查特别委员会正式提出将脑死亡(brain death)作为人类个体死亡的判断标准。脑死亡是指全脑功能（包括大脑、间脑和脑干）不可逆的永久性丧失以及机体作为一个整体功能的永久性停止。 1.脑死亡的判断标准自从脑死亡概念提出以来，多个国家的相关研究机构相继制定了脑死亡标准，其基本内容均与1968年首次提出的“哈佛标准”相同或相似，即：心自主呼吸停止。脑干是控制呼吸和心跳的中枢，脑干死亡以呼吸心跳停止为标准。然而，由于心肌具有自发收缩特性，在脑干死亡后的一定时间内还可能有微弱的心跳，因此，自主呼吸停止被认为是临床脑死亡的首要指标。＠不可逆性深度昏迷。＠脑干神经反射消失（如瞳孔散大或固定，瞳孔对光反射、角膜反射、咳嗽反射、吞咽反射消失）。＠脑电波消失。＠脑血液循环完全停止。 2.确定脑死亡的意义心可协助医务人员判定患者的死亡时间、适时终止复苏抢救。不但可节省卫生资源，还可减轻社会和家庭的经济和情感负担。＠有利于器官移植。虽然确定“脑死亡”并非WTE器官移植的需要，然而，由于借助呼吸、循环辅助装置，可使脑死亡者在一定时间内维待器官组织的低水平血液灌注，有利于局部器官移植后的功能复苏，为更多人提供生存和健康生活的机会。 脑死亡已经引起越来越多的学者和民众关注，美国、英国、法国、瑞典、荷兰、日本等30多个国家己制定脑死亡法并在临床将脑死亡作为宣布死亡的依据。在我国，1988年提出有关脑死亡的诊断问题，1999年在武汉市召开了脑死亡标准（草案）专家研讨会，已经审定通过了《脑死亡判断标准（成人）》和《脑死亡判定技术规范》。虽然争议尚存，但脑死亡立法正在我国稳步推进。 3.脑死亡与“植物状态”(vegetative state)脑死亡须与“植物状态”或“植物人＂鉴别，后者是指大脑皮层功能严重受损导致主观意识丧失，但患者仍保留皮层下中枢功能的一种状态。在植物状态与脑死亡的众多差异中，最根本的区别是植物状态患者仍保持自主呼吸功能。 第五节疾病研究的基本方法 疾病的研究方法繁多，针对不同性质的疾病，可选择截然不同的研究策略。下面将从流行病学、临床研究和基础研究层面简述之。 一、流行病学研究 流行病学研究(epidemiological study)主要用于描述疾病与健康状态的分布特点，探讨疾病的病因和影响因素。研究结果对疾病的诊断、疗效和预后评价以及预防策略的制订有指导意义。由千计算机和大数据分析技术的发展，大大提高了流行病学研究的效率。 关于流行病学的研究方法，按其性质可分为描述性、分析性和实验性研究。心描述性研究(d e scriptive study)：指应用调查或观察的方法，真实地描述疾病、健康或其他卫生事件在不同时间、地点、人群的分布特征，为研究病因提供线索和科学假设。研究结果常以案例报告、现况调查等形式呈现。＠分析性研究(analytic study)：指通过病例对照或队列研究等方法，发现影响疾病发生发展及其分布特征的因素。＠实验性研究(experimental study)：指通过人为控制某些因素进行临床或现场试验，以验证病因和评价疾病的防治效果。此外，还可通过对疾病分布特点及其影响因素进行数学建模，模拟疾病流行过程，达到预测疾病流行趋势、描述疾病流行规律、考核疾病防治效果。 二、临床研究 临床研究(clinical research)主要以患者为研究对象，以疾病的病因、诊断、治疗和预防为研究内容，以医疗服务机构为主要研究基地，由多学科人员共同参与组织实施的科学研究活动。其目标是明确病因、早期正确诊断、有效防治疾病。临床研究包括观察性研究(observational study)和实验性研究(exper imental study)。观察性研究主要针对临床症状、体征和实验室检查结果，探讨疾病发生发展的规律。临床实验性研究主要包括人体实验、动物实验和体外实验。入体实验是医学研究中不可缺少的环节，主要用于了解不同治疗方案的效果，探索有效的新治疗方法或检测新药的治疗效果和毒副作用。任何新技术、新药物在临床推广应用之前，都必须先通过人体实验。在设计和执行人体实验时，必须严格遵守人体实验的伦理原则。 目前常用的临床研究可按其结果的可靠程度降序排列为：萎萃分析(meta analysis)、随机对照研究(randomized control trial)、队列研究(cohort study)、病例对照研究(c ase control study)、个案报道(case report)、动物在体研究(animal in vivo study)、动物离体研究(animal ex vivo study)和体外实验(in vitro study)。 三、基础研究 医学研究中大量的前期理论性工作及其应用效果的检测（包括新药药效、药代动力学、毒性等）均属于基础研究的范畴。对一种特定疾病而言，理论性研究内容主要包括：确定致病因子的致病作用，阐明致病因子的作用途径和机制，探讨减轻或阻止或预防致病因子发挥作用的策略。在这一过程中，需要在加入特定致病因子或同时加入阻断剂之后的不同时间点对特定组织器官进行观察，这些工作显然是无法在人体进行的。因此，大量的医学基础研究必须通过复制人类疾病的模型来实现。 常用的疾病模型包括整体动物模型、离体器官或组织模型和离体细胞模型，下面简述其优缺点。 （一）整体动物模型 这类模型能从整体水平（神经－体液－器官／组织－分子）较全面地体现临床疾病的特征，是最能体现人类疾病特征的实验模型。由于人类是高度进化的生物体，因此，动物进化程度越高，越能反映人类疾病时的改变。动物模型的局限性是：心干扰因素复杂，实验条件难以控制，个体之间的实验数据差异较大；＠由于人类与动物在结构、功能和代谢以及语言和思维等方面的差异，动物实验结果只能供临床参考和借鉴，必须经过临床实践检验后方能用千人类疾病的防治；＠高等动物（如猿猴等）试验周期长，价格昂贵。 此外，在进行动物实验时，要严格遵循国际公认的相关动物管理和实验条例，在伦理委员会的指导和监管下实施。 （二）离体器官模型 离体器官在合适的温度、氧气及营养条件下，可在体外生存并维持其功能。例如，离体大（小）鼠脑片在适当培养条件下可长期存活，已被广泛用于中枢神经系统疾病的研究。离体大鼠心脏在适宜灌注条件下可跳动数小时，可用于研究各种心肌损伤和保护的机制和策略。最近，有人用干细胞技术，在体外从单细胞水平开始培养类器官(organoids)获得成功。 离休器官模型的优点是可排除神经调节造成的干扰，集中研究某一种或几种体液因素对疾病发生发展的影响。其缺点是离体状态下器官功能难以长久维待，不宜于慢性疾病或病理过程的实验研究。 （三）细胞模型在含有相关营养成分的培养基以及适量的氧气和二氧化碳条件下，动物及人体的各种细胞可在体外培养成活或增殖。通过药物处理或基因操控技术，可复制特定人类疾病的细胞损伤模型。 从动物或入体组织直接分离的细胞被称为原代细胞(primary cell)，它在功能、代谢及形态方面具有与动物或人体细胞十分类似的特点，如体外培养的心肌细胞可有节律性搏动。原代细胞的缺点是：难以同步化处理，所以细胞的均一性较差，即从特定组织制备的原代细胞可能处于不同的发育时期；一些分化程度较高的细胞（如心肌细胞、神经细胞）增殖能力低，体外培养时间受限，且不能传代。此外，原代培养细胞转染效率低。因此，原代细胞是分析单个细胞形态、代谢或功能改变的理想模型，但很难满足需要大样本量的定量分析或全体细胞的转基因效能的定量分析。 当某些原代细胞经长期培养、筛选后，其功能、代谢、形态趋千均一化，并获得无限增殖及永生化的特征，称为细胞株(cell line)。用细胞株的研究可克服上述原代细胞的一些缺点，干扰因素少、便千同步化、实验条件更易控制且便于进行基因操控。其主要缺点是：与整体差别大；经过选择的永生化细胞株可能部分或完全丧失原代细胞的特性；细胞株在长期传代过程中可能发生变异。所以，即使来自同一祖先、具有同样学名的细胞株，可能存在完全不同的形态、代谢和功能表现；同一名称的细胞株若来自千不同的传代次数(passage)，也可能具备完全不同的性质。因此，用细胞株进行研究时，所获结果必须在整体水平进行检验；如果出现重复性差的情况，需要特别注意上述问题。 除上述三个层次的生物学模型外，通过联合应用生物信息学、生物物理学等新型交叉学科技术对相关疾病进行建模，对疾病的研究也有一定的辅助作用。此外，大部分疾病模型是通过采用不同的生哪{ti物技术进行人工诱发而成（如各种基因操控模型等），但有些疾病模型为自然发生（如自发性高血压等）。与其他学科一样，病理生理学的基本研究方法也涉及分子、细胞、组织或器官、动物整体、临床观察以及流行病学调查等层面，在疾病研究中应根据研究目的和关键科学问题灵活运用。 四、医学研究的局限性和发展趋势 随着医学科学和技术的不断进步以及人们对疾病与健康在认识上的改变，对疾病病因和发病机制以及诊断防治的研究从理念到技术手段方面均在不断变革。依照笛卡尔法则中“将复杂事物拆分为简单事物的原则”，医学和生命科学在人体物质组成的拆分方面取得了丰硕成就。例如，依靠显微镜、细胞培养、单细胞RNA测序等技术，已经或正在阐明人体内不同细胞群的分类和组成。通过细胞类型特异性示踪、单细胞基因和蛋白质组学和膜片钳等技术，可检测单个细胞的功能和代谢过程。特别是20世纪80年代分子生物学技术的快速发展，成为推动分子医学发展的重要工具，已经逐步成为医学领域不可或缺的诊疗手段之一。这些研究的直接成果是，人类已经能够有效地治疗或控制多数急性传染病有效地预防或控制多种慢性病。 应用现有的研究方法（包括基因或分子研究技术）虽然可部分解析入类的行为，但这些方法对人类精神世界的阐释明显不及对物质世界那样精准而有效。对于针对人类精神世界的高级功能研究，无论是将精神归于上帝的笛卡尔，还是认为上帝已死的尼采、康德以及近代的海德格尔，都未能提供一个有效的方法论体系。这也是人类至今尚未能解开记忆之谜、对情感和精神类疾病的病因和防治缺乏有效研究手段的症结所在。随着神经影像学、神经环路标记、透明脑、活体电生理和电化学等检测技术的不断发展，将促进人类对大脑功能和相关疾病的理解。 下面简述传统医学向近现代医学发展过程中，一些受到关注的思维或实践范式的主要特点和局限性。（－）传统医学传统医学(traditional medicine)是指在近现代医学之前，已经独立发展起来的多种医疗知识体系。WHO对传统医学的定义是：利用基千植物、动物、矿物药物、精神疗法、肢体疗法等对疾病进行诊治和预防的医学。值得注意的是，很多文明古国都有自己的传统医学。中国的传统医学即为“中医学”。 传统医学主要依靠直觉和经验诊治和预防疾病，其医疗实践过程中体现了人文、哲学和艺术以及个体化医疗，体现了从整体水平认识和诊治疾病。传统医学的主要不足是缺乏系统、科学的评估体系，有关诊治经验难以验证并向大众推广。 （二）循证医学 1992年，D. Sackett首次提出循证医学(evidence-based medicine)的概念、。循证医学的实质是一种方法学，其中心思想是依据基础和临床研究证据诊治疾病。在循证医学指导下的医疗实践中，各项诊治决策均有据可查并可推广应用，故对疾病的诊疗更具科学性。通过对近30年来循证医学数据的分析，大量用千疾病诊断或治疗的指南(guidelines)应运而生。然而，目前在循证医学所依赖的研究证据的获取方式及数量等方面还存在极大的局限性，根据这些数据，尚不能确定在疾病发生发展过程中谁是因、谁是果；谁是启动或推进因素、谁是伴随因素等重要问题。 例如，慢性肾病(chronic kindey disease)是肾脏损害的一种状态。根据目前的循证医学数据，多种慢性肾病的发生发展过程中可出现血管紧张素II增高和高血压，如免疫球蛋白A肾病(immunoglobulin A nephropathy)微小病变型肾病(minimal change nephrosis)、高血压肾病(hypertensive nephropathy)糖尿病肾病(diabetic nephropathy)狼疮性肾炎(lupus nephritis)等，因此，血管紧张素转化酶抑制剂(angiotensin II-coversing enzyme inh加tor)在这些慢性肾病中被广泛引用。然而，由千血管紧张素不一定是上述慢性肾病的主导因素或不一定在上述所有慢性肾病中发挥作用，其防治效果对慢性肾病患者或部分患者当然会非常有限。同样，类风湿关节炎患者虽然临床表现相似，但其病程、对治疗的反应及预后却不同，根据目前的循证医学数据还不能达到有效的针对性诊疗。 （三）精准医学 在此背景下，美国科学院、工程院、国立卫生研究院及科学委员会于2011年共同发表文章，提出了向精准医学(precision medicine)迈进的倡议。2015年1月，美国总统B. Obama在国情咨文中正式宣布了美国的精准医学计划(precision medicine initiative)。2015年3月，我国科技部首次召开精准医学战略专家会议，计划启动我国的精准医疗计划，并将精准医疗列为“十三五“健康保障发展问题研究的重大专项之一。2016年6月，国家科技部正式批准我国第一批精准医学研究项目。 实施精准医疗的前提是，必须收集每例患者基因组学、表观基因学、蛋白组学、信号转导学、临床症状体征及临床实验室检测数据，结合体内微生物学、外环境暴露学、社会学等资料，建立完善的个体信息档案和疾病知识共享平台；在大数据(big data)的框架下开展循证医学研究，通过长期追踪和动态分析，寻找疾病的驱动因素和分子基础。可见，精准医学的实现可能打破两千多年来以症状和部位命名疾病的方式，对疾病进行重新分类和命名；精准医学还将改变西方医学一直沿用的从尸体解剖中寻找致病原因和解析发病机制的医学研究思维模式；其终极目标是实现对疾病更加精准的个体化诊治和预防。 精准医疗是一项极其巨大的工程。要实现精准医疗，大数据的收集、数据库的建立、有效管理和合理应用至关重要。我国国务院办公厅在2016年6月发布的《关于促进和规范健康医疗大数据应用发展的指导意见》中指出，要大力推动健康医疗信息系统和公众健康医疗数据互联融合、开放共享，使其更好地为医疗机构和大众健康管理服务。因此，作为医务工作者，必须掌握大数据的相关知识。 （四）转化医学(translational medicine) 20世纪末，美国国立卫生研究院(U nited States National Institutes of Health, NIH)每年的科研经费高达200多亿美元，期间发表了大量高水平科研论文、发明了大量新技术、积累了大量新知识。然而，统计数据显示，人们健康状况的改善似乎没有达到预期效果。迫于社会压力，NIH于2003年提出转化医学的概念。转化医学是指将基础医学研究和临床治疗连接起来的一种思维方式，其主要目的是要打破基础医学与药物研发、临床及公共卫生之间的屏障，把基础研究获得的知识成果快速转化为临床和公共卫生方面的防治新方法。转化医学提倡的是从“实验台到临床”(bench to bed)的连续、双向、开放的研究过程。在我国，已经有大量医药院校和科研单位均相继成立了转化医学中心，为我国转化医学研究奠定了基础。 （王建枝） 1.举例说明病因与条件的区别。2.举例说明诱因在疾病发生发展中的作用。3.举例说明社会和心理因素如何导致躯体疾病。 4.举例说明哪些因素可引起疾病谱的改变。5.举例说明因果交替如何加重疾病。6.举例说明疾病发生发展过程中局部与整体的关联。7.举例说明疾病过程中神经调节失衡如何影响分子水平的改变。8.举例说明如何根据关键科学问题选择疾病的研究策略。 第二章疾病概论 1.王迪浔，金惠铭人体病理生理学北京：人民卫生出版社，20082.金惠铭绪论、疾病概论II金惠铭，王建枝病理生理学北京：人民卫生出版社，2008.3.王建枝绪论、疾病概论II王建枝，殷莲华．病理生理学北京：人民卫生出版社，2013.4.吴伟康疾病概论I/李桂源病理生理学北京：人民卫生出版社，2005. 5.卫生部脑死亡判定小组．脑死亡判定标准（成人）（修订稿）和脑死亡判定技术规范（成人）（修订稿）．中国脑血管病杂志，2009,6(4):220-2246.葛均波，徐永健．内科学．北京：人民卫生出版社，2013水是机体的重要组成成分和生命活动的必需物质，人体的新陈代谢是在体液环境中进行的。体液是由水和溶解于其中的电解质、低分子有机化合物以及蛋白质等组成，广泛分布于组织细胞内外。分布于细胞内的液体称细胞内液(intracellular fluid, ICF)，它的容量和成分与细胞的代谢和生理功能密切相关。浸润在细胞周削的是组织间液(interstitial fluid)，其与血浆（血管内液）共同构成细胞外液(extracellul扣fluid,ECF)。细胞外液构成了人体的内环境，是沟通组织细胞之间和机体与外界环境之间的媒介。为了保证新陈代谢的正常进行和各种生理功能的发挥，必须维持内环境相对稳定。 第一节水、钠代谢紊乱—、正常水、钠平衡 体内水的容量及电解质的成分和浓度是通过机体的自稳调节机制控制在一个相对稳定的、较窄的范围内，疾病和外界环境的剧烈变化常会引起水、电解质平衡的紊乱，从而导致体液的容量、分布、电解质浓度和渗透压的变化。这些紊乱得不到及时纠正，常会引起严重后果，甚至危及生命，故水和电解质平衡在临床上具有十分重要的意义，纠正水和电解质紊乱的输液疗法是临床上经常使用和极为重要的治疗手段。 （一）体液的容量和分布 体液的含量可因性别、年龄和胖瘦而有差别。男性体液含量较高，女性因脂肪较多体液含量相对较低；儿童的体液含量相对较成人高。健康成年男性体液总量约占体重的60%（女性约50%），其中细胞内液约占体重的40%，细胞外液约占体重的20%，细胞外液中的血浆约占体重的5%，其余的15％为组织间液。组织间液中有极少的一部分分布千一些密闭的腔隙（如关节袭、颅腔、胸膜腔、腹膜腔）中，为一特殊部分，也称第三间隙液。由于这一部分是由上皮细胞分泌产生的，又称为跨细胞液(transcellular fluid)。 （二）体液的电解质成分 细胞内液和细胞外液电解质成分有很大的差异。细胞外液的组织间液和血浆的电解质在构成和数量上大致相等，在功能上可以认为是一个体系，阳离子主要是Na+，其次是K+,Ca2•,M忙等，阴离子主要是Cl一，其次是HC03-、HPO广、SO广及有机酸和蛋白质，两者的主要区别在千血浆含有较高浓度的蛋白质(7%），而组织间液的蛋白质含量仅为0.05%-0.35%，这与蛋白质不易透过毛细血管进入组织间液有关。其对维持血浆胶体渗透压、稳定血管内液（血容量）有重要意义。 细胞内液中，K是重要的阳离子，其次是Na•,ca气Mg2+，Na十的浓度远低千细胞外液。主要阴离子是HP042一和蛋白质，其次是HCO户Cl-、SO广等。各部分体液中所含阴、阳离子数的总和是相等的，并保持电中性，如果以总渗透压计算，细胞内外液也是基本相等的。绝大多数电解质在体液中是游离状态。 （三）体液的渗透压 溶液的渗透压取决于溶质的分子或离子的数目，体液内起渗透作用的溶质主要是电解质。血浆和组织间液的渗透压90%-95％来源于单价离子Na•,Cl一和HCO;，剩余的5%～10％由其他离子、葡萄糖、氨基酸、尿素以及蛋白质等构成。血浆蛋白质所产生的渗透压极小，仅占血浆总渗透压的1/200，与血浆晶体渗透压相比微不足道，但由于其不能自由通透毛细血管壁，因此对于维持血管内外液体的交换和血容量具有十分重要的作用。通常血浆渗透压在290-31Ommol/L之间，在此范围里称等渗，低千此范围的称低渗，高千此范围的称高渗。 维持细胞内液渗透压的离子主要是K十与HPO广，尤其是K飞细胞内液的电解质若以mmoVL为单位计算，与细胞外液的渗透压基本相等。（四）水的生理功能和水平衡1.水的生理功能水是机体中含量最多的组成成分，是维持入体正常生理活动的重要营养物质之一，水的生理功能是多方面的：(1)促进物质代谢：水既是一切生化反应的场所，又是良好的溶剂，能使物质溶解，加速化学反应，有利于营养物质的消化、吸收、运输和代谢废物的排泄。水本身也参与水解、水化、加水脱氧等重要反应。 (2)调节体温：水的比热大，能吸收代谢过程中产生的大量热能而体温不至于升高。水的蒸发热大，lg水在37"C完全蒸发需要吸收575卡热量，所以蒸发少量的汗就能散发大量的热量。水的流动性大，能随血液迅速分布全身，而且三部分体液中水的交换非常迅速，使得物质代谢中产生的热量能够在体内迅速均匀分布。因为水有这些特点，因而水可以调节体温和维持产热和散热的平衡。 (3)润滑作用：泪液可以防止眼球干燥而有利于眼球转动，唾液可保持口腔和咽部湿润而有利于吞咽，关节埏的滑液有利于关节转动，胸膜和腹膜腔的浆液可减少组织间的摩擦等都是水的润滑作用。 (4)体内的水有相当大的一部分是以结合水的形式存在（其余的以自由水的形式存在）。这些结合水与蛋白质、黏多糖和磷脂等相结合，发挥其复杂的生理功能。各种组织器官含自由水和结合水的比例不同，因而坚实程度各异，心脏含水79%，比血液仅少4%（血液含水83%），但由于心脏主要含结合水，故它的形态坚实柔韧，而血液则循环流动。 2.水平衡正常人每日水的摄入和排出处于动态平衡之中。水的来源有饮水、食物水、代谢水。成人每日饮水量波动于1000-1300ml之间，食物水含量约700-900ml。糖、脂肪、蛋白质等营养物质在体内氧化生成的水称为代谢水，每日约300ml（每100g糖氧化时产生60ml，每100g脂肪可产生107ml，每100g蛋白质可产生41ml)，在严重创伤如挤压综合征时大量组织破坏可使体内迅速产生大量内生水。每破坏1kg肌肉约可释放850ml水。 机体排出水分的途径有四个，即消化道（粪）、皮肤（显性汗和非显性蒸发）、肺（呼吸蒸发）和肾（尿）。每日由皮肤蒸发的水（非显性汗）约500ml，通过呼吸蒸发的水分约350ml。前者仅含少量电解质，而后者几乎不含电解质，故这两种不感蒸发排出的水分可以当作纯水来看待。在显性出汗时汗液是一种低渗溶液，含NaCl约为0.2%，并含有少量的K十，因此，在炎夏或高温环境下活动导致大量出汗时，会伴有电解质的丢失。健康成入每日经粪便排出的水分约为150ml，由尿排出的水分约为1000-1500ml。必须指出，正常成人每日至少必须排出500ml尿液才能清除体内的代谢废物。因为成人每日尿液中的固体物质（主要是蛋白质代谢终产物以及电解质）一般不少于35g，尿液最大浓度为60-70g/L，所以每日排出35g固体溶质的最低尿量为500ml，再加上非显性汗和呼吸蒸发以及粪便排水量，则每日最低排出的水量为1500ml。要维持水分出入量的平衡，每日需水约1500-2000ml,称日需要量。在正常情况下每日的出入量保持平衡（图3-1)。尿量则视水分的摄入情况和其他途径排水的多少而增减。 （五）电解质的生理功能和钠平衡 机体的电解质分为有机电解质（如蛋白质）和无机电解质（即无机盐）两部分。形成无机盐的主要金属阳离子为K+,Na+,Ca2＋和Mg2+，主要阴离子则为C仁HC03-,HPO广等。无机电解质的主要功能是维持体液的渗透压平衡和酸碱平衡；维持神经、肌肉和心肌细胞的静息电位并参与其动作电位的形成；参与新陈代谢和生理功能活动。 第三章水、电解质代谢紊乱 正常水摄人（饮水＋食物，1700 五三-_J l 身体内全部水分细胞内液1细胞外液约占体重的60%(27L)I(ISL)（以70kg成人计，,.约为42L)粪便水(150ml)皮肤蒸发(500ml)呼吸蒸发(350ml)不感性排出(1000ml)尿量(1000-lSOOml)正常成人体内含钠总量为40-50mmoVkg体重，其中60%-70％是可以交换的，约4.0％是不可交换的，主要结合于骨骼的基质。总钠量的50％左右存在于细胞外液，10％左右存在于细胞内液。血清Na十浓度的正常范围是135-145mmoVL，细胞内液中的Na十浓度仅为lOmmoVL左右。成人每日饮食摄入钠约100-200mmol。天然食物中含钠甚少，故人们摄入的钠主要来自食盐。摄入的钠儿乎全部由小肠吸收，N旷主要经肾随尿排出。摄入多，排出亦多；摄入少，排出亦少。正常情况下排出和摄入钠量儿乎相等。此外，随着汗液的分泌也可排出少量的钠，钠的排出通常也伴有氯的排出。（六）体液容量及渗透压的调节细胞外液容量和渗透压相对稳定是通过神经－内分泌系统的调节实现的。渗透压感受器主要分布在下丘脑视上核和室旁核。正常渗透压感受器闾值为280mmoVL，当成人细胞外液渗透压有1%~2％变动时，就可以影响抗利尿激素(antidiuretic hormone, ADH)的释放。非渗透性刺激，即血容量和血压的变化可通过左心房和胸腔大静脉处的容量感受器和颈动脉窦、主动脉弓的压力感受器而影响ADH的分泌。当机体内水分不足或摄入较多的食盐而使细胞外液的渗透压升高时，则刺激下丘脑的视上核渗透压感受器和侧面的口渴中枢，产生兴奋。可以反射性引起口渴的感觉，机体主动饮水而补充水的不足。另一方面促使ADH的分泌增多，ADH与远曲小管和集合管上皮细胞管周膜上的v2受体结合后，激活膜内的腺昔酸环化酶，促使cAMP升高并进一步激活上皮细胞的蛋白激酶，蛋白激酶的激活使靠近管腔膜含有水通道的小泡镶嵌在管腔膜上，增加了管腔膜上的水通道，增加了水通道的通透性，从而加强肾远曲小管和集合管对水的重吸收，减少水的排出；同时抑制醒固酮的分泌，减弱肾小管对Na十的重吸收，增加Na•的排出，降低了N旷在细胞外液的浓度，使已升高的细胞外液渗透压降至正常。反之，当体内水分过多或摄盐不足而使细胞外渗透压降低时，一方面通过抑制ADH的分泌，减弱肾远曲小管和集合管对水的重吸收，使水分排出增多；另一方面促进醒固酮的分泌，加强肾小管对Na十的重吸收，减少Na十的排出，从而使细胞外液中的Na十浓度增高，结果已降低的细胞外液渗透压增至正常。在正常条件下，尿量具有较大的变动范围(500-2000ml)，说明肾在调节水的平衡上有很大的潜力。只有在肾功能严重障碍时，对水的总平衡才有较大影响。实验证明，细胞外液容量的变化可以影响机体对渗透压变化的敏感性。许多伴有血容量减少的疾病，其促使ADH分泌的作用远超过血浆晶体渗透压降低对ADH分泌的抑制，说明机体优先维持正常的血容量。其他因素，如精神紧张、疼痛、创伤以及某些药物和体液因子，如氯磺丙脉、长春新碱、环磷酰胺、血管紧张素II等也能促使ADH分泌或增强ADH的作用。近年还证明，心房钠尿肤(atrial natriuretic peptide, ANP)和水通道蛋白也是影响水Na十代谢的重要体液因素。心房钠尿肤是一组由心房肌细胞产生的多肤，约由21~33个氨基酸残基组成。当心房扩展、血容量增加、血Na十增高或血管紧张素增多时，将刺激心房肌细胞合成和释放ANP。ANP释放入血后，主要从四个方面影响水钠代谢：心减少肾素的分泌；＠抑制醒固酮的分泌；＠对抗血管紧张素的缩血管效应；＠桔抗醒固酮的滞N旷作用。因此，有人认为体内可能有一个ANP系统与肾素－血管紧张素－醒固酮系统共同担负着调节水钠代谢的作用。 水通道蛋白(aquaporin, AQP)-$是一组构成水通道与水通透有关的细胞膜转运蛋白，广泛存在于动物、植物及微生物界。目前已经发现的约有200余种AQP存在于不同的物种中，其中至少有13种AQP亚型存在于哺乳动物体内。每种AQP有其特异性的组织分布。不同的AQP在肾脏和其他器官的水吸收和分泌过程中有着不同的作用和调节机制。如AQP1位于近曲小管髓拌降支管腔膜和基膜以及降支直小血管管腔膜和基膜，对水的运输和通透发挥调节作用。AQP2和AQP3位于集合管，在肾脏浓缩机制中起重要作用。当AQP2发生功能缺陷时，将导致尿崩症。拈抗AQP3可产生利尿反应。AQP4位千集合管主细胞基质侧，可能提供水流出通道；在脑内也有AQP4的分布，与脑水肿的发生有关。在肺泡上皮I型细胞有AQP5分布，对肺水肿的发生有一定作用。 近年来的细胞内信息传递研究提示，ADH调节集合管重吸收水而浓缩尿液的过程与ADH受体V2R（集合管有多种VR，但参与水转运的主要是V2R)和AQP2关系密切。当ADH释放入循环后，与集合管主细胞管周膜上的V2R结合，并通过偶联的三磷酸鸟昔结合蛋白(GTP-binding protein)，激活腺昔酸环化酶使细胞内cAMP增高，再依次激活cAMP依赖的蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)。PKA使主细胞管腔膜下的胞质襄泡中的AQP2发生磷酸化，触发含AQP2的胞质痰泡向管腔膜转移并融合嵌入管腔膜，致管腔膜上AQP2密度增加，对水的通透性提高，继而通过胞饮作用，将水摄入胞质，由存在于管周膜上持续活化的AQP3或AQP4在髓质渗透压梯度的驱使下将水转运到间质，再由直小血管带走。ADH与V2R解离后，管腔膜上的AQP2重新回到胞质襄泡。如果ADH水平持续增高（数小时或更长）可使AQP2基因活化，转录及合成增加，从而提高集合管AQP2的绝对数量。 总之，水通道的发现对于水代谢的研究有重要意义，随着对AQP研究的深入，人们对全身水代谢的生理过程和水平衡紊乱的机制将会有更多新的认识。 二、水、钠代谢紊乱的分类 水、钠代谢紊乱往往是同时或相继发生，并且相互影响，关系密切，故临床上常将两者同时考虑。在分类时，一般是根据体液容量和渗透压分为：(1)低渗性脱水。 (2)高渗性脱水。 (3)等渗性脱水。 第三章水、电解质代谢紊乱 2.水中毒。 3.水肿。 三、脱水 脱水(dehydration)指入体由千饮水不足或病变消耗大量水分，不能及时补充，导致细胞外液减少而引起新陈代谢障碍的一组临床症候群，严重时会造成虚脱，甚至有生命危险，需要依靠补充液体及相关电解质来纠正和治疗。脱水常伴有血钠和渗透压的变化，根据其伴有的血钠或渗透压的变化，脱水可分为低渗性脱水（即细胞外液减少合并低血钠）；高渗性脱水（即细胞外液减少合并高血钠）；等渗性脱水（即细胞外液减少而血钠正常）等。 （一）低渗性脱水（低容量性低钠血症）低渗性脱水(hypotonic dehydration)特点是失Na十多于失水，血清N旷浓度<135mmol/L，血浆渗透压<290mmol/L，伴有细胞外液量的减少。也可称为低容量性低钠血症(hypovolemic hyponatremia)。 1.原因和机制常见的原因是肾内或肾外丢失大量的液体或液体积聚在“第三间隙"(thirdspace)后处理措施不当所致，如只给水而未给电解质平衡液。(1)经肾丢失：l)长期连续使用利尿药，如吹塞米、依他尼酸、嗟嗓类等，这些利尿剂能抑制髓拌升支对Na十的重吸收。2)肾上腺皮质功能不全：由于醒固酮分泌不足，肾小管对钠的重吸收减少。3)肾实质性疾病：如慢性间质性肾疾患可使髓质正常间质结构破坏，使肾髓质不能维持正常的浓度梯度和髓拌升支功能受损等，均可使Na十随尿液排出增加。 4)肾小管酸中毒：肾小管酸中毒(renal tubular acidosis, RTA)是一种以肾小管排酸障碍为主的疾病。主要发病环节是集合管分泌W功能降低，H＋－Na十交换减少，导致N旷随尿排出增加，或由于座固酮分泌不足，也可导致N旷排出增多。 (2)肾外丢失： l)经消化道失液：丧失大量消化液而只补充水分，这是最常见的原因。如呕吐、腹泻导致大量含N旷的消化液丧失；或因胃、肠吸引术丢失体液而只补充水分或输注葡萄糖溶液。2)液体在第三间隙积聚：如胸膜炎形成大量胸水，腹膜炎、胰腺炎形成大量腹水等。3)经皮肤丢失：大量出汗：汗虽为低渗液，但大量出汗也可伴有明显的钠丢失（每小时可丢失约30-40mmol/L的钠），若只补充水分则可造成细胞外液低渗；大面积烧伤可导致液体和N旷的大量丢失，若只补充水分，可发生低渗性脱水。 2.对机体的影响 (1)细胞外液减少，易发生休克：低渗性脱水的主要特点是细胞外液量减少。由于丢失的主要是细胞外液，严重者细胞外液量将显著下降，同时由于低渗状态，水分可从细胞外液向渗透压相对较高的细胞内转移，从而进一步减少细胞外液量，并且因为液体的转移，致使血容量进一步减少，故容易发生低血容量性休克。外周循环衰竭症状出现较早，患者有直立性眩晕、血压下降、四肢厥冷、脉搏细速等症状。 (2)血浆渗透压降低：无口渴感，故机体虽缺水，但却不思饮，难以自觉从口服补充液体。同时，由于血浆渗透压降低，抑制渗透压感受器，使ADH分泌减少，远曲小管和集合管对水的重吸收也相应减少，导致低比重尿和尿量无明显减少。但在晚期血容量显著降低时，ADH释放增多，肾小管对水的重吸收增加，可出现少尿。 (3)有明显的失水体征：由于血容量减少，组织间液向血管内转移，使组织间液减少更为明显，因而患者皮肤弹性减退，眼窝和婴幼儿冈门凹陷。(4)经肾失钠的低钠血症患者，尿钠含量增多，如果是肾外因素所致者，则因低血容量所致的肾血流量减少而激活肾素－血管紧张素－醒固酮系统，使肾小管对钠的重吸收增加，结果导致尿N旷含量减少。3.防治的病理生理基础(1)防治原发病，去除病因。(2)适当的补液。(3)原则上给予等渗液以恢复细胞外液容量，如出现休克，要按休克的处理方式积极抢救。（二）高渗性脱水（低容量性高钠血症）高渗性脱水(hypertonic dehydration)的特点是失水多于失钠，血清Na十浓度＞150mmol/L，血浆渗透压＞310mmol/L。细胞外液量和细胞内液量均减少，又称低容量性高钠血症(hypovolemic hypematremia)。1.原因和机制(1)水摄入减少：多见于水源断绝、进食或饮水困难等情况；某些中枢神经系统损害的患者、严重疾病或年老体弱的患者也因无口渴感而造成摄水减少。一日不饮水，丢失水约1200ml（约为体重的2%）。婴儿一日不饮水，失水可达体重的10%，对水丢失更为敏感，故临床上更应特别注意。(2)水丢失过多：l)经呼吸道失水：任何原因引起的过度通气（如瘛症和代谢性酸中毒等）都会使呼吸道黏膜不感性蒸发加强，如果持续时间过长又未得到水分的补充，则由千其损失的都是不含任何电解质的水分，故可以引起低容量性高钠血症。2)经皮肤失水：高热、大量出汗和甲状腺功能亢进时，均可通过皮肤丢失大量低渗液体，如发热时，体温每升高l.5t，皮肤的不感性蒸发每日约增加500ml。 3)经肾失水：中枢性尿崩症时因ADH产生和释放不足，肾性尿崩症时肾远曲小管和集合管对ADH反应缺乏及肾浓缩功能不良时，肾排出大量低渗性尿液，使用大量脱水剂如甘露醇、葡萄糖等高渗溶液，以及昏迷的患者鼻饲浓缩的高蛋白饮食，均可产生溶质性利尿而导致失水。 4)经胃肠道丢失：呕吐、腹泻及消化道引流等可导致等渗或含钠量低的消化液丢失。 以上情况在口渴感正常的人，能够喝水和有水喝的情况下，很少引起高渗性脱水，因为水分丢失的早期，血浆渗透压稍有升高时就会刺激口渴中枢，在饮水以后，血浆渗透压即可恢复。但如果没有及时得到水分的补充，再由于皮肤和呼吸道蒸发丧失单纯水分，体内水的丢失就大于钠的丢失，造成高渗性脱水。 2.对机体的影响 (1)口渴：由千细胞外液高渗，通过渗透压感受器刺激中枢，引起口渴感，循环血量减少及因唾液分泌减少引起的口干舌燥，也是引起口渴感的原因。这是重要的保护机制，但在衰弱的患者和老年人，口渴反应可不明显。 (2)细胞外液含量减少：由于丢失的是细胞外液，所以细胞外液容量减少，同时，因失水大于失钠，细胞外液渗透压升高，可通过刺激渗透压感受器引起ADH分泌增加，加强了肾小管对水的重吸收，因而尿量减少而尿比重增高。 (3)细胞内液向细胞外液转移：由于细胞外液高渗，可使渗透压相对较低的细胞内液向细胞外转移，这有助于循环血批的恢复，但同时也引起细胞脱水致使细胞皱缩。 (4)血液浓缩：由于血容量下降，可反射性地引起醋固酮分泌增加，但在早期由千血容撮变化不明显，醒固酮分泌可不增多。一般在液体丢失达体重4％时，即可引起醒固酮分泌增加，后者增强肾小管对Na十的重吸收，它与ADH一起有助于维持细胞外液容量和循环血量，使其不致下降太多。ADH的分泌增多促使水重吸收增多，加上细胞内液向细胞外液转移，均使细胞外液得到水分的补充，既有助于渗透压回降，又使血容量得到恢复，故在高渗性脱水时细胞外液量及血容量的减少均没有低渗性脱水明显。因此，这类患者血液浓缩、血压下降及氮质血症的程度一般也比低渗性脱水轻。 (5)中枢神经系统功能障碍：严重的患者，由千细胞外液高渗使脑细胞严重脱水时，可引起一系列中枢神经系统功能障碍，包括嗜睡、肌肉抽擂、昏迷、甚至死亡。脑体积因脱水而显著缩小时，颅骨与脑皮质之间的血管张力增大，因而可导致静脉破裂而出现局部脑出血和蛛网膜下腔出血。 严重的病例，尤其是小儿，由于从皮肤蒸发的水分减少，使散热受到影响，从而导致体温升高，称之为脱水热。3.防治的病理生理基础(1)防治原发病，去除病因。(2)补给体内缺少的水分，不能经口进食者可由静脉滴入5%～l0％葡萄糖溶液，但要注意，输入不含电解质的葡萄糖溶液过多反而有引起水中毒的危险，输入过快则又加重心脏负担。 （三）等渗性脱水等渗性脱水(isotonic dehydration)的特点是水钠成比例丢失，血容量减少，但血清N旷浓度和血浆渗透压仍在正常范围。 任何等渗性液体的大量丢失所造成的血容量减少，短期内均属等渗性脱水，可见于呕吐、腹泻、大面积烧伤、大量抽放胸水、腹水等。等渗性脱水不进行处理，患者可通过不感性蒸发和呼吸等途径不断丢失水分而转变为高渗性脱水；如果补给过多的低渗溶液则可转变为低钠血症或低渗性脱水。因此，单纯性的等渗性脱水临床上较少见。 四、水中毒 水中毒(water intoxication)的特点是患者水游留使体液量明显增多，血钠下降，血清Na十浓度～<135mmoVL，血浆渗透压<290mmoVL，但体钠总量正常或增多，故又称之为高容量性低钠血症(hypervolemic hyponatremia)。 1.原因和机制主要原因是由于过多的低渗性体液在体内湘留造成细胞内外液量都增多，引起重要器官功能严重障碍。 (1)水的摄入过多：如用无盐水灌肠，肠道吸收水分过多、精神性饮水过量和持续性大量饮水等。另外，静脉输入含盐少或不含盐的液体过多过快，超过肾脏的排水能力。因婴幼儿对水、电解质调节能力差，更易发生水中毒。 (2)水排出减少：多见千急性肾衰竭，ADH分泌过多，如恐惧、疼痛、失血、休克、外伤等，由于交感神经兴奋性解除了副交感神经对ADH分泌的抑制。在肾功能良好的清况下，一般不易发生水中毒，故水中毒最常发生于急性肾功能不全的患者而又输液不恰当时。2.对机体的影响(1)细胞外液量增加，血液稀释。 (2)细胞内水肿：血Na十浓度降低，细胞外液低渗，水自细胞外向细胞内转移，造成细胞内水肿，由千细胞内液容量大于细胞外液，过多的水分大都聚集在细胞内，因此，早期滞留在细胞间液中的水分尚不足以产生凹陷性水肿，在晚期或重度患者可出现凹陷症状。 (3)中枢神经系统症状：细胞内外液容量增大对中枢神经系统产生严重后果，因中枢神经系统被限制在一定体积的颅腔和椎管中，脑细胞的肿胀和脑组织水肿使颅内压增高，脑脊液压力也增加，此时可引起各种中枢神经系统受压症状，如头痛、恶心、呕吐、记忆力减退、淡漠、神志混乱、失语、嗜睡、视盘水肿等，严重病例可发生枕骨大孔症或小脑幕裂孔汕而导致呼吸心跳停止。轻度或慢性病例，症状常不明显，多被原发病所掩盖，一般当血Na十浓度降低至120mmoVL以下时，出现较明显的症状。(4)实验室检查可见血液稀释，血浆蛋白和血红蛋白浓度、血细胞比容降低，早期尿量增加（肾功能障碍者例外），尿比重下降。 3.防治的病理生理基础(1)防治原发病：急性肾衰竭、术后及心力衰竭的患者，应严格限制水的摄入，预防水中毒的发生。(2)轻症患者，只要停止或限制水分摄入，造成水的负平衡即可自行恢复。(3)重症或急症患者，除严格进水外，尚应给予高渗盐水，以迅速纠正脑细胞水肿，或静脉给予甘露醇等渗透性利尿剂，或吠塞米等强利尿剂以促进体内水分的排出。 五、水肿 过多的液体在组织间隙或体腔内积聚称为水肿(edema)。水肿不是独立的疾病，而是多种疾病的一种重要的病理过程。如水肿发生于体腔内，则称之为积水(hydrops)，如心包积水、胸腔积水、腹腔积水、脑积水等。 水肿的分类：CD按水肿波及的范围可分为全身性水肿(anasarca)和局部性水肿(local edema);＠按发病原因可分为肾性水肿、肝性水肿、心性水肿、营养不良性水肿、淋巴性水肿、炎性水肿等；＠按发生水肿的器官组织可分为皮下水肿、脑水肿、肺水肿等。 水肿是由多种原因引起的。全身性水肿多见于充血性心力衰竭（心性水肿）、肾病综合征和肾炎（肾性水肿）以及肝脏疾病（肝性水肿），也见千营养不良（营养不良性水肿）和某些内分泌疾病。有的全身性水肿至今原因不明，称“特发性水肿＂。局部性水肿常见千器官组织的局部炎症（炎性水肿），静脉阻塞及淋巴管阻塞（淋巴性水肿）等情况。比较少见的血管神经性水肿(angioneurotic edema)也属局部水肿。 （一）水肿的发病机制正常人体液容量和组织液容量是相对恒定的，这种恒定依赖于机体对体内外液体交换平衡和血管内外液体交换平衡的完善调节。当平动脉端匕衡失调时，就为水肿的发生奠定了基础。+32六＼一一一一一一一一一一一一一毛细血管血压－－－－－－－－－－－－－－－1.血管内外液体交换平衡失调正-?5-－－－－-－－－－－－血浆胶体渗透压－－－－－－－－－－－常情况下组织间液和血浆之间不断进行一一一一一一一组织鳍体渗透压－－－－－液体交换（图3-2)，使组织液的生成和回-2心文一一一一一一组织静水压－－－－－流保持动态平衡，而这种平衡主要受制于有效流体静压、有效胶体渗透压和淋巴回流等儿个因素。心驱使血管内液体向外滤出的力量是平均有效流体静压：毛细血管的平均血压为20mmHg，组织间隙的流体静压为-lOmmHg，两者之差约为30mmHg，即有效流体静压。＠促使液体回流至毛细血管内的力量是有效胶体渗透压：正常人血浆胶体渗透压为25mmHg，组织间液的胶体渗透压为15mmHg，两者之差为有效胶体渗透压，约lOmmHg。有效流体静压减图3-2血管内外液体交换示意图去有效胶体渗透压之差值是平均有效滤“一”代表体液流动方向过压。可见，正常情况下组织液的生成略大千回流。＠淋巴回流：组织液回流剩余的部分须经淋巴系统回流进入血液循环，正常成人在安静状态下每小时大约有120ml液体经淋巴系统进入血液循环。组织间隙流体静压升高时，淋巴液的生成速度加快。另外，淋巴管壁的通透性较高，蛋白质易通过。因此，淋巴回流不仅可把略多生成的组织液送回体循环，而且，可把毛细血管漏出的蛋白质、细胞代谢产生的大分子物质回吸收入体循环。上述一个或一个以上的因素同时或相继失调，都可能成为水肿发生的重要原因。 (1)毛细血管流体静压增高：毛细血管流体静压增高可致有效流体静压增高，平均有效滤过压增大。于是，组织液生成增多，当后者超过淋巴回流的代偿能力时，便可引起水肿。毛细血管流体静压增高的常见原因是静脉压增高。充血性心力衰竭时静脉压增高可成为全身水肿的重要原因；肿瘤压迫静脉或静脉的血栓形成可使毛细血管的流体静压增高，引起局部水肿。动脉充血也可引起毛细血管流体静压增高，成为炎性水肿发生的重要原因之一。 (2)血浆胶体渗透压降低：血浆胶体渗透压主要取决于血浆白蛋白的含量。当血浆白蛋白含量减少时，血浆胶体渗透压下降，而平均有效滤过压增大，组织液生成增加，超过淋巴代偿能力时，可发生水肿。引起血浆白蛋白含量下降的原因主要有：心蛋白质合成障碍，见于肝硬化和严重的营养不良；＠蛋白质丧失过多，见于肾病综合征时大量的蛋白质从尿中丧失；＠蛋白质分解代谢增强，见千慢性消耗性疾病，如慢性感染、恶性肿瘤等。 (3)微血管壁通透性增加：正常时，毛细血管只允许微量蛋白质滤出，因而，在毛细血管内外形成了很大的胶体渗透压梯度。当微血管壁通透性增高时血浆蛋白从毛细血管和微静脉壁滤出。于是，毛细血管静脉端和微静脉内的胶体渗透压下降，组织间液的胶体渗透压上升，促使溶质及水分滤出。见于各种炎症，包括感染、烧伤、冻伤、化学伤以及昆虫咬伤等。这些因素可直接损伤微血管壁或通过组胺、激肤类等炎性介质的作用而使微血管壁的通透性增高。这类水肿液的特点是所含蛋白量较高，可达30-60g/L。 (4)淋巴回流受阻：正常情况下，淋巴回流不仅能把组织液及其所含蛋白回收到血液循环，而且在组织液生成增多时还能代偿回流，具有重要的抗水肿作用。在某些病理条件下，当淋巴干道被堵塞，淋巴回流受阻或不能代偿性加强回流时，含蛋白的水肿液在组织间隙中积聚，形成淋巴性水肿。常见的原因有：恶性肿瘤侵入并堵塞淋巴管，乳腺癌根治术等摘除主干通过的淋巴结，可致相应部位水肿；丝虫病时，主要的淋巴管道被成虫堵塞，可引起下肢和阴袭的慢性水肿。这类水肿液的特点也是蛋白含量较高，可达40-50g/L，其原因是水和晶体物质透过血管壁回吸收到血管内，导致蛋白浓缩。 2.体内外液体交换平衡失调——钠、水猪留正常人钠、水的摄入量和排出量处于动态平衡状态，从而保持体液量的相对恒定。这种平衡的维持依赖于排泄器官正常的结构和功能，以及体内的容量及渗透压调节。肾在调节钠、水平衡中起重要的作用，平时经肾小球通过的钠、水总量，只有0.5%-1％左右排出体外，99%-99.5％被肾小管重吸收。约60%-70％由近曲小管主动吸收；远曲小管和集合管对钠、水吸收主要受激素调节，这些调节因素保证了球－管的平衡，在某些因素导致球管平衡失调时，便可导致钠、水渚留，成为水肿发生的重要原因（图3-3)。 (1)肾小球滤过率下降：当肾小球滤过钠水减少，在不伴有肾小管重吸收相应减少时，就会导致钠、水的游留。引起肾小球滤过率下降的常见原因有：心广泛的肾小球病变，如急性肾小球肾炎，炎性渗出物和内皮细胞肿胀或慢性肾小球肾炎肾单位严重破坏，肾小球滤过面积明显减少等。＠有效循环血量明显减少，如充血性心力衰竭、肾病综合征等使有效循环血量减少、肾血流量下降。以及继发于此的交感－肾上腺髓质系统、肾素－血管紧张素系统兴奋，使入球小动脉收缩，肾血流量进一步减少，肾小球滤过率下降，导致钠、水渚留。 (2)近曲小管重吸收钠水增多：当有效循环血量减少时，近曲小管对钠水的重吸收增加使肾排水减少，成为某些全身性水肿发病的重要原因。 l)心房钠尿肤分泌减少：正常人血液循环中就存在有低浓度的ANP，表明平时就有ANP从心肌细胞储存的颗粒中释放出来。当血容量、血压、血Na+含量等影响ANP释放的因素发生变化时，就会影响ANP的分泌和释放。如有效循环血量明显减少时，心房的牵张感受器兴奋性降低，致使ANP分泌减少，近曲小管对钠水的重吸收增加，从而导致或促进水肿的发生。 2)肾小球滤过分数(filtration fraction)增加：肾小球滤过分数增加是肾内物理因素的作用。肾小球滤过分数＝肾小球滤过率／肾血浆流量。正常时约有20％的肾血浆流量经肾小球滤过。充血性心力衰竭或肾病综合征时，肾血流量随有效循环血量的减少而下降，由于出球小动脉收缩比入球小动脉收缩明显，肾小球滤过率相对增高，随而肾小球滤过分数增加。此时由于无蛋白滤液相对增多，而通过肾小球后，流入肾小管周围毛细血管的血液，其蛋白和血浆胶体渗透压也相应增高，同时由于血流量的减少，流体静压下降。千是，近曲小管重吸收钠和水增加，导致钠水渚留。 (3)远曲小管和集合管重吸收钠水增加：远曲小管和集合管重吸收钠、水受激素调节。 l)睦固酮含量增高：睦固酮的分泌作用是促进远曲小管重吸收钠、进而引起钠水游留。醒固酮增加的常见原因是：心分泌增加：当有效循环血量下降，或其他原因使肾血流减少时，肾血管灌注压下降，可刺激入球小动脉壁的牵张感受器，肾小球滤过率降低使流经致密斑的钠量减少，均可使近球细胞肾素分泌增加，肾素－血管紧张素－酪固酮系统被激活。临床上，见于充血性心力衰竭、肾病综合征及肝硬化腹水。＠灭活减少：肝硬化患者肝细胞灭活醒固酮的功能减退，也是血中醋固酮含量增高的原因。 2)抗利尿激素分泌增加：ADH的作用是促进远曲肾小管和集合管对钠水的重吸收，是引起钠水游留的重要原因之一。引起ADH分泌增加的原因有：心充血性心力衰竭发生时，有效循环血量减少使左心房和胸腔大血管的容量感受器所受的刺激减弱，反射性地引起ADH分泌的增加；＠肾素－血管紧张素－睦固酮系统被激活后，血管紧张素II生成增多，进而导致醋固酮分泌增加，并促使肾小管对钠的重吸收增多，血浆渗透压增高，刺激下丘脑渗透压感受器，使ADH的分泌与释放增加。 以上是水肿发病机制中的基本因素。在各种不同类型的水肿发生发展中，通常是多种因素先后或同时发挥作用。同一因素在不同的水肿发病机制中所居的地位也不同。因此，在医疗实践中，必须对不同患者进行具体分析，这对于选择适宜的治疗方案具有重要意义。 （二）水肿的特点及对机体的影响1.水肿的特点(1)水肿液的性状：水肿液含血浆的全部晶体成分，根据蛋白含量的不同分为涌出液和渗出液。 第三章水、电解质代谢紊乱 心漏出液(transudate)的特点是水肿液的比重低千1.015；蛋白质的含量低于25g/L；细胞数少于500/100ml。＠渗出液(exudate)的特点是水肿液的比重高于1.018；蛋白质含量可达30~50胪L；可见较多的白细胞。后者由于毛细血管通透性增高所致，见于炎性水肿。但也有例外，如淋巴性水肿时虽微血管通透性不增高，水肿液比重可不低于渗出液，原因已千前述。 (2)水肿的皮肤特点：皮下水肿是全身或躯体局部水肿的重要体征。当皮下组织有过多的液体积聚时，皮肤肿胀、弹性差、皱纹变浅，用手指按压时可能有凹陷，称为凹陷性水肿(pitting edema)，又称为显性水肿(frank edema)。实际上，全身性水肿患者在出现凹陷之前已有组织液的增多，并可达原体重的10%，称为隐性水肿(recessive edema)。组织间隙中巳有液体的积聚而无凹陷的原因是分布在组织间隙中的胶体网状物（化学成分是透明质酸、胶原及黏多糖等）对液体有强大的吸附能力和膨胀性。只有当液体的积聚超过胶体网状物的吸附能力时，才游离出来形成游离的液体，后者在组织间隙中具有高度的移动性，当液体积聚到一定量时，用手指按压该部位皮肤，游离的液体乃从按压点向周围散开，形成凹陷，数秒钟后凹陷自然平复。 (3)全身性水肿的分布特点：最常见的全身性水肿是心性水肿、肾性水肿和肝性水肿。水肿出现的部位各不相同。心性水肿首先出现在低垂部位；肾性水肿先表现为眼脸或面部水肿；肝性水肿则以腹水为多见。这些特点与下列因素有关：心重力效应：毛细血管流体静压受重力影响，距心脏水平面垂直距离越远的部位，外周静脉压与毛细血管流体静压越高。因此，右心衰竭时体静脉回流障碍，首先表现为下垂部位的流体静脉压增高与水肿。＠组织结构特点：一般来说，组织结构疏松，皮肤伸展度大的部位容易容纳水肿液。组织结构致密的部位如手指和足趾等，皮肤较厚而伸展度小不易发生水肿。因此，肾性水肿由于不受重力的影响首先发生在组织疏松的眼脸部。＠局部血流动力学因素参与水肿的形成：以肝性水肿的发生为例，肝硬化时由于肝内广泛的结缔组织增生与收缩，以及再生肝细胞结节的压迫，肝静脉回流受阻，进而使肝静脉压和毛细血管流体静压增高，成为肝硬化时易伴发腹水的原因。 2.水肿对机体的影响除炎性水肿具有稀释毒素、运送抗体等抗损伤作用外，其他水肿对机体都有不同程度的不利影响。其影响的大小取决千水肿的部位、程度、发生速度及待续时间。 (1)细胞营养障碍：过量的液体在组织间隙中积聚，使细胞与毛细血管间的距离增大，增加了营养物质在细胞间弥散的距离。受皮质坚实的包膜限制的器官和组织，急速发生重度水肿时，压迫微血管使营养血流减少，可致细胞发生严重的营养障碍。 (2)水肿对器官组织功能活动的影响：水肿对器官组织功能活动的影响取决于水肿发生的速度及程度。急速发展的重度水肿因来不及适应及代偿，可能引起比慢性水肿更严重的功能障碍。若为生命活动的重要器官，则可造成更为严重的后果，如脑水肿引起颅内压升高，甚至脑茄致死；喉头水肿可引起气道阻塞，严重者窒息死亡。 第二节钾代谢紊乱一、正常钾代谢 钾是体内最重要的无机阳离子之一，正常人体内的含钾量约为50-55mmoVkg体重。其中约90％存在千细胞内，骨钾约占7.6%，跨细胞液约占1%，仅约1.4％的钾存在于细胞外液中。钾的摄入和排出处于动态平衡，且保持血浆钾浓度在正常范围内。天然食物含钾比较丰富，成人每日随饮食摄入50-120mmol钾。摄入钾的90％经肾随尿排出，排钾量与摄入量相关，即多吃多排、少吃少排，但是不吃也排，说明肾虽有保钾能力，但不如保钠能力强；摄入钾的10％随粪便和汗液排出。机体可通过以下几条途径维持血浆钾的平衡：心通过细胞膜Na+－K泵，改变钾在细胞内外液的分布；＠通过细胞内外的H十－K＋交换，影响细胞内外液钾的分布；＠通过肾小管上皮细胞内外跨膜电位的改变影响其排钾量；＠通过醒固酮和远端小管液流速，调节肾排钾量；＠通过结肠的排钾及出汗形式。钾具有维面E~第三童水、电解质代谢紊乱持细胞新陈代谢、保持细胞静息膜电位、调节细胞内外的渗透压及调控酸碱平衡等多种生理功能。 二、钾代谢紊乱 按血钾浓度的高低，钾代谢紊乱通常可分为低钾血症和高钾血症两大类。测定血钾可取血浆或血清，血清钾浓度的正常范围为3.5-5. Smmol/L，血清钾浓度通常比血浆钾高0.3-0. Smmol/L，这与凝血过程中血小板释放出一定数量的钾有关。 （一）低钾血症 血清钾浓度低千3. Smmol/L称为低钾血症(hypokalemia)。通常情况下，血钾浓度能反映体内总钾含量，但在异常情况下，两者之间并不一定呈平行关系。而且低钾血症患者的体内钾总量也不一定减少，但多数情况下，低钾血症常伴有缺钾。 1.原因和机制(1)钾摄入不足：在正常饮食条件下，一般不会发生低钾血症。只有在消化道梗阻、昏迷、神经性厌食及手术后较长时间禁食的患者，在静脉补液中又未同时补钾或补钾不够，才可发生低钾血症。(2)钾丢失过多：这是低钾血症最常见的原因，常见于下列情况：1)经消化道失钾：主要见于严重呕吐、腹泻、胃肠减压及肠疫等。发生机制是：心消化液含钾量较血浆高，故消化液丧失必然丢失大量钾；＠消化液大量丢失伴血容撮减少时，可引起醋固酮分泌增加使肾排钾增多。 2)经肾失钾：主要见千：少长期大量使用髓拌或嗟嗓类利尿剂，其机制是由千水、钠、氯的重吸收受到抑制，到达远端肾小管钾分泌部位的尿流速增加，促进钾分泌；同时原发病（肝硬化、心力衰竭）或血容量减少引起的继发性醒固酮分泌增多，使肾保钠排钾作用加强而失钾。＠盐皮质激素过多，见于原发性和继发性醒固酮增多症。Cushing综合征或长期大量使用糖皮质激素，也可出现低钾血症。＠各种肾疾患，尤其是肾间质性疾病如肾盂肾炎和急性肾衰竭多尿期，前者由于钠水重吸收障碍使远端肾小管液流速增加，后者由于原尿中溶质增多产生渗透性利尿作用，两者均使肾排钾增多。＠肾小管性酸中毒。I型（远曲小管性）酸中毒，由于远曲小管泌订障碍，导致K+-Na十交换增加，尿钾排出增多；II型（近曲小管性）酸中毒，是一种多原因引起的以近曲小管重吸收多种物质障碍为特征的综合征，表现为由尿中丧失HC03-, K+和磷而出现代谢性酸中毒、低钾血症和低磷血症。＠镁缺失，可使肾小管上皮细胞Na+-K+-ATP酶失活，钾重吸收障碍，导致钾丢失过多。 3)经皮肤失钾：汗液含钾不多，约为5-lOmmol/L，一般情况下出汗不易引起低钾血症。但在高温环境中进行体力劳动时，可因大量出汗丢失较多的钾，若没有及时补充可引起低钾血症。(3)细胞外钾转入细胞内：当细胞外液的钾较多地转入细胞内时，可引起低钾血症，但机体的总钾量并不减少。主要见于：5)低钾性周期性麻痹：是一种遗传性少见病，发作时细胞外液钾进入细胞内，血浆钾急剧减少，剧烈运动、应激等是其常见的诱发因素，但发生机制目前尚不清楚。肌肉麻痹可能是由于骨骼肌膜上心L电压依赖性钙通道的基因位点突变，使C汒内流受阻，肌肉的兴奋－收缩耦联障碍所致。 第三章水、电解质代谢紊乱33 2.对机体的影响低钾血症时，机体功能代谢变化因个体不同有很大的差异，主要取决于血钾浓度降低的速度和程度及伴随的缺钾严重程度，表现为膜电位异常引发的一系列障碍、细胞代谢障碍引发的损害及酸碱平衡异常。 (1)与膜电位异常相关的障碍：静息电位和动作电位都与钾平衡有密切关系，低钾血症导致膜电位异常引起的损害特别体现在可兴奋组织：神经肌肉和心肌，主要表现为细胞膜电位的变化及细胞膜夕离子通透性的改变。 l)低钾血症对神经－肌肉的影响：主要有骨骼肌和胃肠道平滑肌，其中以下肢肌肉最为常见，严重时可累及躯干、上肢肌肉及呼吸肌。心急性低钾血症：轻症可无症状或仅觉倦怠和全身软弱无力；重症可发生弛缓性麻痹。其机制主要是超极化阻滞状态的发生。由千细胞外液钾浓度急剧降低时，细胞内液钾浓度[K勹i和细胞外液钾浓度[K勹e的比值变大，静息状态下细胞内液钾外流增加，使静息电位(Em)负值增大，与阙电位(Et)之间的距离(Em-Et)增大，细胞乃处千超极化阻滞状态（图34)，因此细胞的兴奋性降低，严重时甚至不能兴奋。＠慢性低钾血症：由于病程缓慢，细胞内液钾逐渐移到细胞外，使[K勹！／［K勹e比值变化不大，静息电位因而基本正常，细胞兴奋性无明显变化，故临床表现不明显。 2)低钾血症对心肌的影响：主要表现为心肌生理特性的mV改变及引发的心电图变化和心肌功能的损害（图3-5)。+30心心肌生理特性的改变：。(a)兴奋性增高：心肌兴奋性大小主要与Em-Et间距长短-30有关。低钾血症时，心肌细胞膜K十电导性下降，对K的通透性l Et 降低，因而Em绝对值减少，Em-Et间距离缩短，心肌兴奋性增高。 Em(b)自律性增高：心肌自律性的产生依赖于动作电位复极化4期的自动去极化。低钾血症时，心肌细胞膜对K的通透性正常[K+J.![K飞f下降，因此复极化4期k十外流减慢，而Na十内流相对加速，使快医3-4细胞外钾浓度与正常骨骼肌反应自律细胞的自动去极化加速，心肌自律性增高。静息膜电位(Em)与闽电位(Et)(C)传导性降低：心肌传导性快慢主要与动作电位0期去的关系极化的速度和幅度有关。低钾血症时，心肌细胞膜Em绝对值减少，去极化时Na•内流速度减慢，故动动作电位＋30心房肌心室肌低钾血症高钾血症T波低平，U波明显T波高耸S-T段压低Q-T间期缩短Q-T间期延长。 作电位0期去极化速度减慢和幅度降低，兴奋的扩布因而减慢，心肌传导性降低。 (d)收缩性改变：轻度低钾血症时，其对Ca2＋内流的抑制作用减弱，因而复极化2期时C汒内流增多，心肌收缩性增强；但严重或慢性低钾血症时，可因细胞内缺钾，使心肌细胞代谢障碍而发生变性坏死，心肌收缩性因而减弱。 ＠心电图的变化：与心肌细胞在低钾血症时电生理特性变化密切相关，典型的表现有：代表复极化2期的ST段压低；相当千复极化3期的T波低平和U波增高（超常期延长所致）；相当千心室动作电位时间的Q-T（或Q-U)间期延长；严重低钾血症时还可见P波增高、P-Q间期延长和QRS波群增宽。 ＠心肌功能的损害：表现为心律失常和心肌对洋地黄类强心药物的敏感性增加。(a)心律失常：由千自律性增高，可出现窦性心动过速；异位起搏的插入而出现期前收缩、阵发性心动过速等；尤其心肌兴奋性升高、3期复极化延缓所致的超常期延长更易化了心律失常的发生。 (b)心肌对洋地黄类强心药物的敏感性增加：低钾血症时，洋地黄与Na•-K•-ATP酶的亲和力增高而增强了洋地黄的毒性作用，并显著降低其治疗的效果。(2)与细胞代谢障碍有关的损害：钾是细胞内的主要阳离子，与细胞代谢密切相关。因此，体内缺钾可引起细胞结构和功能的不同程度损害，比较典型的表现在骨骼肌和肾脏。 l)骨骼肌损害：钾对骨骼肌的血流量有调节作用。严重缺钾患者，肌肉运动时不能释放足够的钾，以致发生缺血缺氧性肌痉挛坏死和横纹肌溶解。当然，低钾血症引起的肌肉代谢障碍也是骨骼肌损害的原因之一。 2)肾脏损害：形态上主要表现为髓质集合管上皮细胞肿胀、增生等，重者可波及各段肾小管，甚至肾小球，出现间质性肾炎样表现。功能上主要表现为尿浓缩功能障碍而出现多尿，其发生机制是：心远曲小管和集合管上皮细胞受损，cAMP生成不足，对ADH的反应性降低；＠髓拌升支粗段对NaCl的重吸收障碍，妨碍了肾髓质渗透压梯度的形成而影响了对水的重吸收。 (3)对酸碱平衡的影响：低钾血症可引起代谢性碱中毒，同时发生反常性酸性尿(p;u-adoxical acidic urine)。其发生机制是：心细胞外液k十浓度减少，此时细胞内液k十外出，而细胞外液H十内移，引起细胞外液碱中毒；＠肾小管上皮细胞内K浓度降低，W浓度增高，造成肾小管K•-Na十交换减弱而H+－Na十交换加强，尿排K减少，排H十增多，加重代谢性碱中毒，且尿液呈酸性。 3.防治的病理生理基础(1)防治原发病，尽快恢复饮食和肾功能。(2)补钾：对严重低钾血症或出现明显的并发症，如心律失常或肌肉瘫痪等，应及时补钾。最好口服，不能口服者或病情严重时，才考虑静脉滴注补钾。补钾时应观察心率、心律，定时测定血钾浓度。细胞内缺钾恢复较慢，因此，治疗缺钾勿操之过急。 (3)纠正水和其他电解质代谢紊乱：引起低钾血症的原因常常同时引起水和其他电解质代谢紊乱，应及时检查并加以纠正。同时低钾血症易伴发低镁血症，由于缺镁可引起低钾，故补钾同时必须补镁，方才有效。 （二）高钾血症血清钾浓度高于5.5mmoVL称为高钾血症(hyperkalemia)。高钾血症时极少伴有细胞内钾含量的增高，且也未必总是伴有体内钾过多。1.原因和机制(1)钾摄入过多：主要见于处理不当，如经静脉输入过多钾盐或输入大量库血。(2)钾排出减少：主要是肾脏排钾减少，这是高钾血症最主要的原因。常见于：心肾衰竭：急性肾衰竭少尿期、慢性肾衰竭晚期，因肾小球滤过率减少或肾小管排钾功能障碍，往往发生高钾血症。＠盐皮质激素缺乏：包括绝对和相对缺乏两种情况。前者见于肾上腺皮质功能减退，后者见于某些肾小管疾病（如间质性肾炎、狼疮肾、移植肾等），对醋固酮的反应低下。两者均表现为肾远曲小管、集合管排钾障碍，致使血钾升高。＠长期应用游钾利尿剂：螺内酷和三氨蝶呤等具有对抗醒固酮保钠排钾的作用，故长期大量应用可引起高钾血症。(3)细胞内钾转到细胞外：细胞内钾迅速转到细胞外，当超过了肾的排钾能力时，血钾浓度升高。主要见于：l)酸中毒：酸中毒时易伴发高钾血症，其机制是：心酸中毒时细胞外液W浓度升高，W进入细胞内被缓冲，而细胞内K转到细胞外以维持电荷平衡；＠肾小管上皮细胞内、外也发生此种离子转移，致使H+-Na十交换加强，而K+－Na十交换减弱，尿钾排出减少。 2)高血糖合并胰岛素不足：见于糖尿病，其发生机制是：胰岛素缺乏妨碍了钾进入细胞内及高血糖形成的血浆高渗透压使血钾升高。血浆渗透压增高引起细胞内脱水，同时细胞内钾浓度相对增高，为钾通过细胞膜钾通道的被动外移提供了浓度梯度。 3)某些药物的使用：B受体阻滞剂、洋地黄类药物中毒等通过干扰Na•-K•-ATP酶活性而妨碍细胞摄钾。肌肉松弛剂氯化骁珀碱可增大骨骼肌膜对K通透性，使细胞内钾外溢，导致血钾升高。4)组织分解：如溶血、挤压综合征时，细胞内钾大量释出而引起高钾血症。 5)缺氧：缺氧时细胞ATP生成不足，细胞膜上Na•-K•泵运转障碍，使N旷在细胞内洈留，而细胞外K十不易进入细胞内。 6)高钾性周期性麻痹：是一种常染色体显性遗传性疾病，发作时细胞内钾外移而引起血钾升高。 (4)假性高钾血症：是指测得的血清钾浓度增高而实际上血浆钾浓度并未增高的情况。临床上可见于白细胞增多或血小板增多患者，但更多见千静脉穿刺造成的红细胞机械性损伤。 2.对机体的影响高钾血症对机体的影响主要表现为膜电位异常引发的一系列障碍及酸碱平衡异常。 (l)高钾血症对神经－肌肉的影响： l)急性高钾血症：心急性轻度高钾血症（血清钾5.5-7. OrnrnoVL)时，主要表现为感觉异常、刺痛等症状，但常被原发病症状所掩盖。其发生机制是：细胞外液钾浓度增高后，［K+]i/[K勹e比值变小，静息期细胞内钾外流减少，使Em绝对值减少，与Et间距离缩短而兴奋性增高。＠急性重度高钾血症（血清钾7.0-9. OmmoVL)时，表现为肌肉软弱无力乃至弛缓性麻痹，其机制在于细胞外液钾浓度急剧升高，［K勹i/[K勹e比值更小，使Em值下降或几乎接近于Et水平。Em值过小，肌肉细胞膜上的快钠通道失活，细胞处于去极化阻滞状态而不能兴奋（图3-5)。 2)慢性高钾血症：很少出现神经－肌肉方面的症状，主要是细胞内外钾浓度梯度变化不大，[K+]i/[K•Je比值变化不明显之故。(2)高钾血症对心肌的影响：高钾血症对心肌的毒性作用极强，可发生致命性心室纤颤和心搏骤停。主要表现为心肌生理特性的改变及引发的心电图变化和心肌功能的损害（见图3-5)。 l)心肌生理特性的改变：心兴奋性改变：急性高钾血症时，心肌兴奋性的改变随血钾浓度升高的程度不同而有所不同。急性轻度高钾血症时，心肌的兴奋性增高；急性重度高钾血症时，心肌的兴奋性降低；慢性高钾血症时，心肌兴奋性变化不甚明显。其发生机制与高钾血症时神经－肌肉的变化机制相似。＠自律性降低：高钾血症时，细胞膜对K的通透性增高，复极化4期k十外流增加而Na十内流相对缓慢，慢反应自律细胞的4期自动去极化减慢，因而引起心肌自律性降低。＠传导性降低：由千心肌细胞Em绝对值变小，与Et接近，则0期钠通道不易开放，使去极化的速度减慢、幅度变小，因此心肌兴奋传导的速度也减慢。严重高钾血症时，可因严重传导阻滞和心肌兴奋性消失而发生心搏骤停。＠收缩性减弱：高钾血症时，细胞外液k十浓度增高抑制了复极化2期时Ca2+的内流，使心肌细胞内Ca2＋浓度降低，因而心肌收缩性减弱。 2)心电图的变化：由于复极3期钾外流加速（心肌细胞膜的钾电导增加所致），因而3期复极时间和有效不应期缩短，反映复极3期的T波狭窄高耸，相当千心室动作电位时间的Q-T间期轻度缩短。由千传导性降低，心房去极化的P波压低、增宽或消失；代表房室传导的P~R间期延长；相当千心\(1mtii36第三章水、电解质代谢紊乱室去极化的R波降低；相当于心室内传导的QRS综合波增宽。 3)心肌功能的损害：高钾血症时心肌传导性降低可引起传导延缓和单向阻滞，同时有效不应期又缩短，故易形成兴奋折返，引起严重心律失常。 (3)高钾血症对酸碱平衡的影响：高钾血症可引起代谢性酸中毒，并出现反常性碱性尿(paradoxica l alkaline urine)。其发生机制是：心高钾血症时，细胞外液k十升高，此时细胞外液K十内移，而细胞内液H十外出，引起细胞外液酸中毒；＠肾小管上皮细胞内k十浓度增高，甘浓度减低，造成肾小管H•-Na十交换减弱，而K•-Na十交换增强，尿排k十增加，排廿减少，加重代谢性酸中毒，且尿液呈碱性。 3.防治的病理生理基础(1)防治原发病，以去除引起高钾血症的原因。(2)降低体内总钾量：减少钾的摄入，用透析疗法和其他方法（口服或灌肠阳离子交换树脂），增加肾脏和肠道的排钾量。(3)使细胞外钾转入细胞内：应用葡萄糖和胰岛素静脉输入促进糖原合成，或输入碳酸氢钠提高血液pH，促使钾向细胞内转移，而降低血钾浓度。 (4)应用钙剂和钠盐括抗高钾血症的心肌毒性作用：Ca2＋一方面能促使Et上移，使Em-Et间距离增加甚至恢复正常，恢复心肌的兴奋性；另一方面使复极化2期Ca2＋竞争性地内流增加，提高心肌的收缩性。应用钠盐后，细胞外液钠浓度增多，使0期去极化时Na十内流增加，0期上升的速度加快、幅度增大，心肌传导性得以改善。 (5)纠正其他电解质代谢紊乱：高钾血症时很可能伴有高镁血症，应及时检查处理。 第三节镁代谢紊乱一、正常镁代谢 镁是机体内具有重要生理、生化作用的占第四位的阳离子，仅次于钠、钙、钾。在细胞内，镁是钾之后的第二位阳离子。正常人体镁的摄入和排出处千动态平衡，且保持血清镁浓度在0.75~1.25mmoVL的范围内。成人每日从饮食摄取镁l0~20mmol，其中约1/3在小肠内吸收，其余随粪便排出。体内镁总量大约21-28g，其中60％在骨骼中，其余大部分在骨骼肌和其他组织器官的细胞内，只有1%～2％在细胞外液中。骨中镁主要以Mg3(P04)2和MgC03的形式存在，吸附于胫磷石表面，它与钙不同，不易随机体需要从骨中动员出来。但镁在一定程度上可置换骨中的钙，其置换的量取决千骨钙动员的情况。细胞内镁则大部分与磷酸根、拧檬酸根及其他阴离子结合为复合物，尤其是与ATP结合为Mg·ATP形式，参与需要ATP的反应。 正常情况下体内镁平衡主要靠肾调节。通过肾小球超滤过的镁中大约25％在近曲小管和50%-60％在髓拌升支粗段被重吸收，只有3%～6％被肾排出。高血钙、甲状腺素、降钙素以及抗利尿物质可降低肾小管对镁的重吸收，增加肾排镁；甲状旁腺素可增加肾小管对镁的重吸收，减少肾排镁。镁是骨盐的组成成分，具有多种生理功能，包括调节各种离子通道的电子流、催化体内多种酶而参与ATP代谢、调控细胞生长、再生及膜结构和维持心肌、骨骼肌及胃肠道平滑肌的兴奋性等。 二、镁代谢紊乱 镁与人类许多生理功能密切相关，在疾病发生发展及临床治疗中有重要影响，一旦出现紊乱将干扰生理功能甚至导致疾病。 （一）低镁血症 血清镁浓度低于0.75mmoVL时称为低镁血症(hypomagnesemia)。 1.原因和机制 (1)镁摄入不足：常见于长期禁食、厌食或长期静脉营养又未补镁。 第三章水、电解质代谢紊乱 (2)镁排出过多： (2)补镁：多采用硫酸镁制剂，轻者肌内注射，重者静脉内缓慢输入。同时还须注意血压、肾功能变化以及有无低钙血症、低钾血症并存的情况。 （二）高镁血症血清镁浓度高于1.25mmoVL时称为高镁血症(hypermagnesemia)。1.原因和机制(1)镁摄入过多：主要见于静脉内补镁过多过快。(2)镁排出过少：肾有很强的排镁能力，即使摄入大量镁也不致引起高镁血症，因此，肾排镁减少是高镁血症最重要的原因。心肾衰竭：这是高镁血症最常见的原因，多见于急、慢性肾衰竭伴有少尿或无尿时，肾小球滤过率降低，肾排镁减少；＠严重脱水伴有少尿：严重脱水使有效循环血量减少，肾小球滤过率降低，随尿排镁减少；＠甲状腺功能减退：甲状腺素合成和分泌减少，其抑制肾小管重吸收镁作用减弱，肾排镁障碍；＠肾上腺皮质功能减退：醒固酮减少，肾保钠排镁作用减弱，随尿排镁也减少。(3)细胞内镁移到细胞外：主要见于分解代谢占优势的疾病，如糖尿病酮症酸中毒，使细胞内镁移到细胞外。2．对机体的影响血清镁浓度升高但不超过2mmoVL时，临床上很难察觉。只有当血清镁浓度升至3mmoVL或更高时，才有明显的临床表现。 (1)高镁血症对神经－肌肉的影响：表现为肌无力甚至弛缓性麻痹，严重者发生呼吸肌麻痹。其主要机制是：高浓度血镁有箭毒样作用，能使神经－肌肉连接点释放的乙酰胆碱量减少，抑制神经－肌肉兴奋的传递。 (2)高镁血症对中枢神经系统的影响：镁能抑制中枢神经系统的突触传递，从而抑制中枢的功能活动，因此，高镁血症时常有腿反射减弱或消失，甚至发生嗜睡或昏迷。 (3)高镁血症对心血管系统的影响：高镁血症时易发生心律失常，表现为心动过缓和传导阻滞。主要是因为高浓度的镁能抑制房室和心室内传导，并降低心肌兴奋性。当血清镁浓度达7.5~lOmmoVL时，可发生心搏骤停。 (4)高镁血症对平滑肌的影响：高镁血症对平滑肌有显著抑制作用。血管平滑肌抑制可使血管扩张，导致外周阻力和动脉血压下降；内脏平滑肌抑制可引起嗳气、腹胀、便秘和尿湘留等症状。3.防治的病理生理基础(1)防治原发病，以改善肾功能等。(2)应用利尿剂和透析疗法排出体内镁。(3)静脉注射钙剂，拈抗镁对心肌的抑制作用。(4)纠正水和其他电解质紊乱，特别注意处理伴发的高钾血症。 第四节钙磷代谢紊乱—、正常钙磷代谢、调节和功能钙(calcium)和磷(phosphorus)是人体内含量最丰富的无机元素。正常成人体内钙总量约为700-1400g，磷总量约400-800g。（一）钙、磷的吸收体内钙磷均由食物供给。正常成人每日摄取钙约lg、磷约0.8g。儿童、孕妇需要量增加。钙主要含于牛奶、乳制品及蔬菜、水果中。食物中的钙必须转变为游离钙(Ca“)才能被肠道吸收。肠管pH偏碱时，Ca2＋吸收减少；偏酸时Ca2＋吸收增多。Ca2＋的吸收部位在小肠，吸收率约为30%；磷(P)在空肠吸收最快，吸收率达70%。食物缺乏或生理需要增加时，两者的吸收率增高。 Ca2＋由肠腔进入黏膜细胞内是顺浓度梯度的被动扩散或易化转运，因微绒毛对Ca2＋的通透性极低，故需要Ca2＋结合蛋白(calcium binding protein, CaBP)作为特殊转运载体。R伴随Na十的吸收进入黏膜细胞内，又随Na十的泵出而至细胞外液，称为＂继发性主动转运”(secondary active transport)。食物中的有机磷酸酣，在肠管内被磷酸酶分解为无机磷酸盐后被肠道吸收。 （二）钙、磷的排泄人体Ca2•约20％经肾排出，80％随粪便排出。肾小球滤过的钙，95％以上被肾小管重吸收。血钙升高，则尿钙排出增多。肾是排磷的主要器官，肾排出的磷占总磷排出量的70%，余30％由粪便排出。肾小球滤过的磷，约85%-95％被肾小管（主要为近曲小管）重吸收。 （三）钙和磷的分布 体内约99％钙和86％磷以轻磷灰石形式存在于骨和牙齿，其余呈溶解状态分布千体液和软组织中。血钙指血清中所含的总钙量，正常成人为2.25-2.75mmoVL，儿童稍高。血钙分为非扩散钙(nondiffusib le calcium)和可扩散钙(diffusible calcium)。非扩散钙是指与血浆蛋白（主要为白蛋白）结合的钙(CaBP)，约占血浆总钙的40%，不易透过毛细血管壁。可扩散钙主要为游离Ca2+（占45%）及少量与拧檬酸、碳酸根等形成不解离钙（占15%）。发挥生理作用主要为游离Ca2+。CaBP与游离Ca2+可互相转化，并呈动态平衡关系。此平衡受血浆pH影响，血液偏酸时，游离C亡升高；血液偏碱时，CaBP增多，游离Ca2＋下降。碱中毒时常伴有抽擂现象，与血浆游离钙降低有关。 血浆中钙、磷浓度关系密切。正常时，两者的乘积[Ca]x[P]为30~40。如＞40，则钙磷以骨盐形式沉积于骨组织；若<35，则骨骼钙化障碍，甚至发生骨盐溶解。 血液中的磷以有机磷和无机磷两种形式存在。有机磷酸酷和磷脂存在于血细胞和血浆中，含量大。血磷通常是指血浆中的无机磷，正常入为1.1-1.3mmoVL，婴儿为1.3-2.3mmoVL，血浆无机磷酸盐的80%-85％以HPO：一式存在。血浆磷的浓度不如血浆钙稳定。 （四）钙磷代谢的调节1．体内外钙稳态调节目前认为，体内钙磷代谢主要由甲状旁腺激素、1,25-(OH)2队和降钙素三种激素作用于肾脏、骨骼和小肠三个靶器官调节的。 (1)甲状旁腺素(parathyroid hormone, PTH):PTH是由甲状旁腺主细胞合成并分泌的一种单链多肤激素，具有升高血钙、降低血磷和酸化血液等作用。PTH在血液中半衰期仅数分钟，在甲状旁腺细胞内的储存亦有限，血钙是调节PTH的主要因素。低血钙的即刻效应是刺激贮存的PTH释放，持续作用主要是抑制PTH的降解速度。此外，1,25-(0H)2队增多时，PTH分泌减少；降钙素则可促进PTH分泌。 PTH作用于靶细胞膜，活化腺昔酸环化酶，增加胞质内cAMP及焦磷酸盐浓度。cAMP能促进线粒体Ca2＋转入胞质；焦磷酸盐则作用细胞膜外侧，使膜外侧Ca2＋进入细胞，结果可引起胞质内Ca2＋浓度增加，并激活细胞膜上的＂钙泵＂，将Ca2＋主动转运至细胞外液，导致血钙升高。PTH的生理作用包括：中对骨的作用。PTH具有促进成骨和溶骨的双重作用：小剂量PTH刺激骨细胞分泌胰岛素样生长因子(IGF)，促进胶原和基质合成，有助于成骨；大剂量PTH能将前破骨细胞和间质细胞转化为破骨细胞，后者数量和活性增加，分泌各种水解酶和胶原酶，并产生大量乳酸和拧檬酸等酸性物质，促进骨基质及骨盐的溶解。＠对肾脏的作用。PTH增加肾近曲小管、远曲小管和髓拌上升段对Ca2＋的重吸收，抑制近曲小管及远曲小管对磷的重吸收，结果使尿钙减少，尿磷增多。＠对小肠的作用。PTH通过激活肾脏la轻化酶，促进1,25-(OH)2队的合成，间接促进小肠吸收钙磷，此效应出现较缓慢。 (2)1,25-(OH)上：1,25-(OH)上是一种具有生物活性的激素。皮肤中的胆固醇代谢中间产物，在紫外线照射下先转变为前维生素D3(previtamin几）后，自动异构化为维生素D3(VD3)。皮肤转化生成的及肠道吸收的VD3入血后，首先在肝细胞微粒体中25－轻化酶催化下，转变为25-(OH)2队，再在肾近曲小管上皮细胞线粒体内la－轻化酶作用下，转变成1,25-(OH)2D3，其活性比V队高10~15倍。PTH能促进la－轻化酶的合成。1,25-(OH)2几的生理作用包括：心促进小肠对钙磷的吸收和\OTE40第三窒水、电解质代谢紊乱转运。1,25-(OH)2队与肠黏膜上皮细胞特异受体结合后，直接作用于刷状缘，改变膜磷脂的结构与组成（增加磷脂酰胆碱和不饱和脂肪酸含量），从而增加钙的通透性；通过与受体的结合，进入细胞核，加快DNA转录mRNA，促进与Ca2•转运相关的蛋白质（钙结合蛋白，Ca2•-ATP酶）的生物合成；刺激基底膜腺昔酸环化酶的活化，Ca“向血液转运是在Ca2•-ATP酶作用下的主动耗能过程。如此进入细胞的Ca2＋和cAMP均作为第二信使，发挥其调节作用。＠具有溶骨和成骨双重作用。1,25(OH)2队既能刺激破骨细胞活性和加速破骨细胞的生成，又能刺激成骨细胞分泌胶原等，促进骨的生成。钙磷供应充足时，主要促进成骨。当血钙降低、肠道钙吸收不足时，主要促进溶骨，使血钙升高。＠促进肾小管上皮细胞对钙磷重吸收。其机制是增加细胞内钙结合蛋白的生物合成。此作用较弱，只是在骨骼生长、修复或钙磷供应不足时，作用增强。 (3)降钙素(calcitonin CT)：降钙素是由甲状腺滤泡旁细胞（又称C细胞）所分泌的一种单链多肤类激素。血钙升高可刺激降钙素的分泌，血钙降低则抑制其分泌。降钙素的生理功能为：心直接抑制破骨细胞的生成和活性，抑制骨基质分解和骨盐溶解；加速破骨细胞、间质细胞转化为成骨细胞，增强成骨作用，降低血钙、血磷浓度。＠直接抑制肾小管对钙磷的重吸收，从而使尿磷、尿钙排出增多。 ＠抑制肾la轻化酶而间接抑制小肠钙磷的吸收。在正常人体内，通过PTH、降钙素、1,25-(0H)2队三者的相互制约，相互作用，以适应环境变化，保持血钙浓度的相对恒定（表3-1)。 调节因素肠钙吸收溶骨作用成骨作用肾排钙肾排磷血钙血磷PTH t f f j L r r L降钙素L j r t r L L1,25-(OH)2队t t f r L J r1注：T促进，T T明显促进，目印制2.细胞内钙稳态调节正常情况下，细胞内钙浓度为10-8~10-7moVL，细胞外钙浓度为10一3~10-2moVL。约44％细胞内钙存在于胞内钙库（内质网和肌浆网等），细胞内游离钙仅为细胞内钙的0.005%。上述电化学梯度的维持，取决于生物膜对钙的不自由通透性和转运系统的调节。 (1)Ca2十进入胞质的途径：Ca”进入胞质是顺浓度梯度的被动过程。一般认为，细胞外钙跨膜进入是细胞内钙释放的触发因素，细胞内C汒增加主要取决于内钙释放。心质膜钙通道：电压依赖性钙通道(voltage dependent calci um channel, VDCC)可分为L型、T型、N型等亚型；受体操纵性钙通道(receptor operated calcium channel, ROCC)，亦称配体门控性钙通道(ligand gated calcium channel, LGCC),此类受体由多个亚基组成，与激动剂结合后，通道开放。＠胞内钙库释放通道：钙释放通道(calcium release channel)属于受体操纵性钙通道，包括三磷酸肌醇操纵的钙通道(I凡受体通道）和Ry(ryanodine)敏感的钙通道，耦联于横小管(transverse tubule, T-tubule)和肌浆网的Ry受体(ryanodine receptor, RyR)钙通道同时开放，产生局部游离钙浓度升高－＂钙火花”(Ca2•spark)。自发性钙火花是细胞内钙释放的基本单位，它成为引发钙振荡(calcium oscillation)和钙波(calcium wave)的位点，是构成心肌细胞兴奋－收缩耦联的物质基础。 (2)Ca“离开胞质的途径：Ca正离开胞质是逆浓度梯度、耗能的主动过程。主要包括：O钙泵的作用。钙泵即Ca2•-Mg2•-ATP酶，其存在于质膜、内质网膜和线粒体膜上。当[Ca2•]，升高到一定程度，该酶被激活，水解ATP供能，将C亡泵出细胞或泵入内质网及肌浆网，使细胞内Ca2•浓度下降。®Na•-Ca2＋交换。Na•-ca“交换蛋白是一种双向转运方式的跨膜蛋白，通过一种产电性电流（以3个Na十交换l个Ca2+）。Na•-Ca“交换主要受跨膜Na•梯度调节。生理条件下，Na勹顺着电化学梯度进入细胞，而Ca2十则逆着电化学梯度移出细胞。＠Ca2•-H•交换。[Ca2•]，升高时，被线粒体摄取，甘则排至胞质。第三章水、电解质代谢紊乱1.钙磷共同参与的生理功能(1)成骨：绝大多数钙磷存在于骨骼和牙齿中，起支持和保护作用。骨骼为调节细胞外液游离钙磷恒定的钙库和磷库。 (2)凝血：钙磷共同参与凝血过程心血浆Ca2•作为血浆凝血因子W，在激活因子II、IX、X等过程中不可缺少；血小板因子3和凝血因子皿的主要成分是磷脂，它们为凝血过程几个重要链式反应提供“舞台”。 2. Ca"的其他生理功能 (1)调节细胞功能的信使：细胞外Ca2＋是重要的第一信使，通过细胞膜上的钙通道（电压依赖性或受体门控性）或钙敏感受体(Calciu m sensing receptor, CaSR)发挥重要调节作用。CaSR是G蛋白偶联受体超家族C家族的成员，其存在于各种细胞膜上，细胞外Ca2＋是其主要配体和激动剂。两者结合后，通过G蛋白激活磷脂酶C(PLC)-IP3通路及酪氨酸激酶－丝裂原蛋白激酶(MAP)通路，引起内质网(ER)或肌浆网(SR)释放Ca2+,以及细胞外Ca2＋经钙库操纵性钙通道(store operated calcium channel, SOCC)内流，使细胞内Ca2＋增加。细胞内Ca2＋作为第二信使，例如，肌肉收缩的兴奋－收缩耦联因子，激素和神经递质的刺激－分泌耦联因子，体温中枢调定点的主要调控介质等，发挥重要的调节作用。研究表明，CaSR参与维持钙和其他金属离子稳态，调节细胞分化、增殖和凋亡等生物学过程。 (1)调控生物大分子的活性：酶蛋白及多种功能性蛋白质的磷酸与脱磷酸化是机体调控机制中最普遍而重要的调节方式，与细胞的分化、增殖的调控有密切的关系。 (2)参与机体能量代谢的核心反应：ATP~ADP+Pi~AMP+Pi(3)生命重要物质的组分：磷是构成核酸、磷脂、磷蛋白等遗传物质，生物膜结构，重要蛋白质（各种酶类等）等基本组分的必需元素。 (4)其他：磷酸盐(HPO广／H2P04)是血液缓冲体系的重要组成成分，细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应如磷酸基转移反应、加磷酸分解反应等，2,3-DPG在调节血红蛋白与氧的亲和力方面起重要作用。 二、钙、磷代谢紊乱 （一）低钙血症 当血清蛋白浓度正常时，血钙低于2.25mmoVL，或血清Ca2＋低于lmmoVL，称为低钙血症(hypo c alc emia)。 1.原因 PTH的靶器官受体异常。此时，破骨减少，成骨增加，造成一时性低钙血症。 42第三章水、电解质代谢紊乱 (3)慢性肾衰竭：CD肾排磷减少，血磷升高，因血液钙磷乘积为一常数，故血钙降低；＠肾实质破坏，1,25-(0H)2队生成不足，肠钙吸收减少；＠血磷升高，肠道分泌磷酸根增多，与食物钙结合形成难溶的磷酸钙随粪便排出；＠肾毒物损伤肠道，影响肠道钙磷吸收；＠慢性肾衰时，骨骼对PTH敏感性降低，骨动员减少。 出的脂肪酸与钙结合成钙皂而影响肠吸收。(6)其他：低白蛋白血症（肾病综合征）、妊娠、大量输血等。 2.对机体的影响 (3)对心肌的影响：低血钙对内流的膜屏障作用减小，心肌兴奋性和传导性升高。但因膜内外Ca"的浓度差减小，Ca“内流减慢，致动作电位平台期延长，不应期亦延长。心电图表现为Q-T间期和ST段延长，T波低平或倒置。 (4)其他：婴幼儿缺钙时，免疫力低下，易发生感染。慢性缺钙可致皮肤干燥、脱屑、指甲易脆和毛发稀疏等。3防治原则病因治疗；在补充钙剂的基础上，给予维生素D。（二）高钙血症当血清蛋白浓度正常时，血钙大于2.75mmoVL，或血清Ca2＋大千1.25mmoVL，称为高钙血症(hypercalcemia)。 1.原因 (1)甲状旁腺功能亢进：原发性常见于甲状旁腺腺瘤、增生或腺癌，这是高血钙的主要原因。继发性见于维生素D缺乏或慢性肾衰等所致的长期低血钙。刺激甲状旁腺代偿性增生。PTH过多，促进溶骨、肾重吸收钙和维生素D活化，引起高钙血症。 (2)恶性肿瘤：恶性肿瘤（白血病、多发性骨髓瘤等）和恶性肿瘤骨转移是引起血钙升高的最常见原因。65％的乳腺癌患者有骨转移，多发性骨髓瘤和Burkitt淋巴肉瘤亦多有骨转移。这些肿瘤细胞可分泌破骨细胞激活因子，这种多肤因子能激活破骨细胞。肾癌、胰腺癌、肺癌等即使未发生骨转移亦可引起高钙血症，与前列腺素（尤其是PGE2)的增多导致溶骨作用有关。 (3)维生素D中毒：治疗甲状旁腺功能低下或预防侚倭病而长期服用大量维生素D可造成维生素D中毒，所致高钙高磷血症可引起头痛恶心等一系列症状及软组织和肾的钙化。(4)甲状腺功能亢进：甲状腺素具有溶骨作用，中度甲亢患者约20％伴高钙血症。 (5)其他：肾上腺皮质功能不全（如Addison disease)、维生素A摄入过量、类肉瘤病、应用嗟唉类药物（促进肾对钙的重吸收）等。2.对机体的影响(1)对神经肌肉的影响：高钙血症可使神经、肌肉兴奋性降低，表现为乏力、表情淡漠、腿反射减弱，严重患者可出现精神障碍、木僵和昏迷。(2)对心肌的影响：Ca2＋对心肌细胞Na十内流具有竞争性抑制作用，称为膜屏障作用。高血钙膜屏障作用增强，心肌兴奋性和传导性降低。Ca2＋内流加速，以致动作电位平台期缩短，复极加速。心电图表现为Q-T间期缩短，房室传导阻滞。(3)肾损害：肾对血钙升高较敏感，Ca2＋主要损伤肾小管，表现为肾小管水肿、坏死、基底膜钙化。早期表现为浓缩功能障碍；晚期可见肾小管纤维化、肾钙化、肾结石；可发展为肾衰竭。 第三章水、电解质代谢紊乱 (4)其他多处异位钙化灶的形成，例如血管壁、关节、肾、软骨、胰腺、胆道、鼓膜等，引起相应组织器官功能的损害。当血清钙大于4.5mmol/L，可发生高钙血症危象，如严重脱水、高热、心律失常、意识不清等，患者易死于心搏骤停、坏死性胰腺炎和肾衰等。3.防治原则病因治疗；支持疗法和降钙治疗等。（三）低磷血症血清无机磷浓度小于0.8mmol/L称为低磷血症(hypophosphatemia)。 1.原因(1)小肠磷吸收减低：饥饿、吐泻、1,25-(0H)2队不足，吸收不良综合征，结合磷酸的制酸剂（氢氧化铝凝胶、碳酸铝、氢氧化镁）等。(2)尿磷排泄增加：急性乙醇中毒，甲状旁腺功能亢进症（原发性、继发性），肾小管性酸中毒，Fanconi综合征，维生素D抵抗性侚倭病，代谢性酸中毒，糖尿病，糖皮质激素和利尿剂的使用。(3)磷向细胞内转移：应用促进合成代谢的胰岛素、雄性激素和糖类（静注葡萄糖、果糖、甘油），恢复进食综合征(refeeding syndrome)，呼吸性碱中毒（激活磷酸果糖激酶促使葡萄糖和果糖磷酸化）。 2.对机体的影响通常无特异症状。低磷血症主要引起ATP合成不足和红细胞内2,3-DPG减少。轻者无症状，重者可有肌无力、感觉异常、鸭态步，骨痛、侚倭病、病理性骨折，易激惹、精神错乱、抽搞、昏迷。 3.防治原则治疗原发病，及时诊断，适当补磷。（四）高磷血症血清无机磷成人大千1.6mmol/L，儿童大千1.90mmol/L，称高磷血症(hyperphosphatemia)。 1.原因(1)急、慢性肾功能不全：肾小球滤过率在20-30ml/min以下时，肾排磷减少，血磷上升。继发性PTH分泌增多，骨盐释放增加。(2)甲状旁腺功能低下（原发性、继发性和假性）：尿排磷减少，导致血磷增高。 (3)维生素D中毒：促进小肠及肾对磷的重吸收。(4)磷向细胞外移出：急性酸中毒，骨骼肌破坏，高热，恶性肿瘤（化疗），淋巴性白血病。(5)其他：甲状腺功能亢进，促进溶骨。肢端肥大症活动期生长激素增多，促进肠钙吸收和减少尿磷排泄。使用含磷缓泻剂及磷酸盐静注。 2.对机体的影响高磷血症可抑制肾脏la－胫化酶和骨的重吸收。其临床表现与高磷血症诱导的低钙血症和异位钙化有关。 3.防治原则治疗原发病，降低肠吸收磷，必要时使用透析疗法。（陆大祥） 1.简述水钠代谢紊乱的分类及特征。2.临床上有哪些常见的脱水类型，其主要特点是什么？其病理生理学的防治原则如何？ 5.低镁血症和高镁血症的定义如何？低镁血症为什么可引起低钾血症和低钙血症？6.简述低磷血症和高磷血症发生的原因、对机体的影响以及其防治的病理生理学原则。 第三章水、电解质代谢紊乱 1.陆大祥水、电解质代谢紊乱II王建枝，殷莲华．病理生理学第8版．北京：人民卫生出版社，2013:15-39. 人体的体液环境必须具有适宜的酸碱度才能维持正常的代谢和生理功能（表4-1)，正常状态下，机体不断产生并摄入酸性和碱性物质，但是体液的pH总是相对稳定，这是依靠体内各种缓冲系统以及肺和肾的调节功能来实现的。例如，人体血浆的酸碱度在范围很窄的弱碱性环境内变动，用动脉血pH表示是7.35-7.45，平均值为7.40。这种机体自动调节酸碱物质的含量和比例，以维持体液pH值相对稳定的过程称为酸碱平衡(acid-base balance)，这对保证生命活动的正常进病理情况下，因酸碱负荷过度或（和）调节机制障碍导致体液酸碱度稳态的破坏，称为酸碱平衡紊乱(acid-base disturbance)。在临床上，酸碱平衡紊乱常是某些疾病或病理过程的继发性变化，但是一旦发生酸碱平衡紊乱，就会使病情更加严重和复杂，对患者的生命造成严重威胁。因此及时发现和正确处理酸碱平衡紊乱常常是治疗成败的关键。 近年来，由于对酸碱平衡的理论认识不断深入，血气分析等诊疗技术不断提高，酸碱平衡的判断已成为临床日常诊疗的基本手段。 第一节酸碱的概念及酸碱物质的来源—、酸碱的概念在化学反应中，能释放出W的化学物质称为酸，如HCl、H2S04、NH4十和H2C03等；反之，能接受W的化学物质称为碱，如OH-、NH3、HC03一等。一个化学物质作为酸释放出W时，必然有一个碱性物质形成；同样，当一个化学物质作为碱而接受甘时，也必然有一个酸性物质形成。因此，一个酸总是与相应的碱形成一个共扼体系。例如：这就是Bronsted提出的共辄酸－碱对(conjugate acid-base pair)的概念。通常用H十浓度的负对数即pH来表示溶液的酸碱度，当溶液的pH<7时显酸性，当溶液的pH>7时显碱性。蛋白质(Pr-）在体液中与W结合成为蛋白酸(i-IPr)，而且结合较牢固，所以Pr一也是一种碱。 二、体液中酸碱物质的来源 体液中的酸性或碱性物质可以来自体内的分解代谢过程，也可以从体外摄入。酸性物质主要通过体内代谢产生，碱性物质主要来自食物。在普通膳食条件下，体内代谢所产生的酸性物质远远超过碱性物质。 （－）酸的来源 1.挥发酸(vo l atile acid)糖、脂肪、蛋白质在其分解代谢中，氧化的最终产物是CO2, CO2与水结合生成碳酸(H2C03)，是机体在代谢过程中产生最多的酸性物质。碳酸可释出H+，也可分解产生气体CO2，从肺排出体外，所以称之为挥发酸。碳酸是体内唯一的挥发酸。 C02+H20~＝＝叶-I2C01已w+Hco1 CO2可以通过两种方式与水结合生成碳酸。一种方式是：CO2与组织间液和血浆中的水直接结合生成H2C01，即CO2溶解于水生成H2C01；但主要是另一种方式：CO2在红细胞、肾小管上皮细胞、胃肠黏膜上皮细胞和肺泡上皮细胞内经碳酸酐酶(carbonic anhydrase, CA)的催化与水结合生成H2C010组织细胞代谢产生的CO2量是相当可观的，正常成人在安静状态下每日可产生CO2300-400L,如果全部与H20生成H2C01，可释放15mol左右H•，成为体内酸性物质的主要来源。运动和代谢率增加时CO2生成量显著增加，可通过肺的调节增加CO2呼出。通过肺进行的CO2呼出量的调节，称为酸碱平衡的呼吸性调节。 2.固定酸(fixed acid)不能变成气体由肺呼出，而只能通过肾由尿排出的酸性物质称为固定酸或非挥发酸(unvolatile acid)。机体产生的固定酸主要包括蛋白质分解代谢产生的硫酸、磷酸和尿酸；糖酵解生成的甘油酸、丙酮酸和乳酸，糖氧化过程生成的三狻酸；脂肪代谢产生的B－胫丁酸和乙酰乙酸等。机体有时还会摄入一些酸性食物，或服用酸性药物氯化按、水杨酸等，成为固定酸的另一来源。一般情况下，固定酸的主要来源是蛋白质的分解代谢，因此，体内固定酸的生成量与食物中蛋白质的摄入量成正比。 成人每日由固定酸释放出的W仅50~lOOmmol，与每日产生的挥发酸相}、细胞内和＼呼吸调节`,肾脏调节吸收、抑胞外缓冲｀`,', 比要少得多。固定酸可以通过肾进行调节这一调节过程也称之为酸碱平衡 食物的细胞内代谢V广亡、--II``, I IIII'的肾性调节。 42-、HPO42－、有',-夕-I I（二）碱的来源酸等非挥发性酸体内碱性物质主要来自食物，特别、、....、l---...,,是蔬菜、瓜果中所含的有机酸盐，如拧,, I'--""'--',',檬酸盐、苹果酸盐和草酸盐（主要是Na+和K十盐），均可与打起反应，分别转化-.L.----......,/,I为拧檬酸、苹果酸和草酸，经三狻酸循环代谢为CO2和H20，而Na+或k十则可与HC03一结合生成碱性盐。体内代谢过程中也可产生碱性物质，如氨基酸脱氨基所产生的氨，可经肝代谢后生枷－成尿素，故对体液的酸碱度影响不大。PTH调节人体碱的生成量与酸相比则少得多图4-1酸碱的生成及缓冲（图4-1)。 第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱 第二节酸碱平衡的调节 尽管机体在正常情况下不断生成和摄取酸或碱性物质，但血液pH却不发生显著变化，这是由于机体对酸碱负荷有强大的缓冲能力和有效的调节功能，保持了酸碱的稳态。机体对体液酸碱平衡的调节主要通过体液的缓冲、肺及组织细胞和肾的调节来维待。 —、血液的缓冲作用 血液缓冲系统包括血浆缓冲系统和红细胞缓冲系统，都是由弱酸（缓冲酸）及其相对应的弱酸盐（缓冲碱）组成，主要有碳酸氢盐缓冲系统、磷酸盐缓冲系统、血浆蛋白缓冲系统、血红蛋白和氧合血红蛋白缓冲系统五种（表4-2)。 缓冲酸缓冲碱缓冲酸缓冲碱 H2C03(, HC03-+W HHb土＝于Hb-+w H2P04', HPO广＋H+II HHb02=Hb02-+H+HPr', Pr-+W当甘过多时，表4-2中的反应向左移动，使W的浓度不至于发生大幅度的增高，同时缓冲碱的浓度降低；当W减少时，反应则向右移动，使W的浓度得到部分的恢复，同时缓冲碱的浓度增加。 1.碳酸氢盐缓冲系统血液缓冲系统中以碳酸氢盐缓冲系统最为重要，这是因为该系统具有以下的特点：心缓冲能力强，是含量最多的缓冲系统，含量占全血缓冲总量的1/2以上（表4-3)。＠可进行开放性调节：碳酸能转变为CO2，将血液的缓冲调节与呼吸调节联系在一起，HC03一能通过肾调控，由此与肾脏调节联为一体。因此，碳酸氢盐缓冲系统的缓冲能力远超出其化学反应本身所能达到的程度。＠可以缓冲所有的固定酸。但是，碳酸氢盐缓冲系统不能缓冲挥发酸。体内挥发酸的缓冲主要靠非碳酸氢盐缓冲系统。 缓冲体系占全血缓冲系统（％） 占全血缓空呾巴／［~系 血浆HC03-35磷酸盐5红细胞HC03-18血浆蛋白7Hb02及Hb35动脉血pH受血液缓冲对的影响，特别是H2C03及HC03一的影响。根据Henderson-Hasselbalch方程式：H2C03由CO2溶解量(dC02)决定，而dC02＝溶解度(a)xPaC02(Henry定律）所以上述公式可改写为：pH=pKa+Ig[HCO勹axPaC02(a为溶解度＝0.03)=6.1+lg~=6.1+lg—-=7.40以上公式反映了pH、HC03一和PaC02三者参数的相互关系。 血气分析仪可直接用pH和CO2电极测出pH或[H+］及PaC02，并根据Henderson-Hasselbalc h方程式计算出HC03一量。Kassier等将此方程式简化为以下公式（图4-2):式中[W]的单位是nmoL/L, PaC02的单位是mmHg,[HC03-]的单位是mmoVL。 Ratio50/1碱中毒24.01.27.740/17.632/1 1·六Hco;1忑I................►7.420/1正常支点7.316/17.212.5/110/18/16.25/15/1从以上公式可得出pH或W主要取决于HC03一与H2C03比值。 二、肺在酸碱平衡中的调节作用 肺在酸碱平衡中的作用是通过改变CO2的排出量来调节血浆碳酸（挥发酸）浓度，使血浆中HC03一与H2C03比值接近正常，以保持pH相对恒定。肺泡通气量是受延髓呼吸中枢控制的，呼吸中枢接受来自中枢化学感受器和外周化学感受器的刺激。 1.呼吸运动的中枢调节由于呼吸中枢化学感受器对脑脊液和局部细胞外液中W变化敏感，一旦甘浓度升高，呼吸中枢兴奋，使呼吸运动加深加快。但是，血液中的甘不易通过血脑屏障，故血液pH的变动对中枢化学感受器的作用较小，而血液中c·o2能迅速通过血脑屏障，使化学感受器周围W浓度升高，从而使呼吸中枢兴奋。由于脑脊液中碳酸酐酶较少，所以对CO2的反应有一定延迟。PaC02的正常值为40mmHg, PaC02只需升高2mmHg，就可刺激中枢化学感受器，出现肺通气增强的反应，从而降低血中H2C03浓度，实现反馈调节。但如果PaC02进一步增加超过80mmHg以上时，呼吸中枢反而受到抑制，产生CO2麻醉(carbon dioxide narcosis)。 2.呼吸运动的外周调节呼吸中枢也能由外周化学感受器的刺激而兴奋，主动脉体特别是颈动脉体感受器，能感受低氧、W浓度和CO2的刺激。PaC02需升高lOmmHg才刺激外周化学感受器，所t．化以外周化学感受器与中枢化学感受器相比，反应较不敏感。PaC02升高或pH降低时，主要是通过延第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱髓中枢化学感受器发挥调节作用。外周化学感受器主要感受低氧，反射性引起呼吸中枢兴奋，使呼吸加深加快，增加CO2排出量。但Pa02过低对呼吸中枢的直接效应是抑制效应。 三、组织细胞在酸碱平衡中的调节作用 机体大量的组织细胞内液也是酸碱平衡的缓冲池，细胞的缓冲作用主要是通过离子交换进行的，如H干－K+,H•-Na•,Na•-K+交换以维持电中性，红细胞、肌细胞和骨组织均能发挥这种作用。当细胞外液甘过多时，甘弥散入细胞内，而K十从细胞内移出；反之，当细胞外液H十过少时，W由细胞内移出，而K十从细胞外移入，所以酸中毒时，往往可伴有高血钾，碱中毒时可伴有低血钾。Cr-HC03一的交换也很重要，因为Cl一是可以自由交换的阴离子，当HC03一升高时，它的排出可由er-HC03一交换来完成。红细胞er-HC03一阴离子交换体对急性呼吸性酸碱紊乱的调节起重要作用。 此外，肝脏可以通过合成尿素清除N儿参与调节酸碱平衡，骨骼的钙盐分解也可对甘起到一定的缓冲作用。在甲状旁腺激素(parathyroi d hormone, PTH)的作用下，沉积在骨骼中的磷酸盐、碳酸盐等均可释放入血，对W进行缓冲，如：Ca3(P04)2+4H十一---+3Ca2•+2H2P04飞骨骼缓冲可能引起骨质脱钙骨质软化等病理变化，因此，它并非是生理性的酸碱平衡调节方式。 四、肾在酸碱平衡中的调节作用 机体在代谢过程中产生的大量酸性物质，需不断消耗NaHC03和其他碱性物质来中和，因此，如果不能及时补充碱性物质和排出多余的H十，血液pH值就会发生变动。肾主要调节固定酸，具体是通过肾小管上皮细胞的排H＼排氨和重吸收Na•,HC03一等来实现，以调节pH值使之相对恒定。其主要作用机制是：1.近曲小管泌甘和对NaHC03的重吸收肾小球滤液中NaHC03含量与血浆相等，其中85%~90％在近曲小管被重吸收，其余部分在远曲小管和集合管被重吸收（图4-3)。正常情况下，随尿液排出体外的NaHC03仅为滤出量的0.1%，即几乎管周毛细血管近曲小管上皮细胞肾小管腔无NaHC03的丢失。HC03一重吸收是通过H+Na十交换机制：近曲小管细胞在主动分泌W的同f-4时，从管腔中回收Na+，两者转运方向相反，称HC03-+W＼右泌汰W+HCo3H十－N旷交换或H十－N旷逆向转运，在这种H+-Na•交换时常伴有HC03一的重吸收。肾小管细胞内H2co3H2C03富含碳酸酐酶(carbonic anhydrase, CA)，能催化，凡O+C02C02+H20H20和CO2结合生成H2C03，并解离出W和a HC03一。细胞内H十经管腔膜Na+-H•载体与滤液基侧膜管腔膜中Na十交换，并与滤过的HC03一结合成H2C03，再er迅速分解成CO2和H20, H20则随尿排出，CO2HCo3又弥散回肾小管上皮细胞（图4-3)。进入细胞内的Na十经基膜侧钠泵主动转运入血，使细胞内H2C03Na十浓度维持在10-30mmoVL的低水平，有利于管腔内Na十弥散入肾小管上皮细胞，并促进W的H20+C扣分泌。而肾小管上皮细胞内的HC03一经基侧膜管周毛细血管集合管上皮细胞肾小管腔的Na•-HC03-转运体进入血液循环。 Na+－H逆向载体和Na•-3HC03同向载体的。枙示主动耜云；O枙长继发性主动耜云；CA：碳酸酐酶转运属于钠依赖性继发性主动转运，是一个继发图4-3近曲小管和集合管泌H+、重吸收HC03性耗能过程，所需的能量来源于上皮细胞基底侧过程示意固第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱膜上的Na•-K•-ATP酶，即钠泵。Na•-K•-ATP酶通过消耗ATP将细胞内N旷的泵出多于K十的泵入，使细胞内Na十浓度维持在10-30mmoVL的低水平，有利千管腔内Na•弥散入肾小管上皮细胞，并促进订的分泌，Na十进入上皮细胞内增多则有利千Na•和HC03一的重吸收。 2.远曲小管及集合管泌甘和对NaHC03的重吸收远曲小管和集合管的闰细胞也可分泌H勹此细胞又称泌氢细胞，它并不能转运Na十，是一种非N旷依赖性的泌氢，这种借助千H'-ATP酶的作用向管腔泌氢，同时在基侧膜以Ci--HC03-交换的方式重吸收HC03一，称为远端酸化作用（如tal ac心fication，图4-3)。远曲肾小管泌甘到集合管管腔后，可与管腔滤液中的碱性HPO广结合形成可滴定酸H2P04一使尿液酸化。HPO广转变为H2P04-的过程通常称为滴定，因此把H2P04一称为可滴定酸。但这种缓冲是有限的，当尿液pH降至4.8左右时，两者比值由原来的4:1变为1:99，几乎尿液中所有磷酸盐都已转变为H2P04一，已不能进一步发挥缓冲作用了。 远端小管及集合管还存在Na+-H•交换和Na十－K＋交换，尿中的K十主要是由远曲小管和集合管分泌的。一般当有Na十的主动吸收时，才会有K的分泌，两者的转运方向相反，称为K•-Na十交换。H+－Na+交换和K•-Na十交换有相互抑制现象。当机体发生酸中毒时，小管分泌W浓度增加，Na+-H•交换加强，Na十－K＋交换抑制，造成血中k十浓度增高。 3. NH4十的排出按(NH门的生成和排出是pH依赖性的，即酸中毒越严重，尿排NH4十量越多。近曲小管上皮细胞是产NH4十的主要场所，主要由谷氨酰胺酶水解谷氨酰胺产生，谷氨酰胺一NH3＋谷氨酸、谷氨酸--,NH产a－酮戊二酸。酸中毒越严重，谷氨酰胺酶的活性也越高，产生氨和产生a－酮戊二酸也越多。a－酮戊二酸的代谢用去2个H+，生成2个HC03-，由千N凡是脂溶性分子，可通过细胞膜自由扩散进入小管腔，也可通过基侧膜进入细胞间隙；而NH3与细胞内碳酸解离的H十结合成NH；通过NH4+-Na十交换进入管腔，由尿排出。N旷又与HC03一同向转运进入血液循环。酸中毒严重时，当磷酸盐缓冲系统不能缓冲时，不仅近曲小管泌NH4十增加，远曲小管和集合管也可泌NH3，可中和尿液中甘，并结合成NH；从尿中排泄（图4-4)。 ＋心氨 即与其反应，将强酸或强碱中和转变成弱酸 或弱碱，同时缓冲系统自身被消耗，故缓冲作用不易持久；肺的调节作用效能大，也很迅速，在几分钟内开始，30分钟时达最高峰，通过改变肺泡通气来控制血浆H2C03浓度的高低，但是肺仅对CO2有调节作用，不能缓冲固定酸，故调节范围有限；细胞内液的管周毛细血管集合管上皮细胞肾小管腔O稣主动转运；C）表示继发性主动转运；CA：碳酸酐酶图4-4尿胺形成示意图缓冲作用强于细胞外液，约3~4小时后才发挥调节作用，通过细胞内外离子的转移来维持酸碱平衡，但可引起血钾浓度的改变；肾脏的调节作用发挥较慢，常在酸碱平衡紊乱发生后12~24小时才发挥作用，但效率高，作用持久，对排出非挥发酸及保留NaHC03有重要作用。 第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱 第三节酸碱平衡紊乱常用指标及分类—、常用指标及其意义pH和W浓度是酸碱度的指标，由千血液中订很少，因此广泛使用H十浓度的负对数即pH来表示，pH是表示溶液中酸碱度的简明指标。正常人动脉血pH为7.35-7.45，平均值是7.40。凡pH低于7.35为失代偿性酸中毒；凡pH高于7.45为失代偿性碱中毒。动脉血pH本身不能区分酸碱平衡紊乱的类型，不能判定是代谢性的还是呼吸性的。pH值在正常范围内，可以表示酸碱平衡正常，也可表示处于代偿性酸、碱中毒阶段，或同时存在程度相近的混合型酸、碱中毒，使pH变动相互抵消。所以进一步测定PaC02（计算出H2C03)和HC03一是非常重要的。 （二）动脉血CO2分压 动脉血CO2分压是血浆中呈物理溶解状态的CO2分子产生的张力。由于CO2通过呼吸膜弥散快，动脉血CO2分压(PaC02)相当于肺泡气CO2分压(PA CO2)，因此测定PaC02可了解肺泡通气量的情况，即PaC02与肺泡通气量成反比，通气不足PaC02升高；通气过度PaC02降低，所以PaC02是反映呼吸性酸碱平衡紊乱的重要指标。正常值为33-46mmHg，平均值为40mmHg。PaCO2<33mmHg，表示肺通气过度，CO2排出过多，见于呼吸性碱中毒或代偿后的代谢性酸中毒；PaC02>46mmHg，表示肺通气不足，有CO2洈留，见千呼吸性酸中毒或代偿后代谢性碱中毒。 （三）标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐 标准碳酸氢盐(standard bicarbonate, SB)是指全血在标准条件下，即PaC02为40mmHg，温度38°C，血红蛋白氧饱和度为100％测得的血浆中HC03一的量。由于标准化后HC03一不受呼吸因素的影响，所以是判断代谢因素的指标。实际碳酸氢盐(actual bicarbonate, AB)是指在隔绝空气的条件下，在实际PaC02、体温和血氧饱和度条件下测得的血浆HC03一浓度，因而受呼吸和代谢两方面的影响。正常人AB与SB相等，正常范围是22-27mmol/L，平均为24mmol/L。两者数值均低表明有代谢性酸中毒；两者数值均高表明有代谢性碱中毒；AB与SB的差值反映了呼吸因素对酸碱平衡的影响。若SB正常，而AB>SB时，表明有CO2滞留，可见于呼吸性酸中毒；反之ABl6mmoVL作为判断是否有AG增高代谢性酸中毒的界限，常见于固定酸增多的情况：如磷酸盐和硫酸盐游留、乳酸堆积、酮体过多及水杨酸中毒、甲醇中毒等。AG增高还可见千与代谢性酸中毒无关的情况下，如脱水、使用大量含钠盐的药物和骨髓瘤患者释出本－周蛋白过多的情况下。 AG降低在诊断酸碱失衡方面意义不大，仅见千未测定阴离子减少或未测定阳离子增多，如低蛋白血症等。 二、酸碱平衡紊乱的分类尽管机体对酸碱负荷有很大的缓冲能力和有效的调节功能，但许多因素可以引起酸碱负荷过度或调节机制障碍导致体液酸碱度稳定性破坏，这种稳定性破坏称为酸碱平衡紊乱。血液pH值取决千HC03一与H2C03的浓度之比，pH7.4时其比值为20:1。根据血液pH的高低，可将酸碱平衡紊乱分＠立为两大类，pH降低称为酸中毒(acidosis), pH升高称为碱中毒(alkalosis)。HC03一浓度含量主要受代第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱谢性因素的影响，由其浓度原发性降低或升高引起的酸碱平衡紊乱，称为代谢性酸中毒(metabolic acidosis)或代谢性碱中毒(metabolic alkalo sis); H2C03含量主要受呼吸性因素的影响，由其浓度原发性增高或降低引起的酸碱平衡紊乱，称为呼吸性酸中毒(respiratory acidosis)或呼吸性碱中毒(respira tory alkalosis)。另外，在单纯型酸中毒或碱中毒时，由于机体的调节，虽然体内酸性或碱性物质的含量已经发生改变，但是血液pH尚在正常范围之内，称为代偿性酸或碱中毒。如果血液pH低于或高于正常范围，则称为失代偿性酸或碱中毒，这可以反映机体酸碱平衡紊乱的代偿情况和严重程度。 在临床工作中，患者情况是复杂的，在同一患者不但可以发生一种酸碱平衡紊乱，还可以同时发生两种或两种以上的酸碱平衡紊乱，如是单一的失衡，称为单纯型酸碱平衡紊乱(simple acid-base disturbance)，如是两种或两种以上的酸碱平衡紊乱同时存在称为混合型酸碱平衡紊乱(mixed acid-base disturbance)。 第四节单纯型酸碱平衡紊乱 单纯型酸碱平衡紊乱可分为四类，即代谢性酸中毒、代谢性碱中毒、呼吸性酸中毒和呼吸性碱中毒。 —、代谢性酸中毒 代谢性酸中毒(metabolic acidosis)是指固定酸增多和（或）HC03一丢失引起的pH下降，以血浆HC03一原发性减少为特征，是临床上常见的酸碱平衡紊乱类型。(—)原因和机制1.肾脏排酸保碱功能障碍心肾衰竭：在严重肾衰竭患者，体内固定酸不能由尿中排泄，特别是硫酸和磷酸在体内积蓄，W浓度增加导致HC03一浓度降低，硫酸根和磷酸根浓度在血中增加；重金属（录铅等）及药物（磺胺类）的影响，使肾小管排酸障碍，而肾小球功能一般正常。＠肾小管功能障碍：I型肾小管性酸中毒(renal tubular acidosis, RTA)的发病环节是由于远曲小管的泌W功能障碍，尿液不能被酸化，W在体内蓄积导致血浆HC03一浓度进行性下降；Il型肾小管性酸中毒由于Na+-H+转运体功能障碍，碳酸酐酶活性降低，HC03一在近曲小管重吸收减少，尿中排出增多导致血浆HC03浓度降低。肾小管酸中毒可引起“反常性碱性尿＂。＠应用碳酸酐酶抑制剂：大量使用碳酸酐酶抑制剂如乙酰嗤胺可抑制肾小管上皮细胞内碳酸酐酶活性，使H2C03生成减少，泌W和重吸收HC03减少。2. HC03一直接丢失过多胰液、肠液和胆液中碳酸氢盐含量均高于血浆，严重腹泻、肠道痰管或肠道引流等均可引起NaHC03大量丢失；大面积烧伤时大量血浆渗出，也伴有HC03一丢失。 3.代谢功能障碍心乳酸酸中毒(lacti c acidosis)：任何原因引起的缺氧或组织低灌流时，都可以使细胞内糖的无氧酵解增强而引起乳酸增加，产生乳酸性酸中毒。常见于休克、心搏骤停、低氧血症、严重贫血、肺水肿、一氧化碳中毒和心力衰竭等。此外，严重的肝疾患使乳酸利用障碍均可引起血浆乳酸过高。＠酮症酸中毒(keto-acidosis)：见千体内脂肪被大量动员的清况下，多发生千糖尿病、严重饥饿和酒精中毒等。糖尿病时由千胰岛素不足，使葡萄糖利用减少，脂肪分解加速，大量脂肪酸进入肝，形成过多的酮体（其中B－轻丁酸和乙酰乙酸为酸性物质），超过了外周组织的氧化能力及肾排出能力时可发生酮症酸中毒。在饥饿或禁食情况下，当体内糖原消耗后，大量动用脂肪供能，也可出现酮症酸中毒。4.其他原因心外源性固定酸摄入过多，HC03一缓冲消耗：水杨酸中毒，大量摄入阿司匹林（乙酰水杨酸）可引起酸中毒，经缓冲HC03一浓度下降，水杨酸根游留；含氯的成酸性药物摄入过多，长期或大量服用含氯的盐类药物，如氯化铣盐酸精氨酸或盐酸赖氨酸，在体内易解离出HCl。如氯化按，肝经肝合成尿素，并释放出HCl。2NH4Cl+C02一一(NH2)2C0+2HCl+H20。＠高K+血症：各种原因引起细胞外液k十增多时，K＋与细胞内甘交换，引起细胞外W增加，导致代谢性酸中毒。这种酸中毒时体内H勹总量并未增加，W从细胞内溢出，造成细胞内W下降，故细胞内呈碱中毒，在远曲小管由于小管上皮泌H十减少，也可引起“反常性碱性尿＂。＠血液稀释，使HC03一浓度下降：见于快速输入大量无HC03一的液体或生理盐水，使血液中HC03稀释造成稀释性代谢性酸中毒。（二）分类根据AG值的变化，将代谢性酸中毒分为两类：AG增高型代谢性酸中毒和AG正常型代谢性酸中毒。 正常代谢性酸中毒 A.正常情况下AG;B. AG增高型（正常血氯型）代谢性酸中毒；C. AG正常型（高血氯型）代谢型酸中毒（三）机体的代偿调节体液的缓冲系统、肺、细胞内外离子的交换和肾的调节是维持酸碱平衡的重要机制，也是发生酸碱平衡紊乱后机体进行代偿的重要环节。代谢性酸中毒时，机体的代偿调节主要表现为：第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱55到7.0时，肺泡通气量由正常41/min增加到301/min以上，呼吸加深加快（也称为酸中毒Kussmaul深大呼吸）是代谢性酸中毒的主要临床表现，其代偿意义是使血液中H2C03浓度（或PaC02)继发性降低，维持[HCO门／［H2C03]的比值接近正常，使血液pH趋向正常。呼吸的代偿反应是非常迅速的，一般在酸中毒10分钟后就出现呼吸增强，30分钟后即达代偿，l2~24小时达代偿高峰，代偿最大极限时，PaC02可降到lOmmHg。 3.肾的代偿调节作用除肾功能异常引起的代谢性酸中毒外，其他原因引起的代谢性酸中毒是通过肾的排酸保碱能力加强来发挥代偿作用的。在代谢性酸中毒时，肾通过加强泌H＼泌NH4十及回收HC03一使HC03一在细胞外液的浓度有所恢复，肾小管上皮细胞中的碳酸酐酶和谷氨酰胺酶活性增强，使尿中可滴定酸和NH4十排出增加，并重新生成HC03一，肾小管泌NH4十增加是最主要的代偿机制，因为H+-Na十交换增加，肾小管腔内W浓度增加，降低了肾小管细胞与管腔液订的浓度差，使肾小管上皮细胞继续排H十受限。但管腔内W浓度越高，NH4十的生成与排出越快，产生的HC03-越多。通过以上反应，肾加速酸性物质的排出和碱性物质的补充，由于从尿中排出的W增多，尿液呈酸性。但肾的代偿作用较慢，一般要3~5天才能达高峰。在肾功能障碍引起的代谢性酸中毒时，肾的纠酸作用几乎不能发挥。 代谢性酸中毒的血气分析参数如下：由千HC03一降低，所以AB、SB、BB值均降低，BE负值加大，pH下降，通过呼吸代偿，PaC02继发性下降，ABSB,BE正值加大。（四）对机体的影响呼吸性酸中毒时，对机体的影响基本上与代谢性酸中毒相似，也可引起心律失常、心肌收缩力减弱，外周血管扩张血钾升高等。除此之外，由于PaC02升高可引起一系列血管运动和神经精神方面的障碍。1. CO2直接舒张血管的作用高浓度的CO2能直接引起脑血管扩张，使脑血流增加、颅内压增高，因此常引起待续性头痛，尤以夜间和晨起时为甚。 2.改善通气功能有效通气使PaC02逐步下降，但对肾代偿后代谢因素也增高的患者，切忌过急地使用人工呼吸器使PaC02迅速下降到正常，因肾对HC03-升高的代偿功能还来不及作出反应，结果又会出现代谢性碱中毒，使病情复杂化。更应避免过度人工通气，使PaC02降低到更危险的严重呼吸性碱中毒情况。 3.慎用碱性药物慢性呼吸性酸中毒时，由于肾脏排酸保碱的代偿作用，使HC03一含量增高，应该慎用碱性药物，特别是通气尚未改善前，错误地使用NaHC03等可产生CO2的碱性药物，则可引起代谢性碱中毒，并可增加CO2汾者留。必要时可使用不含钠的有机碱——三胫甲基氨基甲烧(THAM),可迅速降低血浆PaC02和[H+］，纠正酸中毒。但大量快速滴入此药，可抑制呼吸中枢、引起低血压，故输液速度不宜过快。 THAM+H2C03一一THAM·W+HC03 三、代谢性碱中毒 代谢性碱中毒(metabolic alkalosis)是指细胞外液碱增多和（或）W丢失引起的pH升高，以血浆HC03原发性增多为特征。（－）原因和机制正常情况下，肾具有纠正代谢性碱中毒的能力。当血浆HC03一浓度超过26mmoVL时，肾可减少对HC03-的重吸收，使血浆HC03一浓度恢复正常。但某些因素，例如有效循环血量不足、缺氯等，可造成肾对HC03-的调节功能障碍，使血浆HC03一保持在高水平，产生维持代谢性碱中毒。 1.酸性物质丢失过多是引起代谢性碱中毒的最常见原因。 (1)经胃丢失：常见千剧烈呕吐及胃液引流使富含HCl的胃液大量丢失。正常情况下胃黏膜壁细胞富含碳酸酐酶，能将CO2和H20催化生成H2C03, H2C03解离为W和HC03一，然后H十与来自血浆中的Cl一形成HCl，进食时分泌到胃腔中，而HC03一则返回血液，造成血浆中HC03-一过性增高，称为＂餐后碱潮＂，直到酸性食糜进入十二指肠后，在W刺激下，十二指肠上皮细胞与胰腺分泌的大量心1, HC03一与订中和。病理情况下，剧烈呕吐，使胃液丢失所引起的代谢性碱中毒的机制有：心胃液中H+第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱丢失使来自肠液和胰腺的HC03一得不到甘中和而被吸收入血，造成血浆浓度升高；＠胃液中Cl一丢失，可引起低氯性碱中毒；＠胃液中K丢失，可引起低钾性碱中毒；＠胃液大量丢失引起有效循环血量减少，也可通过继发性酪固酮增多引起代谢性碱中毒。 (2)经肾丢失： 1)利尿剂的大量应用：肾小管上皮细胞富含碳酸酐酶，使用髓拌利尿剂（吠塞米）或嗟唉类利尿剂时，抑制了肾髓拌升支对Cl一的主动重吸收，使N旷的被动重吸收减少，到达远曲小管的尿液流量增加，NaCl含量增高，促进远曲小管和集合管细胞泌甘泌k十增加，以加强对Na十的重吸收，Cl一以氯化按形式随尿排出。另外，由于肾小管远端流速增加，也有冲洗作用，使肾小管内W浓度急剧降低，促进了订的排泌。W经肾大量丢失使HC03一大量被重吸收，以及因丧失大量含Cl一的细胞外液形成低氯性碱中毒。 2)肾上腺皮质激素过多：肾上腺皮质增生或肿瘤可引起原发性肾上腺皮质激素分泌增多，细胞外液容扯减少、创伤等刺激可引起继发性醒固酮分泌增多，这些激素尤其是酪固酮可通过刺激集合管泌氢细胞的H+－ATP酶（氢泵），促进甘排泌，也可通过保Na•排臣促进甘排泌，而造成低钾性碱中毒。此外，糖皮质激素过多如Cushing综合征也可发生代谢性碱中毒，因为皮质醇也有盐皮质激素活性。 2. HC03一过量负荷常为医源性，见于消化道溃疡病患者服用过多的NaHC03；或矫正代谢性酸中毒时滴注过多的NaHC03；摄入乳酸钠、乙酸钠之后或大量输入含拧檬酸盐抗凝的库存血，这些有机酸盐在体内氧化可产生NaHC03,lL库存血所含的拧檬酸盐可产生30mmol HC03飞脱水时只丢失H20和NaCl造成浓缩性碱中毒(contraction alkalosis)，以上均可使血浆NaHC03浓度升高。但应指出，肾具有较强的排泄NaHC03的能力，正常入每日摄入lOOOmmol的NaHC03,2周后血浆内HC03一浓度只是较轻微上升，只有当肾功能受损后服用大量碱性药物时才会发生代谢性碱中毒。 3.低钾血症低钾血症时因细胞外液k十浓度降低，引起细胞内k乍］细胞外转移，同时细胞外的W向细胞内移动，可发生代谢性碱中毒，此时，肾小管上皮细胞内缺钾，K＋-N旷交换减少，代之H+-Na+交换增多，W排出增多，HC03一重吸收增多，造成低钾性碱中毒。一般代谢性碱中毒尿液呈碱性，但在低钾性碱中毒时，由于肾泌H十增多，尿液反而呈酸性，称为反常性酸性尿。 4.肝功能衰竭肝功能衰竭时，血氨过高，尿素合成障碍也常导致代谢性碱中毒。（二）分类目前通常按给予生理盐水后代谢性碱中毒能否得到纠正而将其分为两类，即盐水反应性碱中毒(sa line-responsive alkalosis)和盐水抵抗性碱中毒(saline-resistant alkalosis)。 1.盐水反应性碗中毒主要见于呕吐、胃液吸引及应用利尿剂时，由千伴随细胞外液减少、有效循环血批不足，也常有低钾和低氯存在，而影响肾排出HC03一能力，使碱中毒得以维持，给予等张或半张的盐水来扩充细胞外液，补充Cl一能促进过多的HC03一经肾排出使碱中毒得到纠正。 2.盐水抵抗性碱中毒常见于全身性水肿、原发性醒固醇增多症，严重低血钾及Cushing综合征等，维持因素是盐皮质激素的直接作用和低K+，这种碱中毒患者给予盐水没有治疗效果。（三）机体的代偿调节1.血液的缓冲及细胞内外离子交换的缓冲代偿调节作用代谢性碱中毒时，W浓度降低，OH浓度升高，OH一可被缓冲系统中弱酸(H2C03、HHb02、HHb、Hpr、H2P04-）所缓冲，使HC03一等弱酸根离子浓度升高。同时细胞内外离子交换，细胞内W逸出，而细胞外液k十进入细胞内，从而产生低钾血症。 2.肺的代偿调节呼吸的代偿反应是较快的，往往数分钟即可出现，在24小时后即可达最大效应。这是由于W浓度降低，呼吸中枢受抑制，呼吸变浅变慢，肺泡通气量减少，PaC02或血浆H2C03继发性升高，以维持HC03-1H2C03的比值接近正常，使pH有所降低。但这种代偿是有限度的，很少能达到完全的代偿，因为随着肺泡通气量减少，不但有PaC02升高，还有Pa02降低，Pa02降低可通过对呼吸的兴奋作用，限制PaC02过度升高。因而即使严重的代谢性碱中毒时，PaC02也极少能超过55mmHg，即很少能达到完全代偿，难于使pH恢复正常。 3.肾的代偿调节肾的代偿作用发挥较晚，血浆H十减少使肾小管上皮的碳酸酐酶和谷氨酰胺酶活性受到抑制，故泌W和泌NH4十减少，HC03一重吸收减少，使血浆HC03-浓度有所下降，由于泌H+和泌NH4+减少，HC03一排出增多。应注意的是在缺氯、缺钾和醋固酮分泌增多所致的代谢性碱中毒因肾泌W增多，尿呈酸性，称为反常性酸性尿，肾的代偿作用受阻。肾在代谢性碱中毒时对HC03-排出增多的最大代偿时限往往要3~5天，所以急性代谢性碱中毒时肾代偿不起主要作用。 代谢性碱中毒的血气分析参数变化规律如下：pH升高，AB、SB及BB均升高，AB>SB,BE正值加大。由于呼吸抑制，通气量下降，使PaC02继发性升高。（四）对机体的影响轻度代谢性碱中毒患者通常无症状，或出现与碱中毒无直接关系的表现，如因细胞外液量减少而引起的无力、肌痉挛、直立性眩晕；因低钾血症引起的多尿、口渴等。但是，严重的代谢性碱中毒则可出现许多功能代谢变化。 1.中枢神经系统功能改变碱中毒时，患者有烦躁不安、精神错乱、澹妄、意识障碍等中枢神经系统症状。其发生机制可能是：心因pH值增高,'Y－氨基丁酸转氨酶活性增强，而谷氨酸脱狻酶活性降低，故丫－氨基丁酸分解加强而生成减少，对中枢神经系统抑制作用减弱，因而出现中枢神经系统兴奋症状。＠血红蛋白氧解离曲线左移：血液pH升高可使血红蛋白与02的亲和力增强，以致相同氧分压下血氧饱和度可以增加，血红蛋白氧离曲线左移，血红蛋白不易将结合的02释出，而造成组织供氧不足。脑组织对缺氧特别敏感，由此可出现精神症状，严重时还可以发生昏迷。 此外，代谢性碱中毒极易并发上消化道出血，可能与代谢性碱中毒时胃肠黏膜缺血缺氧等因素有关。（五）防治的病理生理基础纠正代谢性碱中毒的根本途径是促使血浆中过多的HC03一从尿中排出。但是，即使是肾功能正常的患者，也不易完全代偿。因此，代谢性碱中毒的治疗方针应该是在进行基础疾病治疗的同时去除代谢性碱中毒的维持因素。1.盐水反应性代谢性碱中毒(1)生理盐水：对盐水反应性碱中毒患者，只要口服或静注等张(0.9%）或半张(O.45%）的盐水即可恢复血浆HC03一浓度。机制是：O由千扩充了细胞外液容量，则消除了＂浓缩性碱中毒”成分的作用心生理盐水含Cl一高于血浆，通过补充血容量和补充Cl一使过多的HC03一从尿中排出；＠由于远曲小管液中创含量增加，则使皮质集合管分泌HC03一增强。 检测尿pH和尿釭浓度可以用来判断治疗效果。反常性酸性尿患者治疗前因肾排甘增加使尿pH多在5.5以下；细胞外液容量和血Cl一恢复后，则开始排出过剩的HC03一，故尿pH可达7.0以上，偶尔超过8.0。这类碱中毒除利尿剂能引起Cl一缺乏外，多数情况下Cl一经尿排出不多，尿er浓度常在15mmoVL以下。因此，治疗后尿pH碱化及尿Cl一浓度增高则说明治疗有效。 第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱 (2)氯化钾：虽然盐水可以恢复血浆HC03一浓度，但并不能改善缺钾状态。因此伴有高度缺钾患者，应补充k十，补钾只有补充KCI才有效。其他阴离子如HC03一，醋酸根、拧檬酸根替代Cl一，均能促进订排出，使碱中毒得不到纠正。 (3)补酸：严重代谢性碱中毒可直接给予酸进行治疗，例如用0. lmoVL HCl静脉缓注。其机制是HCI在体内被缓冲后可生成NaCl(HCl+NaHC03一NaCl+H2C03)。 此外，临床上也使用NaCl、KC!、盐酸精氨酸和盐酸赖氨酸治疗。对游离钙减少的患者也可补充CaCl2，总之补氯即可排出HCO卢2.盐水抵抗性碱中毒对全身性水肿患者，应尽量少用髓拌或嗟唉类利尿剂，以预防发生碱中毒。碳酸酐酶抑制剂乙酰挫胺可抑制肾小管上皮细胞内的碳酸酐酶活性，因而排泌甘和重吸收HC03一减少，增加N旷和HC03一的排出，结果既达到治疗碱中毒的目的，又减轻了水肿。盐水抵抗性碱中毒同盐水反应性碱中毒一样，也可以用尿pH变化判断治疗效果。 肾上腺皮质激素过多引起的碱中毒，需用抗醒固酮药物和补k十去除代谢性碱中毒的维持因素。 四、呼吸性碱中毒 呼吸性碱中毒(respiratory alkalosis)是指肺通气过度引起的PaC02降低、pH升高，以血浆H2C03浓度原发性减少为特征。 （一）原因和机制 肺通气过度是各种原因引起呼吸性碱中毒的基本发生机制。原因如下：1低氧血症和肺疾患初到高原地区由于吸入气氧分压过低或某些患有心肺疾患、胸廓病变的患者可因缺氧刺激呼吸运动增强，CO2排出增多。但外呼吸功能障碍如肺炎、肺梗死、间质性肺疾病等给02并不能完全纠正过度通气，说明还有其他因素参与。实验资料表明，牵张感受器和肺毛细血管旁感受器在肺疾患时过度通气的发生机制中具有重要意义。 病、肺部疾患、肝脏疾患、缺氧和氨兴奋呼吸中枢时。（三）机体的代偿调节呼吸性碱中毒时，虽然PaC02降低对呼吸中枢有抑制作用，但只要刺激肺通气过度的原因持续存在，肺的代偿调节作用就不明显。如果有效肺泡通气量超过每日产生的CO2排出的需要时，可使血浆H2C03浓度降低，pH升高。由低碳酸血症而致的W减少，可由血浆HC03一浓度的降低而得到代偿。这种代偿作用包括迅速发生的细胞内缓冲和缓慢进行的肾排酸减少。 1.细胞内外离子交换和细胞内缓冲作用急性呼吸性碱中毒时，由于血浆H2C03浓度迅速降低，故血浆HC03相对增高，约在10分钟内，W从细胞内移出至细胞外并与HC03一结合，因而血浆XOTF.~第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱HC03一浓度下降，H2C03浓度有所回升e一方面细胞内的H十即与细胞外的Na+和K十交换；另一方面HC03一进入红细胞，Cl和CO2逸出红细胞，促使血浆H2C03回升，HC03一降低（图4-8）。进入血浆的甘来自细胞内缓冲物(HBuf，如HHb、HHb02、细胞内蛋白质和磷酸盐等）也可来自细胞代谢产生的乳酸，因为碱中毒能促进糖酵解使乳酸生成增多，其机制可能与碱中毒影响血红蛋白释放氧，从而造成细胞缺氧和糖酵解增强有关。 组织。2 _X1二s--X,一I_ \ 伪 X f,..、四｀包夕HCCm订;邱蠲`｀．万g';,H2C0°32i\', CO2飞扂_____Jo-. 但细胞代偿能力有限，一般PaC02每下降lOmmHg，血浆HC03一浓度降低2mrnol/L。故急性呼吸性碱中毒常为失代偿性碱中毒。 2.肾脏代偿调节慢性呼吸性碱中毒时才会发生肾脏的代偿调节，这是由于肾的代偿调节是个缓慢的过程，需几天时间才能达到完善，故急速发生的通气过度，可因时间短促而肾脏代偿调节作用来不及发挥。在持续较久的慢性呼吸性碱中毒时，低碳酸血症持续存在的情况下，PaC02的降低使肾小管上皮细胞代偿性泌H＼泌NH3减少，而HC03一随尿排出却增多，因此血浆中HC03一代偿性降低。慢性呼吸性碱中毒时，由千肾的代偿调节和细胞内缓冲，平均PaC02每降低lOmmHg，血浆HC03一浓度下降5mmol/L，从而有效地避免了细胞外液pH发生大幅度变动。因此，慢性呼吸性碱中毒往往是代偿性的。 呼吸性碱中毒的血气分析参数变化如下：PaC02降低，pH升高，ABSB，血浆k十浓度升高，AG增大。 2.代谢性碗中毒合并呼吸性碱中毒 (1)原因：常见高热伴呕吐患者，高热可引起通气过度出现呼吸性碱中毒，又因呕吐，大量胃液丢失而出现代谢性碱中毒；肝功能衰竭、败血症和严重创伤的患者分别因高血氨、细菌毒素和疼痛刺激呼吸中枢而发生通气过度，加上利尿剂应用不当或呕吐而发生代谢性碱中毒。 (2)特点：因呼吸性和代谢性因素指标均向碱性方面变化，PaC02降低，血浆HC03一浓度升高，两者之间看不到相互代偿的关系，病情呈严重失代偿，预后较差。血气指标SB、AB、BB均升高，ABl6mmoVL, HC03一一般也升高，釭明显降低。 2.呼吸性碱中毒合并AG增高性代谢性酸中毒和代谢性碱中毒(1)原因：肾衰竭患者在某些情况下，合并发生呕吐和发热时，有可能出现这种情况。 (2)特点：PaC02降低，AG>l6mmoVL,HC03可高可低，c1-一般低千正常。 三重性酸碱失衡比较复杂，必须在充分了解原发病情的基础上，结合实验室检查进行综合分析后才能得出正确结论。 第六节判断酸碱平衡紊乱的方法及其病理生理基础自1959年世界上第一台血气分析仪问世并广泛应用千临床，动脉血气监测对千判断患者的呼吸功能和酸碱平衡紊乱、指导治疗等发挥了重要作用，血气检测结果是判断酸碱平衡紊乱类型的决定性依据。此外悲者的病史和临床表现为判断酸碱平衡紊乱提供了重要线索，血清电解质检查也是有价值的参考资料，计算AG值有助于区别单纯型代谢性酸中毒的类型以及诊断混合型酸碱平衡紊—、单纯型酸碱平衡紊乱的判断单纯型酸碱平衡紊乱一般可通过病史、临床表现和血气分析诊断：1.根据pH或订的变化，可判断是酸中毒还是碱中毒。凡pH<7.35则为酸中毒；凡pH>7.45，则第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱为碱中毒。 2.根据病史和原发性紊乱可判断为呼吸性还是代谢性紊乱如原发PaC02i，引起pH!，称为呼吸性酸中毒。如原发PaC02!，引起pH i，称为呼吸性碱中毒。如原发HC03飞，引起pH!，称为代谢性酸中毒。如原发HC03-i，引起pH i，称为代谢性碱中毒。各种单纯型的酸碱平衡紊乱的发病环节及检测指标的变化见表4-5。 代谢性酸中毒呼吸性酸中毒代谢性碱中毒呼吸性碱中毒原因酸渚留或碱丧失通气不足碱滞留或酸丧失通气过度原发环节W i/NaHC03t H2C03i W l/NaHC03i·H2C03l[H鹉］L（异）[［N言。？3]］r（书）血浆pH i正常或L r正常或TPaC02f1j j HC03-,j j f（慢性）|^r L（慢性）尿液pH L或f f或l3.根据代偿情况可判断为单纯型酸碱平衡紊乱还是混合型酸碗平衡紊乱代偿的规律是代谢性酸碱平衡紊乱主要靠肺代偿，而呼吸性酸碱平衡紊乱主要靠肾代偿，单纯型酸碱平衡紊乱继发性代偿变化与原发性紊乱同向，但继发性代偿变化一定小于原发性平衡紊乱，其代偿公式见表4-6。 原发失衡原发性变化继发性代偿预计代偿公式代偿时限代偿极限代谢性酸中毒[HC03-]l PaC02!PaC02=1.5x[HC03-]+8士2,d PaC02=1.2x,d[HC03-压212-24小时lOmmHg代谢性碱中毒[HC03-]j PaC02j PaC02=40+0.7x[HC03扛5L'.1PaCO~=0.7x L'.1[HC03一压512~24小时55mmHg呼吸性酸中毒PaC02j[HC03-]j急性：LI[HC03-]=0.1x LIPaCO2土1.5几分钟30mmoVL慢性：L'.1[HC03-]=0.35x,::'.1PaC02士33~5天42~45mmol/L呼吸性碱中毒PaC02L[HC03-]L急性：L'.l[HC03-]=0.2x L'.]PaC02士2.5几分钟18mmoVL慢性：L'.l[HC03-]=0.5x L'.]PaC02土2.53~5天12-15mmoVL注：CD有“4”者为变化值，无“4”表示绝对值心代偿极限：指单纯型酸碱失衡代偿所能达到的最小值或最大值；＠代偿时限：指体内达到最大代偿反应所需的时间二、混合型酸碱平衡紊乱的判断在酸碱平衡紊乱时，机体的代偿调节有一定的规律性，即有一定的方向性、有一定的代偿范围（代偿预计值）和代偿的最大限度。符合规律者为单纯型酸碱平衡紊乱，不符合规律者为混合型酸碱平衡紊乱。 （一）代偿调节的方向性 1. PaC02与HC03变化方向相反者为酸碱一致型混合型酸碱平衡紊乱在两种酸中毒并存哪{ti66第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱或两种碱中毒并存的酸碱一致型酸碱平衡紊乱，除pH发生显著变化外，PaC02与HC03-的变化方向一定是相反的。例如心跳呼吸骤停时，呼吸停止使PaC02急剧升高，引起呼吸性酸中毒，而代谢紊乱引起的乳酸堆积，使HC03一明显减少，引起代谢性酸中毒。因此，发现患者PaC02与HC03-呈相反方向变化时，应考虑为酸碱一致型酸碱平衡紊乱。 2. PaC02与HC03一变化方向一致者为酸碱混合型酸碗平衡紊乱一种酸中毒与一种碱中毒并存的酸碱混合型酸碱平衡紊乱，PaC02与HC03一的变化方向也是一致的。例如，在呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒患者，因肺通气功能障碍使PaC02原发性升高，通过肾的调节，HC03一代偿性升高，此时，如使用利尿剂不当或出现呕吐，血HC03一亦有原发性升高，较易出现呼吸性酸中毒合并代谢性碱中毒。患者PaC02与HC03一浓度均明显升高，而pH无显著变化。此时，单靠pH、病史及PaC02与HC03-的变化方向已难以区别患者是单纯型酸碱平衡紊乱，还是酸碱混合型酸碱平衡紊乱，需要从代偿预计值和代偿限度来进一步分析判断。 （二）代偿预计值和代偿限度 代偿公式亦是简便有效地区别单纯型与混合型酸碱平衡紊乱的手段。单纯型酸碱平衡紊乱时，机体的代偿变化应在一个适宜的范围内，如超过代偿范围即为混合型酸碱平衡紊乱。例如，一名肾衰竭患者因无尿放置了导尿管，两天后出现低血压和发热，尿中含有大量的白细胞和细菌。血气检查为：pH7.32、PaC0220mmHg、[HCO门lOmmoVL。该患者为肾衰竭继发尿路感染，分析其酸碱平衡紊乱的类型。从血气变化看，pH降低，PaC02与HC03一浓度均降低。pH7.32表明为酸中毒，引起pH降低的原发因素可以是PaC02升高或HC03一浓度降低。该患者有肾衰竭及HC03-浓度降低，故可以判断是代谢性酸中毒。是否存在混合型酸碱平衡紊乱呢？根据单纯型酸碱平衡紊乱的代偿公式，[HC03-]每降低1mmoVL, PaC02降低1.2mmHg。该患者[HC03-]降低24-10=14mmoVL, PaC02应降低14xl.2=16.8土2mmHg，患者如是单纯型代谢性酸中毒，其PaC02应为(40-16.8)土2=21.2~25.2mmHg，此患者PaC02为20mmHg，低千代偿预计值，表明患者是代谢性酸中毒合并呼吸性碱中毒，为混合型酸碱平衡紊乱。 机体对单纯型酸碱平衡紊乱的代偿能力并不是无限的，会受到多种因素的综合制约。例如，代谢性碱中毒时，代偿性呼吸抑制使PaC02升高，但PaC02升高到一定限度，如55mmHg(7.3kPa)就不再上升，这是因为升高的PaC02和缺氧会刺激呼吸中枢，维持一定的肺通气量。因此，在单纯型酸碱平衡紊乱时，机体的代偿反应不会超过代偿限值。 （三）以AG值判断代谢性酸中毒的类型及混合型酸碱平衡紊乱AG值是区分代谢性酸中毒类型的标志，也是判断单纯型或混合型酸碱平衡紊乱的重要指标。在病情较为复杂的患者，计算AG值能将潜在的代谢性酸中毒显露出来。例如，某肺心病、呼吸衰竭合并肺性脑病患者，用利尿剂、激素等治疗，血气及电解质检查为：pH7.43, PaC026lmmHg,[HC03-]38mmoVL,[Na+]140mmoVL,[Ci-]74mmoVL,[K+]3.5mmoVL。该患者PaC02原发性增高，为慢性呼吸性酸中毒，计算[HCO勹代偿预计值应为(31.4马）mmoVL；实测值为38mmoVL，表示有代谢性碱中毒存在。计算AG值，AG=140-38-74=28，明显升高，提示患者还有代谢性酸中毒存在，故该患者为三重性酸碱平衡紊乱。 需要指出的是，无论是单纯型还是混合型酸碱平衡紊乱，都不是一成不变的，随着疾病的发展，治疗措施的影响，原有的酸碱失衡可能被纠正，也可能转变或合并其他类型的酸碱平衡紊乱。因此，在诊断和治疗酸碱平衡紊乱时，一定要密切结合患者的病史，观测血pH、PaC02及[HC03-］的动态变化，综合分析病情，及时作出正确诊断和适当治疗。 （钱睿哲） ] ' 1.当pH7.4时，是否有酸碱平衡紊乱？有哪些类型？为什么？ 第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱 2.慢性阻塞性肺疾患患者常发生何种酸碱失衡？其血气分析参数有何变化？ 3.剧烈呕吐易引起何种酸碱平衡紊乱？试分析其发生机制。4.试述钾代谢障碍与酸碱平衡紊乱的关系，并说明尿液的变化。5.某一肺源性心脏病患者入院时呈昏睡状，血气分析及电解质测定结果如下：pH7.26, PaC0265.5mmHg,HC03-37.8mmol/L,C l-92mmol/L,Na+'142mmol/L,问：该患者有何酸碱平衡及电解质紊乱？根据是什么？ 6.56岁的赵先生因小肠克罗恩病作肠切除术。赵先生以前从未做过手术，术中非常紧张、呼吸加快，出现手足轻度发麻现象。医师随即给他做了血液方面有关项目梒验，结果显示：pH7.52、PC0230mmHg、P0268mmHg、BE-l.2mmol/L, HC03-24mmol/L, K+4.5mmol/L、Na+134mmol/L、c1106mmol/L。该患者有何酸碱平衡紊乱？根据是什么？ l殷莲华酸碱平衡和酸碱平衡紊乱II王建枝，殷莲华．病理生理学第8版北京：人民卫生出版社，2013.2.吴立玲．酸碱平衡紊乱II吴立玲病理生理学北京：北京大学医学出版社，2003:42-60. 3.邓秀玲酸碱平衡紊乱II王建枝，钱睿病理生理学北京：人民卫生出版社，2015.4.钱桂生，任成山实用血气分析及酸碱紊乱治疗学．郑州：郑州大学出版社，2014. 第五章糖代谢紊乱 糖是机体的重要结构物质，也是主要的能量来源，具有极其重要的生理功能。正常情况下，机体的内在调节系统能够保持糖代谢处于动态平衡状态，使血糖浓度的变化局限在一定的生理范围内(3.89-6. llmmoVL)。机体内有多种内分泌激素参与糖代谢的调节过程，胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素和生长激素等均可升高血糖；胰岛B细胞分泌的胰岛素(insulin, Ins)是体内唯一的降血糖激素，能增强靶细胞对葡萄糖的摄取利用，同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。当机体发生糖代谢紊乱时，可出现高血糖症或低血糖症。 第一节高血糖症 高血糖症(hyperglycemia)是指血液中葡萄糖的浓度长期高于正常水平，以空腹时血糖水平高于6.9mmoVL(125mg/dl)及餐后2小时血糖高于11.1mmoVL(200m g/dl)为判断标准。当血糖超过其肾阙值9. OmmoVL(160mg/dl)时，则出现尿糖。高血糖包括生理性高血糖和病理性高血糖。机体在适度应激时，可发生暂时性的血糖升高及尿糖，如情绪激动致交感神经系统兴奋和肾上腺素等分泌增加，血糖浓度升高，出现情感性尿糖；一次性摄入大量糖，致血糖迅速升高，出现饮食性尿糖。生理清况下的暂时性高血糖及尿糖，空腹血糖均正常，对机体不会造成明显的损害。高血糖症最常见千糖尿病(diabetes mellitus)，是以糖、脂、蛋白质代谢紊乱为主要特征的慢性代谢性疾病，可引起眼、肾脏、神经、心血管等组织器官的慢性进行性病变，组织脏器功能减退及衰竭，导致多系统损害。 一、病因与发病机制 高血糖症主要由机体胰岛素绝对／相对不足或利用低下引起。常见于胰岛素绝对不足、胰岛素相对不足、胰岛素拈抗激素分泌失调等。 （一）胰岛素绝对不足 胰岛素绝对不足主要是指胰岛B细胞损伤，导致胰岛素生成或（和）分泌障碍，使血液中胰岛素含量降低。常见原因主要包括免疫因素、遗传因素及环境因素等。 1.免疫因素胰岛素生成或分泌不足的关键环节是胰岛B细胞的进行性损害。 第五章糖代谢紊乱 phosphatases, IA-2)等。这些抗体可作为胰岛B细胞自身免疫损伤的标志物，其可能机制为多种因素导致抗原错误提呈至辅助性T细胞(T helper cells, THcell)，产生针对B细胞的特异性抗体，致使胰岛B细胞出现自身免疫性损伤。 2.胰岛素基因突变胰岛素基因表达是通过5'端特定性转录启动子、增强子及负性调控元件组成的上游调控序列，以及该基因的5'端顺式作用元件和细胞内反式作用因子（转录因子）的相互作用来实现的，具有十分复杂的网络式调控体系。其中任何环节出现障碍，如胰岛素基因点突变，可引起一级结构的改变，C肤裂解点的氨基酸不正常，可使胰岛素原转变成胰岛素不完全，变异胰岛素与受体的结合能力或生物活性降低甚至丧失。已经发现5种以上的胰岛素基因突变，如Chicago胰岛素(Phe B25Leu)、Los Angeles胰岛素(Phe B24Ser)、Wakayma胰岛素(Val A3Leu)、Providence胰岛素(His BIO Asp)以及Tokyo胰岛素原(Arg65His)。 危性的基因型是DR3/4DQBI*0302/DQBI*0201。I型糖尿病的患者中大约65％的患者有DR3/DR4的表达，而DQ基因作为DR基因的等位基因表达频率亦有增加。 (2)细胞毒性T淋巴细胞相关性抗原4基因(cytotoxic T lymphocyte-ass ociated antigen-4, CTLA5.环境因素引起胰岛B细胞破坏的有关环境因素主要有病毒、化学因素、饮食因素等，以病毒(1)病毒感染：柯萨奇B4病毒、巨细胞病毒、腮腺炎病毒、肝炎病毒、风疹病毒等与胰岛B细胞损伤有关。胰岛B细胞损伤机制：心病毒直接破坏B细胞，并在病毒损伤B细胞后激发自身免疫反应，导致B细胞进一步损伤。＠病毒作用于免疫系统，诱发自身免疫反应，可能与病毒抗原和宿主抗原决定簇的结构存在相同或相似序列有关。＠分子模拟作用使胰岛细胞失去免疫耐受，或刺激调节性T细胞及效应性T细胞，引发胰岛B细胞的自身免疫反应。遗传因素可能广泛参与发病，使胰岛B细胞或免疫系统易受病毒侵袭，或引起免疫系统对病毒感染产生有害的应答反应。＠刺激调节性T细胞及效应细胞，引起胰岛B细胞的自身免疫损伤。一方面病毒可以直接感染胰岛B细胞；另一方面病毒感染触发胰岛组织的自身免疫，从而导致胰岛B细胞功能受损，而后者更多见。 在遗传因素的控制和环境因素的影响下，机体胰岛B细胞发生的自身免疫性炎症反应和进行性损害，是导致血液中胰岛素含量绝对降低的中心发病环节。（二）胰岛素相对不足胰岛素相对不足主要由胰岛素抵抗引起。胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)是指胰岛素作用的靶组织和靶器官（主要是肝脏、肌肉和脂肪组织）对胰岛素生物作用的敏感性降低，可引起高血糖症，而血液中胰岛素含量可正常或高千正常。胰岛素抵抗的发病与遗传缺陷高度相关，根据这种缺陷相对千胰岛素受体的位置，可分为受体前、受体和受体后三个水平。 1受体前缺陷主要指胰岛素生物活性下降，失去对受体的正常生物作用。最常见的原因是胰岛素抗体形成，包括内源性抗体和外源性抗体。内源性胰岛素抗体(insul in antibody)可能系胰岛B细胞破坏所产生，对胰岛素生物活性有抑制作用。外源性胰岛素抗体仅出现于接受过胰岛素治疗的患者，与胰岛素制剂的纯度有关。 2受体缺陷是指细胞膜上胰岛素受体(insulin receptor, InsR)功能下降，或者数量减少，胰岛素不能与其受体正常结合，使胰岛素不能发挥降低血糖的作用。InsR水平的胰岛素抵抗产生主要包括InsR功能和结构异常。功能异常表现为InsR数目减少及lsnR的亲和力下降，从而导致lnsR结合胰岛素减少；结构异常多表现为lnsR基因突变，导致产生的InsR不合格，造成InsR功能的全部或部分丧失，已发现30种以上IRG点突变或片段缺失与严重的IR有关。InsR水平的IR包括：3. lnsR后水平的缺陷指胰岛素与受体结合后，信号向细胞内传导发生异常所引起的一系列代谢过程，包括信号传递、信号放大、蛋白质－蛋白质交联反应、磷酸化与脱磷酸化及酶促级联反应的异常，从而产生胰岛素抵抗。胰岛素对葡萄糖在体内的转运代谢是由胰岛素依赖性葡萄糖转运体(glucose transporter, GLUT)及许多关键酶(G激酶糖原合成酶、磷酸果糖激酶等）活化的结果。 胰岛素信号转导途径的异常在胰岛素抵抗发生中占有主要的地位。已知的胰岛素信号转导途径至少有两条，其中主要通过磷酸肌醇3－激酶(phosphoinositol3-kinase, PB K)转导途径介导其代谢调节作用，可大致分为4个步骤：心胰岛素经血液循环到达相应靶细胞表面，与lnsR的Q亚基结合，同时使B亚基在酪氨酸蛋白激酶(protein tyrosine kinase，PTK）的作用下引起受体的磷酸化；＠受体磷酸化激活PTK，可进一步磷酸化并激活胰岛素受体底物－1(insulin receptor substrate-I, IRS-1);@IRS-1中磷酸化的酪氨酸与含有SH2结构域(Src homology domain2, SH2)的信号分子PI3K结合，依次激活信号转导通路下游的多个信号分子；＠通过蛋白激酶、磷酸酶的级联反应发挥胰岛素的生理效应，刺激葡萄糖转运体4(glucose transporter4, GLUT4)转位，促进细胞对葡萄糖的摄取，激活糖原合酶，调节糖原合成（图5-1／文末彩图5-1)。 Insulin：胰岛素lnsR：胰岛素受体PTK：酪氨酸蛋白激酶IRS-1：胰岛素受体底物－1PI3K：磷酸肌醇3－激酶GLUT4：葡萄糖转运体4胰岛素信号转导异常主要发生在其中的IRS家族、PI3K、蛋白激酶B(pro tein kinase B, PKB)、糖原合酶激酶-3(glycogen synthase kinase-3, GSK-3)以及GLUT4水平。 (1)IRS异常：IRS属于细胞质中的适配蛋白，主要连接受体等多种效应分子，介导细胞（包括胰岛B细胞和外周靶细胞）对胰岛素等信号因子的反应，是胰岛素信号转导过程中的主要成员。IRS蛋白的不正常降解、磷酸化异常以及在细胞内的分布异常是导致胰岛素信号转导减弱和胰岛素抵抗形成的主要机制之一。心IRS降解异常：IRS蛋白含量下降使参与胰岛素信号转导的IRS蛋白数量减少进而影响胰岛素信号的传递，减弱靶细胞对胰岛素的敏感性。IRS蛋白水平的下降与蛋白酶对IRS蛋白的不正常降解有关。~IRS磷酸化异常：IRS磷酸化异常可通过以下因素影响胰岛素信号转导：阻碍IRS酪氨酸磷酸化，降低IRS蛋白的酪氨酸磷酸化水平；PI3K激活其下游底物的能力下降，继而影响胰岛素信号经PI3K/PKB途径向下游的传递；加速IRS的降解；磷酸酪氨酸磷酸酶(protein tyrosine phosphatase, PTPase)在骨骼肌、脂肪组织中的表达增多或活性增强，导致IRS的酪氨酸异常脱磷酸化反应，影响信号向下游的传递。＠IRS分布异常：体外脂肪细胞经慢性胰岛素刺激后，细胞骨架中的IRS会过多地释放到细胞质中，致使细胞骨架上的IRS酪氨酸磷酸化水平显著降低，同时募集到细胞骨架上的PI3K含量也明显减少；虽然此时胞质中的IRS含量增多，但其酪氨酸磷酸化水平并未增高，因而IRS在胞质中过度聚集可导致胰岛素抵抗。 (2)PI3K异常：PI3K是由p85调节亚基和pllO催化亚基构成的异源二聚体。PI3K活化后一方面加速含GLUT4的襄泡向膜转运并镶嵌在细胞膜上，调节细胞对葡萄糖的摄取；另一方面抑制磷酸烯醇式丙酮酸狻激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)和葡萄糖－6－磷酸酶(glucose-6-phosphatas e, G-6-Pase)的表达，从而抑制糖异生，增加葡萄糖利用和糖原合成。Pl3K的表达和（或）活性降低，使胰岛素信号无法通过Pl3K通路传递，导致葡萄糖摄取和糖原合成受阻，从而出现胰岛素抵抗。IRS基因变异、游离脂肪酸(free fatty acid, FFA)、TNF-a等均可导致Pl3K表达和激酶活性降低。 第五章糖代谢紊乱 (3)PKB异常：PKB是PI3K直接的靶蛋白。PKB表达和（或）活性的改变与胰岛素抵抗的形成和发展有密切联系。PKB活性下降，可减少骨骼肌对葡萄糖的利用，抑制糖原合成、促进糖异生，同时抑制GLUT4向质膜转位，减少脂肪细胞对葡萄糖的摄取。持续高血糖可损害骨骼肌对葡萄糖的利用和糖原合成，与PKB活性下降有关。 (4)GSK-3异常：GSK-3的表达及活性升高与胰岛素抵抗的发生、发展有密切关系。其主要原因是心GSK-3表达及活性异常会使胰岛素诱导的IRS-1/-2磷酸化水平异常增高，促进胰岛素抵抗的形成；＠GSK-3含矗增加或活性升高，使糖原合成酶的丝氨酸多位点磷酸化而失活，从而抑制糖原合成酶活性，减少糖原合成；＠PI3K/PKB途径异常，使Foxl磷酸化障碍，导致Foxl转录因子从细胞核向细胞质的转位减少及活性增高，引起6－磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)和磷酸烯醇丙酮酸狻激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)的表达增高，从而促进糖异生；＠GSK-3对葡萄糖转运也存在调节作用。 (5)GLUT4异常：GLUT4的表达减少、向细胞表面转位受阻，含GLUT4的襄泡不能与细胞膜融合等因素，均与胰岛素抵抗的发生有密切关系。少GLUT4表达减少：GLUT4表达减少会使参与易位的GLUT4数量减少，导致细胞对糖的摄取与利用发生障碍，表现为胰岛素信号转导减弱并最终导致胰岛素抵抗。＠GLUT4转位障碍：在胰岛素抵抗状态下，GLUT4的数量并无明显减少，而其易位作用却发生障碍，即GLUT4在褒泡内异常聚集，不能正常转移到细胞膜上。肌动蛋白和微管蛋白在GLUT4的转位及细胞融合过程中起十分重要的作用。胰岛素刺激后，GLUT4可由核周移位至胞膜，若破坏微管或微丝，可抑制胰岛素刺激的葡萄糖转运。＠GLUT4活性降低：原因是GLUT4蛋白自身结构异常和信息传递至细胞障碍。 综上所述，胰岛素抵抗的发生机制是错综复杂的，涉及多因素的相互作用、相互影响。胰岛素信号转导障碍是产生胰岛素抵抗和高血糖症的主要发生机制，也是当今研究的热点。但其中许多机制尚未完全明确，如细胞骨架与胰岛素信号转导关系的研究等。 （三）胰岛素桔抗激素失调 胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素和生长激素等均可升高血糖，其中最主要的是胰高血糖素(glucagon)，是维持血糖稳态的关键性调节激素。血糖浓度负反馈调节胰高血糖素的分泌。胰岛素可通过降低血糖而间接促进胰高血糖素分泌，也可通过旁分泌方式，直接作用于胰岛A细胞，抑制其分泌。交感神经兴奋亦可促进胰高血糖素分泌。高胰高血糖素血症所致的肝糖原分解和糖异生过多，是高血糖发病的重要环节。 4.胰岛A细胞的胰岛素抵抗胰岛A细胞胰岛素抵抗是由于胰岛素受体后信号转导通路受损所致，其原因可能与血中的游离脂肪酸增加，脂毒性作用导致细胞的氧化应激反应有关。（四）其他因素1.肝源性高血糖肝硬化、急慢性肝炎、脂肪肝等肝脏疾病，可引起糖耐量减退，血糖升高。其主要机制是：O继发性胰岛功能不全；＠胰高血糖素灭活减弱，糖代谢的酶系统破坏、功能结构改变，糖吸收、利用障碍；＠胰岛素抵抗；＠肝病治疗中使用过多的高糖饮食、大量皮质激素和利尿剂的应用等。.2.肾源性高血糖尿毒症、肾小球硬化等肾功能严重障碍时，由于对胰岛素有不同程度的抗拒，肝糖原分解增强，同时肾糖阙的改变，也可引起高血糖。3.应激性高血糖主要与体内儿茶酚胺、皮质激素及胰高血糖素分泌增高有关，可见于外科大手术、严重感染、大面积创伤、烧伤、大出血、休克等。4.内分泌性高血糖体内除直接参与血糖调控的胰高血糖素外，肾上腺素、糖皮质激素、生长激素等均属胰岛素的桔抗性激素，这些激素水平升高，可明显提高机体的能量代谢水平。可见于肢端肥大症、嗜辂细胞瘤、甲亢、库欣综合征等。5.妊娠性高血糖妊娠时胎盘可产生雌激素、孕酮、催乳素和胎盘生长激素等多种桔抗胰岛素的激素，还能分泌胰岛素酶，加速胰岛素的分解。 6.药物性高血糖重组人生长激素(recombinant human growth hormone, rhGH)可明显升高血糖，甚至引起难以控制的高血糖症。使用抗精神病药物治疗的患者，胰岛素抵抗指数上升。免疫抑制剂他克莫司(tacrolimus, FK506)可抑制钙调磷酸酶的活性，驱动蛋白重链的去磷酸化，进而抑制葡萄糖刺激的胰岛素分泌。 7.其他因素引起的高血糖肥胖、高脂血症、某些肌损伤及遗传病、有机磷中毒等，均可引起高血糖。 二、高血糖症对机体的影响 胰岛B细胞胰岛素分泌能力和（或）胰岛素生物作用缺陷，可导致胰岛素绝对或相对不足，引起一系列代谢紊乱（图5-2)。 胰岛素绝对缺乏 （一）代谢紊乱 1．渗透性脱水和糖尿心血糖急剧升高引起细胞外液渗透压增高，水从细胞内转移至细胞外，可导致细胞内液减少，引起细胞脱水。脑细胞脱水可引起高渗性非酮症糖尿病患者昏迷。＠血糖浓度高于肾糖阙，肾小球滤过的葡萄糖多千肾小管重吸收的葡萄糖，葡萄糖在肾小管液中的浓度升高，小管液中的渗透压明显增高，阻止了肾小管对水的重吸收，丢失大量的细胞外液，从而出现渗透性利尿和脱水，临床表现为糖尿、多尿、口渴。 2.物质代谢紊乱胰岛素分泌绝对不足和（或）胰岛素生物学效应降低，肝脏、骨骼肌、脂肪组织等效应器官，对葡萄糖的摄取、利用减少，肝糖原分解加强，引起高血糖；脂肪组织从血液摄取甘油三酷减少，脂肪合成降低；脂蛋白酷酶活性降低，血游离脂肪酸和甘油三酷浓度升高；蛋白质合成减少，分解加速，出现负氮平衡。 3.酮症酸中毒高血糖症时，由于机体不能很好地利用血液中的葡萄糖，各组织细胞处于糖和能量的饥饿状态，可引起脂肪分解加速，血中游离脂肪酸增加，酮体生成增加超过了酮体的利用，大量酮体堆积在体内形成酮症，发展为酮症酸中毒和高钾血症。 （二）多系统器官损害 高血糖时血红蛋白两条B链N端的缅氨酸可与葡萄糖化合生成糖化血红蛋白。长期持续的高血糖患者，由于血红蛋白发生糖基化，且组织蛋白也发生非酶糖化，生成糖化终产物。糖化终产物刺激糖、脂及蛋白质，自由基生成增多，引起生物膜脂质过氧化增强、细胞结构蛋白和酶的琉基氧化形成二硫键；染色体畸变、核酸碱基改变或DNA断裂，最终导致血管内皮细胞损伤，细胞间基质增加等，引起长期高血糖患者的眼、心、肾、神经等组织器官发生并发症。长期的高血糖会使半寿期较长的蛋白质发生非酶促糖基化反应，胶原蛋白、晶体蛋白、髓鞘蛋白和弹性硬蛋白等变性，引起血管基底膜增厚、晶体混浊变性和神经病变等病理变化，导致相应的组织结构损伤，是多系统脏器损害的病理基础（图5-3)。 吓己学反应，生成过氧亚硝基阴离子(peroxynitrite, ONOO-），该反应在使一氧化氮失活的同时，还增加了ONOO的浓度。后者是一种强氧化剂，是一氧化氮细胞毒效应的主要中介物质。oNoo-还能衍生多种其他氧化剂，在体内过量产生时可导致氧化损伤，介导多种病理过程。血中升高的硝基酪氨酸则可以诱导心肌细胞、内皮细胞、神经纤维元的凋亡。 血糖增高易发生念珠菌和其他一些罕见的感染；长期尿糖阳性的女性易发生阴道炎。 4.血液系统病变高血糖可引起血液凝固性增高，导致血栓形成。其发生机制是：心高血糖在增加血纤维蛋白溶解酶原激活物抑制剂－1(plasminogen activator inh加tor1,PAI-1)活性的同时，还可以降低血纤维蛋白及组织纤维蛋白溶解酶原激活物的活性。高血糖引起的IL-6水平升高与血浆纤维蛋白原的浓度有关。在细胞水平，高血糖可改变细胞正常的氧化还原状态，引起NADH/NAD十比率升高，降低一氧化氮的生物利用率，使低密度脂蛋白生成增加，促凝因子激活。＠血糖增高，糖代谢紊乱。糖是碳水化合物，具有高黏度、不易水解的特性，又带有少量电荷基团，容易吸附于红细胞的表面，使红细胞表面部分电荷遮蔽，从而导致表面电荷减少，红细胞与血浆之间的电位降低，使全血黏度和血浆黏度增高。当血浆黏度增高时，血流量减少，不利于组织灌流，造成组织缺血，易形成血栓性疾病，这是临床上高血糖症合并冠心病及其他慢性血管病变的重要病理基础之一。＠高血糖时，糖化血红蛋白与氧的亲和力升高，导致组织缺氧，血流减慢，血黏度增高，促使血栓的形成。＠高血糖的状态下，血液高渗，血黏度升高，使血液在流动过程中耗能增加；同时糖酵解过程中的关键限速酶活性明显降低，糖酵解异常，红细胞供能减少。能耗增加而供能又减少，则使血流速度更加缓慢，导致微循环功能障碍，血栓形成或引起栓塞。 5.晶状体病变长期高血糖，可导致晶状体肿胀，出现空泡，某些透明蛋白变性、聚合、沉淀，导致白内障。其发生机制是：心过高的葡萄糖进入晶状体后，形成的山梨醇和果糖不能再逸出晶状体，致使晶状体内晶体渗透压升高，水进入晶状体的纤维中，引起纤维积水、液化而断裂；山梨醇在视网膜毛细血管周围细胞中堆积，引起视网膜缺血性损伤。＠代谢紊乱，致使晶状体中的ATP和还原型谷胱甘肤等化合物含量降低、晶状体蛋白糖基化；高血糖干扰了肌醇磷脂的代谢，导致细胞内多种代谢紊乱，毛细血管收缩功能障碍，自身调节失常引起血液循环紊乱。＠糖化血红蛋白增高，血液呈高凝状态，血液黏稠度增加，致使血流减慢、微血栓形成，导致视网膜淤血性损伤。 6.肾脏病变长期高血糖，通过改变肾脏血流动力学以及代谢异常引起肾脏功能病变，主要表现为蛋白尿、水肿、电解质平衡紊乱、高血压和氮质血症。其发生机制为：心肾组织局部糖代谢紊乱，通过非酶糖基化形成糖基化终末代谢产物；＠多元醇通路的激活；＠二酰基甘油－蛋白激酶C途径的激活；＠己糖胺通路代谢异常。这些因素共同作用，引起肾小球基底膜增厚、细胞外基质增加、肾小球毛细血管通透性升高。 7.肢端坏疽主要表现为进行性肢端缺血、手足麻木及溃烂坏死。主要原因是肢端缺血、缺氧、水肿、营养物质匮乏、代谢产物堆积，细菌容易感染而发生干性坏疽。病理生理基础是血管病变、周围神经病变合并感染。其发生机制是：心高血糖引起代谢紊乱，导致周围神经损伤及动脉粥样硬化、毛细血管内皮细胞损伤并增生，基底膜增厚，致使血管腔狭窄或阻塞，血流减少或血供停止；＠高血糖引起血液黏稠度增高，加重微循环障碍。 8.高血糖对其他器官、系统的影响高血糖时，由于组织蛋白糖基化作用(glycosylation)增加以及血管病变，皮肤出现萎缩性棕色斑、皮疹样黄瘤。长期血糖增高所引起的代谢紊乱、血管病变，可导致骨和关节的病变，如关节活动障碍、骨质疏松等。58三、高血糖症防治的病理生理基础(—)饮食治疗合理的饮食有利千控制高血糖，减轻体重，改善代谢紊乱；同时可以减轻胰岛B细胞的负担，使胰岛组织结构和功能得到适当恢复；并可减少降糖药物剂量。＼。叶i}长期、合理地运动可降低机体儿茶酚胺的分泌，血浆胰岛素水平降低，上调胰岛素受体数，提高骨骼肌等组织对胰岛素的敏感性和葡萄糖的利用能力。同时，可以上调外周组织的脂蛋白酶活性，提高肌肉利用脂肪酸能力，改善脂质代谢紊乱，降低血脂水平，控制体重。 （三）药物治疗 在使用降糖药物尤其是胰岛素时，应密切监测患者血糖水平，防止因剂量过大而导致低血糖反应。由胰岛素用量过大引起的低血糖，严重时可因中枢神经系统的代谢被抑制引起昏迷和休克，即胰岛素休克(i nsulin shock)。 3.其他治疗可进行胰腺移植、胰岛细胞移植、干细胞治疗等，以替代损伤的胰岛B细胞分泌胰岛素。 第二节低血糖症 低血糖症(hypoglycemia)指空腹时血糖水平低于2.8mmoVL(50mg/dl)。低血糖症可由多种病因引起，是以血糖浓度过低、交感神经兴奋和脑细胞缺氧为主要表现的临床综合征，主要表现为：心血糖低于极限；©出现以神经、精神症状为主的症候群；＠给予葡萄糖后，症状立即缓解。 一、病因及发病机制 低血糖症发病的中心环节为血糖的来源小于去路，包括机体的葡萄糖摄入减少、肝糖原分解和糖异生减少和（或）机体组织消耗利用葡萄糖增多两个方面。（一）血糖来源减少4.升高血糖激素缺乏很多原因可以导致机体升高血糖的激素减少，常见因素有：(1)胰高血糖素缺乏：胰高血糖素对低血糖的反应性下降，负反馈调节机制受损，引起低血糖症。主要发生机制是：心肝细胞膜受体激活依赖cAMP的蛋白激酶活性下降。胰高血糖素与受体结合障碍，使糖原合成酶活性增高而抑制磷酸化酶，肝糖原分解减少，血糖降低；＠增加2,6－二磷酸果糖的合成，糖酵解被激活，糖异生减少；＠抑制磷酸烯醇式丙酮酸狻激酶的合成，激活肝L型丙酮酸激酶，抑制肝脏摄取血中的氨基酸，从而抑制糖异生；＠通过抑制脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，减少脂肪动员。例如，特发性反应性低血糖，可能与胰高血糖素受体的降解和受体敏感性下降及分泌障碍有关。 (2)糖皮质激素缺乏：肾上腺皮质功能减退，糖皮质激素分泌减少，可导致：心抑制肌蛋白分解，氨基酸产生减少，肝脏糖异生原料减少，糖异生途径的关键酶－磷酸烯醇式丙酮酸狻激酶的合成减少；＠促进肝外组织摄取和利用葡萄糖；＠抑制脂肪组织动员，血中游离脂肪酸减少，也可间接促进周围组织摄取葡萄糖，引起低血糖症。 (3)肾上腺素缺乏：肾上腺素主要在应激状态下发挥其血糖调节作用，可以加速糖原分解，升高血糖水平。肾上腺素减少可以引起应激性低血糖症。 （二）血糖去路增加 1.血液中胰岛素增高加速葡萄糖分解代谢的常见因素有：(1)胰岛素自身抗体和抗胰岛素受体自身抗体形成：心抗胰岛素抗体可与胰岛素结合，形成无生物活性的复合物，使胰岛素的降解减少，当胰岛素与抗体突然解离释放出大量游离胰岛素即可造成低血糖症，如胰岛素自身免疫综合征(insulin autoimmunity syndrome, IAS)，可能是继胰岛素瘤和胰腺外巨大肿瘤（分泌异常的胰岛素样生长因子－II）之后，引起自发性低血糖的第三大原因；＠抗胰岛素受体抗体具有很强的胰岛素活性，其活性比胰岛素强10倍，抗胰岛素受体抗体与胰岛素受体结合产生类胰岛素作用也可引起低血糖。 (2)植物神经功能紊乱：如特发性功能性低血糖症，主要见千情绪不稳定和神经质的中年女性，精神刺激、焦虑常可诱发。其发病可能是由于植物神经功能紊乱时，迷走神经紧张性增高使胃排空加速及胰岛素分泌过多引起。 (3)与饮食相关的反应性低血糖：可能与进食后神经体液对胰岛素分泌或糖代谢调节欠稳定有关。心胃切除术后，食物从胃排至小肠速度加快，葡萄糖吸收过快；肝硬化患者营养物质的快速消化吸收，刺激胰岛素大量分泌，其分泌高峰晚于血糖高峰，多于进食后2小时左右出现；＠早期II型糖尿病患者胰岛素快速分泌相出现障碍，胰岛素从胰腺B细胞释放延迟，表现为葡萄糖耐釐试验(oral glucose tolerance test, OGTI)的早期为高血糖，继之发生迟发性低血糖。 2.胰岛素－葡萄糖耦联机制缺陷B细胞磺脉类药物受体或谷氨酸脱氢酶缺乏，可引起B细胞内的胰岛素－葡萄糖耦联机制缺陷。B细胞的K十通道由磺脉类药物受体(sulfonylurea receptor1, SURI)和内向整流钾通道(KIR6•2)两种亚单位组成。SURl和KIR6•2基因突变后，SUR1对Mg2+-ADP兴奋性反应下降，ADP桔抗ATP对K十通道的抑制作用减弱，导致k十通道关闭，细胞处于除极状态，Ca“通道自动开放，B细胞内Ca2＋增加，诱发胰岛素待续分泌，导致低血糖发生。 3.药物性低血糖口服降血糖药、注射胰岛素也是引起低血糖的常见原因，多见千老年人和肝肾功能不全者，由千药物不能及时降解、代谢而出现低血糖。B肾上腺素能受体括抗剂、血管紧张素转化酶抑制剂、奎尼丁、水杨酸类、复方磺胺甲噫挫、环丙沙星等也有引起低血糖的可能性。 4.葡萄糖消耗过多常见千哺乳期妇女、剧烈运动或长时间重体力劳动后，尤其是植物神经不稳定或糖原储备不足者。临床还见千重度腹泻、高热和重症甲状腺功能亢进者。 二、低血糖症对机体的影响 低血糖症对机体的影响以神经系统为主，尤其是交感神经和中枢神经系统。 第五章糖代谢紊乱 （－）对交感神经的影响 低血糖刺激交感神经受体后，儿茶酚胺分泌增多，进一步引起胰高血糖素的分泌，导致血糖水平增高；儿茶酚胺又可作用于B肾上腺素受体而影响心血管系统。临床表现为患者烦躁不安、面色苍白、大汗淋漓、心动过速和血压升高等交感神经兴奋的症状，伴冠心病者常因低血糖发作而诱发心绞痛甚至心肌梗死。 （二）对中枢神经系统的影响 中枢神经系统对低血糖最为敏感。最初仅表现为心智、精神活动轻度受损，继之出现大脑皮质受抑制症状，随后皮质下中枢和脑干相继受累，最终将累及延髓而致呼吸系统、循环系统功能障碍。其主要原因是：心神经细胞本身无能量贮备，其所需能量几乎完全依赖于血糖提供；＠脑细胞对葡萄糖的利用无需外周胰岛素参与。低血糖症时脑细胞能量来源减少，很快出现神经症状，称为神经低血糖症(neuroglycopenia)。 （三）低血糖发作的警觉症状不敏感反复发作的低血糖可减少低血糖发作的警觉症状，促发无察觉性低血糖产生。低血糖昏迷时，分泌物或异物误吸入气管可引发窒息或肺部感染，甚至诱发急性呼吸窘迫综合征。 三、低血糖症防治的病理生理基础 临床上低血糖症常由药物引起，故应加强合理用药。反复严重低血糖发作且持续时间较长者，易引起不可恢复的脑损害，故应及早识别和防治。（－）病因学防治适当减少降血糖药物的用量。（二）低血糖发作时的处理原则维护重要脏器功能是决定低血糖预后的关键。低血糖发作时，要迅速补充葡萄糖，恢复正常血糖水平。因此，在低血糖发作的当时，应立即摄入含糖较高的食物，如糖果、饼干、果汁等。严重时应及时适量静脉推注50％葡萄糖，可迅速升高血糖。 1.胰高血糖素失调如何引起高血糖症？ 2.严重肝脏疾患为什么可以引起高血糖症？ 3.糖代谢紊乱为什么会引起渗透性脱水？ 4.高血糖对心血管系统有哪些影呴？ 5.高血糖导致脑缺血损伤的机制是什么？ 6.高血糖对眼晶状体有哪些影响？为什么？7.高血糖引起肾脏损伤的机制是什么？8.低血糖发作时的处理原则是什么？ （王学江） 第五章糖代谢紊乱 第六章脂代谢紊乱 脂质(lip记）是脂肪酸和醇作用生成的酷及其衍生物的总称。脂代谢与糖代谢、蛋白质代谢是人体非常重要的三大营养物质代谢。正常脂代谢由三部分组成：内源性代谢途径、外源性代谢途径和胆固醇逆转运。脂代谢紊乱是指各种遗传性或获得性因素引起血液及其他组织器官中脂类及其代谢产物异常的病理过程。 血脂是血浆中脂质成分的总称，包括甘油三酷(triglycerides, TG)、磷脂、胆固醇、胆固醇酷和游离脂肪酸(free fatty acid, FFA)等。肠道吸收的外源性脂质、肝肠合成的内源性脂质及脂肪组织贮存的脂肪动员都必须先经血液再到其他组织，因此脂代谢的核心是血脂代谢。脂质不溶于水，必须与血液中的载脂蛋白(apolipoprotei n, apo)结合在一起形成脂蛋白(lipoprotein)才能在血液中运输至组织细胞代谢。脂蛋白是脂质成分在血液中存在、转运及代谢的形式。血脂代谢紊乱常通过血浆脂蛋白代谢紊乱反映出来。血浆脂蛋白代谢紊乱是指各种因素造成血浆中脂质含量增高或降低，或载脂蛋白结构与功能改变，导致脂蛋白含量和（或）性质发生改变，主要表现为高脂蛋白血症和低脂蛋白血症。脂代谢紊乱可引起一些严重危害人体健康的疾病，如动脉粥样硬化性心脑血管疾病、肥胖症、非酒精性脂肪肝等。 第一节概述—、脂蛋白的组成、分类和功能 成熟的脂蛋白是球形颗粒，由含胆固醇酷和甘油三酷的疏水性核和含磷脂、游离胆固醇(free cholesterol, FC汃载脂蛋白的亲水性外壳组成。各类脂蛋白含有的蛋白质、胆固醇、甘油三酷、磷脂等成分比例和含量不同，使得脂蛋白的密度、颗粒大小、分子量、带电荷强度各不相同。应用超速离心法可将血浆脂蛋白分为5类：乳糜微粒(chylomic~on, CM)、极低密度脂蛋白(very low density lipoprotein, VLDL)、中间密度脂蛋白(intermediate density lipoprotein, IDL)、低密度脂蛋白(low density lipopro tein, LDL)和高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)。这5类脂蛋白的密度依次增加，而颗粒直径则依次变小。此外，还有一种脂蛋白称为脂蛋白(a)[lipoprotein(a), Lp(a)]，是载脂蛋白（a)通过二硫键与LDL形成的复合物鬟、。6种脂蛋白分类、组成、来源与功能见表6-1。 第六章脂代谢紊乱 二、脂蛋白的正常代谢 （一）脂蛋白代谢相关的蛋白 脂蛋白颗粒中的蛋白质起到运载脂质的作用而被命名为载脂蛋白，目前已报道有20余种，主要在肝脏和小肠黏膜细胞中合成，其中临床意义较为重要且认识比较清楚的有apoA、apoB、apoC、apoD、apoE和apo(a)等。由于氨基酸组成的差异，每一型又可分为若干亚型，如apoA包括apoA I、apoA II、apoAN和apoAV等。载脂蛋白在脂蛋白功能和代谢等方面具有非常重要的作用，主要体现在：心与血浆脂质结合形成水溶性物质，成为转运脂类的载体；＠作为配基与脂蛋白受体结合，使脂蛋白被细胞摄取和代谢；＠是多种脂蛋白代谢酶的调节因子。 血浆中还存在着能将甘油三酷和胆固醇酕在脂蛋白间转移的蛋白质，包括：胆固醇酣转运蛋白(choles terol ester transfer protein, CETP)、磷脂转运蛋白(phospholipid transfer protein, PLTP)、微粒体甘油三酷转运蛋白(microsomal triglyceride transfer protein, MTP)等。 （二）脂蛋白代谢相关的受体和酶 脂蛋白受体有多种，如LDL受体(LDL receptor, LDLR)、LDL受体相关蛋白(LDL receptor related protein, LRP)、apoE受体、VLDL受体和清道夫受体(scavenger receptor, SR)等。调节脂代谢的酶包括：卵磷脂胆固醇酰基转移酶(lecithin cholesterol acyltransferase, LCAT)、脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase, LPL)、肝脂酶(hepatic lipase, HL)、3笋各3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase, HMG-CoAR)和酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶(acyl-coenzyme A:cholesterol acyltrans ferase, ACAT)等。这些受体和酶的缺乏或活性降低都可能影响脂蛋白代谢，导致脂代谢紊乱。 （三）脂蛋白代谢相关的途径 脂蛋白的代谢途径可分为外源性代谢途径、内源性代谢途径和胆固醇逆转运（图6-1)。外源性代谢途径是指饮食摄入的胆固醇和甘油三酷在小肠中合成CM及其代谢过程；内源性代谢途径是指由肝合成的VLDL转变成IDL和LDL，以及LDL被肝或其他器官代谢的过程；胆固醇逆转运(reverse cholesterol transport, RCT)是指外周组织细胞中脂质以HDL为载体转运到肝脏进行分解代谢的过程。 外源性途径 内源性途径 正常脂蛋白代谢过程示意图 1.外源性代谢途径是指饮食摄入的胆固醇和甘油三酷在小肠中合成CM及其代谢过程。食物中的脂质在小肠中形成新生的CM，新生CM经淋巴管进入体循环，通过脂蛋白交换成为成熟的CM,成熟CM在LPL的作用下甘油三酷被水解，释放出的FFA被外周组织摄取利用，形成CM残粒并被肝第六章脂代谢紊乱细胞摄取代谢。 2.内源性代谢途径是指由肝脏合成VLDL后，VLDL转变为IDL和LDL,LDL被肝脏或其他器官代谢的过程。肝脏合成VLDL并分泌入血，VLDL在LPL水解的作用下转变成VLDL残粒又称为IDL，部分IDL被肝细胞摄取代谢，其余的IDL被LPL和HL进一步水解，转变为LDL,LDL与全身各组织的细胞膜表面的LDLR结合并被细胞摄取和降解。 3.胆固醇逆转运与LDL转运胆固醇的方向相反，HDL是将肝外组织细胞中的胆固醇转运至肝脏进行分解代谢，即胆固醇逆转运。胆固醇逆转运主要由HDL承担，分为三个步骤：O细胞内游离胆固醇从肝外组织细胞中移出，三磷酸腺昔结合盒转运子Al(A TP-binding cassette transporter Al, ABCAl)介导游离胆固醇转运到细胞膜上，HDL中apoA I作为细胞膜胆固醇移出的接受体；＠HDL接收的游离胆固醇在LCAT的作用下生成胆固醇酷进入HDL的核心，形成成熟的HDL，在CETP作用下，胆固醇酷由HDL转移到CM、VLDL和LDL颗粒中；＠HDL及这些接受了胆固醇酷的脂蛋白在代谢过程中被肝脏摄取时，其中的胆固醇酷也就同时被运回肝脏，在肝脏转化为胆汁酸后被清除。胆固醇的这种双向转运既保证了全身组织对胆固醇的需要，又避免了过量的胆固醇在外周组织的蓄积，具有重要的生理意义。 三、脂代谢紊乱的分类 血脂代谢紊乱是脂代谢紊乱的主要形式，血脂水平高千正常上限即为高脂血症(hyperlipidemia),我国一般以成人空腹血总胆固醇(total cholesterol, TC);;:::6.2mmoVL(240mg/dl)和（或）甘油三酷>2.3mmoVL(200mg/dl)为高脂血症的标准。由于血脂在血中以脂蛋白的形式存在和运输，因此，高脂血症也表现为高脂蛋白血症(hyperlipoproteinemia)；而低脂血症(hypolipidemia)表现为低脂蛋白血症(hypolipoproteinemia)，目前对低脂血症时血脂水平没有统一的标准，一般认为血浆总胆固醇低千3. lOmmoVL(120mg/dl)为有临床意义的判断标准。（一）高脂蛋白血症高脂蛋白血症的分类较为复杂，主要有以下几种：1.病因分类按是否继发于全身系统性疾病进行分类，可分为原发性和继发性高脂蛋白血症。 (1)原发性高脂蛋白血症：一部分是由千先天性基因缺陷所致，如LDLR基因缺陷引起家族性高胆固醇血症(fam山al hypercholesterolemia, FH)。大部分原发性高脂蛋白血症是脂蛋白代谢相关基因突变与环境因素相互作用引起。 (2)继发性高脂蛋白血症：是全身系统性疾病所致，包括糖尿病、甲状腺功能减退症、肾病综合征、肾衰竭、肝胆系统疾病、系统性红斑狼疮、糖原贮积症、骨髓瘤、脂肪萎缩症、多媒卵巢综合征等。此外，长期较大剂量使用某些药物（如利尿药、降压药、性激素、口服避孕药、糖皮质激素、免疫抑制剂等）也可能引起继发性高脂蛋白血症。 2.表型分类按各种血浆脂蛋白升高的程度不同而进行分类，目前多采用1970年世界卫生组织修订的分类系统，将高脂蛋白血症分为I、II a、II b、IlI、W、V共六类，各类特点见表6-2。 ＠兑记 第六章脂代谢紊乱 表型分类有助于高脂血症的诊断和治疗，但过千繁杂。 3.临床分类临床分类将高脂血症分为：少高胆固醇血症：血清总胆固醇浓度升高，相当于WHO分类的II a型；＠高甘油三酷血症：血清甘油三酷浓度升高，相当于WHO分类的I、W型；＠混合型高脂血症：血清总胆固醇、甘油三酣浓度均升高，相当千WHO分类的II b、m、V型。因HDL减少引起的后果与高脂血症相似，故也将低HDL-C血症与高脂血症并列。 （二）低脂蛋白血症 低脂蛋白血症分原发性和继发性两类。原发性低脂蛋白血症主要由基因突变所引起，按基因突变所导致脂蛋白减少的类型可分为两种：一种主要影响含有apoB的血浆脂蛋白如LDL，包括家族性低B脂蛋白血症、无B－脂蛋白血症和乳糜微粒滞留性疾病等；另一种主要影响含有apoA的血浆脂蛋白即HDL，如家族性低a－脂蛋白血症（也称Tan郓er病，特征为HDL的严重减少）、LCAT缺乏症等。继发性低脂蛋白血症常由营养不良、疾病和某些药物等因素引起。 第二节高脂蛋白血症 —、病因及影响因素 高脂蛋白血症主要由三方面的因素引起：遗传（基因突变及基因多态性）、营养、代谢性疾病和其他疾病。此外，年龄，不健康的生活方式如缺乏运动和酗酒等因素也可引起高脂蛋白血症。 （一）遗传性因素 遗传是导致脂代谢紊乱的最重要的内在影响因素，其中包括单基因突变导致的严重血脂异常和由遗传异质性引起的血脂异常。某些脂蛋白受体（如LDLR)、脂蛋白代谢酶（如LPL)和载脂蛋白（如apoBIOO、apoC II、apoA I、apoAV、apoC皿和apoE)等的遗传性缺陷都能干扰脂蛋白的代谢，导致高脂蛋白血症。 此外，前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin type9, PCSK9)~`、三磷酸腺昔结合盒转运子G5(ATP-binding cassette transporter G5, ABCG5)和G8(ATP-binding cassette trans-NOHporter G8, ABCG8)、LCAT、衔接子蛋白、胆固醇7a－胫化酶l、脂酶成熟因子1等的基因突变均可导致血脂代谢紊乱。 （二）营养性因素 在影响血脂水平的诸多因素中，营养是最重要的环境因素。饮食中的胆固醇和饱和脂肪酸含量高均可导致血浆胆固醇水平升高。血浆甘油三酷水平也与饮食结构相关，例如，进食糖的比例过高，引起血糖升高，刺激胰岛素分泌增加，胰岛素可促进肝脏合成甘油三酣和VLDL增加，因而引起血浆甘油三酕浓度升高。高糖饮食还可诱发apoC皿基因的表达，使血浆apoC皿浓度升高，而apoC皿是LPL的抑制因子，可造成LPL的活性降低，从而影响CM和VLDL中甘油三酷的水解，引起高甘油三酷血症。 （三）疾病性因素 1.糖尿病糖尿病患者尤其是血糖水平控制不良者常有N型高脂蛋白血症。1型糖尿病由于胰岛素缺乏，LPL活性受到抑制，使CM在血浆中聚积，可伴有高甘油三酷血症。2型糖尿病常有胰岛素抵抗，内源性胰岛素过多分泌，引起高胰岛素血症，继而减弱胰岛素对LPL的激活作用，引起甘油三酷水平升高。 2.肾疾病肾病综合征时发生高脂蛋白血症是由于脂蛋白合成增加和降解障碍双重机制引起，主要表现为血浆VLDL和LDL升高，呈II b或W型高脂蛋白血症；而肾衰竭、肾移植术后的患者常出现血浆甘油三酣升高、HDL降低。 3甲状腺功能减退症周围末梢血中的甲状腺激素水平直接影响脂质代谢的各个环节，甲状腺功能减退时，脂质代谢紊乱或相关因素异常主要表现为高胆固醇血症、高甘油三酷血症、高VLDL、高LDL、低LDL受体活性、低LPL活性等。 血脂异常还可见于异型蛋白血症（如系统性红斑狼疮、多发性骨髓瘤）、肝胆系统疾病（如各种原因引起的胆道阻塞、胆汁性肝硬化）、胰腺炎、糖原贮积症(I型）等。（四）其他因素1.酗酒酗酒是导致血脂异常的危险因素。酒精可增加体内脂质的合成率，降低LPL的活性，使甘油三酷分解代谢减慢，导致高甘油三酷血症。酗酒还会引起LDL和apoB显著升高，而HDL和apoA I显著降低，导致胆固醇代谢紊乱。此外，酗酒还会引起脂蛋白过氧化情况的发生，导致循环中氧化低密度脂蛋白(ox心zed low density lipoprotein, oxLDL)浓度升高。 2.缺乏运动习惯于久坐不动的人血浆甘油三酷水平比坚持体育锻炼者要高。体育锻炼可增加LPL的活性，升高HDL水平特别是HDL2的水平，并降低肝脂酶活性。长期坚持体育锻炼，还可以使外源性甘油三酷从血浆中清除增加。 3.年龄年龄也是影响血脂水平的一个重要因素，随着年龄的增加，LPL活性减退、肝细胞表面的LDL受体的活性和数量均降低，使LDL分解代谢率降低。老化的肝细胞还降低饮食诱导的apoB合成，导致血浆甘油三酷水平升高。 此外，长期的精神紧张、吸烟、超重以及药物等多种因素均可引起血脂异常。 二、发生机制 脂代谢是一个包括脂质的外源性摄取、内源性合成以及机体内脂蛋白、受体和酶相互作用的复杂过程。正常情况下，血脂的分解利用和吸收合成保持动态平衡，血脂含量的变动可稳定在一定的范围内。当脂质来源、脂蛋白合成与代谢及转运等过程发生障碍时，均可能导致血脂代谢紊乱。 高脂蛋白血症除小部分是由全身性疾病所致外（继发性高脂蛋白血症），大部分是脂蛋白代谢相关基因突变（表6-3)，或与环境因素相互作用引起（原发性高脂蛋白血症）。本文按脂代谢的各个环节异常阐述高脂蛋白血症的发病机制（图6-2)。 第六童脂代谢紊乱 饮食脂质含量高 1饮食饱和脂肪酸含蜇高1外源性脂质或其他相关物质摄取增加］ 肠道脂质摄取增加]1内源因旨质合归加I~I高脂蛋白血症I|CM和VLD氓运与姐祥但射异常1[LO琦辉与分解闷寸异常1脂质转运或分解代谢异常1（一）外源性脂质或其他相关物质摄取增加1.饮食脂质含最高饮食中脂质主要包括甘油三酷、胆固醇和磷脂，食物源性胆固醇占机体胆固醇来源的三分之一。不同个体对食物源性脂质的摄取差别很大，从25%~75％不等。健康年轻男、女性每日外源性胆固醇摄入量增加100mg，血液胆固醇水平分别增加0.038mmol/L(1.47mg/dl)和0.073mmol/L(2.8lmg/dl)。机体可通过调节内源性胆固醇合成减少来平衡外源性胆固醇摄取的增加。长期的高脂饮食可从三方面导致血脂增高：少促使肝脏胆固醇含量增加，LDL受体合成减少，脂质代谢减少；＠饮食中大量甘油三酷的摄取，使得小肠经外源性途径合成CM大量增加；＠促使肝脏经内源性途径合成VLDL增加。2.饮食饱和脂肪酸含量高一般认为饱和脂肪酸摄入量占摄入能量的百分比每增加一个单位，血液总胆固醇含量将增加0.052mmol/L(2.01mg/dl)，其中主要为LDL。在饱和脂肪酸中，月桂酸(12:0)升高胆固醇效果最明显，其次是肉豆嫂(14:0)和棕桐酸(16:0)，长链硬脂酸(18:0)几乎没有效果。饱和脂肪酸摄入增加引起胆固醇增高的机制主要在于：心降低细胞表面LDL受体活性；＠增加含apoB脂蛋白的产生。饮食中胆固醇含量高和apoE4基因型有助千饱和脂肪酸的升胆固醇效果。 3.肠道脂质摄取增加肠道脂质摄取主要与肠黏膜上皮细胞表达的三种蛋白有关：尼曼－匹克Cl型类似蛋白1(Niemann-Pick type Cl Like1, NPCl L1)、ABCG5和ABCG8。正常情况下，ABCG5和ABCG8能把吸收的几乎全部植物固醇重新排放回肠腔，使得谷固醇等植物固醇经肠道吸收很少(<5%），并促使肝脏优先分泌植物固醇到胆汁。当ABCG5或ABCG8发生基因突变时，植物固醇在肠腔的吸收成倍增加，胆固醇吸收中度增加，导致谷固醇血症发生，主要表现就是血液谷固醇含量显著增加，伴有LDL的增加。NPC lLl的作用是参与肠道脂质吸收，抑制肠道NPCl Ll基因表达能显著降低胆固醇的吸收和血液胆固醇水平，但巳报道的NPClLl基因突变似乎对肠道胆固醇吸收影响不大，而主要是导致总胆固醇、磷脂、糖脂、神经鞘磷脂等脂类沉积于溶酶体。 （二）内源性脂质合成增加 肝脏是内源性脂质合成的主要部位，占机体三分之二的胆固醇、甘油三酷、大部分载脂蛋白如apoBlOO、apoC和apoE等均在肝脏合成。肝脏脂蛋白合成增加的机制主要包括：心摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，肝脏胆固醇合成限速酶HMGCoAR活性增加，胆固醇合成增加；＠血液中胰岛素及甲状腺素增多时，能诱导肝HMGCoAR表达增加，胆固醇合成增加；＠血液中胰高血糖素及皮质醇减少时，其对HMGCoAR的活性抑制作用减弱，胆固醇合成增加；＠肥胖或胰岛素抵抗等因素导致脂肪动员时，大量FFA释放进入血液循环，肝脏以其为底物合成VLDL增加。近来发现肠道也是内源性脂质尤其是HDL合成的重要部位，但其在高脂蛋白血症发生中的病理生理学意义尚不清楚。 （三）脂质转运或分解代谢异常 血脂代谢的实质就是血液脂蛋白代谢，参与这一代谢过程的主要因素是载脂蛋白、脂蛋白受体和脂酶等。遗传或环境因素对这些蛋白表达或活性的影响最终都将导致脂质转运或分解代谢障碍。脂质转运和分解代谢过程中，CM和VLDL及其受体主要转运和代谢甘油三酷，LDL及其受体主要转运和代谢胆固醇，HDL则在胆固醇逆转运中起着关键作用。 1. CM和VLDL转运与分解代谢异常虽然CM和VLDL分别在肠道和肝脏合成，并有不同的转运与代谢途径，但由于两者都富含甘油三酷，所以在转运与分解代谢异常方面有些共同的机制。心LPL表达与活性异常。LPL是分解脂蛋白中所含甘油三酷的限速酶，是富含甘油三酷的CM和VLDL代谢的决定性因素。LPL基因突变可引起LPL活性降低或不能表达正常LPL，引起CM代谢障碍，导致高甘油三酣血症出现；同时CM和VLDL代谢障碍造成磷脂和载脂蛋白向HDL转移减少，HDL生成减少，含量降低。胰岛素是LPL活性的重要调节因素，可激活脂肪组织LPL的活性，而对骨骼肌LPL的活性有抑制作用。胰岛素抵抗或胰岛素缺陷型糖尿病以及甲状腺功能减低时，LPL活性降低，CM和VLDL降解减少，血浆甘油三酷水平升高。＠apoC IT表达与活性异常。apoC IT是LPL发挥活性所必需的辅因子，apoC皿则对LPL活性有一定抑制作用，apoC·I[/apoC皿比值对LPL活性有着显著影响。基因突变造成apoC IT表达减少或功能异常，LPL不能被充分激活，CM和VLDL中甘油三酷分解受阻，使得CM和VLDL水平上升。肾病综合征时，LCAT活性降低，使HDL3向HD匕转变减少，HDL2作为apoC IT最有效的运输载体，其水平的降低将直接导致apoC IT含量下降。＠apoE基因多态性。apoE有三个常见的等位基因E2、E3和E4,apoE结合的受体包括apoE受体和LDL受体，其中apoE2与两个受体的结合力都差，使得含有apoE的脂蛋白CM和VLDL分解代谢障碍。 2. LDL转运与分解代谢异常心LDL受体基因突变。LDLR基因突变通过不同的机制引起LDL代谢障碍（表6-4)。@apoB基因突变。apoB基因外显子26中单碱基置换G.-A引起错义突变CGG(Arg3500).-CAG(Glu)，此种突变使apoBlOO受体结合域二级结构发生变化，与LDL受体的结合能力显著下降，LDL经LDL受体途径降解减少。＠LDL受体表达减少或活性降低。常由高胆固醇和高饱和脂肪酸饮食、肥胖、老年人以及女性绝经后雌激素水平减少等因素引起。＠VLDL向LDL转化增加。肾病综合征时CETP活性上调催化了富含胆固醇酷的HDL2和富含甘油三酷的VLDL残粒的脂质交换，加速了VLDL向LDL的转换。此外，LDL受体活性下降，VLDL经LDL受体途径分解代谢减少，使过多的VLDL转化为LDL。 第六章脂代谢索乱 突变类型特点I型突变细胞膜上无LDL受体存在II型突变LDLR合成后不能转运到高尔基体修饰细胞膜上LDLR明显减少皿型突变LDLR不能与LDL结合W型突变LDLR与LDL结合后不能内移V型突变LDLR不能与LDL分离而循环使用3. HDL介导胆固醇逆转运异常参与胆固醇逆转运的蛋白主要有：AB CA l、LCAT、CETP和B族I型清道夫受体(scavenger receptor class B type I,SR-BI)等。编码这些蛋白的基因突变常导致胆固醇逆转运障碍。比如家族性CETP缺陷症，由千基因突变导致CETP缺乏，HDL中胆固醇酷转运到其他脂蛋白发生障碍，造成HDL中胆固醇酷积聚，表现为HDL浓度明显升高而LDL浓度偏低，总胆固醇浓度增加。LCAT是参与脂质代谢的重要酶之一，主要作用是将卵磷脂B位脂肪酸与胆固醇3-0H作用，生成胆固醇酷。LCAT缺乏症时因该酶基因突变导致上述功能异常，游离胆固醇不能转变为胆固醇酷，HDL的成熟过程受阻，胆固醇逆转运出现障碍。Tangier病是由于ABCAl基因突变，外周组织胆固醇流出障碍，胆固醇逆转运受阻。 三、对机体的影响 （－）动脉粥样硬化 动脉粥样硬化(atheroscleros i s, As)是指在多种危险因素作用下，血管内膜结构或功能受损，导致通透性发生改变，血脂异常沉积到血管壁为主要特征的渐进性病理过程，伴随有炎性细胞浸润（单核巨噬细胞、T淋巴细胞、肥大细胞等），中膜平滑肌细胞迁移增殖，泡沫细胞形成和细胞外基质合成增加，最终形成As斑块，病变中的脂质主要是胆固醇和胆固醇酣。As危险因素众多，按其是否可以实施干预分为可控危险因素和不可控危险因素（表6-5)，其中脂代谢紊乱导致的高脂蛋白血症是As发As发生的基本过程如下：首先是各种危险因素导致血管内皮细胞结构和（或）功能障碍，血管壁通透性增加，血液中脂质向内膜下转运增加，同时血液中的单核细胞向内膜下浸润增加并分化为巨噬细胞。进入内膜下的脂质发生氧化修饰，氧化修饰的脂质具有多方面的致动脉粥样硬化的作用：O浸润的巨噬细胞吞噬氧化修饰的低密度脂蛋白衍变成泡沫细胞，促进脂质在血管壁的蓄积，同时本身具有抗动脉粥样硬化作用的HDL氧化修饰后，其作用类似千氧化修饰的LDL成为致动脉粥样硬化因素；＠氧化修饰脂质成为抗原，通过模式识别受体一Toll样受体激活机体免疫炎症反应，表现为动脉粥样硬化病变中单核－巨噬细胞、T淋巴细胞、肥大细胞等炎症细胞浸润持续增加，肿瘤坏死因子－a(tumor necrosis factor-a, TNF飞）、白细胞介素(interleukins, ILs)、C－反应蛋白(C-reac ti ve protein, CRP)等炎症因子大量分泌，使得免疫炎症反应成为动脉粥样硬化发生发展以及动脉粥样硬化斑块破裂导致急性临床事件发生的重要机制；＠氧化修饰脂质诱导血管壁中膜的平滑肌细胞穿过内弹力板向内膜下迁移增殖，并分泌大量的细胞外基质成为斑块纤维帽的主要组成成分；＠氧化修饰脂质诱导动脉粥样硬化病变中细胞的凋亡，内皮细胞凋亡导致血管壁通透性进一步增加，巨噬细胞凋亡导致血管壁脂质沉积由细胞内转向细胞外，平滑肌细胞凋亡导致细胞外基质合成减少斑块纤维帽变薄而容易发生破裂。随着沉积脂质作用的持续存在，动脉粥样硬化病变最终发展为可引发临床事件的成熟斑块。 按斑块内脂质含量和其他特点，成熟斑块分为两类：易损斑块(vulnerable plaque)和稳定斑块(stable plaque)。易损斑块的特点是：CD具有偏心性、相对体积大且质软的脂质核，脂质核占整个斑块体积的40％以上；＠纤维帽薄且不均匀，细胞外基质含量和平滑肌细胞数量减少；＠斑块内有大量炎症细胞浸润；＠斑块内有大蜇的新生血管。稳定斑块的特点是：CD斑块内脂质核体积小；＠平滑肌细胞和细胞外基质含量多，浸润的炎症细胞少；＠纤维帽厚而均匀。As斑块从三个方面导致急性冠脉综合征和脑卒中等急性临床事件的发生：心斑块表面出现溃疡、裂隙或斑块破裂，导致斑块部位或其下游血栓形成，即动脉粥样硬化血栓形成(atherothrombosis)，部分或完全堵塞血管腔；＠斑块体积过大，导致血管腔堵塞，一般认为只有管腔截面积被堵塞达50％以上才出现临床症状；＠斑块部位血管痉挛，使得本来因斑块存在而狭窄的血管更加堵塞。 （二）非酒精性脂肪性肝病 非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)是指明确排除酒精和其他肝损伤因素外发生的以肝细胞内脂质过度沉积为主要特征的临床病理综合征，主要包括三种：非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎相关的肝硬化。肝脏中沉积的脂质主要是甘油三酷。脂代谢紊乱是NAFLD的主要危险因素之一，反之，NAFLD也将促进脂代谢紊乱的发生。目前解释NAFLD发生机制的主要是“二次打击“学说。该学说认为各种致病因素导致肝脏脂代谢紊乱，引起肝细胞甘油三酣堆积是对肝脏的“第一次打击“。“第一次打击”之后，由千甘油三酷沉积导致了肝细胞脂肪变性，使得肝细胞对内、外源性损害因子的敏感性增强；二次打击主要为反应性氧化代谢产物增多，导致脂质过氧化伴线粒体解耦联蛋白－2和Fas配体被诱导活化，进而引起脂肪变性的肝细胞发生炎症、坏死甚至纤维化。 （三）肥胖 肥胖是指由于食物能量摄入过多或机体代谢异常而导致体内脂质沉积过多，造成以体重过度增长为主要特征并可能引起人体一系列病理、生理改变的一种状态。肥胖分为单纯性肥胖和继发性肥胖。单纯性肥胖主要与遗传因素和饮食营养过剩有关，除有脂质沉积之外，还有脂肪细胞的增生与肥大。继发性肥胖主要为神经内分泌疾病所致，通常认为只有脂肪细胞的肥大而没有增生，但也有不同的观点；重度肥胖时，脂肪细胞不再进一步肥大而出现明显的增生。高脂蛋白血症时，脂质摄取或合成持续增加，使得脂肪组织中脂质贮存也相应增加，同时脂肪组织中脂质的动员分解降低，导致了脂质在脂肪组织中的大量沉积，诱发了肥胖的发生。 （四）对大脑的影响 大脑因为血脑屏障的存在而具有一个独立的脂质代谢系统，但大量的流行病学资料发现，高脂蛋白血症是神经退行性疾病如阿尔茨海默病的一个重要危险因素，降脂治疗可以降低神经退行性疾病发生的危险性。高脂蛋白血症可能通过两种机制影响脑组织脂质代谢：CD血脑屏障受损，通透性增加，使本来不能通过血脑屏障的血脂进入脑组织异常沉积；＠血液中能通过血脑屏障且脂质合成必需的成分（如不饱和脂肪酸）进入脑组织增加，使得脑组织中脂质合成增加。 （五）对肾脏的影响 高脂蛋白血症对肾脏的损伤表现在两个方面：肾动脉粥样硬化病变和肾小球损伤。高脂蛋白血症导致肾动脉粥样硬化斑块形成，肾血流量减少，导致肾性高血压的发生；若斑块造成肾动脉狭窄进一步加重，肾脏将发生缺血、萎缩、间质纤维增生，甚至肾梗死。高脂蛋白血症导致肾小球损伤的机制较为复杂：心脂质可以脂滴的形式存在千肾小球细胞内，或沉积千系膜基质中，并发生氧化修饰，脂质尤其是氧化脂质可导致肾小球上皮细胞的损害和基底膜通透性增加，肾小球通透性增加，蛋白尿发生；＠脂质还可导致系膜细胞弥漫性增生，系膜基质合成增加使系膜增宽，趋化成纤维细胞、巨噬细胞等炎症细胞，发生一系列炎症反应，最终造成小管间质纤维化和肾小球硬化。 高脂蛋白血症对机体的影响还包括脂质在真皮内沉积形成黄色瘤和在角膜周缘沉积形成角膜弓等。 四、防治的病理生理基础 高脂血症可导致多个器官出现病变，其中很多病变的发生发展过程非常漫长。依据动脉粥样硬化性心血管疾病危险分层采取不同强度干预措施是血脂异常防治的核心策略。积极早期干预高脂血症的可控危险因素，可延缓或消除相应疾病的发生；针对性应用药物或其他方法展开治疗，可控制脂代谢紊乱性疾病的临床症状和保护靶器官。 (—)消除病因学因素 1.防治原发病众多的疾病可以影响胃肠道脂质的消化吸收、肝脏脂质合成与分解以及脂质在各个器官的分布。通过消除此类原发病病因，合理应用药物控制原发病临床表现，可极大降低脂代谢紊乱性疾病的发病风险。 2.控制其他影响因素心合理饮食是高脂蛋白血症防治的基础，应适当减少脂质的摄入，并控制其他能量物质如糖和蛋白质的摄入，促进体内的脂肪动员，避免超重或肥胖的发生；＠适度参加体力劳动和体育活动，避免长时间久坐不动；＠戒除吸烟、酗酒等不良生活习惯。 （二）纠正血脂异常 1.药物降脂降脂药物治疗是临床上防治脂代谢紊乱性疾病的主要策略之一。针对体内脂质代谢的不同环节，可单独或联合使用药物。需要指出的是，降脂极大地降低了脂代谢紊乱性疾病比如心血管疾病的危险，但过度降脂所引起的低脂蛋白血症可能带来的负面影响也必须引起足够重视。 2．基因治疗单基因突变是导致遗传性脂代谢紊乱的重要因素，尤其在高脂蛋白血症的发生中具有重要意义。矫正这些基因的异常表达，从而恢复正常的脂质代谢是脂代谢紊乱基因治疗的病理生理学基础。 （三）防止靶器官损伤1.促进靶器官胆固醇逆转运促进胆固醇逆转运，减少脂质在靶器官的蓄积造成靶器官损伤是脂代谢紊乱性疾病防治的一个重要策略。 2.保护靶器官脂质在靶器官中的蓄积将通过各种机制导致靶器官的损伤。针对不同的损伤机制进行干预，从而减少靶器官损伤是临床防治的一个重要方面。比如针对As病变堵塞血管导致所支配的下游组织缺血缺氧，可采用血管内支架放置来恢复血流供应，保护组织免于损伤。脂质氧化修饰后对组织具有更强的损伤作用，可采用抗氧化剂保护组织免于或减轻损伤。 第三节低脂蛋白血症 原发性低脂蛋白血症主要是基因突变等遗传因素引起，常为常染色体隐性遗传，纯合子可出现明显的临床表现，而杂合子则一般很少发病。继发性低脂蛋白血症影响因素众多，营养不良和消化不良贫血、恶性肿瘤、感染和慢性炎症、甲亢、慢性严重肝胆和肠道疾病等均可引起低脂蛋白血症。需要指出的是，长时间大剂量降脂药物治疗也已成为低脂蛋白血症发生的一个重要影响因素。 低脂蛋白血症主要发生机制如下：1.脂质摄入不足常见于食物短缺、疾病引起的长期营养不良和长期素食，以及各种原因引起的脂质消化与吸收不良，如“吸收不良综合征＂。其主要机制是：心小肠黏膜原发性缺陷或异常，影响脂质经黏膜上皮细胞吸收、转运，造成乳糜泻；＠胰酶或胆盐缺乏造成的脂质消化不良，如胰腺疾病、＼0户tii胆道梗阻等；＠小肠吸收面积不足，如短肠综合征、胃结肠痰等；＠小肠黏膜继发性病变，如小肠炎症、寄生虫病、克隆病等；＠小肠运动障碍，动力过速如甲状腺功能亢进影响小肠吸收时间，动力过缓如假性小肠梗阻、系统性硬皮病，导致小肠细菌过度生长；＠淋巴回流障碍，如淋巴管梗阻、淋巴发育不良等，使得乳糜微粒经淋巴进入血液循环受阻。 2.脂质代谢增强脂质代谢增强主要包括脂质的利用增加和分解增强。O脂质利用增加，常见于贫血引起的低脂蛋白血症。贫血引起红细胞的生成增加，使得作为细胞膜主要组成成分的胆固醇利用增加，导致血脂降低，而血脂降低又使得红细胞膜脆性增加，红细胞容易破裂，贫血进一步加重，形成恶性循环。＠脂质分解增强，常见千甲状腺功能亢进、恶性肿瘤等引起的低脂蛋白血症。甲状腺激素具有刺激脂肪合成和促进脂肪分解的双重功能，总的作用是减少脂肪的贮存，降低血脂浓度。甲状腺功能亢进时高甲状腺素从三个方面导致血脂浓度降低：O刺激LDL受体表达增加和活性增强，经LDL受体途径清除LDL增加；＠促使胆固醇转化为胆汁酸排泄增加；＠脂蛋白脂酶和肝酣酶活性增加，使得血清中甘油三酷清除率增加和HDL2浓度下降。恶性肿瘤引起低脂蛋白血症的机制在于：心肿瘤细胞表面LDL受体活性增加；＠厌食而导致的营养不良。 3.脂质合成减少常见千严重的肝脏疾病，以及各种原因引起的脂质合成所需原料减少。不管何种原因引起的晚期慢性肝病，都会导致apoA和apoB的合成障碍，血浆中浓度降低。严重创伤或烧伤时，有可能导致胆固醇合成前体羊毛固醇和7－胆肖烯醇丢失，两者的缺乏将直接导致胆固醇合成不足。 4.脂蛋白相关基因缺陷脂蛋白相关基因缺陷是低脂蛋白血症发生的重要遗传学机制。遗传性低脂蛋白血症分为低a－脂蛋白血症和低B－脂蛋白血症。心低a－脂蛋白血症，主要包括家族性a－脂蛋白缺乏症(Tangier病）和LCAT缺乏症。Tangie1病由ABCAl基因突变所致，是一种常染色体隐性遗传病。LCAT缺乏症虽然a－脂蛋白降低，但其游离胆固醇和总胆固醇水平是增加的，其发病机制如前所述。＠低B－脂蛋白血症，主要包括家族性低B－脂蛋白血症和无B－脂蛋白血症，前者由apoB基因，和PCSK9突变所致，后者由MTP基因突变所致。apoB基因突变引起家族性低B－脂蛋白血症的机制主要有两方面：(DapoB基因突变导致不完整的apoB蛋白分子产生，后者与LDL受体的结合力较apoBlOO更强，促进了经LDL受体清除血浆LDL;@apoB分泌速度降低，导致VLDL和LDL合成降低。PCSK9功能丧失型突变降低LDL-R的降解，使肝细胞表面存在更多的LDLR，从而降低LDL-C水平并引起低B－脂蛋白血症。无B－脂蛋白血症是MTP基因突变引起，导致apoB合成分泌缺陷，含apoB的脂蛋白如CM、VLDL和LDL合成代谢障碍，血浆胆固醇和TG水平显著降低。 低脂蛋白血症对机体的影响主要表现为： 1．对血液系统的影响血液系统中出现棘形红细胞，正常的磷脂酰胆碱与鞘磷脂比例发生翻转是其主要原因。细胞膜脂质的降低导致红细胞的渗透脆性显著增加，红细胞出现自溶血现象，血小板活力下降，可伴有贫血和凝血机制异常，易引起脑出血。 2．对消化系统的影响个体出生后出现脂肪泻导致脂肪吸收不良，小肠肠壁细胞中充满脂滴，少数有肝肿大和转氨酶升高。 3．对神经系统的影响个体出生早期即出现精神运动发育迟缓，如出现伸张反射和胞反射减弱，以及定位感觉丧失、步态不稳和语言障碍等。随着中枢和周围神经系统发生慢性退行性脱髓鞘，多数个体出现智力障碍、小脑性震颤、共济失调、肌肉软弱无力、视力减退、视野缩小、夜盲甚至全盲。 此外，低脂蛋白血症与结肠癌、子宫内膜癌和肝癌等肿瘤发生呈现明显相关性，这也解释了他汀类药物因降脂而具有潜在致癌性的原因，但现有证据不能表明低脂蛋白血症与肿瘤发生具有因果关系。低脂蛋白血症还可导致各种病因造成的患者死亡率明显增加。 低脂蛋白血症在临床上比较少见，其主要防治措施是消除病因学因素和补充脂溶性维生素保护靶器官。（姜志胜） 第六章脂代谢索乱' 1.高脂蛋白血症是怎样发生的？它对机体可产生哪些危害？2.高脂蛋白血症可分为哪些类型？各有什么特点？ 1.姜志胜动脉粥样硬化学北京：科学出版社，2017.2.杨永宗．动脉粥样硬化性心血管病基础与临床．2版．北京：科学出版社，2009.3.赵水平临床血脂学．北京：人民卫生出版社，20062016,31(10):937-995. 第七章 氧是人体所必需的。组织氧供减少或不能充分利用氧，导致组织代谢、功能和形态结构异常变化的病理过程称为缺氧(hypoxia)。正常成人静息时的耗氧量约为250ml/min，剧烈运动时可增加8~9倍，而人体内储氧量仅为1500ml，一旦呼吸、心跳停止，数分钟内就可能死于缺氧。缺氧是慢性阻塞性肺病、急性呼吸窘迫综合征、严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome, SARS)、心肌梗死、缺血性脑卒中、休克、氝化物中毒、co中毒等多种疾病共有的病理过程，也是高原、高空、坑道等特殊环境中存在的现象，是许多疾病引起死亡的最重要原因。 第一节常用的血氧指标 氧在体内主要经血液携带运输，临床上可通过血气分析测定血氧指标，反映组织的供氧和用氧情况。 组织的供氧量＝动脉血氧含量X组织血流量。 组织耗氧量＝（动脉血氧含量－静脉血氧含量）X组织血流量。 常用的血氧指标有血氧分压、血氧容量、血氧含量和血氧饱和度等。 一、血氧分压 血氧分压(partial pressure of oxygen, P02)为物理溶解于血液中的氧所产生的张力，又称血氧张力(oxygen tension)。动脉血氧分压(Pa02)正常约为lOOmmHg，其高低主要取决于吸入气的氧分压和肺的通气与弥散功能。静脉血氧分压(Pv02)正常约为40mmHg，其变化反映组织、细胞对氧的摄取和利用状态。 二、血氧容量 血氧容量(oxygen binding capacity, CO2max)是指在氧分压为150mmHg，二氧化碳分压为40mmHg,温度为38'{:时，在体外100ml血液中的血红蛋白(Hb)所能结合的氧量，即Hb充分氧合后的最大携氧量，取决于血液中Hb的含量及其与02结合的能力。lg Hb充分氧合时可结合1.34ml氧，正常成人Hb为15g/dl，血氧容量为20mVdl。 三、血氧含量血氧含量(oxygen content, CO2)为100ml血液中实际含有的氧量，包括物理溶解的和化学结合的氧量，因正常时物理溶解的氧量仅为0.3ml/dl，可忽略不计。血氧含量取决于血氧分压和血氧容量。正常动脉血氧含量(Ca02)约为19ml/dl，静脉血氧含量(Cv02)约为14mVdl。动－静脉氧含量差(Ca02-Cv02)反映组织的摄氧能力，正常时约为5ml/dl。 第七章缺氧 四、血红蛋白氧饱和度 血红蛋白氧饱和度(oxygen saturation of hemoglobin, S02)，简称血氧饱和度，是指血液中氧合Hb占总Hb的百分数，约等于血氧含量与血氧容量的比值。正常动脉血氧饱和度(Sa02)为100,2,3-DPGI,,,W i CO2i,,,,.,"己95%-98%，静脉血氧饱和度(Sv02)为8OI-温度i/,,,,,,,70%-75%。S02主要取决于P02，两者之间I///的关系曲线呈“S”形，称为氧合Hb解离曲线，饱氧60, I I I I/简称氧离曲线（图7-1)。此外，S02还与血液和(P50!)'.....1I(P50t)pH、温度、C O2分压，以及红细胞内2,3－二磷酸度%40I, I I I I I2,.3-DPG1甘油酸(2,3-diphosphoglyceric acid,2,3-DPG)(I H+tco2tI I的含量有关。血液pH下降、温度升高、CO2分20卜, I//I温度t压升高或红细胞内2,3-DPG增多时，Hb与氧,--I.,/'的亲和力降低，氧离曲线右移；反之，氧离曲线。20406080100左移，表示Hb与氧的亲和力增高。Hb与氧的氧分压(mmHg)亲和力可用P50来反映，它是指血红蛋白氧饱图7-1氧合Hb解离曲线及其影响因素和度为50%时的血氧分压，正常为26~27mmHg。P50增大反映Hb与氧的亲和力降低，反之Hb与氧的亲和力增高。 第二节缺氧的原因、分类和血氧变化的特点 大气中的氧通过呼吸进入肺泡，弥散入血，与血红蛋白结合，由血液循环输送到全身，被组织、细胞摄取利用。其中任一环节发生障碍都可引起缺氧。根据原因和血氧变化的特点，缺氧一般分为以下四种类型（图7-2)。 吸人气中氧分压降低 低张性缺氧t肺通气、换气功能障碍 静脉血分流入动脉 血红蛋白含蜇减少血红蛋白结构、1 全身循环功能障碍缺氧循环性缺氧－［二二局部循环功能障碍用氧障碍组织性缺氧—丿呼吸酗成减少以动脉血氧分压降低、血氧含量减少为基本特征的缺氧称为低张性缺氧(hypotonic hypoxia)，又称乏氧性缺氧(hypoxic hypoxia)。（一）原因1.吸入气氧分压过低多发生千海拔3000m以上的高原、高空，或通风不良的坑道、矿井，或吸\on:~入低氧混合气体等。体内供氧的多少，首先取决于吸入气的氧分压。在高原，随着海拔的升高，大气压下降，吸入气氧分压也相应降低，致使肺泡气氧分压降低，弥散进入血液的氧减少，动脉血氧饱和度降低（表7-1)。 海拔高大气压吸入气氧分压肺泡气氧分压动脉血氧饱度{m)(mmHg)(mmHg)(mmHg)和度（％）。76015910595100068014090942000600125709230005301106290400046098508550004058545756000355744070700031065356080002705630502.外呼吸功能障碍肺通气功能障碍可引起肺泡气氧分压降低；肺换气功能障碍时经肺泡弥散到血液中的氧减少，Pa02和血氧含量降低。外呼吸功能障碍引起的缺氧又称呼吸性缺氧(respiratory hypoxia)。 3.静脉血分流入动脉多见千存在右向左分流的先天性心脏病患者，如房间隔或室间隔缺损伴有肺动脉狭窄或肺动脉高压，或法洛四联症，由于右心的压力高于左心，未经氧合的静脉血掺入左心的动脉血中，导致Pa02和血氧含量降低。 （二）血氧变化的特点及缺氧的机制 低张性缺氧发生的关键是进入血液的氧减少或动脉血被静脉血稀释，因此血氧变化的特点主要是：心进入血液的氧减少，Pa02降低。＠血液中与血红蛋白结合的氧量减少，动脉血氧含量降低。＠动脉血氧饱和度降低。氧分压在60mmHg以上时，氧饱和度的变化幅度较小，当Pa02降至60mmHg以下时，动脉血氧含量和氧饱和度显著降低，引起组织、细胞缺氧。＠血氧容量正常或增高。急性低张性缺氧时，因血红蛋白无明显变化，故血氧容量一般在正常范围；但慢性缺氧者可因红细胞和血红蛋白代偿性增多而使血氧容量增加。＠动－静脉血氧含量差降低或正常：驱使氧从血液向组织弥散的动力是两者之间的氧分压差。低张性缺氧时，Pa02降低，氧弥散的驱动力减小，血液向组织弥散的氧量减少，动－静脉血氧含量差降低。但在慢性缺氧时，由于组织利用氧的能力代偿性增强，则动－静脉血氧含量差的变化可不明显。 正常毛细血管血液中脱氧血红蛋白浓度约为2.6g/dl。低张性缺氧时，动、静脉血中的脱氧血红蛋白浓度增高。当毛细血管血液中脱氧血红蛋白浓度达到或超过5g/d1时，皮肤和黏膜呈青紫色，称为发组(cyanosi s)。在血红蛋白正常的人，发组与缺氧同时存在，可根据发组的程度大致估计缺氧的程度。当血红蛋白过多或过少时，发组与缺氧常不一致。例如重度贫血患者，血红蛋白可降至5g/dl以下，出现严重缺氧，但不会出现发组。红细胞增多者，血中脱氧血红蛋白超过5g/dl，出现发组，但可无缺氧症状。 二、血液性缺氧 由千血红蛋白含量减少，或血红蛋白性质改变，使血液携氧能力降低或与血红蛋白结合的氧不易释出引起的缺氧，称为血液性缺氧(hemic hypoxia)。血液性缺氧时，血液中物理溶解的氧量不变，Pa02正常，故又称等张性缺氧(isotonic hypoxia)。 第七童缺氧 （一）原因 1.血红蛋白含量减少见于各种原因引起的严重贫血。 2.一氧化碳中毒一氧化碳(CO)可与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白(carboxyhemoglobin, HbCO)。co与Hb的亲和力是氧的210倍。当吸入气中含有0.1％的co时，约有50％的血红蛋白与之结合形成HbCO而失去携氧能力。当co与Hb分子中的某个血红素结合后，将增加其余3个血红素对氧的亲和力，使Hb结合的氧不易释放，氧离曲线左移。同时，co还可抑制红细胞内糖酵解，使2,3DPG生成减少，也可导致氧离曲线左移，进一步加重组织缺氧。 3.高铁血红蛋白血症血红素中的二价铁可在氧化剂的作用下氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白(methemoglobin, HbFe3+OH)，导致高铁血红蛋白血症。生理情况下，机体的氧化－还原处于动态平衡状态，血液中不断形成极少量的高铁血红蛋白，又不断被血液中的NADH、抗坏血酸、还原型谷胱甘肤等还原剂还原为二价铁。所以正常成人血液中的高铁血红蛋白含量不超过血红蛋白总量的2%。当食用大量含硝酸盐的腌菜等食物后，硝酸盐经肠道细菌作用还原为亚硝酸盐，吸收入血后使大量血红蛋白被氧化，形成高铁血红蛋白血症，皮肤、黏膜可出现青紫色，称为肠源性发组(enterogenous cyanosis)。高铁血红蛋白中的Fe“因与轻基结合牢固，失去结合氧的能力，而且当血红蛋白分子中的四个Fe2＋中有一部分被氧化成Fe”后，剩余的Fe2＋虽能结合氧，但不易解离，导致氧离曲线左移，使组织缺氧。过氯酸盐及磺胺衍生物等氧化剂也可引起高铁血红蛋白血症，若高铁血红蛋白含量超过血红蛋自总量的10%，就可出现缺氧表现。达到30%~50%，则发生严重缺氧，全身青紫、头痛、精神恍惚、意识不清甚至昏迷。高铁血红蛋白血症也可见于某些遗传缺陷性疾病，如先天性高铁血红蛋白血症，由千先天缺乏NADH－高铁血红蛋白还原酶所引起，属于常染色体隐性遗传病。 4.血红蛋白与氧的亲和力异常增高某些因素可增强血红蛋白与氧的亲和力，使氧离曲线左移，氧不易释放，引起组织缺氧。如输入大量库存血，由于库存血中2,3-DPG含量低，可使氧离曲线左移；输入大量碱性液体时，血液pH升高，可通过Bohr效应增强Hb与02的亲和力；此外，已发现30多种血红蛋白病，由于肤链中发生氨基酸替代，使Hb与02的亲和力成倍增高，从而使组织缺氧。 （二）血氧变化的特点及缺氧的机制 血液性缺氧发生的关键是血红蛋白的质或量改变，因此血氧变化的特点主要是：心外呼吸功能正常，氧的摄入和弥散正常，Pa02正常。(Z)Sa02正常或降低，贫血以及Hb与02亲和力增强引起缺氧时，Sa02正常，co中毒和高铁血红蛋白血症引起缺氧时，Sa02可降低。＠血红蛋白含量减少（贫血）或性质改变(CO中毒、高铁血红蛋白形成），使血氧容量降低，血氧含量减少。由于血氧容量是在体外用氧充分饱和后测得的Hb最大携氧量，因此co中毒时，在体外测得的血氧容量虽可正常，但此时患者血液中的部分Hb已与co结合形成HbCO，在体内Hb结合的02是减少的。＠贫血患者，毛细血管床中的平均血氧分压较低，血管－组织间的氧分压差减小，氧向组织弥散的驱动力减小，动－静脉氧含量差减小。＠Hb与02亲和力增强引起的血液性缺氧较为特殊，其动脉血氧容量和氧含量可不降低，但由千Hb与02的亲和力较大，结合的氧不易释出，其动－静脉血氧含量差小千正常。 贫血患者皮肤、黏膜呈苍白色；co中毒患者，当HbCO增至50％时，皮肤、黏膜呈樱桃红色；Hb与。2的亲和力异常增高时，皮肤、黏膜呈鲜红色；高铁血红蛋白血症患者，皮肤、黏膜呈棕褐色（咖啡色）或类似发组的颜色。 三、循环性缺氧 循环性缺氧(circulatory hypoxia)是指因组织血流量减少使组织供氧量减少所引起的缺氧，又称为低血流性缺氧或低动力性缺氧(hypokinetic hypoxia）。其中，因动脉血灌流不足引起的缺氧称为缺血性缺氧(ischemic hypoxia)，因静脉血回流障碍引起的缺氧称为淤血性缺氧(congestive hypoxia)。 （一）原因 1.全身性循环障碍见千心力衰竭和休克。心力衰竭患者心输出量减少，向全身各组织器官运泗4ti送的氧量减少，同时又可因静脉回流受阻，引起组织淤血和缺氧。全身性循环障碍引起的缺氧，易致酸性代谢产物蓄积，发生酸中毒，使心肌收缩力进一步减弱，心输出量降低，加重组织缺氧，形成恶性循环。 2.局部性循环障碍见于动脉硬化、血管炎、血栓形成和栓塞、血管痉挛或受压等。因血管阻塞或受压，引起局部组织缺血或淤血性缺氧。（二）血氧变化的特点及缺氧的机制循环性缺氧发生的关键是组织血流量减少，使组织、细胞的供氧量减少引起缺氧，血氧变化的特点主要是：心外呼吸功能正常，氧的摄入和弥散正常，Pa02正常，动脉血氧饱和度也正常；＠血红蛋白的质和量没有改变，血氧容量和血氧含量正常；＠循环障碍使血液流经组织毛细血管的时间延长，细胞从单位容量血液中摄取的氧量增多，同时由于血流淤滞，二氧化碳含量增加，使氧离曲线右移，释氧增加，动－静脉血氧含量差增大。但单位时间内流经毛细血管的血流量是减少的，因而组织实际获得的氧量是减少的，因而导致组织细胞缺氧。缺血性缺氧时，组织器官苍白。痪血性缺氧时，组织器官呈暗红色。由千细胞从血液中摄取的氧量较多，毛细血管中脱氧血红蛋白含量增加，易出现发组。 四、组织性缺氧 进入细胞内的氧80%-90％在线粒体内参与由呼吸链电子传递和磷酸化相互耦联的生物氧化反应。在这一过程中，代谢物脱下的成对氢原子由呼吸链上多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，同时耦联ADP磷酸化生成ATP。在组织供氧正常的情况下，因组织、细胞氧利用障碍，引起ATP生成减少，该现象称为组织性缺氧(histogenous hypoxia)或氧利用障碍性缺氧(dysoxida tive hypoxia)。 （一）原因 1.药物对线粒体氧化磷酸化的抑制S｀氧化磷酸化是细胞生成ATP的主要途径，而线粒体是氧化磷酸化的主要场所。任何影响线粒体电子传递或氧化磷酸化的因素都可引起组织性缺氧。心呼吸链受抑制：许多药物或毒物可抑制或阻断呼吸链中某一部位的电子传递，使氧化磷酸化过程受阻，引起组织性缺氧，ATP生成减少（图7-3)。例如，氝化物中毒时，CW与细胞色素aa3中的Fe"配位结合，形成氮化高铁cyt aa3，使细胞色素氧化酶不能还原，失去传递电子的功能，呼吸链中断，生物氧化受阻。＠氧化磷酸化解耦联：2,4－二硝基苯酚等解耦联剂虽不抑制呼吸链的电子传递，但可使呼吸链电子传递过程中泵出的W不经ATP合酶的凡质子通道回流，而通过线粒体内膜中其他途径返回线粒体基质，从而使底物氧化产生的能量不能用千ADP的磷酸化，使氧化磷酸化解耦联，ATP生成减少。 胀乙唗抗霉素A氖化物 巴比妥苯乙双狐一氧化碳 鱼藤酮8氢轻基哇啾硫化氢 t蔡酿叠氮化合物 NADH一刁FMN}i\CoQ—-+cyl b--+cyt c1—-+cyt C一-+cyt aa3--+02圈7-3呼吸链及氧化磷酸化抑制剂作用环节示意图2.呼吸酶合成减少维生素凡是丙酮酸脱氢酶的辅酶成分，维生素Bl缺乏患者可因细胞丙酮酸氧化脱狻和有氧氧化障碍而发生脚气病。维生素B2（核黄素）是黄素酶的组成成分，维生素PP（烟酰胺）是辅酶I和辅酶II的组成成分，这些维生素的严重缺乏可影响氧化磷酸化过程。 3.线粒体损伤高温、大剂量放射线照射和细菌毒素等可损伤线粒体，引起线粒体功能障碍和结构损伤，引起细胞生物氧化障碍，ATP生成减少。 （二）血氧变化的特点及缺氧的机制 组织性缺氧发生的关键是细胞对氧的利用障碍，此时动脉血氧分压、血氧含量、血氧容量和血氧饱和度均正常。由于组织对氧的利用减少，静脉血氧分压、血氧含量和血氧饱和度都高于正常，动－静脉血氧含量差减小。细胞用氧障碍，毛细血管中氧合血红蛋白较正常时为多，患者皮肤可呈红色或玫瑰红色。 各种类型缺氧的特点见表7-2。 动脉血氧分压动脉血氧含量动脉血氧容量动脉血氧饱和动－静脉血氧含量缺氧类型(Pa02)(Ca02l(Ca02max)度(Sa02)差(Ca02-Cv02)低张性缺氧L L N或T j N或L_匿`·一血-一. 组织性缺氧N N N N i注：i：降低；T：升高；N：不变在临床上有些患者常发生混合性缺氧。例如，失血性休克患者，因血液循环障碍有循环性缺氧，又可因大量失血加上复苏过程中大量输液使血液过度稀释，引起血液性缺氧，若并发急性呼吸窘迫综合征，则还可出现低张性缺氧。 第三节缺氧时机体的功能与代谢变化 缺氧可对机体多个系统组织器官产生广泛的、非特异性的影响，其影响的程度与后果，取决于缺氧发生的速度、程度、部位、持续的时间以及机体对缺氧的耐受性S心。氧化物中毒时，生物氧化过程迅速受阻，机体可在几分钟内死亡。而在海拔3700m高原地区，适应良好的个体可正常工作、生活。 c o中毒时，当半数血红蛋白与co结合失去携氧能力时，即可危及生命。而贫血患者，即使血红蛋白减少一半，仍可无显著不适。这是因为前者发生速度快，机体代偿功能未能充分发挥，后者一般发生慢，可通过机体的代偿作用，如增加组织、细胞氧的供应和对氧的利用能力等，使细胞的缺氧程度减轻。 缺氧时机体的功能代谢改变既有代偿性反应，也有损伤性反应，有时两者之间的区别仅在千反应程度的不同。例如，平原人进入高原后红细胞生成增多，有利于提高对氧的运输能力，是一种代偿反应。但如果红细胞过度增多则可因血液黏滞度增大引起微循环障碍，反而加重组织、细胞缺氧，成为一种损伤性反应。轻度缺氧主要引起机体代偿性反应，严重缺氧而机体代偿不全时，可导致各系统出现功能代谢障碍，引起组织细胞损伤。急性缺氧时机体往往来不及充分发挥代偿作用，容易出现损伤性变化。例如，快速进入海拔3000m以上高原，容易发生急性高原病，而缓慢阶梯式进入同等海拔高原者，急性高原病的发病率显著降低。 各种类型的缺氧所引起的变化既相似，又不同。下面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）肺通气量增大Pa02降低可刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，反射性兴奋呼吸中枢，使呼吸加深加快，肺泡通气量增加，称为低氧通气反应(hypoxia ventilation reaction, HVR)，这是对急性缺氧最重要的代偿反应，其意义在于：心呼吸加深加快可把原来未参与换气的肺泡调动起来，增大呼吸面积，提高氧的弥散，同时更多的新鲜空气进入肺泡，提高肺泡气氧分压、Pa02和SaO让＠呼吸深快时胸廓活动幅度增大，胸腔负压增加，促进静脉回流，回心血量增多，促使肺血流量和心输出量增加，有利于气体在肺内的交换和氧在血液的运输。低氧通气反应是人类生来就有的特性，个体间有较大差异。低氧通气反应高者对低氧环境的习服适应能力强。反之，低氧通气反应低者的习服适应能力弱，进入高原后易患高原病。 低氧通气反应的强度与缺氧程度和缺氧持续的时间有关。肺泡气氧分压维持在60mmHg以上时，肺通气量变化不明显。肺泡气氧分压低于60mmHg时，肺通气量随肺泡气氧分压降低而显著增加（图7-4)。平原人进入高原后，肺通气量立即增加（初抵4000m高原时肺通气量较平原水平约高65%),4-7天后达到高峰（可达平原水平的5~7倍），久居高原后，40肺通气量逐渐回降，仅较平原高15％左右。这种变化的3020机制在于，进入高原初期肺通气反应增强是由低Pa02刺激外周化学感受器引起的，但此时的过度通气可导致低碳酸血症和呼吸性碱中毒，脑脊液中CO2分压降低，pH增高，对脑干化学感受器的刺激减弱，部分抵消外周化学感受器兴奋呼吸的作用。数日后，通过肾脏代偿性排。20406080100出HC03一，脑脊液中的HC03一也逐渐通过血脑屏障进入肺泡气氧分压mmHg血液，使脑组织中pH逐渐恢复正常，解除对中枢化学感图7-4肺泡气氧分压与通气量之间的关系受器的抑制作用，外周化学感受器兴奋呼吸的作用得以充分发挥，肺通气量显著增加。在高原停留一段时间后或久居高原的人，由于外周化学感受器对低氧的敏感性降低，通气反应逐渐减弱，这也是一种慢性适应性反应，因为肺通气量增加时呼吸肌耗氧量增加，可加剧机体氧的供需矛盾。 血液性缺氧循环性缺氧及组织性缺氧时，由于动脉血氧分压正常，肺通气量无明显变化。（二）高原肺水肿少数人从平原快速进入2500m以上高原时，可因低压缺氧而发生一种高原特发性疾病，高原肺水肿(high altitude pulmonary edema, HAPE)，临床表现为呼吸困难，严重发组，咳粉红色泡沫痰或白色泡沫痰，肺部有湿晖音等。高原肺水肿的发生机制尚不十分明了，可能与下列因素有关：心缺氧引起肺血管收缩，肺动脉压增高，肺毛细血管内压增高，血浆、蛋白和红细胞经肺泡－毛细血管壁漏出至间质或肺泡；＠缺氧可引起肺血管内皮细胞通透性增高，液体渗出增加；＠缺氧时外周血管收缩，肺血流量增多，液体容易外涌；＠肺水清除障碍。肺泡上皮具有主动转运清除肺泡内液体的功能。缺氧时肺泡上皮的钠水主动转运系统相关蛋白表达降低，对肺泡内钠和水的清除能力降低。 （三）中枢性呼吸衰竭 当Pa02<30mmHg时，可严重影响中枢神经系统的能量代谢，直接抑制呼吸中枢，导致肺通气量减少。中枢性呼吸衰竭表现为呼吸抑制，呼吸节律和频率不规则，出现周期性呼吸甚至停止。周期性呼吸(periodic breathing)表现为呼吸加强与减弱减慢甚至暂停交替出现，常见的有潮式呼吸和间停呼吸两种形式。潮式呼吸又称陈－施呼吸(Cheyne-Stokes respiration)，其特点是呼吸逐渐增强、增快，再逐渐减弱、减慢与呼吸暂停交替出现；间停呼吸又称比－奥呼吸(Biot respiration)，其特点是在一次或多次强呼吸后继以长时间呼吸停止之后再次出现数次强的呼吸。 二、循环系统的变化 （一）心脏功能和结构变化1.心率急性轻度或中度缺氧时，低氧通气反应增强，呼吸运动增强刺激肺牵张感受器，反射性兴奋交感神经，使心率加快，有利千增加血液循环对氧的运输，是机体对缺氧的一种代偿性反应。严重缺氧可直接抑制心血管运动中枢，并引起心肌能量代谢障碍，使心率减慢。 2.心肌收缩力缺氧初期，交感神经兴奋，作用于心脏B－肾上腺素能受体，使心肌收缩力增强。以后，若心肌细胞本身发生了缺氧，则可降低心肌的舒缩功能，使心肌收缩力减弱。极严重的缺氧可直接抑制心血管运动中枢，并引起心肌的能量代谢障碍和心肌收缩蛋白破坏，使心肌收缩力减弱。 3.心输出量进入高原初期，心输出量增加，久居高原后，心输出量逐渐回降。低张性缺氧时，心输出量增加的机制主要是交感神经兴奋使心率加快、心肌收缩力增强，以及因呼吸运动增强而致的回心血量增加。心输出量增加有利千增加对器官组织的血液供应，是急性缺氧时的重要代偿机制。极严重的缺氧可因心率减慢、心肌收缩力减弱以及回心血量减少，使心输出量降低。 4.心律严重缺氧可引起窦性心动过缓、期前收缩，甚至发生心室颤动。Pa02过度降低可经颈动脉体反射性地兴奋迷走神经，引起窦性心动过缓。缺氧时细胞内外离子分布改变，心肌细胞内K+减少，Na十增多，静息膜电位降低，心肌兴奋性和自律性增高，传导性降低，易发生异位心律和传导阻滞。 5.心脏结构改变久居高原或慢性阻塞性肺疾病患者，由于待久的肺动脉压升高和血液黏滞度增加，使右心室负荷加重，右心室肥大，严重时发生心力衰竭。 （二）血流分布改变 缺氧时，全身各器官的血流分布发生改变，心和脑的血流量增多，而皮肤、内脏、骨骼肌和肾的组织血流量减少。例如，到达3000m高原12小时后，脑血流量可增加33%。缺氧时血流重新分布的机制是：O不同器官血管的a－肾上腺素受体密度不同，对儿茶酚胺的反应性不同。皮肤、内脏和肾脏的血管a－肾上腺素受体密度高，对儿茶酚胺的敏感性较高，缺氧时交感神经兴奋、儿茶酚胺释放增多，这些部位的血管收缩明显，血流量减少。＠局部代谢产物对血管的调节。心脏和脑组织缺氧时产生大量的乳酸、腺昔、PGl2等代谢产物，这些代谢产物可引起局部组织血管扩张，从而使组织血流量增多。＠不同器官血管对缺氧的反应性不同。缺氧引起心、脑血管平滑肌细胞膜的Ca“激活钾通道(K心和ATP敏感性钾通道(KATP)开放，钾外流增多，细胞膜超极化，Ca2•内流减少，血管平滑肌松弛，血管扩张。与之相反，缺氧引起肺血管平滑肌细胞膜钾离子通道关闭，细胞膜去极化，Ca2＋内流增多，肺血管收缩。 缺氧时血液重新分布有利千保证重要生命器官氧的供应，具有重要的代偿意义。但如果反应过于强烈，则可产生不利的影响。例如，平原人进入高原后，脑血流量增多，有利千保证脑的血氧供应，但如果脑血流量增加过多，超过脑室和脊髓腔的缓冲能力，则可引起颅内压显著增高，成为剧烈头痛等高原反应症状发生的重要机制。 （三）肺循环的变化急性缺氧引起肺血管收缩，慢性缺氧在引起肺血管收缩的同时还可引起以管壁增厚、管腔狭窄为特征的肺血管结构改建，导致持续的肺动脉高压。 1.缺氧性肺血管收缩肺循环的特点是流量大、压力低、阻力小、容量大，有利于使流经肺的血液充分氧合。肺泡气P02降低可引起该部位肺小动脉收缩，称为缺氧性肺血管收缩(hypoxic pulmonary vasoconstriction, HPR)。HPR的生理学意义在千减少缺氧肺泡周围的血流，使这部分血流转向通气充分的肺泡，有利于维持肺泡通气与血流的适当比例，从而维持较高的Pa02。正常情况下，由千重力的作用，肺尖部的肺泡通气量较大，而血流量相对不足，该部位肺泡气中的氧不能充分被血液运走。当缺氧引起较广泛的肺血管收缩导致肺动脉压升高时，肺尖部的血流增加，使这部分的肺泡通气得到更充分的利用。由此可以看出，HPR是对缺氧的一种代偿性反应。但过强的HPR，则是高原肺水肿发生的重要机制。临床研究发现，高原肺水肿患者的HPR和肺动脉压显著高于同海拔健康人。 100第七章缺 缺氧引起肺血管收缩的机制主要在于：O缺氧抑制肺血管平滑肌钾通道。肺动脉平滑肌细胞上有电压依赖性钾通道(Kv汃Kc.和KATP，其中凡是决定肺动脉平滑肌细胞静息膜电位的主要钾通道，急性缺氧可抑制该通道的开放，使K十外流减少，细胞膜去极化，电压控制的钙离子通道开放，C汒内流增多引起血管收缩。钾通道开放剂和钙离子通道阻断剂均可抑制HPR。＠缺氧时平滑肌活性氧产生增多。缺氧引起肺血管平滑肌细胞线粒体功能障碍，导致活性氧(reactive oxygen species, ROS)产生增多。ROS可抑制凡通道，使Ca2＋内流增多。同时，ROS可激活肌浆网上的雷诺丁受体(ryanodine receptor,RyR)，促进肌浆网释放钙，使细胞内游离钙增多，血管收缩。＠缩血管物质增多，舒血管物质减少。缺氧时，血栓素A2、内皮素、血管紧张素II、5－轻色胺等缩血管物质产生增多，而一氧化氮、前列环素、肾上腺髓质素、心房钠尿肤等舒血管物质产生减少，导致肺血管收缩。＠交感神经兴奋。肺小动脉a－肾上腺素受体分布密度高，与去甲肾上腺素的亲和力大，且有实验证明，随着氧分压降低，肺血管平滑肌表面的a－肾上腺素受体增多，B受体减少。缺氧时，交感神经兴奋，经a受体引起肺血管收缩。 2.缺氧性肺动脉高压慢性缺氧不仅使肺小动脉长期处千收缩状态，还可引起肺血管结构改建表现为无肌型微动脉肌化，小动脉中层平滑肌增厚，管腔狭窄，同时肺血管壁中胶原和弹性纤维沉积，血管硬化，顺应性降低，形成持续的缺氧性肺动脉高压(hypoxic pulmonary hypertension, HPH)。持久的肺动脉高压，可因右心室后负荷增加而导致右心室肥大以致衰竭。缺氧性肺动脉高压是肺源性心脏病和高原心脏病发生的中心环节。 急性缺氧引起的肺动脉压升高在解除缺氧后可迅速恢复正常，而慢性缺氧导致的肺动脉高压在解除缺氧后仅有部分恢复，达不到正常水平，说明HPH的发生机制包括血管收缩和结构改建两个方面，主要机制有：心长期缺氧可选择性抑制肺动脉凡通道a亚单位的表达，使外向性K十电流减少，细胞膜去极化，Ca2+内流增加，在引起血管收缩的同时促进平滑肌细胞增殖。＠缺氧可引起缩血管物质产生增多，舒血管物质产生减少，它们在引起血管收缩的同时，可促进血管平滑肌细胞、成纤维细胞增殖，以及细胞外基质沉积。＠缺氧时细胞内ROS增多，可激活RhoA、Rho激酶，进而提高肌球蛋白轻链的磷酸化水平(MLC-P)，引起平滑肌持续收缩。同时，RhoA可与缺氧诱导因子－1(hypoxia inducible factor1, HIF-1)一起，上调多种增殖相关基因的表达，促进细胞增殖。＠肺血管持续收缩，可通过细胞骨架应力变化等途径促进细胞增殖（图7-5)。 缺氧 成纤维细胞 ;细胞因子: f血管活性物质； :,,.-…············…······•······J：细胞外基质f}:...... l......... 肺血管收缩肺血管改建 肺动脉高压图7-5缺氧性肺动脉高压发生机制示意图慢性缺氧可引起组织中毛细血管增生，尤其是心脏和脑的毛细血管增生更为显著。缺氧时毛细血管增生的机制主要在于：缺氧时HIF-1表达增多，上调血管内皮生长因子(vascular endothelium growth factor, VEGF)等基因的表达，进而促进毛细血管增生。另外，缺氧时ATP生成减少，腺背增多，也可刺激血管生成。组织中毛细血管增生、密度增大，缩短了氧从血管向组织细胞弥散的距离，增加了组织供氧量，具有代偿意义。 三、血液系统的变化 缺氧可使骨髓造血增强、红细胞增多及氧合Hb解离曲线右移，从而增加氧的运输和释放，在缺氧的代偿中有重要意义。 （－）红细胞和血红蛋白增多 平原入进入高原后，红细胞和血红蛋白均显著增加，缺氧程度越重，持续时间越长，红细胞和血红蛋白增加越显著。慢性缺氧时红细胞增多主要是由骨髓造血增强所致，其机制是：缺氧引起肾小管旁间质细胞内HIF-1表达增多，活性增高，促进促红细胞生成素(erythropoietin, EPO)基因表达，使EPO合成释放增多。EPO主要通过调节红系的增生和分化、抑制原红细胞和早幼红细胞凋亡等途径，使红细胞生成增加。 红细胞和血红蛋白含量增多可增加血氧容量和血氧含量，增加组织的供氧掀，是机体对慢性缺氧的一种重要代偿性反应。大多数人进入高原后红细胞增加到一定程度后即趋于稳定，但有少数人的红细胞会过度增多(Hb可达210~280g/L，红细胞压积可达60%-90%）。此时，因血液黏滞度和血流阻力显著增加，导致微循环障碍，加重组织细胞缺氧，并易导致血栓形成等并发症，出现头痛、头晕、失眠等多种症状，称为高原红细胞增多症。 （二）红细胞内2,3-DPG增多、红细胞释氧能力增强从平原进入高原后，红细胞内2,3-DPG含量迅速增高，返回平原后迅速恢复。2,3-DPG的功能主要是调节血红蛋白与氧的亲和力：心2,3-DPG与脱氧血红蛋白(HHb)结合，使其空间结构稳定，从而结合氧的能力降低；＠2,3-DPG本身为酸性，2,3-DPG增多，使红细胞内pH降低，通过Bohr效应降低血红蛋白与氧的亲和力。 缺氧时，红细胞中的2,3-DPG含量增多，氧离曲线右移，有利于红细胞释放出更多的氧，供组织、细胞利用。红细胞内2,3-DPG是在糖酵解支路中产生的，其含量多少取决于糖酵解速度、二磷酸甘油酸变位酶(DPGM)和2,3-DPG磷酸酶(DPGP)的活性，以及2,3-DPG与血红蛋白的结合量。DPGM催化它的合成，DPGP促进它的分解。缺氧时，2,3-DPG增多的机制是：心生成增多。低张性缺氧时氧合血红蛋白(Hb02)减少，HHb增多。Hb02的中央孔穴小不能结合2,3-DPG，而HHb的中央空穴大可结合2,3-DPG（图7-6)。HHb增多，对2,3-DPG的结合增加，红细胞内游离的2,3-DPG减少，使2,3DPG对磷酸果糖激酶和DPGM的抑制作用减弱，从而使糖酵解增强，2,3-DPG生成增多。另外，缺氧时代偿性过度通气引起呼吸性碱中毒，以及由千HHb稍偏碱性，致使pH增高，激活磷酸果糖激酶使糖酵解增强，同时增强DPGM的活性，2,3-DPG合成增加。＠分解减少。pH增高可抑制DPGP的活性，使2,3-DPG分解减少（图7-7)。 四、中枢神经系统的变化 脑的重量仅为体重的2%-3%，而脑血流量却占心输出量的15%，脑的氧耗量占机体总氧耗量的23%。脑组织的能量主要来源于葡萄糖的有氧氧化，而脑内葡萄糖和氧的储备噩很少，因此脑组织对缺氧极为敏感。一般情况下，脑组织完全缺氧15秒，即可引起昏迷；完全缺氧3分钟以上，可致昏迷数日；完全缺氧8~10分钟，常致脑组织发生不可逆损害。 氧合血红蛋白 血红蛋白 2,3-DPG不能结合2,3-DPG结合的部位 ->呼碱__.pHt~PFK 红三言：胫丙酮 2－磷酸烯醇式丙酮酸~丙酮酸->乳酸 急性缺氧可引起头痛、思维能力降低、情绪激动及动作不协调等。严重者可出现惊厥或意识丧失。慢性缺氧时神经精神症状较为缓和，表现为注意力不集中，记忆力减退，易疲劳，轻度精神抑郁等。缺氧引起脑组织形态学变化主要是脑细胞肿胀、变形、坏死及间质脑水肿。 缺氧引起中枢神经系统功能障碍的机制较复杂。神经细胞膜电位的降低，神经介质的合成减少、ATP的生成不足、酸中毒、细胞内游离C汒增多、溶酶体酶的释放以及细胞水肿等，均可导致神经系统的功能障碍，甚至神经细胞结构的破坏。极少数人进入3000m以上高原后，可发生脑水肿，表现为剧烈头痛，共济失调和昏迷，救治不及时易致死亡。其发生机制是：心脑血管扩张，脑血流量增加，脑循环流体静压升高，引起液体外漏。＠脑组织能最代谢紊乱。缺氧时脑细胞氧化磷酸化过程减弱，ATP生成减少，钠泵功能障碍，细胞内钠、水渚留，脑细胞肿胀。＠血管内皮细胞损伤，脑微血管通透性增高。缺氧时的代谢性酸中毒、自由基生成增多，以及细胞因子和炎症介质等可损伤血管内皮细胞，使血管通透性增高。此外，缺氧可引起血－脑屏障紧密连接蛋白表达和分布异常，使内皮细胞间隙增大，血管通透性增高。缺氧时血管内皮生长因子(VEGF)表达增多，可诱导内皮细胞紧密连接开放，增加血管壁通透性。 五、组织、细胞的变化 缺氧时组织、细胞可出现一系列功能、代谢和结构的改变。其中有的起代偿作用，有的是缺氧所致的损害性改变。 （一）代偿适应性变化缺氧时，机体除了通过增加通气量、心输出量、血红蛋白含量等器官系统水平的机制进行代偿外，还可在组织细胞层面发生一系列代偿适应性反应，以维待正常的生命活动。 氧的亲和力显著高于血红蛋白。Mb的P50为lmmHg，而血红蛋白的P50约为26mmHg。当P02为lOmmHg时，血红蛋白的氧饱和度约为10%，而肌红蛋白的氧饱和度可达70%（图7-8)。因此，肌红蛋白能有效促进氧从血液、组织间液向细胞内转移，同时具有储存氧的作用，并直接介导氧向线粒体的传递。 慢性缺氧时细胞肌红蛋白、脑红蛋白及胞红蛋白含量增多，组织、细胞对氧的摄取和储存100•---------------------------------------=能力增强。 4.低代谢状态缺氧时机体通过一系列调80整机制，使细胞的耗能过程减弱，如糖、蛋白质6合成减弱等，减少氧的消耗，以维持氧的供需平衡。40缺氧时在细胞水平发生的一系列代偿适应性反应多是通过基因水平的改变来实现的。目20前巳知，缺氧可诱导上百种基因的表达，这些基020406080100120因统称为缺氧相关基因(hypoxia related gene), POi(mmHg)所编码蛋白质的功能涉及红细胞生成、血管增图7-8血红蛋白与肌红蛋白在标准状态下的生、血管张力调节、糖酵解，以及细胞增殖、凋亡氧解离曲线等，在介导细胞缺氧反应中发挥重要作用。缺氧相关基因的表达受转录因子的调控，其中以HIF-1的作用最为重要。HIF-1由a和B两个亚基组成。常氧时，HIF-la第402和564位的脯氨酸在脯氨酸泾化酶的作用下被轻化，进而经泛素化途径降解，使胞质中的HIF-la保持在较低水平，HIF-1的功能受抑制。缺氧时，脯氨酸轻化酶的轻化作用减弱，HIF-la的降解减少，胞质中的含量增高。HIF-la进入细胞核与HIF-l!3形成二聚体，成为有活性的转录因子，与缺氧相关基因增强子中的特异序列结合，从而增强缺氧相关基因的表达（图7-9)。 （二）损伤性变化缺氧可引起细胞发生一些损伤性变化。 1.细胞膜损伤缺氧时ATP生成减少，细胞膜上Na+-K+-ATP酶功能降低，加上缺氧时细胞内乳酸增多，pH降低，使细胞膜通透性升高，细胞内Na＼水增多，细胞水肿；细胞内Na十增多和K十减少，还可使细胞膜电位负值变小，影响细胞功能。严重缺氧时，细胞膜对Ca2＋的通透性增高，Ca2＋内流增多，同时因为细胞膜钙泵和肌浆网对钙的摄取均是主动转运过程，需水解ATP，由于缺氧时ATP减少使皿{ti。 Ca2＋的外流和被肌浆网摄取减少，使胞质Ca2＋浓度增加。Ca2＋可抑制线粒体的呼吸功能，激活磷脂酶，使膜磷脂分解。此外，Ca2•还可激活钙依赖的蛋白水解酶，使黄嗦呤脱氢酶转变为黄噤呤氧化酶，从而增加氧自由基的形成，加重细胞的损伤。 脑缺血 +Jt◄三血流!02! HIF-1靶基因 糖酵解酶葡萄糖运转体 新生血管NO RBC生成乳酸葡萄糖摄取 \国/\荨/ 第四节缺氧治疗的病理生理基础 缺氧治疗的主要原则是针对病因治疗和纠正缺氧。 一、去除病因 去除病因或消除缺氧的原因是缺氧治疗的前提和关键。对高原脑水肿患者应尽快脱离高原缺氧环境；对慢性阻塞性肺病、支气管哮喘、严重急性呼吸综合征等患者应积极治疗原发病，改善肺的通气和换气功能；对先天性心脏病患者，应及时进行手术治疗，对各类中毒引起缺氧的患者，应及时解毒。 二、氧疗 通过吸入氧分压较高的空气或纯氧治疗疾病的方法称为氧疗(oxygen therapy)。氧疗是治疗缺氧的首要措施，已在临床医疗中得以广泛应用。氧疗对各种类型的缺氧均有一定的疗效，但对不同类缺氧的疗效不尽相同。吸氧能有效提高肺泡气氧分压，促进氧在肺中的弥散与交换，提高动脉血氧分压血氧含量和氧饱和度，因而对高原、高空缺氧以及因肺通气功能和（或）换气功能障碍等引起的低张性缺氧是非常有效的。大多数急性高原病患者经吸氧、休息后，症状缓解，甚至痊愈。常压氧疗对由右向左分流所致缺氧的作用较小，因为吸入的氧无法对经动－静脉短路流入左心的血液起氧合作用。但吸入纯氧可使血浆中物理溶解的氧量从0.3ml/dl增至2. Oml/dl，从而使动脉血氧含量增加10％左右。高压氧疗(3个大气压）可使血浆中物理溶解的氧增至6mVdl。血液性缺氧和循环性缺氧患者动脉血氧分压和氧饱和度均正常，此时氧疗的作用主要是通过提高动脉血氧分压、增加血液中物理溶解的氧量，氧向组织、细胞的弥散速度也会加快，改善组织供氧。此外，co中毒患者吸入纯氧特别是高压氧不仅可使血液氧分压增高，而且氧与co竞争与血红蛋白结合，可促使碳氧血红蛋白解离，治疗效果较好。组织性缺氧时组织的供氧是正常的，此时的主要问题是细胞对氧的利用障碍，氧疗的效果不及其他类型的缺氧。 三、防止氧中毒 氧疗虽然对治疗缺氧十分重要，但如果长时间吸入氧分压过高的气体则可引起组织、细胞损害，称为氧中毒(oxygen intoxication)。氧中毒的发生主要取决于吸入气氧分压。吸入气氧分压(Pi02)与吸入气体的压力(PB)和氧浓度(Fi02)成正比，Pi02=(PB-47)xFi02（其中47为水蒸气压力mmHg)。在高气压环境下（高压舱、潜水），以及长时间、高流量、吸入纯氧时容易发生氧中毒，临床工作中应加以重视。氧中毒的发生与活性氧的毒性作用有关。正常情况下，进入组织、细胞的氧有少部分在代谢过程中产生活性氧（包括超氧阴离子、过氧化氢、轻自由基和单线态氧），并不断被清除。当供氧过多时，活性氧的产生增多，超过机体的清除能力，则引起组织、细胞损伤。 （高钰琪） 1什么是缺氧？引起各型缺氧的原因各有哪些？2.各型缺氧血氧变化的特点？3.什么是发纣？试举例说明发钳与缺氧的关系？4缺氧时呼吸系统主要代偿反应是什么？简述其机制和代偿意义。 5.缺氧时组织、细胞有何变化？ 1高钰琪高原病理生理学．北京：人民卫生出版社，2006:107-133. 第八章 人类和一些哺乳动物能维持相对恒定的体温，其对机体内环境稳态的维持和正常生命活动至关重要。疾病条件下引起的发热是一种常见的临床症状和体征，本章讲述发热的原因、发病机制、对代谢与功能的影响以及治疗的病理生理基础。 第一节概述 人具有完善的体温调节系统，以适应正常生命活动的需要。正常成人体温维持在37屯左右，一昼夜波动范围不超过1"C。当人处在严寒或酷热的极端气温时，其体温变化很少超过0.6屯。 体温调节的高级中枢位于视前区下丘脑前部(preoptic anterior hypothalamus, POAH)，延髓、脊髓等部位也对体温信息有一定程度的整合功能，被认为是体温调节的次级中枢所在。另外，大脑皮层也参与体温的行为性调节。体温的中枢调节主要以“调定点(set point, SP)“学说来解释，调定点理论认为体温调节类似千恒温器的调节，在体温调节中枢内有一个调定点，体温调节机构围绕调定点来调控体温。当体温偏离调定点时，可由反馈系统（温度感受器）将偏差信息输送到控制系统，后者进行综合分析，然后通过对效应器（产热和散热）的调控把中心温度维持在与调定点相适应的水平。根据此理论，发热(fever)是指当由于致热原的作用使体温调定点上移而引起调节性体温升高，超过正常体温的0.5°C。 发热不是体温调节障碍，其体温调节功能正常，只是由千调定点上移，将体温调节到较高水平。临床上见到的体温升高，可分为调节性体温升高和非调节性体温升高，前者即发热。非调节性体温升高时，调定点并未发生移动，而是由于体温调节障碍（如体温调节中枢损伤），或散热障碍（皮肤鱼鳞病和环境高温所致的中暑等）及产热器官功能异常（甲状腺功能亢进）等，体温调节中枢不能将体温控制在与调定点相适应的水平上，是被动性体温升高，故把这类体温升高称为过热(hyperthermia)。 除上述体温升高外，某些生理情况也会出现体温升高，如剧烈运动、月经前期、心理性应激等。人赛跑时体温可升高3屯，这主要是由于肌肉产热过多所致。它们属于生理性反应，故称之为生理性体温升高（图8-1)，但也有学者将其称为非病理性发热。 发热不是独立的疾病，但在整个病程中体温变化往往可反映病情的进程。所以，了解发热的特点，对判断病情评价疗效和估计预后，均有重要参考意义。 生理性体温升高（月经前期、剧烈运动、应激等） 体温升高病理性 体 . 温升高｛发热（调节性体温升高，与调定点相适应） 过热（被动性体温升高，超过调定点水平） 第八章发热107 第二节病因和发病机制—、发热激活物 发热通常是由发热激活物作用千机体，激活产内生致热原细胞使之产生和释放内生致热原(endogenous pyrogen, EP)，再经一些后续环节引起体温升高。发热激活物又称EP诱导物，包括外致热原(exogenous pyrogen)和某些体内产物。 (—)外致热原 来自体外的致热物质称为外致热原。 1.细菌 (1)革兰氏阳性细菌：此类细菌感染是常见的发热原因。主要有葡萄球菌、链球菌、肺炎球菌，白喉杆菌和枯草杆菌等。这类细菌全菌体、菌体碎片及释放的外毒素均是重要的致热物质，如葡萄球菌释放的可溶性外毒素、A族链球菌产生的致热外毒素以及白喉杆菌释放的白喉毒素等。此外，葡萄球菌和链球菌的细胞壁中的肤聚糖(peptidoglycan)，具有致热性。 (2)革兰氏阴性细菌：典型菌群有大肠埃希菌、伤寒杆菌、淋病奈瑟菌、脑膜炎球菌、志贺菌等。这类菌群的致热性除全菌体和胞壁中所含的肤聚糖外，其胞壁中所含的内毒素(endotoxin, ET)是主要的致热成分。ET的主要成分为脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)，具有高度水溶性，是效应很强的发热激活物。它位于细胞壁的最外层，附着于肤聚糖。LPS分子包含3个基本亚单位：(DO－多糖（或0－特异侧链）；＠R－核心（或核心多糖）；＠脂质A(lipid A)。脂质A是引起发热的主要成分。 ET是最常见的外致热原，耐热性高（一般需干热160°C2小时才能灭活），是血液制品和输液过程中的主要污染物。ET无论是体内注射或体外与产EP细胞一起培养，都可刺激EP的产生和释放，这可能是其主要致热方式。ET反复注射可致动物产生耐受性，即连续数日注射相同剂量的ET，发热反应逐渐减弱。 (3)分枝杆菌；典型菌群为结核杆菌。其全菌体及细胞壁中所含的肤聚糖、多糖和蛋白质都具有致热作用。结核病是伴有发热的典型临床疾病。结核杆菌活动性感染者多数有明显发热和盗汗，且往往在其他临床症状之前出现。 2.病毒病毒感染是人体常见的传染病。常见的有流感病毒、SARS(severe acute respiratory syndrome)病毒、麻疹病毒、柯萨奇病毒等。流感和SARS等病毒感染的最主要的症状就是发热。给动物静脉内注射病毒在引起发热的同时，循环血中出现EP；将白细胞与病毒在体外一起培育，可产生EP。病毒是以其全病毒体和其所含的血细胞凝集素致热。病毒反复注射也可导致动物产生耐受性。 5.疤原虫疤原虫感染人体后，其潜隐子进入红细胞并发育成裂殖子，当红细胞破裂时，大量裂殖子和代谢产物（疤色素等）释放入血，引起高热。（二）体内产物1.抗原抗体复合物抗原抗体复合物对产EP细胞有激活作用。用牛血清白蛋白致敏家兔，然后将其血清转移给正常家兔，再用特异性抗原攻击受血动物，可引起后者明显的发热反应。但牛血清白蛋白对正常家兔无致热作用。这表明抗原抗体复合物可能是发热的激活物。 2.类固醇体内某些类固醇(steroid)产物有致热作用，睾酮的中间代谢产物—一本胆烧醇酮(etiocholanolone)是其典型代表。某些周期性发热的患者，血浆中的本胆烧醇酮的浓度有所增高，与发热的发生有关。人体白细胞与本胆烧醇酮一起培育，经几小时激活也能产生和释放EP。石胆酸也有类似作用。此外，还有尿酸结晶等对产EP细胞也有一定的激活作用。 3.体内组织的大量破坏严重的心脏病急性发作、大手术后、X线或核辐射等导致机体组织大量破坏，均可引起发热，严重者可待续数天。 二、内生致热原 产内生致热原细胞在发热激活物的作用下，产生和释放的能引起体温升高的物质，称之为内生致热原。（一）内生致热原的种类1948年，Beeson发现了白细胞致热原(leukocyte pyrogen, LP)，随后的研究证实，由产EP细胞在发热激活物的作用下所释放的产物，统称之为EP，现分述如下：1.白细胞介素1(interleuki n-1, IL-1)是由单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞、星状细胞、角质细胞及肿瘤细胞等多种细胞在发热激活物的作用下所产生的多肤类物质，目前已发现其有两种亚型：IL-la和IL-l!3。IL-la是酸性蛋白质，IL-113是中性蛋白质，其基因编码的多肤前体分子的分子量均是3lkD，成熟型分子撮分别为17kD和17.5kD。IL-la和IL-l!3两者虽然仅有26％的氨基酸序列相同但作用于相同的受体，有相同的生物学活性。IL-1受体广泛分布于脑内，密度最大的区域位于最靠近体温调节中枢的下丘脑外侧。将提纯的IL-1导入脑室或静脉注射后，均可引起发热体温升高0.5"C以上，大剂量可引起双相热。这些反应可被水杨酸钠（解热药）阻断。在ET引起发热的动物，循环血内也有大址IL-1出现。IL-1不耐热，70°C30分钟即丧失活性。 2.肿瘤坏死因子(tumor necrosis facto「,TNF)也是重要的EP之一。多种外致热原，如葡萄球菌、链球菌、内毒素等都可诱导巨噬细胞、淋巴细胞等产生和释放TNF。TNF也有两种亚型：TNFa和TNF-13, TNF-a由157个氨基酸组成，分子量为17kD;TNF-!3由171个氨基酸组成，分子最为25kD。两者有相似的致热活性。TNF也不耐热，70°C30分钟失活。将提纯的TNF经静脉注射或脑室导入，均可引起发热体温升高，大剂量可引起双相热。这些反应可被环加氧酶抑制剂布洛芬阻断。另外，TNF-a在体内和体外都能刺激IL-l!3的产生，JL-113也可诱导TNF-a的产生。 3.干扰素(interferon, IFN)是一种具有抗病毒、抗肿瘤作用的蛋白质，主要由单核细胞和淋巴细胞所产生，有IFNa JFNl3和IF阳三种类型，均与发热有关。IFNa与IFNB有明显的氨基酸同源性，但IFN l3对人体的致热性低于IFNa。IFN-y不同于IFNa，只有大约17％的同源性，对人体有致热性，但作用方式可能不同。IFN反复注射可产生耐受性。IFN不耐热，60°C40分钟可灭活。 4.白细胞介素－6(interleukin-6, IL-6)是一种由184个氨基酸组成的蛋白质，分子量为21kD，是由单核细胞、纤维细胞和内皮细胞等分泌的细胞因子，ET、病毒、IL-1、TNF、血小板生长因子等都可诱导其产生和释放。 由于IL-6能引起各种动物的发热反应，也被认为是EP之一，但作用弱于IL-1和TNF。其主要证据：给大鼠腹腔注射致热剂址的LPS，可引起血浆和脑脊液中IL-6浓度明显增高；静脉或脑室内注射IL-6，可致体温明显升高，布洛芬或时1啋美辛可阻断其作用；TNF-a和IL－邓都能诱导IL-6的产生，而IL-6则下调TNF-a和IL-113的表达。 5.巨噬细胞炎症蛋白－1(macrophag e infla m matory pro te in-1, MIP-1)是内毒素作用于巨噬细胞所诱生的肝素－结合蛋白质。它包括两种类型，即MIP-l a和MIP-1!3，两者同源性很高。已证明用纯化MIP-1给家兔静脉注射引起剂量依赖性单相热。 白细胞介素－2(interleukin-2, IL-2)也可诱导发热，但发热反应出现晚，推测IL-2可能是通过其他EP间接引起发热，其可能是一个激活物。此外，睫状神经营养因子(ci liary neurotrophic factor, CNTF)、白细胞介素－8(interleu kin-8, IL-8)以及内皮素(endothelin)等也被认为与发热有一定的关系，但缺乏较系统的研究。（二）内生致热原的产生和释放内生致热原的产生和释放是一个复杂的细胞信息传递和基因表达调控的过程。这一过程包括产EP细胞的激活、EP的产生和释放。 所有能够产生和释放EP的细胞都称之为产EP细胞，包括单核细胞、巨噬细胞、内皮细胞、淋巴细胞、星状细胞以及肿瘤细胞等。当这些细胞与发热激活物如LPS结合后，即被激活，从而始动EP的合成。经典的产内生致热原细胞活化方式主要包括以下两种：体温调节中枢位千POAH，该区含有温度敏感神经元，对来自外周和深部温度信息起整合作用。损伤该区可导致体温调节障碍。另外一些部位，如中杏仁核(medial amygdaloid nucl eus, MAN汃腹中隔(ventral septal area, VSA)和弓状核则对发热时的体温产生负向影响。因此，目前倾向千认为，发热时的体温调节涉及中枢神经系统的多个部位。因此，提出了发热体温正负调节学说，认为发热体温调节中枢可能有两部分组成，一个是正调节中枢，主要包括POAH等；另一个是负调节中枢，主要包括VSA、MAN等。当外周致热信号通过这些途径传入中枢后，启动体温正负调节机制，一方面通过正调节介质使体温上升，另一方面通过负调节介质限制体温升高。正负调节相互作用的结果决定调定点上移的水平及发热的幅度和时程。因此，发热体温调节中枢是由正、负调节中枢构成的复杂的功能系统。 （二）致热信号传入中枢的途径 血液循环中的EP进入脑内到达体溫调节中枢引起发热的途径，目前认为可能存在几种：1. EP通过血脑屏障转运入脑这是一种较直接的信号传递方式。在血脑屏障的毛细血管床部位分别存在有IL-1、IL-6、TNF的可饱和转运机制，推测其可将相应的EP特异性地转运入脑。另外，＼0召历}作为细胞因子的EP也可能从脉络丛部位渗入或者易化扩散入脑，通过脑脊液循环分布到POAH。 2. EP通过终板血管器作用千体温调节中枢终板血管器(organum vasculosum laminae terminalis, OVLT)位于视上隐窝上方，紧靠POAH，是血脑屏障的薄弱部位。该处存在有孔毛细血管，对大分子物质有较高的通透性，EP可能由此入脑。但也有人认为，EP并不直接进入脑内，而是被分布在此处的相关细胞（巨噬细胞、神经胶质细胞等）膜受体识别结合，产生新的信息介质，将致热原的信息传入POAH。 （三）发热中枢调节介质进入脑内的EP不是引起调定点上升的最终物质，EP可能首先作用于体温调节中枢，引起发热中枢介质的释放，从而使调定点改变。发热中枢介质可分为两类：正调节介质和负调节介质。1.正调节介质(I)前列腺素E(prostaglandin E, PGE)：作为中枢介质的主要依据有EP诱导的发热期间，下丘脑合成和释放PGE，动物脑脊液(cerebrospinal fluid, CSF)中PGE水平明显升高；使用PGE合成抑制剂如阿司匹林、布洛芬等在降低体温的同时，也降低了CSF中PGE浓度；将PGE直接注射动物脑室内，引起明显发热，其致热敏感点在POAH。 但有学者认为PGE的前体花生四烯酸也是发热介质。其致热作用不受PGE桔抗剂和水杨酸类药物的影响。多种动物脑室内给予花生四烯酸可以引起明显发热。 (2)环磷酸腺昔(cAMP)：作为重要的发热介质，主要依据有外源性cAMP（二丁酰cAMP, DbcAMP)注入动物静脉或脑室内迅速引起发热，潜伏期明显短于EP性发热；其致热作用可被磷酸二酷酶抑制剂（减少cAMP分解）ZK62711和茶碱所增强，或被磷酸二酷酶激活剂（加速cAMP分解）尼克酸减弱。ET和EP双相热期间，CSF中cAMP含量与体温呈同步性双相变化，下丘脑组织中的cAMP含量也在两个高峰期明显增多。因此，许多学者认为cAMP可能是更接近终末环节的发热介质。 (3)Na+／Ca2＋比值：早在20世纪20年代，学者们就巳注意到某些无机离子注入脑内能影响动物体温。20世纪70年代以来，研究主要集中在Na十和Ca2＋两种离子。动物脑室内灌注Na十使体温很快升高，灌注Ca2＋则使体温很快下降；降钙剂（例如，EGTA)脑室内灌注也引起体温升高。因此，Na+／Ca2＋比值改变在发热机制中可能担负着重要中介作用。 用EGTA灌注家兔侧脑室引起发热时，CSF中cAMP含量明显升高；预先灌注CaCl2可阻止EGTA的致热作用，同时也抑制CSF中cAMP的增高，而且CSF中cAMP含量升高被抑制的程度与体温上升被抑制的程度呈明显正相关。因此指出：EP一下丘脑Na•1ca2•j->cAMP j->调定点上移，可能是多种致热原引起发热的重要途径。 (4)促肾上腺皮质激素释放素：促肾上腺皮质激素释放素(corticotrophin releasing hormone, CRH)是一种41肤的神经激素，主要分布于室旁核和杏仁核。在应激时，它刺激垂体合成释放促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)、B－内啡肤及黑素细胞刺激素等。同时，中枢CRH也具有垂体外生理功能，它是发热体温中枢正调节介质。主要证据：IL-1、I L-6等均能刺激离体和在体下丘脑释放CRH，中枢注入CRH可引起动物脑温和结肠温度明显升高；CRH单克隆抗体或CRH受体拈抗剂阻断CRH的作用，可完全抑制IL-113、IL-6等EP的致热性。 但也有实验证实，TNF-a和IL-la诱导的发热并不依赖于CRH。在发热动物的脑室内注射CRH使已升高的体温下降。因此，目前倾向千认为，CRH是一种双向调节介质。 (5)一氧化氮(nitric oxide, NO)：作为新型的神经递质，在大脑皮层、小脑、海马、下丘脑视上核、室旁核、OVLT和POAH等部位均含有一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)。NO与发热有关，其机制为：NO作用千POAH、OVLT等部位，介导发热时的体温上升；增加棕色脂肪组织的代谢活动导致产热增加；抑制发热时负调节介质的合成与释放。 2.负调节介质由于各种感染性疾病引起的发热很少超过41°C。因此，发热时体温上升的幅度被限制在特定范围内的现象称为热限(febrile ceiling)。这就意味着体内必然存在自我限制发热的因素。这是机体的自我保护功能和自稳调节机制，它具有极其重要的生物学意义。体内存在对抗体温升高的物质，主要包括精氨酸加压素、黑素细胞刺激素及其他一些发现于尿中的发热抑制物。 介质。S伈 （四）发热时体温调节的方式及发热的时相 调定点的正常设定值在37°C左右。发热时，来自体内外的发热激活物作用于产EP细胞，引起EP的产生和释放，EP再经血液循环到达颅内，在POAH或OVLT附近，引起中枢发热介质的释放，后者相继作用于相应的神经元，使调定点上移。此时由千调定点高千中心温度，体温调节中枢对产热和散热进行调整，从而把体温升高到与调定点相适应的水平。在体温上升的同时，负调节中枢也被激活，产生负调节介质，进而限制调定点的上移和体温的上升。正负调节相互作用的结果决定体温上升的水平（图8-2)。发热待续一定时间后，随着激活物被控制或消失，EP及增多的介质被清除或降解，调定点迅速或逐渐恢复到正常水平，体温也相应被调控下降至正常。这个过程大致分为三个时相。 1.体温上升期在发热的开始阶段，由千正调节占优势，调定点上移，此时原来的正常体温变成了“冷刺激＂，中枢对“冷“信息起反应，发出指令经交感神经到达散热中枢，引起皮肤血管收缩和血流减少，导致皮肤温度降低和散热减少，同时指令到达产热器官，引起寒战和物质代谢加强，产热随之增加。 寒战是骨骼肌不随意的节律性收缩，由于是屈肌和伸肌同时收缩，所以不表现外功，肢体不发生哪＠伸屈运动，但产热率可比正常增加4~5倍。寒战是由寒战中枢的兴奋引起的，此中枢位于下丘脑后部，靠近第三脑室壁，正常时它被来自于POAH的热敏神经元的神经冲动所抑制，当POAH受冷刺激时，这种抑制被解除，随即发生寒战。皮肤温度的下降也可刺激冷感受器通过传入途径兴奋寒战中枢。中枢发出的冲动沿两侧传导通路到达红核，再由此经脑干下降至脊髓侧索，经红核脊髓束和网状脊髓束传导到脊髓前角运动神经元，由此发出冲动到运动终板，进而引起肌肉节律性收缩。此外，由于交感神经兴奋，各种物质代谢加快，特别体温调节中枢（正调节：POAH，负调节：VSA、MAN)是棕色脂肪细胞内脂质分解和氧化增强，产热增加。 Na+/Ca2+t AVP?此期热代谢特点：机体一方面减少散热，CRHt AnnexinAl t另一方面增加产热，结果使产热大千散热，体11-10?NOt温因而升高。临床表现：由于皮肤温度的下降，患者感到发冷或恶寒（其实此时的中心温度巳经开交感NEE>运动N©始上升）。另外，因立毛肌收缩，皮肤可出现“鸡皮疤落”。2.高温持续期（高峰期）当体温升高到调定点的新水平时，便不再继续上升，而是在这个与新调定点相适应的高水平上波动，所以称高温持续期，也称高峰期或稽留期(fastigium)。由于此期中心体温已与调定点相适应，所以寒战停止并开始出现散热反应。体温f（发热）热代谢特点：产热与散热在高水平保持相租8-2发热发病学示意图对平衡。EP(endogenous pyrogen,内生致热源），POAH(preoptic临床表现：患者有酷热感，因散热的反应anterior hypothalamus,视前区下丘脑前部），MAN皮肤血管扩张、血流量增加，皮温高于正常，患(media l amygdaloid nucleus,中杏仁核），VSA(ve ntral者不再感到寒冷，皮肤的“鸡皮疤疼”也消失。septal area，腹中隔），PGE(prostaglandin E,前列腺素E), cAMP(cyclic adenosine monophosphate,环磷酸腺此外，皮肤温度的升高加强了皮肤水分的蒸昔），CRH(c01ticotrophin releasing hormone，促肾上腺皮发，因而皮肤和口唇比较干燥。此期持续时间质激素释放素），NO(nitric oxide，一氧化氮），AVP（旺因病因不同而异，从几小时（如疤疾）、几天ginine vasopressin，精氨酸加压素），a-MSH(a-Melano（如大叶性肺炎）到1周以上（如伤寒）。cyte-stimulating hormone，黑素细胞刺激素），Ann exi n Al（膜联蛋白A l)3.体温下降期（退热期）经历了高温待续期后，由于激活物、EP及发热介质的消除，体温调节中枢的调定点返回到正常水平。这时由于血温高于调定点，POAH的温敏神经元发放频率增加，通过调节作用使交感神经的紧张性活动降低，皮肤血管进一步扩张。 热代谢特点：散热增强，产热减少，体温开始下降，逐渐恢复到正常调定点相适应的水平。临床表现：大量出汗，严重者可致脱水，此期由于高血温及皮肤温度感受器传来的热信息对发汗＠也让中枢的刺激，汗腺分泌增加。退热期持续几小时或一昼夜（骤退），甚至几天（渐退）。 第八章发热113 第三节代谢与功能的改变 除了各原发病所引起的各种改变以外，发热时的体温升高、EP以及体温调节效应可引起一系列代谢和功能变化。 一、物质代谢的改变 体温升高时物质代谢加快。体温每升高1"C，基础代谢率提高13%，所以发热患者的物质消耗明显增多。如果持久发热，营养物质没有得到相应的补充，患者就会消耗自身的物质，导致消瘦和体重下降。 1.糖代谢发热时由千产热的需要，能量消耗大大增加，因而对糖的需求增多，糖的分解代谢加强，糖原贮备减少。尤其在寒战期糖的消耗更大，乳酸的产量也大增。在正常情况下，肌肉主要依靠糖和脂肪的有氧氧化供给能量。寒战时肌肉活动量加大，对氧的需求大幅度增加，超过机体的供氧能力，以致产生氧债(oxygen debt)，此时肌肉活动所需的能量大部分依赖无氧代谢供给，因而产生大量乳酸。当寒战停止后，由于氧债的偿还，乳酸又被逐渐消除。 2.脂肪代谢发热时因能量消耗的需要，脂肪分解也明显加强。由于糖原贮备不足，加上发热患者食欲较差，营养摄入不足，机体动员脂肪贮备。另外，交感－肾上腺髓质系统兴奋性增高，脂解激素分泌增加，也促进脂肪加速分解。 棕色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT)参与非寒战性产热的作用早已被认识，但它在发热时的反应，近年来才引起重视。多数哺乳类动物含有BAT，其含量一般小于体重的2%，但血管丰富，受交感神经支配和去甲肾上腺素调控，后者作用于肾上腺素受体而引起BAT产热。人体也含有BAT，尤其是在婴儿期，但随年龄增长其功能逐渐减退。恶性疾病或死于严重烧伤伴有高代谢和发热的儿童，其肾周围的BAT代谢比对照者高100%-300%。 3蛋白质代谢正常成人每日约需摄入30-45g蛋白质才能维持总氮平衡。发热时由千高体温和EP的作用(EP一PGEi-骨骼肌蛋白分解），患者体内蛋白质分解加强，尿氮比正常人增加约2~3倍。此时如果未能及时补充足够的蛋白质，将产生负氮平衡，蛋白质分解加强可为肝脏提供大量游离氨基酸，用于急性期反应蛋白的合成和组织修复。 4.水、盐及维生素代谢在发热的体温上升期，由于肾血流量的减少，尿量也明显减少，Na+和Cl一的排泄也减少。但到退热期因尿量的恢复和大量出汗，Na+, Cl一排出增加。高温持续期的皮肤和呼吸道水分蒸发的增加及退热期的大量出汗可导致水分的大量丢失，严重者可引起脱水。因此，高热患者退热期应及时补充水分和适量的电解质。 发热尤其是长期发热患者，由于糖、脂肪和蛋白质分解代谢加强，各种维生素的消耗也增多，应注意及时补充。 二、生理功能改变 1．中枢神经系统功能改变发热使神经系统兴奋性增高，特别是高热(40-41"C）时，患者可能出现烦躁、澹妄、幻觉。有些患者出现头痛（机制不明）。在小儿，高热比较容易引起抽搞（热惊厥），这可能与小儿中枢神经系统尚未发育成熟有关。有些高热患者神经系统可处于抑制状态出现淡漠、嗜睡等，可能与IL-I的作用有关。已有实验证明，注射IL-I能够诱导睡眠。 2.循环系统功能改变发热时心率加快，体温每上升1"C，心率约增加18次／分(l T，增加10次／分），儿童可增加得更快。心率加快主要是由千热血对窦房结的刺激所致。LPS导致的发热引起血浆中IL-I和TNF升高，它们可直接增加外周交感神经的兴奋引起心率加快。此外，下丘脑的PGE水平增加诱导CRH的分泌，CRH可引起MPO(med ial preopti c area，内侧视前区）的交感神经兴奋性增哪{ti加导致心率加快。另外，代谢加强，耗02量和CO2生成量增加也是影响因素之一。在一定限度内(150次／分）心率增加可增加心输出量，但如果超过此限度，心输出量反而下降。在寒战期间，心率加快和外周血管的收缩，可使血压轻度升高；高温持续期和退热期因外周血管舒张，血压可轻度下降。少数患者可因大汗而致虚脱，甚至循环衰竭，应及时预防。 3.呼吸功能改变发热时血温升高可刺激呼吸中枢并提高呼吸中枢对CO2的敏感性，再加上代谢加强、CO2生成增多，共同促使呼吸加快加强，从而有更多的热量从呼吸道散发。 4.消化功能改变发热时消化液分泌减少，各种消化酶活性降低，因而产生食欲减退、口腔黏膜干燥、腹胀、便秘等临床征象。这些可能与交感神经兴奋、副交感神经抑制以及水分蒸发较多有关。也有实验证明IL-I和TNF能引起食欲减退。 三、防御功能改变 发热对机体防御功能的影响，既有有利的一面，也有不利的一面。 1.抗感染能力的改变有些致病微生物对热比较敏感，一定高温可将其灭活，如淋病奈瑟菌和梅毒螺旋体，就可被人工发热所杀灭。高温也可抑制肺炎球菌。许多微生物生长繁殖需要铁，EP可使循环内铁的水平降低，因而使微生物的生长繁殖受到抑制。EP能降低大鼠血清铁并增加其抗感染能力。将用天然病原感染的斯赐分别放置千不同的环境温度(35~42"C）中，结果在40"C或42"C环境中的动物都存活，而在较低的温度中的动物大部分都死亡。说明发热能提高动物的抗感染能力。 发热时，某些免疫细胞功能加强。人淋巴细胞孵育在39"C比在37"C中有更加强的代谢能力，能摄取更多的胸腺核昔。人和豚鼠的白细胞最大吞噬活性分别在38~40"C和39~41"C。发热还可促进白细胞向感染局部游走和包裹病灶。中性粒细胞功能在40"C时加强；巨噬细胞的氧化代谢在40"C时明显增加。 然而，发热可降低免疫细胞功能和降低机体抗感染能力，例如，发热可抑制自然杀伤细胞(NK细胞）的活性；降低感染了沙门菌的大鼠的生存率；提高内毒素中毒动物的死亡率等。 2.对肿瘤细胞的影响肿瘤性发热（简称瘤热）是指肿瘤本身引起的发热。瘤热发生机制可能与下列因素有关：肿瘤迅速生长，肿瘤组织相对缺血缺氧，引起组织坏死，或由千治疗引起肿瘤细胞大量破坏，释放肿瘤坏死因子，导致机体发热；肿瘤细胞本身可产生内源性致热原；肿瘤内白细胞浸润，引起炎症反应，由炎性白细胞产生致热原而引起发热；肿瘤细胞释放的抗原物质引起机体免疫反应，通过抗原抗体复合物和IL-1引起发热；肿瘤侵犯或影响体温中枢导致中枢性发热或者压迫体温中枢造成缺血致体温调节中枢功能异常。 发热时产EP细胞所产生的大量EP(IL-1、TNF、IFN等）除了引起发热以外，大多具有一定程度的抑制或杀灭肿瘤细胞的作用。另外，肿瘤细胞长期处千相对缺氧状态，对高温比正常细胞敏感，当体温升高到41"C左右时，正常细胞尚可耐受，肿瘤细胞则难以耐受，其生长受到抑制并可被部分灭活。因此，目前发热疗法巳被用于肿瘤的综合治疗，尤其是那些对放疗或化疗产生抵抗的肿瘤，发热疗法仍能发挥一定的作用。 3.急性期反应急性期反应(acute phase response)是机体在细菌感染和组织损伤时所出现的一系列急性时相的反应。EP在诱导发热的同时，也引起急性期反应。主要包括急性期蛋白的合成增多（详见应激）、血浆微量元素浓度的改变及白细胞计数的改变。实验证明，家兔静脉注射IL-1和TNF后，在体温升高的同时，伴有血浆铁和锌含量的下降，血浆铜浓度和循环白细胞计数的增高。IL-1通过中枢和外周两种途径引起急性期反应，而TNF可能只通过外周靶器官起作用。IFN静脉注射也引起铁和锌浓度的下降。 急性期反应是机体防御反应的一个组成部分。综上所述，发热对机体防御功能的影响是利弊并存，这可能与发热程度有一定的关系。中等程度红的发热可能有利于提高宿主的防御功能，但高热就有可能产生不利的影响。例如多核白细胞和巨噬(2)类固醇解热药：以糖皮质激素为代表，主要原理可能是：CD抑制EP的合成和释放；＠抑制免疫反应和炎症反应；＠中枢效应。(3)清热解毒中草药也有很好的解热作用，可适当选用。2.物理降温在高热或病清危急时，可采用物理方法降温。如用冰帽或冰带冷敷头部、在四肢大血管处用酒精擦浴以促进散热等。也可将患者置较低的环境温度中，加强空气流通，以增加对流散热。（张伟华） 1.体温升高是否可称为发热，为什么？2.内生致热原的产生和释放的基本过程。3.简述发热的基本过程。4.发热时相的热代谢变化。 5.发热时心率加快的机制。 1张伟华．发热II王建枝，殷莲华．病理生理学北京：人民卫生出版社，2013:103.2.陆大祥发热II王迪浔，金惠铭人体病理生理学北京：人民卫生出版社，2008:361.3孙连坤发热I/李桂源．病理生理学北京：人民卫生出版社，2010:3614孙蔽，陆大祥体温对免疫功能的影响中国病理生理杂志，1995,11(5):550. 第九章应激 应激(stress)是指机体在感受到各种因素的强烈刺激时，为满足其应对需求，内环境稳态发生的适应性变化与重建。在高等动物，各种躯体因素和社会心理因素的强烈刺激都可引起应激反应。应激的生物学效应具有双重性。一方面，应激有利千提高机体适应与应对环境变化的能力；另一方面，过强或持续时间过长的应激可导致急性或慢性的器官功能障碍和代谢紊乱。应激与心血管疾病、消化道疾病、精神神经疾病和肿瘤等多种疾病的发生发展密切相关，是常见的基本病理生理过程。 第一节概述 一、应激原 引起应激反应的各种因素统称为应激原。 根据性质的不同，应激原可分为物理性、化学性、生物性和心理性应激原四大类。 根据来源的不同，应激原可分为外环境因素、内环境因素和社会心理因素三大类。其中，外环境因素指来自外界环境中的各种理化因素（如高热、寒冷、射线、噪声、强光、电击、低压、低氧等）和生物学因素（如中毒、病原微生物感染等）；而内环境因素是指机体自身生理功能和状态的客观变化，如贫血、失血、脱水、休克、低血糖和器官功能衰竭等。来自外环境和内环境的各种因素都是客观存在的，统称为躯体性应激原；而心理性应激原是来自大脑主观的思维和情感，如恐惧、愤怒和焦虑等，往往是外界刺激因素作用的结果，可以是真实的，也可以是想象的，与个体的反应性有关。一般来说，大部分应激原来自躯体和心理两方面的因素，某些以躯体因素为主，另一些以心理因素为主。 二、应激反应的种类 根据应激原的种类、作用强度、待续时间以及产生后果的不同，可将应激分为以下类型：（一）躯体性应激和心理性应激躯体性应激(ph ysical stress)指由体外各种理化、生物学因素和机体内环境紊乱等躯体性应激原导致的应激反应。而心理性应激(psychological stress)由心理性应激原引起，是机体在遭遇不良事件或者主观感觉到压力和威胁时，产生的一种伴有生理、情绪和行为改变的心理紧张状态。当然，一些应激原既可导致躯体性应激，也可导致心理性应激。如严重创伤和疾病迁延不愈可使患者产生对残疾、治疗和愈后的焦虑，引发心理改变，导致心理性应激。 （二）急性应激和慢性应激 急性应激(ac ute stress)指机体受到突然刺激（如突发的天灾人祸、意外受伤等）所致的应激。过强的急性应激可诱发心源性猝死、急性心肌梗死以及精神障碍等。慢性应激(chronic stress)则是由应激原长时间的作用所致，如长期处于高负荷的学习和工作状态。慢性应激可导致消瘦、影响生长发育，并可引发抑郁和高血压等疾病。 （三）生理性应激和病理性应激 根据应激原对机体影响的程度和导致的结果，可将应激分为生理性应激和病理性应激。生理性应激指适度、持续时间不长的应激反应，如体育竞赛、适度的工作压力。这种应激可促进体内的物质代谢和调动器官的储备功能，增加人的活力，提高机体的认知、判断和应对各种事件的能力，也称为良性应激(eustress)。病理性应激指由强烈或作用持续时间过长的应激原（如大面积烧伤或严重的精神创伤）导致的应激反应，可造成代谢紊乱和器官功能障碍，进而导致疾病，故也称为劣性应激(distress)。 机体对应激原的反应除取决于应激原的种类、作用的强度和时程外，还受遗传因素、个性特点、生活阅历等个体因素的影响，因此不同个体对应激原的敏感性和耐受性不尽相同，从而表现出不同程度的应激反应。 第二节应激时机体功能代谢改变及机制 应激是一个以神经内分泌反应为基础，涉及整体、器官和细胞等多个层面的全身性反应，包括躯体反应和心理行为反应（见文末彩图9-1)。 1躯体应激＿1 大脑皮层 边缘系统 下丘脑 亨三三飞 （ 外周感受器桥脑蓝斑 垂体 肾上腺皮质交感神经与肾上腺髓质 糖皮质激素f儿茶酚胺f CRH(corticotropin releasing ho1mone)：促肾上腺皮质激素释放激素；ACTH(adrenocorticotropic hormone)：促肾上腺皮质激素一、应激的神经内分泌反应及机制中枢神经系统(CNS)是高等动物应激反应的调节中枢。机体通过大脑的认知和评估功能，感受应激原的刺激。在意识丧失的情况下，机体对大多数应激原，包括许多躯体损伤的刺激，不会出现应激反应。 应激相关的神经结构包括新皮质以及边缘系统(limbic system)的重要组成部分，如杏仁体(arnygdala)、海马(hippocampu s)、下丘脑(hypothalamus)和脑桥蓝斑(locus ceruleus)等。应激时，这些部位可出现活跃的神经活动，包括神经传导、神经递质释放和神经内分泌反应等，并产生相应的情绪反应，如兴奋、警觉、紧张等。 应激时，神经内分泌反应是代谢和多种器官功能变化的基础。其中，最重要的神经内分泌反应是激活蓝斑－交感－肾上腺髓质系统(locus cerule us-sympathetic-adrenal medulla system, LSAM)和下丘脑－垂体肾上腺皮质系统(hypothalamus-pituitary-adrenal cortex system, HPAC)。此外，还可出现其他多种神经内分泌的变化。 （一）蓝斑－交感－肾上腺髓质系统的变化 1.结构基础蓝斑是LSAM系统的主要中枢整合部位，位于第四脑室底、脑桥前背部，富含上行和下行的去甲肾上腺素能神经元。其上行纤维主要投射至杏仁体、海马和新皮质，是应激时情绪、认知和行为变化的结构基础；下行纤维则主要投射至脊髓侧角，调节交感神经的活性和肾上腺髓质中儿茶酚胺的释放。此外，蓝斑去甲肾上腺素能神经元还与下丘脑室旁核有直接的纤维联系，可能在应激启动HPAC系统中发挥关键作用。 2.中枢效应应激时LSAM系统激活的中枢效应主要表现为兴奋、警觉、专注和紧张；过度激活则会产生焦虑、害怕或愤怒等情绪反应，这与蓝斑去甲肾上腺素能神经元上行投射脑区中（杏仁体、海马、边缘系统、新皮质）的去甲肾上腺素(norepinephrine, NE)水平升高有关。 3.外周效应应激时LSAM系统兴奋的外周效应主要表现为血浆去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺等儿茶酚胺水平迅速升高，并通过对血液循环、呼吸和代谢等多个环节的紧急动员和综合调节，使机体处千一种唤起(arousal)状态，保障心、脑和骨骼肌等重要器官在应激反应时的能量需求。其具体机制包括以下四个方面：(1)增强心脏功能：交感兴奋和儿茶酚胺的释放导致心率加快、心肌的收缩力增强，从而提高心输出量。 (2)调节血液灌流：在儿茶酚胺作用下，心输出量和血管外周阻力增加，导致血压升高同时发生了血流的重新分布。皮肤以及胃肠道、肾脏等内脏器官的血管强烈收缩、血液灌流减少，而冠状动脉和骨骼肌血管扩张，灌流增加，脑血管口径无明显变化，从而保证了应激时心脏、脑和骨骼肌等重要器官的血液灌流。 (3)改善呼吸功能：儿茶酚胺引起支气管扩张，有利于改善肺泡通气，以满足应激时机体耗氧和排出二氧化碳增加的需求。 (4)促进能批代谢：儿茶酚胺通过兴奋a受体抑制胰岛素(insulin)的分泌，通过兴奋B受体促进胰高血糖素(glucagon)的分泌，从而促进糖原分解和葡萄糖异生，导致血糖升高；同时，还促进脂肪的动员和分解，导致血浆游离脂肪酸增加，以满足应激时机体能量代谢增加的需求。 另一方面，强烈和持续的交感－肾上腺髓质系统兴奋也可产生明显的损害作用。如腹腔内脏血管的持续收缩可导致相应器官的缺血、缺氧，胃肠黏膜糜烂、溃疡、出血；儿茶酚胺可使血小板数目增加和黏附聚集性增强，导致血液黏滞度升高，促进血栓形成；心率加快和心肌耗氧量增加可导致心肌缺血，严重时可诱发致死性心律失常等。 （二）下丘脑－垂体－肾上腺皮质激素系统的变化1.结构基础下丘脑室旁核(paraventricular nucleus, PVN)是HPAC系统的中枢位点，其上行神经纤维主要投射至杏仁体、海马，下行纤维通过分泌的促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin-releasing hormone, CRH)，调控腺垂体释放促肾上腺皮质激素(adrenoc01ticotropic hormone, ACTH)，从而调节肾上腺皮质合成与分泌糖皮质激素(glucocorticoid, GC)。此外，室旁核与蓝斑之间有着丰富的交互联络，蓝斑神经元释放的去甲肾上腺素对CRH的分泌具有调控作用。CRH分泌是HPAC系统激活的关键环节。应激时，直接来自躯体的应激传入信号，或是经边缘系统整合的下行应激信号，都可促进CRH的分泌。 2.中枢效应应激时HPAC系统激活的中枢效应主要是导致情绪行为的变化。目前认为，适量的CRH分泌增加可使机体保持兴奋或愉快感，是有利的适应反应；而CRH过度分泌，特别是慢性应激时的持续分泌，导致适应机制障碍，出现焦虑、抑郁、学习与记忆能力下降、食欲和性欲减(2)有利于维持血糖：促进蛋白质分解、葡糖异生，补充肝糖原储备，诱导肌肉组织对葡萄糖的利用，从而有利于升高血糖，以保证脑等重要器官的葡萄糖供应。肾上腺皮质功能不全的动物，应激时很容易发生低血糖。 (3)有利于脂动员：对儿茶酚胺、胰高血糖素和生长激素的脂动员具有允许作用，促进脂肪分解、供能。 (4)对抗细胞损伤：GC的诱导产物脂调蛋白(lipomodulin)对磷脂酶A2的活性具有抑制作用，从而可抑制膜磷脂的降解，增强细胞膜稳定性，减轻溶酶体酶对组织细胞的损害，对细胞具有保护作用。(5)抑制炎症反应：抑制中性粒细胞活化和促炎介质产生，促进抗炎介质的产生，从而发挥抑制炎症和免疫反应的作用。 但是，GC持续分泌增加也会对机体产生一系列不利影响，如抑制免疫系统，导致机体免疫力下降，容易并发感染；抑制甲状腺和性腺功能，导致内分泌紊乱和性功能减退、月经不调、哺乳期泌乳减少等；导致胰岛素抵抗，血糖和血脂升高。 （三）其他神经内分泌反应 1.胰高血糖素与胰岛素一方面，交感兴奋可导致胰高血糖素分泌增多、胰岛素分泌减少；另一方面，糖皮质激素可抑制骨骼肌的胰岛素敏感性和葡萄糖利用，从而有助于维待血糖水平，以保证脑等重要器官的葡萄糖需求。 涸控中发挥重要作用。除上述变化外，应激时还可引起其他多种神经内分泌的变化，其中降低的有TRH、TSH、GnRH、@,l记LH、FSH以及T4、飞等，升高的如催乳素等（表9-1)。 第九章应激121 名称分泌部位变化 B－内啡肤(!3-endorphin)腺垂体等升高抗利尿激素(ADH)下丘脑室旁核升高促性腺激素释放激素(GnRH)下丘脑降低生长激素(growth hormone)腺垂体急性应激升高，慢性应激降低.. 催乳素(PRL)腺垂体升高促甲状腺素释放激素(TRH)下丘脑__,--降低促甲状腺素(TSH)垂体前叶降低甲状腺素(T4、飞）甲状腺降低黄体生成素(LH)垂体前叶降低卵泡刺激素(FSH)垂体前叶降低免疫系统是机体应激反应的重要组成部分，与神经内分泌系统有多种形式的相互作用。一方面，某些应激（如感染、急性损伤）可直接导致免疫反应；另一方面，神经内分泌系统可通过神经纤维、神经递应激质和激素调节免疫系统的功能。免疫器官和免疫细。 胞都受神经内分泌系统的支配，如巨噬细胞、T淋巴下丘脑细胞和B淋巴细胞等免疫细胞表达肾上腺素受体、肛释放激素糖皮质激素受体等多种神经－内分泌激素受体，因此垂体应激时免疫反应的变化与神经内分泌的作用密切。 相关。垂体激素自主神经系统 反之，免疫系统也可通过产生的多种神经内分泌激素和细胞因子，调节神经－内分泌系统的功能。由于免疫细胞的游走性，它们分泌的激素和因子既可在局部发挥生理或病理作用，亦可进入循环产生相应的内分泌激素样作用。总之，神经内分泌和免疫系统拥有图9-2应激激活的神经内分泌与免疫系统一套共同的信息分子（神经肤、激素、细胞因子等）及GC(glucocorticoid)：糖皮质激素其相应的受体，通过合成和释放这些信息分子，从而实现系统内或系统间的相互作用，并以网络的形式共同调节机体的应激反应（图9-2)。 三、急性期反应和急性期蛋白 急性期反应(acute phase response, APR)是感染、烧伤、大手术、创伤等强烈应激原诱发机体产生的一种快速防御反应，表现为体温升高、血糖升高、分解代谢增强、血浆蛋白含量的急剧变化。相关的血浆蛋白多肤统称为急性期反应蛋白(acute phase protein, APP)。APP种类繁多，据估计可达200多种。 正常情况下，血浆APP含量较低，并保持相对稳定。急性期反应时，不同APP表现出各自不同的变化特征，如C－反应蛋白(C-reacti ve protein, CRP)和血清淀粉样蛋白A等可升高1000倍以上，al－抗胰蛋白酶、al抗糜蛋白酶和al－酸性糖蛋白等升高数倍，而铜蓝蛋白(ceruloplasmin)和补体C3等仅升高50％左右（表9-2)。此外，少数血浆蛋白在APR时反而降低，如白蛋白、转铁蛋白(transferrin)等。 反应时间正常血浆浓度急性期反应成分（小时）分子量(kD){mg/ml)增加幅度C-反应蛋白6~10105<8.0>1000倍血清淀粉样蛋白6~10160<10>1000倍al－酸性糖蛋白24400.6~1.22~3倍al－抗糜蛋白酶10680.3~O.62~3倍结合珠蛋白241000.5-2.02~3倍纤维蛋白原243402.0~4.02~3倍铜蓝蛋白48~721510.2-0.650%补体成分C348~721800.75-1.6550%APP属千分泌型蛋白，主要由肝细胞合成；此外，单核－吞噬细胞、血管内皮细胞和成纤维细胞也可产生少量APP。APP的产生机制主要与活化的单核－巨噬细胞释放炎性细胞因子有关，包括白细胞介素1(interleukin-I, IL-1)、IL-6和肿瘤坏死因子叭tumor necrosis factor alpha, TNF飞）等。IL-1和TNF-a可刺激产生CRP、血清淀粉样蛋白A和补体C3，而IL-6可刺激产生al－抗胰蛋白酶、纤维蛋白原和铜蓝蛋白。 APP的生物学功能广泛，主要包括以下几个方面： 1.抗感染有些APP可参与激活补体系统，介导先天性免疫应答，从而发挥抗感染作用，如CRP、补体C3和纤维连接蛋白等。CRP可结合细菌的细胞壁，发挥抗体样调理作用；还可激活补体经典途经，增强吞噬细胞功能，从而有利于快速清除细菌。纤维连接蛋白可增强单核－巨噬细胞的趋化活性、Fc受体表达水平及吞噬功能，还可上调其补体C3b受体的表达，激活补体旁路途径。血浆CRP水平常与炎症、急性期反应程度成正相关，因此临床上常将其作为炎症和疾病活动性的重要指标。 4结合运输功能作为载体蛋白，结合珠蛋白、铜蓝蛋白和血红素结合蛋白等可与相应的物质结合，调节其代谢与功能，避免过多的游离Cu气血红素等对机体造成危害。 四、细胞应激反应 细胞应激反应(cellular stress response)是指在各种有害因素导致生物大分子（如膜脂质、蛋白质和DNA)损伤、细胞稳态破坏时，细胞通过调节自身的蛋白表达与活性，产生一系列防御性反应，以增强其抗损伤能力、重建细胞稳态。细胞应激反应在进化上高度保守，广泛存在于高等动物、低等动物和单细胞生物。导致细胞应激反应的应激原很多，包括各种理化因素（冷、热、低氧、渗透压、射线、活性氧、自由基、化学药物、化学毒物）、生物因素（细菌或病毒等病原微生物感染）和营养因素（营养不良、营养过剩）等。 根据应激原和应激反应特点的不同，细胞应激反应可分为热应激、低氧应激、氧化应激、基因毒应激渗透性应激、内质网应激、代谢性应激等。基因毒应激是由于各种理化和生物因素造成DNA损伤，从而导致的细胞应激反应。一些应激原往往可引起两种甚至多种细胞应激反应，如氧自由基可同时攻击膜脂质蛋白质和核酸，既可导致氧化应激，也能引发基因毒应激；而DNA损伤制剂除了能引起基因毒应激外，还可损伤蛋白质，并能促进活性氧(reactive oxygen species, ROS)的产生而导致氧化应激。 细胞应激反应是一个高度复杂的有序过程，包括信号感知、转导和效应等环节。细胞通过监控生物大分子损伤、间接感知各种应激原的刺激，而大多数应激原引起的生物大分子损伤都与ROS有关，因此ROS被认为是启动细胞应激反应的第二信使。细胞感知应激原信号后，通过复杂的生化机制和特定的转录因子，使多种蛋白质的表达水平发生改变，从而发挥抗损伤和稳态重建功能（见数字部分）。若细胞的损伤比较严重，则可通过诱导细胞凋亡来清除损伤细胞，以维护内环境的稳定。 尽管导致生物大分子损伤的应激原差异很大，但是由其激发的细胞防御反应往往表现出应激原非特异性。同时，一些应激原特异性的应激反应大多与细胞稳态重建有关。这里重点介绍常见的热休克反应和氧化应激。 （一）热休克反应 在应激诱导HSP表达的过程中，热休克因子(heat shock factor, HSF)发挥重要作用。HSF是一种转录因子，几乎所有HSP基因的启动子区都存在HSF的作用位点，即热休克元件(heat shock element, HSE)。非应激条件下，HSF与HSP70结合，以单体形式存在于胞质中，没有转录活性。在应激原的作用下，细胞内发生蛋白质变性，变性蛋白质通过其表面的疏水基团与HSF竞争结合HSP70，从而使HSF与HSP70发生解离并激活；活化的HSF形成三聚体，从胞质中转位至核内，与HSP基因启动子区的HSE结合，从而激活HSP的基因转录，导致HSP蛋白表达水平升高（图9-3)。 （二）氧化应激 正常生理条件下，机体的氧化－抗氧化（即还原）能力保持相对的稳态。一方面，机体自身会产生具有氧化作用的自由基；另一方面，机体可通过抗氧化系统来清除自由基。由千内源性和（或）外源性刺激使机体自由基产生过多和（或）清除减少，导致氧化－抗氧化稳态失衡，过多自由基引起组织细胞的氧化损伤反应称为氧化应激(oxidative stress)。广义上讲，参与氧化应激的自由基也包括ROS和活性氮(reactive nitrogen species, RNS)等。氧化应激通过其氧化作用调节许多生理过程和生化反应，应激原同时也可对细胞、亚细胞结构以及膜脂质、蛋白质和核酸等生物大分子造成氧化损伤。因此，氧化应激具有广泛的生理与病理学意义，参与神经系统疾病、心血管疾病、糖尿病和肿瘤等多种疾病的病理过程。 氧化应激也可激活机体的抗损伤反应。如ROS可激活细胞的多条信号转导通路以及转录因子（如AP-1和NF-KB)，诱导猛离子超氧化物歧化酶(Mn-SOD)、过氧化氢酶和谷胱甘肤过氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化系统相关蛋白酶的表达，从而增强对ROS的清图9-3应激诱导热休克蛋白的表达除能力，产生对氧化损伤特异性的保护作用。 HSF(heat shock factor)：热休克因子；HSP70(heat shock protein70)：热休克蛋白70此外，NF-KB还能增强多种抗凋亡基因（如Bcl-xl、c-FLIP、clAPs等）的表达，提高细胞在活性氧条件下的抗凋亡能力和存活能力。若活性氧生成过多，或者细胞抗氧化能力不足，氧化应激也可激活信号通路，诱导细胞的凋亡。 五、应激的心理行为反应 无论是社会心理因素，还是躯体因素的应激原，都可引起心理反应。现实生活中，紧张的生活工作节奏、激烈的职业竞争、失业、入事纠纷、重大或突发的生活事件（如亲人亡故、婚姻解体）、社会动荡（战争、突发事件）、自然灾害（地震、水灾、腿风）和疾病等是导致人心理应激的常见应激原。 根据对应激原的最终适应效果，心理反应可分为两类。一类是提高机体的警觉水平和活动能力，集中注意力，动员全部力量，增强对应激原的判断和应对能力（如急中生智），属于积极的心理反应；另一类能降低机体的活动水平，使人意识狭窄、行为刻板，表现为对应激原的无能为力，属于消极的心理反应，但也具有缓解心理应激水平与内心痛苦的作用。过度和长时间刺激所致的严重或慢性心理应激可导致不同程度的精神障碍。心理反应往往受到个体的主观评价、人格特征和既往经验等诸多因素的影响，存在很大的差异。应激的心理反应可以表现为情绪反应、行为反应和心理自卫等方面，它们往往以综合或交错的形式出现。 （－）情绪反应 应激的情绪反应(emotional response)主要包括焦虑、抑郁、恐惧和愤怒等，这些负面的情绪反应既是对各种应激原的最初反应，也是引起后续反应的信号，进而动员机体全部的应对能力。情绪反应的产生机制与蓝斑去甲肾上腺素能神经元兴奋、下丘脑室旁核释放C RH密切相关。 （二）行为反应 应激的行为反应(behavioral response)是指机体为缓解应激对个体自身的不利影响、摆脱心身紧张状态而采取的行为应对策略，包括敌对与攻击、逃避与回避、冷漠、无助与自怜、病态固执、物质滥用（如酗酒、暴饮暴食、药物滥用）等。 （三）心理自卫 应激的心理自卫(psychological defense)是指个体处于挫折与冲突的应激情境时，为了解脱烦恼、摆脱困境、缓解痛苦与不安，而发生的一种自觉或不自觉的适应性心理倾向与心理活动，以稳定情绪、恢复心理平衡。常见的表现形式包括否认、转移、合理化、升华、补偿、幻想、潜抑、推倭和幽默等。 第三节应激与疾病 应激反应过强或者持续时间过长，无论是躯体的还是心理的，都可引起代谢异常和器官功能紊乱，从而导致疾病（图9-4)。应激不仅是某些疾病的病因，还是多种疾病发生发展的重要参与因素。约75%-90％的人类疾病与应激有关，可被应激所诱发或恶化。习惯上，应激为主要致病因素的疾病称为应激性疾病，如应激性溃疡(stress ulcer, SU)。此外，应激也可作为一个重要原因和诱因，参与疾病的发生、发展过程，这些疾病统称为应激相关疾病(stress-related illnesses)，如原发性高血压、冠心病、溃疡性结肠炎、代谢性疾病、支气管哮喘、癌症、抑郁症等。其中，将以社会心理因素为主要病因或诱因的一类躯体疾病统称为心身疾病(psychosomatic disease)。 强烈应激慢性应激 神经内分泌失衡 免疫抑制／亢进、：', 生理功能紊乱:: ;,图9-4应激与疾病的关系,;`'`-------.---------·---------·---------·---------·I-----·一－---:高血压::口焦虑哮喘:;',食欲改变：:''::糖尿病:;冠心病:',:抑郁::类风湿性：：应激性溃疡：,:'多种肿瘤','::'甲状腺病:}心律失常}}精神障碍::关节炎',::肠易激综｝:：：儿童生长发：}猝死}}认知障碍：；红斑性狼疮：：',合征,:::育障碍:应激时，SLAM和HPAC系统兴奋，释放大量的儿茶酚胺和糖皮质激素；同时伴有ADH的释放和肾素－血管紧张素－醒固酮(RAA)系统的激活，从而导致心率增快，心肌收缩力增强，心排血量增加，血容量增加，血压升高，以保证重要脏器的供血需要（图9-5)。强烈应激以及长时间的心理性应激可对心血管系统产生明显的不利影响，促进相关心血管疾病的发生与发展，甚至引发致命性后果。 交感肾上腺髓质系统I I垂体－肾上腺皮质系统心器言岱强11小动脉收缩卜｛丿亘回回勹-糖皮质激素升高1保证心脑重要器官的血液供给心源性猝死(c职liac sudden death, CSD)是最严重的应激性疾病，其前奏往往是致死性心律失常（祖Thythmias）。精神神经因素，如强烈的情绪反应或心理应激，是致死性心律失常和心源性猝死的重要原因。大量实验和临床证据表明，交感－肾上腺髓质的强烈兴奋，会引起冠状动脉痉挛，在冠状动脉和心肌已有病理损害的基础上，加重心肌缺血，导致心肌纤维断裂、心肌细胞的凋亡和坏死；此外，还可引起心肌电活动异常，诱发室性期前收缩，降低心室纤颤的阙值，严重时可诱发致死性心室纤颤(ventricular fibrillation, VF)，导致猝死。 （二）冠状动脉性心脏病 由于冠状动脉的功能性痉挛或粥样硬化，导致其管腔阻塞，心肌缺血、缺氧而引起的心脏病称为冠状动脉性心脏病(coronary heart disease, CHD)，简称冠心病。脂代谢紊乱、血流动力学改变和冠状动脉壁的病变是影响冠心病的直接因素。据资料显示，l／3~l/2的冠心病患者在发病前有不同程度的应激，以情绪激动、心理紧张及体力劳动最为多见。因此，心理应激是冠心病发生、加重和复发的重要诱因。其作用机制涉及多个环节，如应激时糖皮质激素的持续升高可影响到胆固醇代谢，使血胆固醇水平升高；交感兴奋引起的急性期反应可使血液黏滞度和凝固性升高，促进血管损伤部位（如粥样损伤部位）的血栓形成，引起急性心肌缺血、心肌梗死。 （三）高血压过度的脑力工作负荷、持续紧张、长期精神刺激、烦恼、焦虑等可使心理长期处于紧张状态。应激可激活交感－肾上腺髓质系统和RAA系统，导致小血管收缩，外周阻力增大；而糖皮质激素的持续升高可增加血管平滑肌细胞对儿茶酚胺的敏感性。同时，待续的交感兴奋还可引起血管壁增生变厚，管壁与口径的比值增大，对交感冲动的反应性增加；而醒固酮与ADH分泌增加，可促进水钠滞留。这些因素综合作用，可促进高血压(h ypertension)的发生和发展。 二、应激与消化道疾病 应激可引起消化道功能紊乱，严重时可导致应激性溃疡。（一）功能性胃肠病功能性胃肠病(functional gastrointestinal disorder, FGID)是一类具有消化道症状而没有明确的器质性病变或生化指标异常的胃肠道疾病。所有FGID的发病都与心理因素有直接或间接的关系，其机制可能与应激抑制胃排空及刺激结肠运动有关。 肠易激综合征(initable bowel syndrome, IBS)是一种以腹痛或腹部不适伴排便异常为特征的肠功能紊乱性综合征，属于FGID的典型代表。临床上，IBS发病以20~50岁多见，女性多于男性，主要表现为慢性和反复发作的腹痛、腹胀、腹鸣、便秘或腹泻等症状，但胃肠道并没有明确的形态学和生化方面的异常。IBS与心理应激密切相关，常伴有焦虑、抑郁等情感障碍。 （二）应激性溃疡 应激性溃疡是指由强烈应激（如严重创伤、大手术、重病等）导致的胃、十二指肠黏膜急性病变，主要表现为糜烂、浅溃疡、渗血等，严重时可发生胃肠道穿孔和大出血，是应激最具有特征性的病理变化。据内镜检查，重伤、重病时，应激性溃疡的发病率可高达75%～l00%。如未发生穿孔，应激性溃疡可在应激原消失后数日内自愈。因此，应激性溃疡是一种典型的应激性疾病。 目前认为，应激性溃疡的发生机制与以下因素有关：1.胃肠黏膜缺血由于交感－肾上腺髓质系统的强烈兴奋，胃肠血管收缩，血流量减少，特别是胃肠黏膜的缺血缺氧，可造成胃肠黏膜的损害。黏膜的缺血，以及应激时明显增加的糖皮质激素导致的蛋白质合成减少而分解增加，使得胃肠黏膜上皮细胞再生和修复能力降低，这些成为应激时出现胃黏膜糜烂、溃疡、出血的基本原因。2.黏膜屏障功能降低黏膜缺血使上皮细胞能量不足，不能产生足量的碳酸氢盐和黏液，而糖皮质激素可使盐酸和胃蛋白酶的分泌增加，胃黏液分泌减少，致使黏膜上皮细胞间的紧密连接和覆盖千黏膜表面的碳酸氢盐－黏液层所组成的胃黏膜屏障遭到破坏。黏液减少使黏膜屏障功能降低，胃酸中的H十反向逆流入黏膜增多，而碳酸氢盐减少，又导致中和胃酸的能力减弱。已知在胃黏膜血流灌注良好的情况下，反向弥散至黏膜内的过量W可被血流中的HC03一所中和或被血流及时运走，从而防止W对细胞的损害。而在应激的状况下，因黏膜血流量的减少不能及时将弥散入黏膜的H十运走，可使甘在黏膜内积聚而造成损伤。 3.其他损伤因素如胆汁逆流在胃黏膜缺血的情况下可损害黏膜的屏障功能，使黏膜通透性升高，W反向逆流入黏膜增多。此外，一些损伤性应激时氧自由基对黏膜上皮的损伤也与应激溃疡的发生有关。 总之，应激性溃疡的发生是机体神经内分泌失调、胃黏膜屏障保护功能削弱及胃黏膜损伤因素作用相对增强等多因素综合作用的结果。 三、应激与精神神经疾病 高强度的应激负荷由于神经内分泌反应过度亢奋，导致强烈而广泛的清绪和行为反应，引起多种形式的精神和认知障碍。 （一）应激性精神障碍 根据其临床表现及病程长短，应激相关的精神障碍可分为三大类：1.急性应激障碍急性应激性障碍是由于急剧、严重社会心理因素的强烈刺激，即刻(1小时内）发生的功能性精神障碍。其表现为强烈恐惧体验的精神运动性兴奋，如叫喊、无目的地乱跑甚至痉挛发作；或者表现为精神运动性抑制，如不言不语甚至木僵。应激原消除后，经适当治疗，预后良好，精神可恢复正常，一般无人格缺陷。 2.创伤后应激障碍创伤后应激障碍(posttraumatic stress disorder, PTSD)，是指经受异乎寻常的威胁性或灾难性心理创伤后，延迟出现并长期持续的精神障碍综合征。个体以反复重现和体验先前的恐怖经历或目睹的应激场面（如残酷的战争、突发性自然灾害、被强暴或劫待以及长期的身心虐待）为特征，表现为极度恐惧、痛苦和无助，并伴有情绪的易激惹和回避行为。这种特殊的心身反应状态与应激事件的发生密切相关，且会在应激原撤除后继续进展和恶化。 3.适应障碍适应障碍是由于长期存在的心理应激或困难处境，加上自身脆弱的心理特点和人格缺陷，产生的以抑郁、焦虑、烦躁等情感障碍为主，伴有社会适应不良和学习工作能力下降的一类精神障碍。通常应激后一个月内发生，一般持续不超过六个月。 （二）抑郁症 抑郁症(depression)是常见的精神疾病，属于情感性精神障碍或心境障碍性疾病，表现为无助和绝望，可伴有食欲下降、睡眠不佳、精神疲惫、思维迟钝甚至混乱。抑郁症的发展常常是由社会环境和心理应激所致，因此应激是抑郁症的重要诱发因素。其机制与应激导致的神经内分泌反应过强，包括糖皮质激素水平过高以及免疫功能紊乱有关。 四、应激与免疫相关疾病 （－）免疫功能抑制 无论是躯体应激或者心理应激，都会导致机体免疫功能的改变。如愤怒、惊吓、心理紧张可诱使哮喘发作；慢性应激和长时间的心理应激可引起免疫功能低下，对感染性疾病的抵抗力下降，并可促进肿瘤的发生和发展。应激时免疫功能低下主要与神经内分泌的变化有关，如过度释放的糖皮质激素和儿茶酚胺对免疫系统具有抑制作用。 （二）自身免疫性疾病 应激也可以诱发自身免疫性疾病。一些自身免疫性疾病（如类风湿性关节炎系统性红斑性狼顷{ti疮）患者常有精神创伤史，严重的心理应激可诱发这些疾病的急性发作，但具体作用机制尚不清楚。 五、应激与内分泌和代谢性疾病 急性应激时，代谢率升高，糖、蛋白质和脂肪的分解代谢增强、合成代谢降低，可出现应激性高血糖、血中游离脂肪酸和酮体增多以及负氮平衡（图9-6)。如果应激持续时间过长，会引起消瘦、体重下降和贫血等，导致创面愈合迟缓，机体抵抗力降低。其主要机制是应激时儿茶酚胺、糖皮质激素和胰高血糖素释放增多，而胰岛素分泌相对不足以及胰岛素抵抗等。因此，长期心理应激可促进糖尿病的发生发展。 胰岛素分胰高血糖素生长激素泌减少分泌增多分泌增多蛋白质分解加强脂肪分解增加葡卢：五＄糖异生作用加强糖异生作用加强应激还可导致其他内分泌疾病。如慢性心理应激还可影响垂体生长激素(growth hormone, GH)的释放，导致儿童生长发育迟缓、青春期延迟，并常伴有行为异常，如抑郁、异食癖等，被称为心理社会呆小状态或心因性侁儒(psychogenic dwarf)。应激状态解除后，其血浆GH浓度会很快回升，生长发育亦随之加速。此外，心理应激时，下丘脑－垂体－肾上腺轴可在各个环节抑制性腺轴，如下丘脑分泌的促性腺激素释放激素降低或者分泌节律紊乱，性腺对性激素产生抵抗，从而引起性功能障碍，导致育龄妇女性欲减退、月经紊乱或停经等，哺乳期妇女乳汁减少甚至断乳。 第四节病理性应激的防治原则 1.及时去除躯体应激原在明确躯体应激原的情况下，应尽量予以及时去除。如控制感染，修复创面，清除有毒物质，改变生活环境等。去除躯体应激原不仅有利千治疗躯体疾病，同时也有利于消除或缓解心理应激。 2.注重心理治疗和心理护理及时消除、缓解患者的心理应激，避免新的应激原刺激，增强患者的康复信心。 3.合理使用糖皮质激素在严重创伤、感染、休克等应激状态下，糖皮质激素具有重要的防御保护作用。因此，对应激反应低下的患者（可表现为皮质醇含量偏低），在上述情况下，可适当补充糖皮质激素，帮助患者度过危险期。 4.加强营养应激时的高代谢率和分解代谢亢进，对机体造成巨大消耗，需要及时加强营养。（章卫平） 第九章应激129 1.应激的概念是什么？应激反应如何分类？ 第十章细胞信号转导异常与疾病 细胞信号转导(cell signal transduction)是指细胞通过位于胞膜或胞内的受体，接受细胞外信号，通过细胞内复杂的级联信号转导，进而调节胞内蛋白质的活性或基因表达，使细胞发生相应生物学效应的过程。它们对于维持正常的细胞生物学功能如增殖、分化及凋亡等至关重要，任何环节异常都可能引起细胞功能改变，严重的可导致疾病（如肿瘤、糖尿病及多种遗传病等）的发生。细胞信号转导与疾病关系的研究不仅有助千阐明疾病的发生发展机制，而且可以提供新的治疗药物靶点和治疗思路。 第一节概述 细胞信号转导系统(cell signalin g system)由细胞信号、接受信号的受体或类似于受体的物质、细胞内信号转导通路及细胞内的效应器组成。 —、细胞信号转导过程 （一）细胞信号种类细胞信号种类繁多，有不同的分类方法，按照信号的性质差异可分为化学信号、物理信号和生物大分子的结构信号。1.化学信号是生物体内最主要的信号，可以识别并特异地与细胞受体结合的、具有生物活性的化学信号物质被称为配体(ligand)，包括细胞间化学信号和细胞内化学信号。 (1)细胞间化学信号：心可溶性的化学分子，如激素、神经递质和神经肤、细胞生长因子和细胞因子、细胞的代谢产物（如ATP、活性氧等）以及药物和毒物包括细菌毒素等；＠气体分子；＠细胞外基质成分和与质膜结合的分子（如细胞黏附分子等）。 (2)细胞内化学信号：心环核昔酸如cAMP和cGMP等；＠脂质信使分子如甘油二酷(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)等；＠气体信使分子如一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)；＠离子信使分子如C汒和W等。化学信号的作用方式包括：内分泌(endocrine)、旁分泌(paracrine)、自分泌(autocrine)及内在分泌(intracrine)等。 2.物理信号主要包括各种射线、光信号、电信号、机械信号（摩擦力、压力、牵张力及切应力等）以及冷热刺激等。已证明物理信号能激活细胞内的信号转导通路，如视网膜细胞中的光受体，可以感受光信号并引起相应的细胞信号系统激活。但目前多数物理信号是如何被细胞接受和启动细胞内信号转导的尚不完全清楚。 3.生物大分子的结构信号这类信号常常包含在决定生物大分子（蛋白质、多糖类、核酸）三维结构的序列中。以结构信号为基础的分子识别在细胞信号转导中具有重要的作用：心决定细胞间识别和黏附；＠决定信号分子与受体的识别和结合；＠决定细胞信号转导通路中信号转导分子的连接及信号复合物的形成。（二）细胞信号的接受和转导细胞信号由受体或类似千受体的物质接受，然后将信息转发到细胞内，启动细胞信号转导过程。 第十章细胞信号转导异常与疾病131 1.细胞受体受体是细胞表面或亚细胞组分中的一种分子，可以识别并特异地与配体结合，从而激活或启动一系列生物化学反应，最后导致该信号物质特定的生物学效应。根据分布部位可分为膜受体与细胞内受体。膜受体占受体的大多数，细胞内受体主要是核受体超家族。 (1)膜受体(membrane receptor)：膜受体一般为跨膜糖蛋白，具有膜外区、跨膜区和细胞内区。根据它们的分子结构不同，可分为：G蛋白耦联受体(G protein coupled receptor, GPCR)家族；酪氨酸蛋白激酶型受体(tyrosine-specific protein kinase receptor, RPTK)家族；酪氨酸蛋白激酶关联受体(tyrosine protein kinase-linked receptor, TPKR)家族；丝／苏氨酸蛋白激酶(PSTK)型受体家族；死亡受体家族（如TNFR、Fas等）；离子通道型受体家族（N－乙酰胆碱受体、N-甲基－D－门冬氨酸受体、环核昔酸受体、三磷酸肌醇受体、ryanodine受体等）；细胞黏附分子（如钙黏素、整合素等）等。 (2)核受体(nuclear receptor, NR)：核受体本质上为一类配体依赖的转录调节因子。其配体为脂溶性分子，受体与配体结合后，主要通过调节靶基因的表达产生生物学效应。主要包括：糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor, GR)；性激素受体(SHR)；甲状腺激素受体(thyroid hormone receptor, TR);1,25-(OH)2且受体(VDR)；维A酸受体(RAR)；代谢性受体；小分子气体受体等。 另外，目前发现的绝大部分孤儿受体(orphan receptor)亦属千核受体。 2.细胞信号转导的基本过程细胞信号转导过程是将细胞信号通过受体或类似物质将信号导入细胞内并引起细胞内一系列信号转导蛋白的构象、活性或功能变化，从而实现调控细胞结构和功能的作用。细胞信号转导的过程十分复杂，而且存在广泛的细胞通路间的交叉调控，其基本转导过程归结为图10-1。 （三）常见的细胞信号转导通路 近年来的研究发现，细胞受体介导的细胞内信号转导通路很多，较常见的有：G蛋白耦联受体介导的信号转导途径、受体及非受体酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径、丝／苏氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径、死亡受体介导的信号转导途径、鸟昔酸环化酶介导的信号转导途径、黏附分子介导的信号转导途径离子通道型受体介导的信号转导途径、Wnt蛋白介导的信号转导途径、Hedgehog蛋白介导的信号转导途径、糖皮质激素受体介导的信号转导途径、甲状腺激素受体介导的信号转导途径等。以下主要介绍其中几条常见的细胞信号转导途径。 1. G蛋白耦联受体S伈介导的信号转导途径该信号转导途径通过配体作用于G蛋白耦联受体(GPCR)实现。GPCR的类型达2000多种，由一条7次穿膜肤链构成，称为7次跨膜受体，受体分子的胞外侧和跨膜螺旋内部有配体的结合部位，膜内侧部分有结合G蛋白的部位。GPCR配体包括多种激素（去甲肾上腺素、抗利尿激素、促甲状腺激素释放激素等）、神经递质和神经肤、趋化因子以及兔气味等，它们在细胞增殖、分化、代谢和组织器官的功能调控中发挥重要作用。此外，GPCR还介叩份导多种药物，如B肾上腺素受体阻断剂、组胺拈抗剂、抗胆碱能药物、阿片制剂等的作用。 GPCR被配体激活后，通过Ga亚基的亚家族Gs蛋白激活腺昔酸环化酶(AC)，引发cAMP-PKA通路，引起多种靶蛋白磷酸化，调节细胞功能；通过Ga亚基的亚家族G)蛋白抑制AC的活性，产生与Gs蛋白相反的效应；通过Ga亚基的亚家族Gq蛋白可激活磷酣酶C~(PLC~)，催化质膜磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解，生成三磷酸肌醇(IP3)和甘油二酷(DAG)。一方面，IP3激活肌浆网／内质网上的IP3受体，促进肌浆网／内质网储存的Ca2＋释放，而C店可作为第二信使启动多种细胞反应。Ca2＋与钙调蛋白结合，激活钙调蛋白依赖性蛋白激酶(CaMK)，产生多种生物学效应。另一方面，DAG与Ca2＋能协调活化蛋白激酶C(PKC)，促进相应基因表达和细胞增殖（图10-2)。 当然，G蛋白调控的信号分子还有磷脂 蛋白质识别，通过级联反应向细胞内进行信号转导：心经Ras蛋白激活丝裂原活化蛋白激酶(RasMAPK途径）；＠经PL岱激活蛋白激酶C(PLC-y-PKC途径）；＠经磷脂酰肌醇－3激酶激活蛋白激酶B(PI-3K-PKB途径），从而引发相应的生物学效应（图10-3)。 3.非受体酪氨酸蛋白激酶介导的信号 生长因子转导途径酪氨酸蛋白激酶关联受体(TPKR)共同特征是膜受体本身无PTK活性，但其胞内区含有与胞内PTK结合的位点，配体主要是激素和细胞因子，包括白介素GDP(IL)、千扰素(INF)、红细胞生成素(EPO)及生长激素(GH)等，主要参与免疫、造血和生长的调节。非受体PTK的调节机制差异较大，JAK激酶是起重要作用的非受体酪氨酸蛋白激酶之一，JAK激酶家族包括JAKl、JAK2、JAK3和TYK2。以下以生长激素为例说明JAK-STAT信号转导途径（图10-4)。GH与受体结合并使受体发生二聚化，激活受体的胞内区与胞质JAK家族结合，并使图10-3RPTK介导的细胞信号转导途径示意图JAK2和生长激素受体上的酪氨酸磷酸化。 第十章细胞信号转导异常与疾病133 GH受体／JAK2复合体进而催化信号转导和转录激活因子(signal transducer and activator of transcription, STAT)中的酪氨酸磷酸化，并形成STAT二聚体转移入核，与靶基因DNA上游的相应序列结合，诱导cjos等基因的表达，促进多种蛋白质和激素的合成，进而促进机体的生长和发育。 p4.核受体介导的信号转导途径核受 体中的肖体激素受体和非肖体激素受体介导的细胞信号转导途径，分别以糖皮质激素受体(GR)和甲状腺激素受体(TR)为代表，叙述如下：(1)糖皮质激素受体：位于胞质，与热休克蛋白(HSP)结合存在，处千非活化状态。配体与受体的结合使HSP与受体解离，激活的受体二聚化并移入核内，与DNA上的激素反应元件(hormone response element, HRE)相结合或其他转录因子相互作用，增强或抑制基因的转录（图10-5)。 (2)甲状腺激素受体：位千核内，不与HSP结合，多以同源或异源二聚体的形式与DNA或其他蛋白质结合，配体入核与受体结合后，激活受体并通过HRE调节基因转录（图10-6)。 固10-5GR介导的细胞信号转导途径示意图 OO细胞核 功能蛋白图10-6TR介导的信号转导途径示意图 二、细胞信号转导的调节 细胞信号转导系统参与调节细胞的几乎所有生命活动，而信号转导蛋白的数量和功能也受到严格的调控。 （一）信号调节 如前所述，许多因素都可以作为细胞信号引起一定细胞的信号转导系统活化，从而调节细胞结构和功能。目前对具有生物活性的化学信号（即配体）的认识较多，因此本文以配体为例解释信号分子,om~如何调控相应的信号转导通路。根据配体引发细胞反应的结果不同，将其分为两大类：激动剂与拈抗剂。前者与受体结合可激活受体的内在活性；后者与受体结合可阻抑激动剂与受体结合，从而抑制激动剂的作用。 配体一般通过两种方式控制信号转导蛋白的活性：1.配体与信号蛋白结合直接改变信号蛋白活性如细胞内信使分子cAMP与二酰甘油(DAG)能分别激活蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶C(PKC)。2.配体通过激活受体型蛋白激酶控制信号转导如细胞外信号（如胰岛素）可激动酪氨酸蛋白激酶型受体－胰岛素受体，通过激活多条信号转导通路控制糖、蛋白质代谢及细胞增殖等功能。（二）受体调节1.受体数量的调节当体内配体持续升高时，配体－受体复合物可被细胞内化，内化后配体及部分受体被降解，部分受体返回胞膜重新利用，可致自身受体数量减少，称为受体下调(receptor downregulation)；持续高浓度的配体与受体结合，除可引起自身受体下调外，还可引起其他受体明显增多，称为受体上调(receptor up-regulation）。一般来说，当受体下调时，可引起该受体介导的信号转导抑制；当受体上调时，则引起该受体介导的信号转导加强。 2.受体亲和力的调节受体的磷酸化和脱磷酸化是调节受体亲和力的最重要方式。当然，受体的变构及受体的寡聚体化也会影响受体的亲和力。受体对配体刺激的反应增强，称为受体增敏(receptor hypersensitivity)；受体对配体刺激的反应衰退，称为受体减敏(receptor hyposensitivity）。一般来说当受体减敏时，可引起该受体介导的信号转导抑制；当受体增敏时，则引起该受体介导的信号转导加强。 在通常情况下，受体上调与受体增敏相联系，受体下调与受体减敏相关联。此外，受体的调控还可通过受体扣押(receptor detainment)和受体内陷(receptor invagination)、受体的信号转导脱耦联及闲置受体(idle receptor)（即贮备受体－spare receptor)来实施。 （三）受体后调节 1.通过可逆磷酸化快速调节靶蛋白的活性信号转导通路对靶蛋白调节的最重要方式是可逆性的磷酸化调节。多种信号转导通路中激活的蛋白激酶（如PKA、PKB、PKC、MAPK家族中的成员等）和磷酸酶能通过对各种效应蛋白（如调节代谢的酶、离子通道、离子泵、运输蛋白、骨架蛋白等）及转录因子（如NF-KB,AP-1等）进行可逆的磷酸化修饰，快速调节它们的活性和功能，产生相应的生物学效应。以丝裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)家族为例，该家族的酶包括细胞外信号调节的蛋白激酶(extracellular-signal regulated kinase, ERK)、c-jun N端激酶(c-jun N-ter minal kina se, JNK)／应激激活的蛋白激酶(stress activa ted protein kinas e, SAPK)和p38MAPK。MAPK家族酶的激活机制相似，都是通过磷酸化的三步酶促级联反应进行的，即MAPK激酶的激酶(MAPKKK)磷酸化激活MAPK激酶(MAPKK)，后者磷酸化后再激活MAPK。但参与不同通路的磷酸化级联反应的酶的组成不同。 以往研究证实，生长因子等相关刺激可作用千ERK通路；物理、化学因素引起的细胞外环境变化以及致炎细胞因子可调节JNK/SAPK通路；紫外线照射、细胞外高渗、促炎细胞因子以及细菌病原体等都能激活p38MAPK通路。通过ERK通路，调节增殖、发育和分化；通过JNK/SAPK通路和p38MAPK通路，共同调节炎症反应、凋亡及增殖、分化（图10-7)。 2.通过调控基因表达产生较为缓慢的生物效应胞外信号调节基因转录有两种方式：一是胞外信号启动细胞的信号转导，在信号通路中激活的蛋白激酶首先磷酸化细胞中现存的转录因子，使其激活并转入胞核，启动相应基因的转录过程；二是某些信号可直接进入细胞（如肖体激素），与核受体结合，调节靶基因的表达而产生较为缓慢的生物学效应。 近年来的研究表明，不同信息分子、不同信号转导途径之间还存在交叉对话(cross-talk)即相互调节，从而构成复杂的信号转导网络。例如，G！陌可通过激活PLC l3，引起腺昔酸环化酶及PLC介导的第十章细胞信号转导异常与疾病135刺激生长因子、丝裂原等应激、促炎细胞因子等生物效应增殖、分化、发育炎症反应、凋亡、增殖、分化信号转导途径之间的交互调节。某些GPCRs也可激活ERK。因此，在细胞信号转导的研究中，不但要注意单个信号转导途径中的信号传递，更要注意众多信号转导途径之间的网络调节。 第二节细胞信号转导异常的机制 细胞信号转导异常的发生机制总体上包括三方面：信号的异常、受体的异常和受体后信号转导成分的异常。 一、信号异常 信号的异常一般是信号的产生异常增多或减少、信号的拈抗因素产生增多或产生了抗信号的自身抗体以及外源性刺激或损伤，均可导致细胞信号异常。 （一）内源性细胞信号异常 生理情况下，体内神经递质、内分泌激素、生长因子等的生成和释放是根据机体的状况而处于一定的变动之中，这种变化有利于维持内环境的稳定。若变化过于剧烈或持续时间过长，则会导致代谢紊乱或器官功能的变化，从而促进疾病的发生发展。如糖代谢信号异常，可以由多种不同的途径引起，如信号分子－胰岛素减少、体内产生抗胰岛素抗体和应激时产生的影响或对抗胰岛素作用的激素过多而引起，导致糖代谢障碍，血糖升高。再如嗜铭细胞瘤患者，由于肿瘤细胞大量分泌儿茶酚胺，激动B受体，通过Gs蛋白激活AC，引发cAMP-PKA通路，引起多种靶蛋白磷酸化，如膜上的L型Ca2＋通道、受磷蛋白等磷酸化，结果促进细胞外Ca2＋内流及肌浆网释放Ca2+，引起心肌收缩力和速率增加；儿茶酚胺激动血管壁平滑肌细胞膜上的al受体，经Gq-PLC-DAG-PKC通路，激活PKC促进基因表达和细胞的增殖（图10-2)，最后造成心肌收缩力加强、外周阻力加大，血压升高。 （二）外源性细胞信号异常 1.理化损伤性刺激环境中许多化学物质可引起细胞信号异常而导致信号转导异常。化学致癌物如多环芳经类化合物，能诱导小鼠小G蛋白K-Ras基因突变，使Ras的GTP酶活性降低，引起Ras处千与GTP结合的持续激活状态，通过激活Ras-Raf-MEK-ERK通路，导致细胞异常增殖，从而诱发肿瘤。各种物理刺激同样可以引起细胞信号异常，如心肌的牵拉刺激、血管中流体的切应力对血管的刺激等可通过特定的信号转导通路，激活PKC、ERK等，促进细胞的增殖，导致心肌肥厚、动脉硬化等病变。 2.生物损伤性刺激各种病原体及其相关物如病原微生物的菌体蛋白、脂多糖、核酸等均可作为配体干扰细胞的信号转导过程。1994年，Nomuria等发现哺乳动物有一种与果蝇Toll蛋白相似的蛋白，至今已发现共有10多种Toll蛋白的同源物，被命名为Toll样受体(Toll like receptor, TLR)$。Toll样受体为I型膜蛋白，其胞内部分与IL-I受体(IL-lR)明显同源，在信号转导方面亦相似，被归千TLR/IL-lR超家族。TLR可以在一定程度上识别并区分不同类型的病原体，介导生物因素引起的细胞信号转导。 二、受体异常 受体的异常可由编码受体的基因突变、免疫学因素和继发性改变所致。基因突变分为失活性突变和激活性突变，可引起受体数量改变或功能（如受体与配体结合功能、受体激酶的活性、核受体的转录调节功能等）异常。还有一种情况是受体本身没有异常，但受体功能所需的相关因子或辅助因子缺陷，也可导致受体功能异常。基因突变发生在生殖细胞可导致遗传性受体病，而发生在体细胞的突变与肿瘤的发生发展有关。 （一）遗传性受体异常由于编码受体的基因缺失、突变使受体缺失、减少或结构异常而引起的遗传性疾病，称为遗传性受体异常。 1.受体数量改变受体合成数量减少、组装或定位障碍，使受体生成减少或受体降解增加，最终导致受体数量减少或缺失，出现受体功能丧失导致靶细胞对相应配体不敏感。这类疾病的特点是：患者体内的相应激素水平并无明显降低，但由于细胞受体缺失，使患者表现出该激素减少的症状和体征。如家族性高胆固醇血症(fam山al hypercholestero lemia, FH)是由于基因突变引起低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL)受体数量减少或功能异常，对血浆LDL的清除能力降低，患者出生后血浆LDL含量即高于正常，发生动脉粥样硬化的危险也显著升高；雄激素抵抗征／雄激素不敏感综合征(androgen insensitivity syndrome, AIS)，也是由于遗传性的雄激素受体(androgen receptor, AR)数目减少或功能低下而导致的性分化发育障碍。相反，受体数量异常增多引起的受体过度激活，也可诱发一系列疾病如肿瘤。 2.受体结构异常基因突变导致受体结构改变，引起其功能降低或缺失，如受体与配体结合障碍、受体酶活性降低及受体－G蛋白耦联障碍、受体与DNA结合障碍、受体的调节异常等。基因突变也可引起受体成为异常的不受控制的激活状态，又称组成型激活(constitutive activation)状态；或者受体的抑制性成分缺陷，均可使细胞内特定的信号转导通路过度激活。促甲状腺激素受体(TSHR)激活型突变导致的甲状腺功能亢进和TSHR失活性突变导致甲状腺功能减退是其典型的临床病例。 （二）自身免疫性受体异常 自身免疫性受体异常是机体通过免疫应答反应产生了针对自身受体的抗体所引起的疾病。抗受体抗体根据其与相应受体结合所产生的效应可分为阻断型和刺激型。前者与受体结合后，可阻断受体与配体的结合，从而阻断受体的信号转导通路和效应，导致靶细胞功能低下。后者可模拟信号分子或配体的作用，激活特定的信号转导通路，使靶细胞功能亢进。如自身免疫性甲状腺病分为Graves病（又称Basedow病或毒性甲状腺肿）S心和桥本病（慢性淋巴细胞性甲状腺炎）两种。前者表现为甲状腺功能亢进，后者表现为甲状腺功能减退。此外，重症肌无力患者体内发现有抗N型乙酰胆碱受体(nAChR)的抗体，该抗体能阻断运动终板上的nAChR与乙酰胆碱结合，导致肌肉收缩障碍。（三）继发性受体异常大量的研究证实，很多内环境因素可以调节或改变受体的数量及与配体亲和力，从而引起继发性受体的调节性改变。机体在缺血、缺氧、炎症、创伤等内环境紊乱时可出现神经内分泌的改变，使神经递质、激素、细胞因子、炎症介质等释放异常（持续增多或减少），导致特定受体的数量、亲和力及受体后信号转导系统发生改变，引起细胞对特定信号的反应性增强或减弱。例如，肾上腺素受体及其细胞内信号转导是介导正常及心力衰竭时心功能调控的重要途径。正常人心肌细胞膜含队、队和m肾上腺素受体，其中队受体占70%-80%，是调节正常心功能的主要的肾上腺素受体亚型。而心力衰竭患者心肌细胞膜的B受体下调，特别是队受体数量减少，可降至50％以下；队受体数量变化不明显，但对配体的敏感性亦有降低。B受体减敏是对过扯儿茶酚胺刺激的代偿反应，可抑制心肌收缩第十章细胞信号转导异常与疾病137力，减轻心肌的损伤，但也是促进心力衰竭发展的原因之一。 三、受体后信号转导成分异常 受体后信号转导通路异常多由基因突变所致的信号转导蛋白失活或异常激活引起，主要见于肿瘤和遗传病。如Ras基因突变，突变率较高的是甘氨酸12、甘氨酸13或谷氨酰胺61为其他氨基酸残基所取代，使Ras处千与GTP结合的待续激活状态而引起细胞增殖。因此，该通路的异常激活与多种肿瘤的发病有关。如人膀胱癌细胞Ras基因编码序列第35位核昔酸由正常G突变为C，相应的Ras蛋白甘氨酸12突变为缅氨酸，使其处于待续激活状态。另外，非胰岛素依赖型糖尿病(non-insulin dependent diabetes mellitus, NIDDM，即2型糖尿病），其发生除了与胰岛素受体异常有关外，尚与受体后信号转导成分如PI-3K和胰岛素受体底物(IRS)的基因突变密切相关。基因突变使PI-3K、IRS-1和IRS-2的表达不同程度地下调，导致胰岛素受体后信号转导障碍而引发NIDDM（详见第五章糖代谢紊乱）。 此外，受体后信号转导通路异常也可由于配体异常或病理性刺激所致，如霍乱(Cholera)。其发生机制是：霍乱弧菌通过分泌活性极强的外毒素一一霍乱毒素(cholera toxin, CT)选择性催化小肠黏膜上皮细胞中的Gs亚基的精氨酸201核糖化，导致Gs的GTP酶活性丧失，不能将结合的GTP水解成GDP，从而使Gs处于不可逆性激活状态，不断刺激AC生成cAMP，胞质中的cAMP含量可增加至正常的100倍以上，导致小肠上皮细胞膜蛋白构型改变，大量氯离子、钠离子和水分子持续转运入肠腔，引起严重的腹泻和脱水，患者可因循环衰竭而死亡。 需要指出的是，细胞信号系统是一个网络系统，信号转导通路之间存在交互通话和作用。某种信号蛋白的作用丧失后，可由别的信号蛋白来替代，或者功能相近的信号转导通路间发生了功能上的互补，使细胞的功能代谢不受明显地影响，因此并非所有的信号转导蛋白异常都能导致疾病。 第三节细胞信号转导异常与疾病 细胞信号转导障碍、增强均会导致细胞功能代谢的紊乱而引起疾病或促进疾病的发生发展。细胞信号转导异常可以局限于单个信号或信号转导成分，如家族性肾性尿崩症、家族性高胆固醇血症、自身免疫性甲状腺病、重症肌无力、雄激素不敏感综合征、L扛on型侁儒症、巨人症、霍乱等；亦可同时或先后累及多个环节甚至多条信号转导途径，造成洞节信号转导的网络失衡，使细胞增殖、分化、凋亡、代谢及功能调控失常而引发疾病，如恶性肿瘤、炎症、II型糖尿病、高血压病、心肌肥大等。下面举例说明几个具有代表性的细胞信号转导过弱或细胞信号转导过强（包括单环节和多环节）引发的疾病。 一、家族性肾性尿崩症 家族性肾性尿崩症(familial nephrogenic diabetes insipidus, FNDI)系遗传性肾集合小管上皮细胞膜上的II型抗利尿激素(ADH)受体(V2R)数目减少或功能缺陷，使其对ADH的反应性降低，导致对水的重吸收减弱而引起的尿崩症。 ADH V2R位于远曲小管和集合管上皮细胞膜。当ADH与V2R结合后，经激活Gs增加AC活性，在PK.A的催化下，促进位于胞质内的水通道蛋白(aquaporins, AQP)发生磷酸化，AQP2向细胞管腔侧膜移动并插入膜内，远曲小管和集合管上皮细胞膜对水的通透性增加，管腔内水进入细胞，并按渗透梯度转移到肾间质，使肾小管腔内尿液浓缩。 编码入ADH受体的基因位于X染色体长臂，绝大多数NDI系性连锁隐性遗传病，其发病机制是由于基因突变使ADH V2R合成减少或受体结构异常，造成受体数量减少或亲和力降低，使ADH对远曲小管和集合管上皮细胞的刺激作用减弱，cAMP生成减少，PKA的活性抑制，远曲小管和集合管上硕{t}皮细胞对水的重吸收降低，出现口渴、多饮、多尿等临床表现，但血中ADH水平在正常水平以上（图10-8)。NDI患者多在1岁以内发病，男性显示症状，女性携带者一般无症状。此外，部分NDI是因编码水通道蛋白－2(AQP2)的基因突变，使肾小管上皮细胞对ADH敏感性降低，为常染色体隐性遗传病，临床表现与ADH受体缺陷很难区分。 编码V2R的基因突变 二、肢端肥大症和巨人症 生长激素(growth hormone, CH)是腺垂体分泌的多肤激素，其功能是促进机体生长。GH的过度分泌，可刺激骨骼过度生长，在成人引起肢端肥大症(acromegaly)，在儿童引起巨人症(gigantism)。GH的分泌受下丘脑的生长素释放激素(GHRH)和生长素释放抑制激素(GHRIH，生长抑素）的调节，GHRH经激活Gs，导致AC活性升高和cAMP积聚，cAMP可促进分编码Gs的基因点突变泌GH的细胞增殖和分泌；生长抑素则通过减少cAMP水平抑制GH Gs的GTP酶活性降低分泌。在分泌GH过多的垂体腺瘤中，有30%~40％是由于编码Gs的基因点突变，其特征是Gs的精氨酸201为半胱氨酸或组氨酸所取Gs t-AC t-cAMP t-GH t代，或谷氨酰胺227为精氨酸或亮氨酸所取代，这些突变抑制了GTP酶活性，使Gs处千持续激活状态，AC活性升高，cAMP含量增加，垂体细胞生长和分泌功能活跃。故在这些垂体腺瘤中，信号转导障碍的关键环节是Gs过度激活导致的GHRH和生长抑素对GH分泌的调节失衡（图10-9)。 图10-9肢端肥大症和巨人三、恶性肿瘤症的发生机制示意图正常细胞的增殖、分化及凋亡受到精细的网络调节，细胞癌变最基本的特征是增殖失控分化障碍及凋亡异常。近年来人们认识到绝大多数的癌基因表达产物都是细胞信号转导系统中的重要分子，调控细胞的生存和死亡，从多个环节干扰细胞信号转导过程，导致细胞过度增殖、异常分化和凋亡减少，从而导致恶性肿瘤发生（图10-10)。(—)促进细胞增殖的信号转导过强1.表达生长因子样物质某些癌基因可以编码生长因子样的活性物质，例如，sis癌基因的表达产物与血小板源性生长因子(platelet-derive growth factor, PDGF凇链高度同源，int-2癌基因蛋白与成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)结构相似。此类癌基因激活可使生长因子样物质生成增多，以自分泌或旁分泌方式刺激细胞增殖。在入神经胶质母细胞瘤、骨肉瘤和纤维肉瘤中均可见汹基因异常表达。 2.表达生长因子受体类蛋白某些癌基因可以表达生长因子受体的类似物，通过模拟生长因子的功能受体起到促增殖的作用，其表达量与肿瘤的生长速度密切相关。例如，erb-B癌基因编码的变异型EGF受体，缺乏与配体结合的膜外区，但在没有EGF存在的条件下，就可持续激活下游的增殖信＂丿号。在人乳腺癌、肺癌、胰腺癌和卵巢肿瘤中已发现EGF受体的过度表达；在卵巢肿瘤亦可见PDGF第十章细胞信号转导异常与疾病139途径，造成调节信号转导的网络失衡，引起复杂多变的表现形式。细胞信号转导异常在疾病中的作用亦表现为多样性，既可作为疾病的直接原因，引起特定疾病的发生；亦可干扰疾病的某个环节，导致特异性症状或体征的产生。细胞信号转导异常还可介导某些非特异性反应，出现在不同的疾病过程中。 随着研究的不断深入，已经发现越来越多的疾病或病理过程中存在着信号转导异常，认识其变化规律及其在疾病发生发展中的病理生理意义，不但可以揭示疾病的分子机制，而且为疾病的防治提出了新的方向。 第四节细胞信号转导异常相关疾病防治的病理生理基础近30年来，细胞信号转导系统的研究取得了很多激动人心的进展，这些进展不仅阐明了细胞增殖、分化、凋亡以及功能和代谢的调控机制，揭示了信号转导异常与疾病的关联，还为新疗法和新一代药物的设计提供了新思路和作用的新靶点。以纠正信号转导异常为目的的生物疗法和药物设计已成为近年来一个新的研究热点。 迄今为止，在临床上已试用了“信号转导疗法”治疗细胞信号转导异常引发的一系列疾病。例如，多种受体的激动剂和拈抗剂、离子通道的阻滞剂、蛋白激酶如PTK、PKC、PKA、p38MAPK的抑制剂等，它们中有些在临床应用时已取得明确的疗效，有些也已显示出一定的应用前景。如帕金森病患者的脑中多巴胺浓度降低，可通过补充其前体物质，调整细胞外信息分子水平进行治疗。而针对一些受体的过度激活或抑制引起的疾病，可分别采用受体桔抗剂或受体激动剂达到治疗目的。此外，调节细胞内信使分子或信号转导蛋白水平也是临床上使用较多的方法，如调节胞内钙浓度的钙通道阻滞剂、维持细胞cAMP浓度的B受体阻滞剂等均在疾病的治疗中应用广泛。由于85％与肿瘤相关的原癌基因和癌基因产物是PTK，且肿瘤时PTK活性常常升高，故肿瘤治疗中常以PTK为治疗靶点阻断细胞增殖S`。在一些全身性炎症反应中，早期应用抑制NF-KB活化的药物，则从调节核转录因子的水平出发，控制炎症反应过程中炎症介质的失控性释放，可阻抑炎症性疾病的发生、发展。 1.酪氨酸蛋白激酶受体介导的细胞信号转导有哪些途径？2.简述糖皮质激素受体介导的细胞信号转导途径。3.试从细胞信号转导角度阐述霍乱的发病机制。4.试述导致恶性肿瘤细胞过度增殖的信号转导异常。5.试从细胞信号转导水平阐明肢端肥大症和巨人症的发病机制。 1.王万铁细胞信号转导异常与疾病II王建枝，殷莲华．病理生理学第8版北京：人民卫生出版社，2013:129-140. 2卢建细胞信号转导异常与疾病II卢建，余应年，吴其夏新编病理生理学第3版北京：中国协和医科大学出版社，2011:42-77.3金可可细胞信号转导异常与疾病II王万铁，汪洋．精编病理生理学北京：科学出版社，2015:1-12. 笔记 第十一章细胞增殖和凋亡异常与疾病 细胞是构成生命有机体的基本单位。生物从组织到器官的结构形成和功能执行取决于细胞的数量和质量。细胞通过分裂增加其数批，通过分化形成特定形态、结构和生理功能的子代细胞，通过凋亡清除衰老、突变或受损细胞。细胞增殖和凋亡共同作用，调节着生物体内细胞种群的数量和质量。细胞增殖、分化或凋亡的调控错综复杂，既受细胞外信号的影响，又依靠细胞内级联反应，是多阶段和多因素参与的有序调控过程，如果其中任一环节或多环节发生障碍，均可使特定细胞、组织和器官的结构、功能和代谢异常，导致或促进疾病的发生和发展，甚至影响疾病的预后和治疗。本章节主要讨论细胞增殖和凋亡异常与疾病。 第一节细胞增殖异常与疾病 细胞增殖(cell proliferation)是指细胞分裂及再生的过程，细胞以分裂的方式进行增殖，以维待个体的生长、损伤的修复，或用来补充衰老、死亡的细胞。细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖以及遗传的基础。细胞增殖是通过细胞周期实现的，是多阶段和多因素参与的有序调节过程，以使各类细胞可依机体需要进行增殖或处于静止状态，否则可导致和促进疾病。 —、细胞周期的概述 细胞周期(cell cycle)或称为细胞增殖周期，是指细胞从上一次分裂结束开始到下一次分裂完成所经历的全过程。在这一过程中，细胞核内的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。 根据细胞的时相特点，细胞周期被划分为四个阶段，即Gl期(first gap phase, DNA合成前期）、S期(synthetic phase, DNA合成期）、G2期(second gap phase, DNA合成后期）和M期(mitoti c phase，有丝分裂期）。在一个增殖的细胞群中，并非所有细胞的增殖周期都是同步的；而机体的所有细胞也并非都处千增殖状态，根据细胞的增殖特性可将其分为以下三种：1.周期性细胞也称连续分裂细胞。这些细胞按c1-s-c2-M四个阶段循环，连续运转。如表皮细胞和骨髓细胞等，它们负责组织的生长和修复。周期性细胞始终处于增殖和死亡的动态平衡中，不断地增殖以补充衰老脱落或死亡的细胞，这种更新称为稳态更新(steady-state renewing)。 2. GO期细胞也称休眠细胞。这些细胞暂时脱离细胞周期，不进行增殖，但在接受适当刺激时可重新进入细胞周期，如肝细胞和肾细胞等。GO期细胞在遭遇损伤或应激等因素的作用后可返回细胞周期，进行细胞增殖，这种更新称为条件性更新(conditional renewing)。 3.终端分化细胞也称为不分裂细胞。一般情况下这些细胞不可逆地脱离细胞周期、丧失增殖能力而完全停止分裂，但仍具有生理功能，如神经细胞和心肌细胞等。然而最新的研究表明这些细胞亦可在某些特定的条件下返回细胞周期，恢复增殖能力。 细胞周期的特点：O单向性：即细胞增殖过程只能沿Gl-----+S-----+G2-----+M方向前进，不能逆行；＠阶段性：各期细胞形态和代谢特点有明显差异，若受不利因素影响细胞可在某时相发生停滞，待生长条件适合后又可重新活跃进入下一时相；＠检查点：各时相交叉处存在着相应的检查点(checkpoint)，对细胞的下一步增殖趋势起定向作用；＠细胞微环境：细胞周期是否顺利推进与细胞外信号和条件等密切相关。 二、细胞周期的调控 细胞周期的调控包括细胞周期的自身调控及细胞外信号对细胞周期的调控。（一）细胞周期的自身调控细胞周期的自身调控主要靠细胞周期驱动力量（周期蛋白和周期蛋白依赖性激酶）、抑制力量和检查点等协同作用而实现（图11-1)。 1.周期蛋白(cyclin)为细胞周期运转的驱动力量之一。目前已分离鉴定的cyclin家族成员至少有20余种，哺乳动物包含cyclin Al-2、Bl-3、C、D1-3、El-2、F、Gl-2、H等几大类。不同cycl in表现出各自独特的表达及降解特性，使得cyclin蛋白随着细胞周期的改变而发生含量和种类的变化（见文末彩图11-2)，有助千每个有丝分裂事件在时间上的协调性。在Gl期表达的周期蛋白有cyclin A、C、D、E，其中cyclin C、D、E的表达仅限于Gl期，进入S期即开始降解，且只在Gl向S期转化过程起调节作用，因此被称为Gl期蛋白。 Cyclin作为调节亚基，需与催化亚基周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)结合形成复合物，激活相应CDK和加强CDK对特定底物的作用，驱动周期前行。 另外，增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)也是一种细胞周期相关蛋白，它不与CDK结合，而是作为DNA聚合酶的附属蛋白，促进DNA聚合酶延伸DNA，在S期浓度最高，故常作为S期标志物之一。 2周期蛋白依赖性激酶(CDK)为细胞周期运转的驱动力量之一，是一组丝氨酸／苏氨酸(serine/threonine, Ser/Thr)蛋白激酶家族，已发现至少14个成员，包括CDK1-14。心t', CDK激活依赖于与cyclin的结合和其分子中某些氨基酸残基的磷酸化状态。CDK是催化亚基，第十—章细胞增殖和凋亡异常与疾病143其自身并不能与底物反应，发挥磷酸化作用。只有当cyclin浓度升高达到闾值时，为CDK提供足量的调节亚基，形成cyclin/CDK复合体；通过相互作用使CDK分子中的活化部位磷酸化和抑制部位去磷酸化而使CDK部分活化，然后再经CDK活化激酶(CDK-activating kinase, CAK)的作用，CDK分子中活化部位氨基酸残基进一步磷酸化，CDK才被完全活化。 在细胞周期的不同时相，会有不同的cyclin/CDK异二聚体形成，其调控着细胞周期某一时相顺利进行，也推动着这一时相向下一时相的转变（表11-1)。如cyclin D是细胞周期开始运行的重要因素，能与CDK4和CDK6等结合，将视网膜母细胞瘤蛋白(retinoblastoma protein, Rb)磷酸化。Rb作为转录抑制因子与转录因子E2F结合，发挥阻断细胞周期的作用；磷酸化的Rb与转录因子E2F解离，从而释放E2F的转录活性，进而促进Gl/S转换和启动DNA复制。 周期蛋白结合的C,DK主要作用时相主要作用A CDKl G2促进G2期向M期转换CDK2s启动S期的DNA复制，阻止己复制的DNA再复制B(B1,B2)CDKl G2、M促进圈．G2期向M期转换D(D1~3)CDK4,6G)中晚期使Gl期细胞跨越限制点向S期转换E CDK2Gl晚期使GI期细胞跨越限制点向S期转换H CDK7Gl,S,G2,M激活CDK，磷酸化RNA聚合酶II狻基端结构域，调节基因转录CDK的灭活，除泛素(u biquitin)化降解外，CDK抑制因子(cyclin-dependent kinase inhibitor, CKI)可特异抑制CDK活性（见文末彩图11-3)。 3. CDK抑制因子(CKI)CKI是特异抑制CDK的蛋白，包括lnk4和Kip家族。心lnk4(inh由ito1-s of kinase4)家族：包括p16lnk4n, pl5lnk4L、pl8Ink4c和p19阰”等。lnk4家族可特异与CDK4/6结合并抑制其活性，如pl61nk4u通过与cyclin D竞争结合CDK4或CDK6，抑制cyclin D/CDK4或cyclin D/CDK6复合物的形成和活性，减少Rb磷酸化，E2F与去磷酸化Rb结合而失去转录活性，使细胞阻滞于GI期。这种负反馈调节确保DNA稳定，若细胞运转机器”刹车”失灵，将导致肿瘤发生。＠Kip(kinase inh枷tory protein, Kip)家族，亦称Cip(cdk-interacting protein I)或Wafl(wild-type p53activated fragmentl)家族，包括p21k'气p27k,“和p57kip2等。Kip家族可广谱抑制CDK活性，如p2lK,“可通过N-末端分别与cyclin D/CDK4、cyclin A/CDK2和cyclin E/CDK2结合并抑制其活性，减少Rh磷酸化，引起Gl期阻滞促进修复，可以消除DNA损伤引发的肿瘤。 4细胞周期检查点细胞周期调控是高度精确的时序过程，细胞周期检查点是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质噩的检查机制。它由探测器、传感器和效应器三部分组成，分别负责检查质趾传递信号、中断细胞周期并启动修复机制等功能，是一类负反馈调节机制。当细胞周期哪{t}.. 进程中出现异常事件，如DNA损伤或DNA复制受阻时，这类调节机制就被激活，及时地中断细胞周期的运行，待细胞修复或故障排除后，细胞周期才能恢复运转。 根据检查点在细胞周期中的时间顺序，可将其分为G I期检查点、S期检查点、G2及M期检查点。根据细胞周期检查点的调控内容，更常见的是将其分为DNA损伤检查点、DNA复制检查点、纺锤体组装检查点和染色体分离检查点（表11-2)。各检查点所处位置和功能各异，其中DNA损伤检查点和DNA复制检查点备受关注。如：CD当位于Gl/S交界处的DNA损伤检查点探测和获得DNA受损信号，则由效应器中断细胞周期进程，将细胞阻滞在G l期，并启动DNA修复，以保证DNA的质；p53为DNA损伤检查点的主要分子，当DNA损伤时，p53可使细胞停滞在Gl期进行修复，减少携带损伤DNA细胞的增殖。＠位千S/G2交界处的DNA复制检查点，当DNA复制釐不足时细胞将阻滞在S期，以保证DNA的量，使细胞周期精确和有序进行。由此可见细胞周期检查点功能障碍，将使细胞增殖的质和量异常，甚至促进或导致疾病。 检查点作用时相·主要作用 尸于'..,.`-,', DNA损伤检查点Gl/S检查DNA有无损伤，监控DNA损伤的修复，以保证DNA的质，决定细胞周期是否继续进行DNA复制检查点S/G2监控DNA的复制进度，决定细胞是否进入M期纺锤体组装检查点G2/M监控纺锤体组装，管理染色体的正确分配，决定细胞是否进入M后期染色体分离检查点M监控M后期末子代染色体在细胞中的位置，决定细胞是否进人M末期及．发生胞质分裂（二）细胞外信号对细胞周期的调控细胞外信号分为增殖信号和抑制信号。增殖信号包括生长因子、丝裂原、分化诱导剂等。如表皮生长因子(epide1mal growth factor, EGF)可与细胞膜EGF受体结合，启动胞内的信号转导，促进cyclin D合成，并抑制CKI合成，cyclin D与相应CDK结合，使Rb磷酸化而与转录因子E2F分离，游离的E2F激活DNA合成基因，促使GO进入G l期。抑制信号如转化生长因子[3(transforming growth factor[3, TGF-[3)可与细胞膜TGF-[3受体结合，启动胞内信号通路调控cyclin和CDK等的表达，在G l期表现为抑制CDK4表达，诱导p21kip!,p27ki“和p15lnk4b等CKI产生，从而使细胞阻滞于Gl期。 三、细胞周期调控异常与疾病 细胞周期调控是细胞对不同信号进行整合后依靠细胞内级联反应完成的，包括细胞周期的驱动第十一章细胞增殖和凅亡异常与疾病145力量(cyclin和CDK)、抑制力量和检查点等，其任一环节发生异常均可使细胞增殖过度或缺陷，导致或促进疾病。（一）细胞增殖过度细胞增殖过度可导致疾病，如肿瘤、肝肺肾纤维化、前列腺肥大、原发性血小板增多症、家族性红细胞增多症、银屑病、类风湿关节炎、肾小管间质性病变和动脉粥样硬化等。恶性肿瘤是典型的细胞周期异常性疾病，下面以其为例阐述细胞周期调控异常与癌细胞恶性增殖的关系。 1.细胞周期自身调控异常 2.细胞外信号对细胞周期的调控异常除细胞周期的自身调控因素之外，癌基因家族及抑癌基因家族在细胞周期调控中也发挥重要作用，它们的产物可通过与生长因子受体结合或其他作用方式，促进或抑制细胞增殖。癌基因家族产物种类较多，包括生长因子类蛋白及生长因子受体类蛋白。例如，sis基因编码的生长因子类蛋白可与相应的受体结合，模拟生长因子的作用，以自分泌的方式对细胞周期进行调控，刺激细胞进行分裂增殖，促进肿瘤发生发展。·\OTE细胞增殖缺陷可导致许多疾病，如再生障碍性贫血、糖尿病肾病等。再生障碍性贫血是由多种原因引起的骨髓造血功能衰竭，以骨髓造血细胞增殖缺陷和外周血全血细胞减少为特征的血液系统疾病。正常情况下，骨髓造血干细胞具有很强的增殖能力，当各种原因导致造血干细胞增殖缺陷使得其数量不足，加之造血微环境异常、免疫功能紊乱等，影响造血干细胞的增殖和分化，导致骨髓造血功能衰竭。糖尿病肾病时，肾小球滤过膜的毛细血管内皮细胞和足细胞以及肾小管上皮细胞出现细胞损伤及细胞增殖缺陷；而肾小球系膜细胞则可出现肥大和增殖，细胞外基质分泌增多，最终导致肾小球硬化、肾小管萎缩及肾脏纤维化，肾脏功能明显减退。 四、细胞周期调控与疾病的防治 细胞周期及其调控正如一台高度自动化的机器，一经启动就按编好的程序有序地进行。若细胞自动程序、检查机制或信息传递通路等任一环节出现故障，都可使细胞周期失控，导致各种异常。其中最常见为肿瘤，将以癌症为例探讨调控细胞周期与疾病防治。 3.提高CKI的表达和活性增加癌症发生发展中低表达CK.I的量和提高其活性可防治癌症。如将野生型CKI（如p16、p21k气p27加1)基因导入可使癌细胞阻滞于GO/Gl;P27转染可抑制人乳腺癌和鼻咽癌细胞生长，逆转恶性表型，减少非整倍体细胞，并使G2/M细胞增多；将p2lcDNA转染可抑制人甲状腺、脑、肺和直肠癌等多种癌细胞生长和增强其对化疗的敏感性；采用TGF-13或cAMP处理骨髓瘤细胞、电离辐射处理成纤维细胞瘤或1,25-(OH)2维生素队处理Hela细胞，可增加p27kipl表达量而抑制癌细胞生长。 4.修复或利用缺陷的细胞周期检查点如通过转染野生型p53(wild-type p53, wtp53)可修复缺陷的细胞周期检查点，抑制多种癌细胞生长和部分逆转其恶性表型。在肿瘤治疗中，尤其是Gl/S期和G2/M期DNA损伤关卡均缺陷的肿瘤，可利用丧失某时相阻滞作用的特性提高治疗效果。如电离辐射可引起含wtp53基因的人类肿瘤细胞Gl和G2期阻滞，而含突变型p53(mutant p53, mutp53)基因的肿瘤细胞则只有G2期阻滞，应用药物如咖啡因缩短瘤细胞G2期则可以增加含mtp53基因的癌细胞放射敏感性。此外，大多数肿瘤p53基因是突变的，这些细胞Gl/S期和G2/M期DNA损伤关卡均已丧失，而癌旁组织仍含有wtp53，如同时应用缩短G2期药物可使常规放化疗选择性杀伤癌细胞，减少正常组织细胞的损伤。可见修复或利用缺陷的细胞周期检查点可防治癌症。 第二节细胞凋亡异常与疾病一、细胞凋亡的概述 凋亡(apoptosis)一词源千希腊文，原意为“花瓣或树叶的枯落＂。现认为细胞凋亡是指由体内外釭夕因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程，为程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)的形式之一。与细胞坏死比较，细胞凋亡在许多方面存在显著差异（表11-3，见文末彩图11-4)。凋亡是多因素、多阶段和多基因严格控制的过程，如在诱导凋亡相关因素（射线、高温、TNF、细菌和病毒等）作用下启动信号转导，凋亡相关基因接受死亡信号后按预定程序启动合成执行凋亡所需的多种酶，这些酶如核酸内切酶(endogenous nuclease)和半胱天冬酶(caspase)家族通过级联反应等降解底物，导致细胞呈现凋亡特征性的形态（如凋亡小体）和生化（如“梯＂状条带）改变。 坏死凋亡 性质病理性，非特异性生理性或病理性，特异性诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生生化特点被动过程，无新蛋白合成，不耗能主动过程，有新蛋白合成，耗能形态变化细胞肿胀，细胞结构全面溶解破坏细胞皱缩，核固缩，细胞结构完整DNA电泳随机降解，电泳图谱呈涂抹状DNA片段化，电泳图谱呈梯状炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应凋亡小体无有基因调控无有Mild convolution Chromatin clumping Chromatin compaction Swollen organelles and segregation图11-4细胞死亡过程的形态学变化二、细胞凋亡的调控细胞凋亡调控涉及凋亡相关信号及其转导通路、基因和酶的调控。（一）细胞凋亡调控相关的信号1.生理性凋亡相关信号少某些激素和细胞因子的直接作用：如糖皮质激素为淋巴细胞凋亡的典型信号；甲状腺素在蟒斛尾巴凋亡性退化中充当重要的信号；TNF可诱导多种细胞凋亡。＠某些激素和细胞因子的间接作用：如睾丸组织发育不良使睾酮不足，可致前列腺上皮细胞凋亡；腺垂体分泌的促肾上腺皮质激素不足可促进肾上腺皮质细胞凋亡等。 2．病理性凋亡相关信号心一般认为能对细胞造成伤害的许多因素都可诱发凋亡，如生物及射线化学毒素、病毒感染、应激和化疗药等甚至营养因素缺乏和过度功能负荷都可诱导凋亡；＠某些因素如各种化学促癌物、某些病毒(EB病毒）等抑制凋亡。故认为能否诱导细胞凋亡可能与有害因素的种类、强度和持续的时间等相关。 （二）细胞凋亡调控相关的信号转导通路 细胞凋亡过程受细胞内外多种信号的调控。死亡受体和线粒体介导的信号转导通路为细胞凋亡调控的两条经典信号转导通路，在细胞凋亡中发挥重要作用。此外，内质网应激及颗粒酶B途径也可介导细胞凋亡。越来越多的研究证明，线粒体在细胞凋亡的过程中发挥着不可替代的作用，是调控细胞凋亡的重要细胞器。 1．死亡受体介导的凋亡通路细胞外许多信号分子可以与细胞表面的死亡受体(death rece ptor, DR)结合，激活细胞凋亡信号通路。死亡受体属于肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor, TNFR)超家族，在传递特异性的死亡配体如Fas配体(Fas ligand, Fas L)和TNF-a等启动的信号中占有重要地位。目前在哺乳类细胞上至少已发现8种死亡受体，包括TNFRl、Fas、DR3-6、EDA-R和NGF-R。死亡受体的胞质区内含有一个同源结构“死亡结构域”(death domain, DD)。 胞外TNF超家族的死亡配体如Fas配体和TNF-a等与胞膜死亡受体如Fas或TNFR结合，使受体三聚化并活化，通过受体的死亡结构域募集衔接蛋白如Fas相关死亡结构域蛋白(Fas-associated death domain, FADD)和（或）TNFR相关死亡结构域蛋白(TNFR-associated death domain, TRADD)。衔接蛋白可通过死亡效应结构域与caspase-8前体(pro-caspase-8)结合，形成死亡诱导信号复合物(death-inducing signaling complex, DISC)，即由Fas L-Fas-FADD-pro-caspase-8串联构成的复合物。DISC复合体内高浓度的caspase-8前体可发生自我剪接并活化，然后释放到胞质并启动caspase级联反应，激活caspase-3、6和7前体，导致细胞凋亡（见文末彩图11-5)。活化的caspase-8同时还能激活Bcl-2家族的促凋亡因子（如binding interface database, Bid)，形成一种截短的Bid(truncated Bid, tB讨）转移到线粒体并破坏线粒体膜的通透性，从而诱导细胞色素C(cy tochrome C, Cyto-C)释放进入胞质，进而把死亡受体通路和线粒体通路联系起来，有效地扩大了凋亡信号的作用。 ，激活caspase-8 a8p e8►激活效应型caspase如 Aut alytv.lc FAAD:Fas相关死亡结构域c ataCA 蛋白(Fas-associated death 笔记 第十一章细胞增殖和凋亡异常与疾病149 目前研究的较多的是属于TNFR家族的Fas蛋白，常为活化T和NK等杀伤性免疫细胞膜上的跨膜蛋白，作为膜受体可与T淋巴细胞表面的Fas配体结合，也可与抗Fas的抗体结合，从而调控细胞凋亡。 2.线粒体介导的凋亡通路即死亡受体非依赖的凋亡通路，是细胞凋亡信号转导途径中较重要的途径之一。该通路主要涉及位于线粒体内促凋亡蛋白的异位，也有实验结果提及涉及CED-4/CED-3样＂凋亡体”的参与。许多凋亡诱导信号如射线、化疗药和氧化应激及钙稳态失衡等可作用于线粒体膜，使其跨膜电位(A加m)明显下降和膜转换孔开放，导致线粒体膜通透性增高，促使线粒体内凋亡启动因子（如Cyto-C、AIF和Apaf-1等）释放至胞质，并通过下列机制导致细胞凋亡：d)Cyto-C分子上存在衔接蛋白凋亡蛋白酶激活因子1(apoptosis protease activa ting factor, Apaf·-1)的结合位点，在dATP存在的情况下，Cyto-C与Apaf-1及caspase-9前体(pro-caspase-9)结合形成凋亡复合体(apoptosome)，导致caspase-9前体激活，后者通过级联反应激活下游caspase-3、6和7前体等，活化的caspase作用于细胞骨架蛋白等导致细胞DNA修复功能丧失、核酸内切酶激活和DNA片段化等细胞凋亡的改变（见文末彩图11-6)；＠凋亡诱导因子(apoptosis inductiv e factor, AIF)正常情况下位于线粒体内部，当细胞受到内部凋亡刺激因子作用后，AIF可由线粒体释放到胞质，通过促进线粒体释放Cyto-C而增强细胞凋亡的信号，并可快速激活核酸内切酶。 CYTOSOL，细胞色素C释放 as►Bcl-2家族成员失衡（如抗凋亡Bcl-2、Bcl-XL-与促3.内质网应激介导的凋亡通路内质网应激(endoplasmic reti culum stress, ERS)启动的凋亡通路是一种不同于死亡受体介导或线粒体介导细胞凋亡的新途径。在氧化应激或钙失衡等特定生理病理情况下，可引起内质网腔内未折叠蛋白或者错误折叠蛋白蓄积，称为未折叠蛋白反应(unfolded prot ein response, UPR)。适度或者短暂的内质网应激在未折叠蛋白反应作用下，可以下调并维持内质网功能稳定；如果细胞处千长期持续的内质网应激状态时，可以通过内质网跨膜蛋白肌醇需求酶(inositol-requiring enzyme-I et, IRE1et)介导的信号通路的激活，或通过蛋白激酶样内质网激酶(protein kinase R-like ER kinase,PERK)依赖的信号传导引起细胞凋亡。因此内质网应激与很多因素所致疾病的发里发展密切相关，如神经系统退行性疾病、病毒感染性疾病和糖尿病等。 此外，细胞毒性T淋巴细胞和自然杀伤细胞释放的丝氨酸蛋白酶一—颗粒酶B(g ranz yme B)也可诱导靶细胞的凋亡。进入细胞内部的颗粒酶B自身具备蛋白水解作用，可直接裂解并激活caspases,总之，细胞凋亡的信号通路既可单独启动，又可联合作用，不同通路之间存在交互作用(cross talk)，其中线粒体介导的凋亡通路及死亡受体介导的凋亡通路最受关注，凋亡诱导因子可通过激活一条或多条凋亡通路影响凋亡速率而参与疾病发生发展。 （三）细胞凋亡调控相关的基因 1. Bcl-2家族(Bcl-2fam ily)Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡过程中起着重要作用，目前已经发现并鉴定出20余种成员，根据它们在细胞凋亡中的作用可分为两类：一类是抗凋亡成员（如Bcl-2和Bel-XL)，另一类是促凋亡成员（如Bax和Bak)，包括BH3-only蛋白（表11-4)，它们相互作用决定了细胞死亡的阀值。 分类代表成员结构域备注抗凋亡Bcl-2家族蛋白Bcl-2、Bel-XL、Bcl-W、Mcl-1和Al BHl~4Bcl-2亚家族促凋亡Bcl-2家族蛋白Bak、Bax、Bel-XS、Bok BH1~3B ak亚家族Bcl-2是第一个被确认的抑凋亡基因，经研究证实Bcl-2蛋白广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞和多种肿瘤细胞，主要分布在线粒体内膜、细胞膜内表面、内质网和核膜等处。人Bcl-2蛋白可阻抑多种因素（如射线和化学药物等）诱导的细胞凋亡。如当撤除神经生长因子后，对其依赖的神经细胞会迅速发生凋亡，若预转染表达Bcl-2基因的质粒则可防止或减少撤除神经生长因子后神经细胞的凋亡；淋巴细胞性白血病患者外周淋巴细胞Bcl-2阳性率高达20%；高表达Bcl-2癌细胞对射线和抗癌药物耐受，患者预后差，主要与细胞不易凋亡相关。Bcl-2抗凋亡机制包括：O直接抗氧化；＠抑制线粒体释放促凋亡蛋白，如Cyto-C和AIF;＠抑制Bax和Bak的促凋亡作用；＠抑制凋亡相关酶caspases激活；＠维待细胞钙稳态。 2. p53野生型p53蛋白具有诱导细胞凋亡及抑制细胞增殖的作用。野生型p53蛋白是一种负调控因子，主要在Gl/S期交界处发挥检查点的功能，当其检查发现染色体DN A损伤时，通过刺激CKI表达引起Gl期阻滞，并启动DNA修复；如修复失败则启动细胞凋亡，把可能演变为癌的细胞消灭在萌芽状态，因此p53有“分子警察”之美誉。突变型p53丧失促进细胞凋亡作用，甚至有报道突变型p53可驱动细胞周期。野生型p53基因是一种反转录激活因子，主要调控三组功能各异相关基因的表达：既包括可启动线粒体凋亡途径和可启动死亡受体凅亡途径的凋亡相关基因组，也包括可负调控细胞生存及增殖信号途径的磷酸酣酶相关基因组。此外，野生型p53还可转位到线粒体，模拟只包含BH3结构域(BH3-only)蛋白（如Bid、Bim)的功能诱导细胞凋亡。 3.其他癌基因c-myc编码的蛋白具有双向调节作用。作为重要的转录调节因子，c-myc既可激活介导细胞增殖的基因诱导细胞增殖，也可激活介导细胞凋亡的基因而诱导凋亡，细胞在其影响下增殖或凋亡主要取决于细胞接受何种信号以及细胞所处的生长环境，如在c-myc基因表达后，细胞若无足够的生长因子对其持续作用则会发生凋亡；反之细胞就处于增殖状态。 （四）细胞凋亡调控相关的酶 1.半胱天冬酶(caspase)Caspases$是一组对底物天冬氨酸部位有特异水解作用的蛋白酶，其活性中心富含半胱氨酸。Caspases家族的主要成员至少包括14种，包括细胞凋亡启动型caspase(initiator caspase)和效应型caspase(effector caspase)两类，前者包括caspase-8~10，后者包括caspase-3、6和7。以caspase-8为例，凋亡信号与死亡受体Fas结合后，Fas的胞内死亡结构域与接头蛋白FADD结合，后者再募集caspase-8前体，在FasL-Fa s-FADD-pro-caspase-8串联构成的复合体内高浓度的caspase-8前体可通过自身催化功能，在局部形成高浓度的启动型caspase-8，并进一步活化其＠乞·ii'.,他效应型caspase（如caspase3、6和7)，引起细胞凋亡。在细胞凋亡过程中caspase可发挥多种功能，包括：CD灭活凋亡抑制蛋白（如Bcl-2)。＠直接作用于细胞结构并使之解体，如使板层结构的主要成分(lamins)崩解引发染色质浓缩。＠分解与细胞骨架构成相关的蛋白。＠瓦解核结构成核碎片等，以导致凋亡细胞特征性的形态学改变（图11-4)，如细胞膜表面微绒毛消失及空泡化(hlehhing)；细胞体积缩小呈现固缩(condensation)；核质高度浓缩并融合成团，染色质集中分布在核膜的边缘而呈新月形或马蹄形分布，即染色质边集(marginalion)；因胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质或（和）核碎片，形成泡状小体即凋亡小体(apoptosis body)等。 2.内源性核酸内切酶正常情况下多种内源性核酸内切酶是以无活性的酶原形式存在于胞核内，因而不出现DNA断裂。内源性核酸内切酶多数为Ca2•1M忙依赖的，但Zn“可抑制其活性。凋亡诱导因素可通过启动信号转导，调控胞内某些成分（如Ca“)激活内源性核酸内切酶，活化的内源性核酸内切酶可作用于核小体连接区，使DNA断裂成核小体倍数大小即180-200hp或其整倍数长度的片段这些片段在琼脂糖凝胶电泳中可呈特征性的＂梯状”条带(DNA lad der)，这是判断凋亡发生的特征性生化指标。 3.其他据报道组织型转谷氨酰胺酶(tissue-type transglutaminase)亦与凋亡小体的形成有关。它通过催化丫谷氨酰与e赖氨基交联形成稳定的构架，使内容物保留在凋亡小体内。此外，胞质Ca2＋增加时，亦能活化定位于胞质的需钙蛋白酶(calpains)，活化后的calpains可通过剪切凋亡相关分子蛋白如Bcl-2、Bax、Bid和p53等，以及直接剪切活化多种caspases等方式，参与调控细胞凋亡的过程。 三、细胞凋亡调控异常与疾病 细胞凋亡有重要的生理和病理意义。适度的凋亡具有重要作用：心确保正常生长发育：如人胚胎肢芽发育过程中指（趾）间组织，通过凋亡而被逐渐消除，形成指（趾）间隙；＠维持内环境稳定：如清除针对自身抗原的T淋巴细胞，以维持免疫系统功能的稳定；＠发挥积极的防御功能：受病毒感染细胞（如HIV感染的CD4十细胞）发生凋亡，阻止病毒的复制。由此可见适时适度凋亡是维持细胞群体数量稳态的重要手段，否则将影响正常生长、发育、促进衰老，甚至导致各种疾病，包括凋亡不足或（和）过度相关性疾病。 （一）细胞凋亡不足与疾病 细胞凋亡不足与多种疾病密切相关，包括肿瘤、自身免疫病和病毒感染性疾病等。其共同特点是细胞凋亡不足，细胞群体稳态被破坏，导致病变细胞异常增多，病变组织器官体积增大，功能异常。其中最常见为肿瘤，如p53基因突变导致细胞凋亡减弱，显著增加肺非小细胞肺癌发生率；Bcl-2的高表达与B细胞淋巴瘤、神经母细胞瘤、白血病、前列腺癌和结肠癌等预后不良相关；高度恶性的皮肤基底细胞癌和Bowen瘤组织细胞凋亡减少与肿瘤的浸润和转移相关。其机制虽未阐明，但多数学者认为肿瘤细胞凋亡不足的相关机制涉及多方面。 1.凋亡调控相关信号的异常包括促凋亡（如TNF和Fas)和抑凋亡信号（如EGF)的异常。如乳腺癌组织或细胞胞外抑凋亡信号EGF上调，可与膜上EGF受体结合，激活胞内PI3K-Ak t通路，导致核内p27和p53下调，使得癌细胞凋亡减少及增殖过度；与此同时促凋亡信号TNF下调，不足以启动癌细胞凋亡，共同导致和促进乳腺癌的发生和发展。 2.凋亡诱导相关信号转导通路的障碍包括死亡受体和线粒体介导的相关信号转导通路异常，最常见的是Fas信号转导通路的异常。如与癌旁正常乳腺组织相比，乳腺癌组织中Fas受体低表达，癌细胞凋亡率降低；腋淋巴结转移的乳腺癌组织Fas的表达量明显低于无腋淋巴结转移者；乳腺癌组织中Fas表达扯与癌细胞凋亡率呈显著正相关，提示Fas信号转导通路的异常与乳腺癌的发生和发展密切相关。 3.凋亡实施相关基因表达的异常包括抑凋亡基因和促凋亡基因的异常，其中Bcl-2和p53备受关注。多种癌组织呈p53突变或缺失，与此同时细胞凋亡减少，肿瘤发生率增高或患泗4戌｝152第十一章细胞增殖和凋亡异常与疾病者预后不良；多种细胞毒因素可使Bcl-2过表达，阻遏细胞凋亡，促进癌发生和发展。可见抑凋亡基因过表达或（和）促凋亡基因突变或缺失均可影响凋亡的速率，导致或促进肿瘤的发生、发展和影响预后等。 4.凋亡执行相关酶活性的异常包括caspase和核酸内切酶等活性异常。如多种癌组织和细胞casp~se酶活性的降低，且细胞凋亡减少；某些抗癌药（如manumycin)或抑癌基因（如14-3-3a)可激活甲状腺癌细胞和乳腺癌细胞中caspase酶的活性，提高细胞凋亡百分率而发挥抑癌作用。提示执行凋亡相关酶活性异常可通过调控细胞凋亡速率而影响肿瘤发生发展。 （二）细胞凋亡过度与疾病 细胞凋亡过度与多种疾病密切相关，包括免疫缺陷疾病、心血管疾病和神经元退行性疾病等。其共同特点是细胞凋亡过度，细胞死亡大千新生，细胞群体的稳态被破坏，导致细胞异常减少，组织器官体积变小，功能异常。其中获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiencysyndrome, AIDS)尤为典型C AIDS（也称艾滋病）是由人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染而引发的一种传染性疾病，其关键的发病机制是CD矿淋巴细胞被选择性的过度破坏，以致CD4十淋巴细胞数显著减少而导致相关免疫功能缺陷。既往研究认为，CD4十淋巴细胞减少与凋亡密切相关，HIV感染的CD4十淋巴细胞凋亡过度的相关机制涉及以下多方面：3.细胞因子分泌增多受HIV感染的巨噬细胞等可分泌多种细胞因子，其中TNF、IL-4及IL-10增多可诱导宿主细胞凋亡，如增多的TNF通过与TNF受体结合直接启动死亡受体介导的通路诱导细胞凋亡；HIV感染也可刺激CD4十淋巴细胞产生大量氧自由基，通过激活内质网应激和线粒体介导的凋亡通路触发宿主细胞凋亡。但也有相反的报道，如某些细胞因子（包括IL-2、IL-12和IFN等）的增多抑制宿主细胞凋亡。 6.合胞体的形成受HIV感染的大部分CD4十淋巴细胞逐步融合形成合胞体(syncytia)或多核巨细胞，细胞融合在单个小裂解和多核细胞形成过程中均导致C D4十淋巴细胞损耗，故合胞体在形成过程中或形成后均可促发宿主细胞凋亡及解体。 然而，HIV感染者其外周血中被HIV感染的淋巴细胞只占淋巴细胞总数很少一部分，这些被感染的CD矿淋巴细胞凋亡不足以引起CD4十淋巴细胞总数的快速减少，表明存在大量未被HIV感染的C D4十淋巴细胞的丢失。研究表明，受感染的CD矿淋巴细胞可作为效应细胞诱导未受感染CD4十淋巴细胞凋亡，这是HIV慢性感染时CD4十细胞数量极度减少的主要原因。有报道提及效应细胞可能通过Tat蛋白诱导未被HIV感染的CD矿淋巴细胞凋亡。 炉／，总之，HIV感染通过多因素和多途径诱导CD矿淋巴细胞凋亡，使CD4十淋巴细胞大量减少，它虽然导致相关免疫功能缺陷，但在一定程度上也具有保护意义，因为凋亡可使宿主细胞的DNA发生降解，从而破坏整合于其中的病毒DNA，这样可有效地终止病毒DNA的复制和表达，但细胞凋亡在HIV感染中的有限的保护作用不足以弥补它对整个免疫系统的打击。因此在积极抗病毒治疗的同时，如何阻止免疫细胞的凋亡是AIDS患者免疫重建的关键所在。 此外，有些疾病过程中还存在细胞凋亡不足和过度共存的现象。人类组织器官通常由不同种类的细胞构成如血管则以内皮细胞和平滑肌细胞为主。由于细胞类型的差异，在致病因素的作用下，有些细胞表现为凋亡不足，另一些细胞可表现为凋亡过度，因此在同一疾病或病理过程中两种情况可同时并存。如血管动脉粥样硬化时，可见其内皮细胞呈现凋亡过度，而平滑肌细胞则是凋亡不足。 四、细胞凋亡调控与疾病的防治 细胞凋亡是体内外因素触发细胞内预存的死亡程序，启动凋亡相关通路而导致的细胞死亡过程，其任一环节发生障碍均可促进和导致疾病。目前入们正针对凋亡发生的各个环节探索调控细胞凋亡速率的方法和措施，以达到防治各种疾病的目的。 1.合理利用细胞凋亡的相关信号凋亡信号是凋亡的始动环节，可尝试调控促凋亡信号或抑凋亡信号以防治凋亡不足或过度相关疾病。如低剂量照射或补充外源性TNF等促凋亡信号诱导细胞凋亡，达到防治癌症的目的。 2.干预细胞凋亡相关的信号转导通路干预凋亡信号转导通路调控凋亡速率可防治其相关疾病。如阿霉素可上调癌细胞膜Fas表达，通过启动死亡受体介导的凋亡通路诱导细胞凋亡而抑制癌细胞生长；免疫抑制剂环胞素A(cyclosporin A)具有阻抑A中m下降和防止PTP开放的作用，通过抑制线粒体介导的凋亡通路抑制细胞凋亡，从而防治某些凋亡过度的疾病如阿尔茨海默病等。 3.调节细胞凋亡相关的基因运用提高和降低凋亡相关基因表达的技术，通过调控凋亡速率防治疾病。如利用各种载体转染促凋亡基因如wtp53，以诱导癌细胞凋亡而发挥抑癌作用；抑凋亡基因Bcl-2的反义寡核甘酸可特异与Bcl-2mRNA某些区段互补，形成DNA-mRNA杂交链抑制基因表达，使癌细胞凋亡明显增多，抑制抑凋亡基因Bcl-2过表达的B淋巴细胞癌的生长，或提高癌细胞对抗癌药的敏感性。 4.控制细胞凋亡相关的酶核酸内切酶和caspase是调控细胞凋亡最为关键的酶，若抑制或提高它们的活性，可调控细胞凋亡速率而影响相关疾病。如转染caspase酶基因可加速白血病细胞发生凋亡；或通过使用caspase抑制剂可明显减少心肌细胞凋亡，从而缩小心肌梗死面积和改善心肌功能。使用含锌药物可抑制核酸内切酶的活性而治疗阿尔茨海默病和AIDS等。 （谭红梅） l.试分析正常细胞周期的自身调控，包括细胞周期驱动力量和抑制力量。 I.杨惠玲细胞增殖和凋亡异常与疾病II王建枝，殷莲华病理生理学．8版．北京：人民卫生出版社，2013:141-151. 2. Lu Jian. Cell proliferation, differentiation, apoptosis and the related diseasesllWa ng Jianzhi, Jin Huiming. Pathophysi一ology.北京：人民卫生出版社，2005:96-107. 5.杨惠玲．细胞增殖和凋亡异常与疾病II肖海鹏，杨惠玲．临床病理生理学（临床基础医学精读系列）北京：人民卫生出版社，2009:93-113.6.杨恬细胞分裂与细胞周期1/陈誉华医学细胞生物学5版北京：人民卫生出版社，2013:299-327. 第十二章缺血－再灌注损伤 机体的组织细胞必须待续不断地获得氧、生成ATP以维待正常的功能代谢，充足的血液灌注对于维持氧及营养物质的供应至关重要。由于各种原因造成组织血液灌注减少而使细胞发生损伤，称为缺血性损伤(ischemic injury)。缺血时间越长，细胞就可能出现不可逆损伤而导致器官、系统功能障碍。因此，尽快恢复器官血流灌注是缺血性损伤最重要的治疗策略。 但是，大量实验研究及临床证据表明：恢复某些缺血组织器官的血液灌注及氧供反而会加重组织损伤，此现象称为缺血－再灌注损伤(ischemia-reperfusion injm-y)。缺血－再灌注损伤可继发于许多病理过程，如心肌梗死(myocardial inf釭ction)、缺血性卒中(ischemic stroke)、急性肾损伤、创伤、循环骤停、睡眠呼吸暂停(sleep apnea)等，也会出现在溶栓治疗(thrombolytic therapy)、经皮冠状动脉介入治疗(p ercutaneous coronary intervention)、体外循环(cardiac pulmonary bypass)、器官移植(organ implantation)、断肢再植后血流恢复而引起的心、脑、肝、肾及多器官损伤。目前，缺血－再灌注损伤的发生发展具体机制尚不清楚，阐明缺血－再灌注损伤的病因及发病机制对千预防与减轻缺血－再灌注损伤至关重要。 第一节原因及条件 凡是在组织器官缺血基础上的血液再灌注都可能成为缺血－再灌注损伤的发生原因。值得注意的是，并非所有缺血的器官在血流恢复后都会发生缺血－再灌注损伤，许多因素可以影响其发生、发展的严重程度。 —、常见原因 1组织器官缺血后恢复血液供应，如休克时微循环的疏通，断肢再植和器官移植等。 2.某些医疗技术的应用，如溶栓疗法、冠脉搭桥术以及经皮冠状动脉介入治疗等。 3.体外循环条件下的心脏手术、肺血栓切除手术，心肺复苏、脑复苏等。 二、常见条件 （一）缺血时间 再灌注损伤与缺血时间有相关性。缺血时间短，恢复血供后可无明显的再灌注损伤。缺血时间长，恢复血供则易导致再灌注损伤。若缺血时间过长，缺血器官因发生不可逆性损伤，甚至坏死，而观察不到再灌注损伤。另外，不同器官发生再灌注损伤所需的缺血时间不同，如冠状动脉一般为15~45分钟，肝脏一般为45分钟，肾脏一般为60分钟，小肠大约为60分钟，骨骼肌甚至为4小时。不同动物再灌注损伤所需的缺血时间也不同，如小动物相对较短，大动物相对较长。 （二）侧支循环 缺血后侧支循环容易形成者，因缩短缺血时间和减轻缺血程度，不易发生再灌注损伤。 （三）需氧程度 心、脑等需氧量高的器官易发生缺血－再灌损伤。（四）再灌注的条件再灌注液体压力大小、温度、pH值以及电解质的浓度都与再灌注损伤密切相关。降低再灌注液的速度、压力、温度、pH值及Ca2•,Na十含量，能减轻再灌注损伤；或适当增加灌注液K+,Mg“含量，有利于减轻再灌注损伤。 第二节发生机制 缺血－再灌注损伤的发生机制尚未彻底阐明，目前认为自由基生成增多、细胞内钙超载和炎症反应过度激活是缺血－再灌注损伤的重要发病机制。 一、自由基增多 （一）自由基概念及分类 自由基(free ra小cal)是指在外层电子轨道上具有单个不配对电子的原子、原子团或分子。在形成分子时，化学键中电子必须成对出现，而在反应中自由基必须夺取其他物质的一个电子，使自已形成稳定的结构，因此自由基化学性质非常活泼。 生物体系中自由基主要有： 1.氧自由基由于特殊的电子排列结构，氧分子(02)极易形成自由基，这些由氧分子形成的自由基统称为氧自由基(oxygen free ra：疲乏无力｝ 肾缺血卜>:，少尿： 体循环淤血 咽颈静脉怒张： :.. r ..______.J！临床表现 （二）肺循环淤血 肺循环淤血主要见于左心衰竭患者。当肺毛细血管樑压升高，首先出现肺循环淤血，严重时可出现肺水肿(pulmonary edema)。肺淤血、肺水肿的共同表现是呼吸困难(dyspnea)，为患者气短及呼吸费力的主观感觉，具有一定的限制体力活动的保护意义，也是判断肺淤血程度的指标。 1.呼吸困难发生的基本机制心肺淤血、肺水肿导致肺顺应性降低，要吸入同样量的空气，需要增加呼吸肌做功，消耗更多的能量，故患者感到呼吸费力；©支气管黏膜充血、肿胀及气道内分泌物导IOTEtacap illa1y J receptor)，引起反射性浅快呼吸。 致气道阻力增大；＠肺毛细血管压增高和间质水肿使肺间质压力增高，刺激肺毛细血管旁J受体(jux以往曾认为呼吸困难还与缺氧有关，但心功能不全患者动脉血氧分压及含量通常在正常范围3当用静脉扩张剂使左房压迅速降低时，在呼吸困难消失的同时，反可有动脉血氧饱和度降低。这可能与左房压突然下降，肺血流向肺下叶转移，使肺下叶淤血加重而通气量减少（顺应性降低），导致功能性分流增加有关。2呼吸困难的表现形式根据肺淤血和肺水肿的严重程度，呼吸困难可有不同的表现形式。.(1)劳力性呼吸困难：轻度左心衰竭患者仅在体力活动时出现呼吸困难，休息后消失，称为劳力性呼吸困难(dyspneaexertion)，为左心衰竭最早的表现。其机制是心体力活动时四肢血流量增：on加，回心血量增多，肺淤血加重；＠体力活动时心率加快，舒张期缩短，左心室充盈减少，肺循环淤血加重；＠体力活动时机体需氧量增加，但衰竭的左心室不能相应地提高心排血量，因此机体缺氧进一步加重，刺激呼吸中枢，使呼吸加快加深，出现呼吸困难。(2)夜间阵发性呼吸困难夜间阵发性呼吸困难(paroxysmald)亦是左心衰竭早nocturnal：yspnea期的典型表现。患者夜间入睡后（多在入睡1~2小时后）因突感气闷、气急而惊醒，被迫坐起，可伴有咳嗽或泡沫样痰，发作较轻者在坐起后有所缓解，经一段时间后自行消失。严重者可持续发作咳粉，红色泡沫样痰甚至发展为急性肺水肿。夜间阵发性呼吸困难的发生机制是：心患者入睡后由端坐位改为平卧位，下半身静脉回流增多，水肿液吸收入血液循环也增多，加重肺淤血；＠入睡后迷走神经紧张性增高，使小支气管收缩，气道阻力增大；＠熟睡后中枢对传入刺激的敏感性降低，只有当肺淤血程度较为严重，动脉血氧分压降低到一定程度时，方能刺激呼吸中枢，使患者感到呼吸困难而惊醒。若患者在气促咳嗽的同时伴有哮呜音，则称为心性哮喘(cardiacasthma)。(3)端坐呼吸：患者在静息时已出现呼吸困难，平卧时加重，故需被迫采取端坐位或半卧位以减轻呼吸困难的程度，称为端坐呼吸(01thopnea)。其机制是心端坐位时下肢血液回流减少： ，肺淤血减 l 轻；＠脯肌下移，胸腔容积增大，肺活量增加，通气改善＠端坐位可减少下肢水肿液的吸收，使血容；I I射血分数减少l一一一一一亡＿丿量降低，减轻肺淤血。端坐呼吸是左心衰竭造成严___＿ 器官灌注减少 I (4)急性肺水肿为急性左心衰竭的主要临床：气道阻力增大，了－端坐呼吸重肺淤血的表现。 肺顺应性降低 表现。由千突发左心室排血减少，引起肺静脉和肺/,____r7r1f1rIIIlIII r-—....., f--.....,,_＿.....,，一-IIIIIIIJ毛细血管压力急剧升高，毛细血管壁通透性增大，血浆渗出到肺间质与肺泡而引起急性肺水肿。此'---''---''---''--－丿时，患者可出现发组、气促、端坐呼吸、咳嗽、咳粉红色（或无色）泡沫样痰等症状和体征（图15-8)。 左心衰竭引起长期肺淤血，肺循环阻力增加，匿15-8左心衰竭临床表现的病理生理基础使右心室后负荷增加，久之可引起右心衰竭。当病\______../：临床表现情发展到全心衰竭时，由千部分血液淤积在体循环，肺淤血可较单纯左心衰竭时有所减轻。 第六节防治的病理生理基础 心功能不全是一种进行性的病变，一旦起始便不断发展。随着对心功能不全发生机制认识的不断深入，心功能不全的治疗模式也发生了很大的变化，治疗方式巳从过去的短期血流动力学／药理学,:l ii,措施转变为长期的修复性策略，治疗目标不仅仅是改善症状，更重要的是抑制神经-体液系统的过度延长寿命。塞和痉挛，控制血压，纠正血脂异常，有规律的运动，戒烟限酒和控制肥胖等。此外，消除诱因是一个乱等。 —、调整神经－体液系统失衡及干预心室重塑 二、减轻心脏的前负荷和后负荷（一）调整心脏前负荷激活，防止和延缓心肌重塑的发展，从而降低心功能不全的死亡率和住院率，提高患者的生活质量和。例如，解除冠脉堵首先，必须采取积极有效的措施防治可能导致心功能不全发生的原发性疾病酸碱平衡紊。例如，控制感染、避免过度紧张和劳累、合理补液、纠正电解质和不可忽视的防治环节。血管紧张素神经－体液系统的功能紊乱在心室重塑和心功能不全的发生和发展中起重要作用管紧通过抑制循环和心脏局部的肾素－血inh伽tor,ACEI)(angiotensin转换酶抑制剂conversing enzyme和一氧化氮II，抑制缓激肤的降解，减少胶原沉积，促进张素系统，延缓心室重塑；并可作用千激肤酶ACEI已成为治疗慢性心力衰竭的常规药。目前，前列环素产生，改善急性心肌梗死后冠状动脉血流体管紧张素受ACEI者，可用血对于不能耐受。物，可以降低心力衰竭的住院率，降低病残率和病死率害作用，交感替代。儿茶酚胺长期升高对心脏具有明显的损ARB)阻滞剂(angiotensin blocker, receptor神经兴奋引起的儿茶酚胺释放增加可造成心肌队肾上腺素受体过度兴奋，进而使受体对儿茶酚胺刺。B肾上sitization)心肾上腺素受体数量减少，这是心脏收缩功能受损的重要机制(dese激发生减敏n腺素受体阻滞剂可防止交感神经对衰竭心肌的恶性刺激，改善慢性心功能不全患者的心室重塑，提高。。醒固酮桔抗剂螺内酷也有减轻心室重塑的心脏保护作用生存质量，降低患者的病死率。利尿剂通过抑制肾小管对钠对有淤血和液体洈留的心功能不全患者，应适当限制钠盐的摄入水重吸收而降低血容量，不仅可通过降低前负荷而减轻水肿及淤血症状，也可改善患者的泵血功能和静脉血管。ACEI和B肾上腺素受体阻滞剂是治疗心功能不全的主要药物目前，利尿剂、运动耐量。。扩张剂如硝酸甘油等，可减少回心血最，减轻心脏的前负荷（二）降低心脏后负荷量缩血管物质分泌，患者的外周阻力增加，心脏后负荷增心功能不全时，由于交感神经兴奋和大等降低外周阻力，不仅可降低心脏后负荷，减少心肌耗氧量，而且可因射ACEI大。选用合适的药物如。血时间延长及射血速度加快，在每搏做功不变的条件下使心搏出量增加。对千收缩性心力衰竭且心腔扩大明显、心率过快的患者，可选择性应用洋地黄类药物（地高辛）A-Na+Ca2＋交换，提高十浓度升高，促进细胞内Na－P肾上腺素受体阻滞剂LiJ。但细胞内Ca2＋浓度，从而发挥正性肌力作用三、改善心肌的收缩和舒张性能洋地黄制剂通过抑制细胞膜Na+－K+-ATP酶，使是，应用地高辛虽可改善心功能不全患者的临床表现，但不能降低患者的病死率，应与利尿剂、ACEI和B肾上腺素受体阻滞剂联合应用I降低前负荷（图15-9)。 此外，严重心力衰竭特别是左心衰竭时，患者可因血流速度减慢和肺换气障碍引起缺氧。 抗心律失常药 对于有呼吸困难并出现低氧血症的患者，吸氧可提高氧分压和血浆内溶解的氧趾，改善组织 图15-9心力衰竭药物治疗的病理生理基础OT@的供氧。心肌能量药物如能量合剂、葡萄糖、氯化钾、肌昔等可能具有改善心肌代谢的作用。对于有严重血流动力学障碍的瓣膜狭窄或反流的患者，可考虑做瓣膜置换或修补术。对难治性的严重心力衰竭患者可考虑采用人工心脏或心脏移植。S》（吴立玲） 1.呼吸道感染为什么易诱发心功能不全？2.心功能不全患者出现心率加快的机制及对心功能的影响。 3.左心衰竭患者的动脉血压可能会出现哪些变化？为什么？4.右心衰竭患者发生下肢水肿的机制是什么？ l中华医学会心血管病学分会，中华心血管病杂志编辑委员会．中国心力衰竭诊断和治疗指南2014中华心血管病杂志，2014,42:98-122.2.陈伟伟，高润霖，刘力生，等《中国心血管病报告2016》概要中国循环杂志，2017,32:521-530. 第十六章肺功能不全 肺的主要功能是与外界进行气体交换，通过其外呼吸功能不断给机体提供02，排出CO2，以维持机体血气平衡和内环境稳定。肺的功能还包括屏障防御、免疫、代谢分泌等非呼吸功能(nonrespiratory function)。许多病理性因素可导致肺的上述功能发生改变，从而引起肺部疾病和生命活动的异常。各种病因无论是引起肺组织还是呼吸道的损伤，均可引起机体出现呼吸困难和Pa02降低，甚至PaC02升高；呼吸困难有时表现为吸气性，而有时却表现为呼气性。本章从临床常见的肺外呼吸功能严重障碍入手，介绍呼吸功能衰竭发生的病因、机制、代谢功能改变及临床防治的病理生理基础。 呼吸衰竭(respiratory failure)指由各种原因引起肺通气和（或）换气功能严重障碍，以致在静息呼吸状态，吸入空气时，出现低氧血症(Pa02降低）伴有或不伴有二氧化碳渚留(PaC02增高），从而引起机体一系列病理生理改变和临床表现的综合征。呼吸功能衰竭缺乏特异性临床表现，因此其诊断主要依赖动脉血气分析：在海平面、静息状态、呼吸空气的条件下，Pa02低于60rnmHg，伴有或不伴有PaC02高于50mrnHg，而且排除外呼吸功能外的原因，如心内解剖分流和原发性心排血量降低等因素，可诊断为呼吸功能衰竭；当吸入气的氧浓度(fraction of inspiration oxygen, Fi02)不足20％时，用呼吸衰竭指数(respiratory failure index, RFI)作为诊断呼吸衰竭的指标。RFI=Pa0/Fi02，如RFI:'S300可诊断为呼吸衰竭。 正常人Pa02随年龄、运动及所处海拔高度而异，成年人在海平面静息时Pa02的正常范围为(1000.32x年龄）土4.97mrnHg,PaC02极少受年龄影响，正常范围为(40土5.04)mmHg。 呼吸衰竭的分类根据动脉血气特点可以分为：I型呼吸衰竭，即低氧血症型呼吸衰竭(hypoxemic respiratory failure)，血气特点为Pa02<60mmHg, PaC02降低或正常；lI型呼吸衰竭，即高碳酸血症型呼吸衰竭(hypercapnic respiratory failure)，血气特点为Pa02<60mmHg,同时伴有PaC02>50mmHg；根据发病机制特点，分为通气性和换气性；根据原发病变部位特点，分为中枢性和外周性；根据发病的缓急，分为慢性和急性呼吸衰竭（图16-l)。 由心能抢机如瞳 要时阻 功活性 主足 起引 不气砐症生急 豆归蝎 mm气钰如Hg 晶芯伴 曰“蝎 笃时伴以性呼衰 能＋引程更能 阳五言畦归鳍鳍臣吓貊口 4通急危慢偿感常常 迁酗归即归“二罚”“ 呼吸衰竭的分类 氧般致 机及早适染表为 竭竭衰衰衰衰吸吸吸吸呼呼 呼呼性性性性气气急慢通换 竭蝎 衰衰吸吸呼呼 血气变化特点 ＿＿发病的机制 发病的急缓 呼吸衰竭分类一 第一节病因和发病机制 外呼吸包括肺通气和肺换气，前者指肺泡气与外界气体交换的过程，后者是肺泡气与血液之间的气体交换过程。呼吸衰竭则是肺通气或（和）肺换气功能严重障碍的结果。 —、肺通气功能障碍 正常成人在静息时有效通气摄约为41/min。当肺通气功能障碍使肺泡通气不足时可发生呼吸衰竭。肺通气障碍包括限制性通气不足和阻塞性通气不足。（一）肺泡通气不足呼气吸气呼气吸气图16-2不同部位气道阻塞呼吸困难的特征管壁海，又与管周围的肺泡结构紧密相连，因此随着吸气与呼气而伸缩，由千胸内压的改变，其内径也随之扩大和缩小。吸气时随着肺泡的扩张，细支气管受周围弹性组织牵拉，其口径变大和管道伸长；呼气时则小气道缩短变窄。慢性阻塞性肺疾患主要侵犯小气道，不仅可使管壁增厚或痉挛和顺应性降低，而且管腔也可被分泌物堵塞，肺泡壁的损坏还可降低对细支气管的牵引力，因此小气道阻力大大增加，患者主要表现为呼气性呼吸困难。 外周性气道阻塞的患者用力呼气时可引起小气道闭合，从而导致严重的呼气性呼吸困难。其机制为：用力呼气时胸内压和气道内压均高于大气压，在呼出气道上，压力由小气道至中央气道逐渐下降，通常将气道内压与胸内压相等的气道部位称为”等压点”(equal pressure point)。等压点下游端（通向鼻腔的一端）的气道内压低于胸内压，气道可能被压缩。正常人，气道的等压点位于有软骨环支撑的大气道，即使气道外压力大于气道内压力，也不会使大气道闭合。 慢性支气管炎时，大支气管内黏液腺增生，小气道管壁炎性充血水肿、炎症细胞浸润、上皮细胞与成纤维细胞增生、细胞间质增多，两者均可引起气道管壁增厚狭窄；气道高反应性和炎症介质可引起支气管痉挛；炎症累及小气道周围组织，引起组织增生和纤维化可压迫小气道；气道炎症使表面活性物质减少，表面张力增加，使小气道缩小而加重阻塞；黏液腺及杯状细胞分泌增多可加重炎性渗出物形成黏痰堵塞小气道。由于小气道的阻塞，患者在用力呼气时，气体通过阻塞部位形成的压差较大，使阻塞部位以后的气道内压低于正常，以致等压点由大气道上移至无软骨支撑的小气道，在用力呼气时小气道外的压力大于小气道内的压力，使气道阻塞加重，甚至使小气道闭合。 肺气肿时，由千蛋白酶与抗蛋白酶失衡，如炎症细胞释放的蛋白酶过多或抗蛋白酶不足，可导致细支气管与肺泡壁中弹性纤维降解，肺泡弹性回缩力下降，此时胸内负压降低（即胸内压升高），可压迫小气道，导致小气道阻塞；肺气肿患者肺泡扩大而数量减少，使细支气管壁上肺泡附着点(alveolar attach正常人用力呼气肺气肿者用力呼气ments)减少，肺泡壁通过密布的附着点牵拉支气管图16-3气道等压点上移与气道闭合壁是维持细支气管的形态和口径的重要因素，附着正常人等压点位于有软骨的细支气管，故用力呼点减少则牵拉力减少，可引起细支气管缩小变形，阻气不会引起气道闭合；肺气肿者由千肺泡弹性降力增加，气道阻塞；由于上述因素造成肺气肿患者肺低引起肺泡内压降低，从而导致等压点上移至无软骨小气道，用力呼气可使小气道闭合（压力单位泡回缩力降低，胸内压力（气道外的压力）增高，导cmH20,lcmH20=0.098kPa)致等压点上移至小气道，引起小气道闭合而出现呼气性呼吸困难（图16-3)。 （二）肺泡通气不足时的血气变化 总肺泡通气量不足会使肺泡气氧分压(alveolar P02, PA02)下降和肺泡气二氧化碳分压(alveolar PC02,PA CO2)升高，因而流经肺泡毛细血管的血液不能被充分动脉化，导致Pa02降低和PaC02升高，最终出现II型呼吸衰竭。此时，PaC02的增殖与Pa02降值成一定比例关系，其比值相当千呼吸商(respiratory quotient, R)。在呼吸空气的条件下，PAC02与肺泡通气量(VA)和体内每分钟产生的二氧化碳扯(carbon dioxide production, VC02, ml/min)，可以用下式表示（图16-4):由此可见，PaC02是反映总肺泡通气量变化的最佳指标。 o::> 150113 15L_＼＿_＿二二二：％）100 20 7510375厂厂丁＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿6.67so l。 肺泡通气量(Umin) 二、肺换气功能障碍 肺换气功能障碍包括弥散障碍、肺泡通气与血流比例失调以及解剖分流增加。 （一）弥散障碍(diffusion impairment) 指由肺泡膜面积减少或肺泡膜异常增厚和弥散时间缩短引起的气体交换障碍。肺泡气与肺泡毛细血管中血液之间的气体交换是一个物理弥散过程。气体弥散速度取决于肺泡膜两侧的气体分压差、气体的分子量和溶解度、肺泡膜的面积和厚度。气体弥散量还取决千血液与肺泡接触的时间。 1.弥散障碍的常见原因CD肺泡膜面积减少：正常成人肺泡总面积约为80m2。静息时参与换气的面积约为35-40m2，运动时增大。由于储备量大，只有当肺泡膜面积减少一半以上时，才会发生换气功能障碍。肺泡膜面积减少见于肺实变、肺不张、肺叶切除等。＠肺泡膜厚度增加：肺泡膜的薄区，为气体交换的部位，它是由肺泡上皮、毛细血管内皮及两者共有的基底膜所构成，其厚度不到lµm，是气体交换的部位。虽然气体从肺泡腔到达红细胞内还需经过肺泡表面的液体层、血管内血浆和红细胞膜，但总厚度不到5µm，故正常气体交换很快。当肺水肿、肺泡透明膜形成（主要成分是血浆蛋白和坏死的肺泡上皮碎片汃肺纤维化及肺泡毛细血管扩张等导致血浆层变厚时，可因弥散距离增宽使弥散速度减慢。＠弥撒时间缩短：正常静息时，血液流经肺泡毛细血管的时间约为0.75秒，而血液氧分压只需0.25秒就可升至肺泡气氧分压水平（图16-5)。肺泡膜病变和肺泡膜面积减少时，虽然弥散速度减慢，但在静息时气体交换在0.75秒内仍可达到血气与肺泡气的平衡，因而不发生血气的异常。 但是在体力负荷增加等使心输出量增加和肺血流加快时，P02PC02(mmHg)100Pa02血液和肺泡接触时间过于缩短，导致低氧血症。 ,.多·乡，，，，，一2.弥散障碍时的血气变化肺泡膜病变加上肺血流,,,,,,,增快只会引起Pa02降低，但不会使PaC02增高。因为CO2Pv Ir,~/''在水中的溶解度比02大，故弥散速度比02快，能较快地弥散入肺泡使PaC02与PAC02取得平衡。只要病人肺泡通气20卜40jPaC02量正常，就可保持PaC02与PAC02正常。如果存在代偿性通气过度，则可使PAC02与PaC02低于正常。 0.250.500.75s（二）肺泡通气与血流比例失调血液流经肺泡时能否获得足够的氧和充分地排出的血气变化CO2，使血液动脉化，还取决千肺泡通气批与血流量的比例。实线为正常人；虚线为肺泡膜增厚如肺的总通气量和总血流量正常，但肺通气或（和）血流不t iL患者均匀，造成部分肺泡通气与血流比例失洞(ventilationperlusion imbalance)（图16-6)，也可引起气体交换障碍，导致呼吸衰竭。这是肺部疾患引起呼吸衰竭最常见和最重要的机制。 (2)解剖分流(1)正常（真性静脉血掺杂） 通气不足血流不足 (3)功能分流(4)死腔样通气 正常成人在静息状态下，肺泡每分通气量(VA)约为4L，每分钟肺血流量(Q)约为5L，两者的比率(V A/Q)约为0.8。健康人肺各部分通气与血流的分布也是不均匀的。直立位时，由千重力的作用，胸腔内负压上部比下部大，故肺尖部的肺泡扩张的程度较大，肺泡顺应性较低，因而吸气时流向上肺肺泡的气量较少，使肺泡通气量自上而下递增。重力对血流的影响更大，上肺与下肺血流量的差别比通气量的差别更明显，故使肺部的礼／Q自上而下递减。正常青年人肺尖部VA/Q可高达3.0，而肺底部仅有0.6，且随年龄的增长，这种差别更大。这种生理性的肺泡通气与血流的比例不均衡是造成正常Pa02比PA02稍低的主要原因。当肺组织发生病变时，由千肺病变轻重程度与分布的不均匀，使各部分肺的通气与血流的比例不平衡，可以造成严重的肺泡通气与血流比例失调，导致换气功能障碍（图16-7)。 -------/血流 50"/o容I通气___/j．05 I l l底部顶部 43>-25cmH20胸内压(cmH20)肋骨位置 图16-7直立体位时肺泡通气分布的特点(A)及生理性通气与血流的比例改变(B)1.部分肺泡通气不足支气管哮喘、慢性支气管炎、阻塞性肺气肿等引起的气道阻塞，以及肺纤维化、肺水肿等引起的限制性通气障碍的分布往往是不均匀的，可导致肺泡通气的严重不均。病变重的部分肺泡通气明显减少，但流经病变肺泡的血液未相应减少，甚至还可因炎性充血等使血流增多（如大叶性肺炎早期），使VA/Q显著降低，以致流经这部分肺泡的静脉血未经充分动脉化（与氧结合不充分）便掺入动脉血内。这种情况类似动－静脉短路，故称功能性分流(functional shunt)，又称静脉血掺杂(venous admixture)。正常成人由于肺内通气分布不均匀形成的功能性分流约占肺血流量的3%，慢性阻塞性\肺疾患严重时，功能性分流可增加到肺血流量的(j()30%-50%，从而严重地影响换气功能。97.5％酗2部分肺泡通气不足时，动脉血的血气改变：部分肺泡通气不足时，病变肺区的汇／O可低达0.1以下，(弓誕炖流经此处的静脉血不能充分动脉化，其氧分压与氧含mn)量降低而二氧化碳分压与含量则增高。这种血气变化可引起代偿性呼吸运动增强和总通气量恢复正常或增加，主要是使无通气障碍或通气障碍较轻的肺泡通气量增加，以致该部分肺泡的汇／O显著大于0.8。 流经这部分肺泡的血液P02显著升高，但氧含量则增加很少（由氧解离曲线特性决定），而二氧化碳分压与含量均明显降低（由二氧化碳解离曲线决定，图16。 8)。来自汇／O降低区与趴／O增高区的血液混合而 成的动脉血的氧含量和氧分压均降低，二氧化碳分压和含量则可正常。如代偿性通气增强过度，尚可使图16-8血液氧和二氧化碳解离曲线PaC02低于正常。如肺通气障碍的范围较大，加上代下面曲线示氧分压与氧含量的关系；上面两曲线偿性通气增强不足，使总的肺泡通气量低于正常，则示二氧化碳含量取决于二氧化碳分压和血氧饱汇／0<0.8>0.8=0.8>0.8<0.8Pa02j j r r j j j Ca02L i r L L l注：N为正常；Pa02为动脉血氧分压；PaC02为动脉血二氧化碳分压；Ca02为动脉血氧含拭；CaC02为动脉血二氧化碳含址2.部分肺泡血流不足肺动脉栓塞、弥散性血管内凝血、肺动脉炎、肺血管收缩等，都可使部分肺泡血流减少，患部肺泡血流撮减少但通气未相应减少甚至增多，导致VA/Q显著大千正常，使患部肺泡通气不能充分被利用，称为死腔样通气(dead space lik e ventilation)。正常人肺的生理死腔(deadspace, VD)约占潮气量(tidal volume, VT)的30%，疾病时功能性死腔(functional dead space, VDf)可显著增多，使VD/VT高达60%-70%，从而导致呼吸衰竭。 部分肺泡血流不足时，动脉血气改变：部分肺泡血流不足时，病变肺区肺泡VA/Q可高达10以上，流经的血液Pa02显著升高，但其氧含量却增加很少（由氧解离曲线特性决定）；而在健康的肺区，却因血流量增加而使其V A/Q低千正常，这部分血液不能充分动脉化，其氧分压与氧含擞均显著降低，二心I.,氧化碳分压与含矗均明显增高。最终混合而成的动脉血Pa02降低，PaC02的变化则取决于代偿性呼吸增强的程度，可以降低、正常或升高（表16-2)。 病变的肺区健康的肺区全肺 ＿，严嘈． 注：N为正常；Pa02为动脉血氧分压；PaC02为动脉血二氧化碳分压；Ca02为动脉血氧含量；CaC02为动脉血二氧化碳含址总之，无论是部分肺泡通气不足引起的功能性分流增加，还是部分肺泡血流不足引起的功能性死腔增加，均可导致Pa02降低，而PaC02可正常或降低；严重的肺内分流（功能性分流和死腔通气）可引起PaC02升高，出现高碳血症型呼吸衰竭(II型呼吸功能衰竭）。 （三）解剖分流增加 解剖分流(anatomic shunt)是指一部分静脉血经支气管静脉和极少的肺内动－静脉交通支直接流入肺静脉。生理情况下，肺内也存在少量的解剖分流。这些解剖分流的血流量正常约占心输出量的2%～3%。支气管扩张症可伴有支气管血管扩张和肺内动－静脉短路开放，使解剖分流量增加，静脉血掺杂异常增多，而导致呼吸衰竭。解剖分流的血液完全未经气体交换过程，故又称为真性分流(true shunt)。在肺实变和肺不张时，病变肺泡完全失去通气功能，但仍有血流，流经的血液完全未进行气体交换而掺入动脉血，类似解剖分流。吸入纯氧可有效地提高功能性分流的Pa02，而对真性分流的Pa02则无明显作用，用这种方法可对两者进行鉴别。 三、常见呼吸系统疾病导致呼吸功能衰竭的机制 在呼吸衰竭的发病机制中，单纯通气不足或单纯换气功能障碍，如单纯弥散障碍，单纯肺内分流增加或单纯死腔增加的情况较少见，往往是几个因素同时存在或相继发生作用。例如，在急性呼吸窘迫综合征时，既有由肺不张引起的肺内分流，有微血栓形成和肺血管收缩引起的死腔样通气，还有由肺水肿引起的气体弥散功能障碍等。 1.急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)与呼吸衰竭ARDS是由急性肺损伤(acute lung injury, ALI）引起的一种急性呼吸衰竭。急性肺损伤的原因很多，可以是全身性病理过程，如休克、大面积烧伤、败血症等；化学性因素，如吸入毒气、烟雾、胃内容物等；物理性因素，如化学损伤、放射性损伤等；生物因素，如肺部冠状病毒感染引起的严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome, SARS)等；或由某些治疗措施，如作体外循环、血液透析等所致。由此可见，ARDS是由不同病因引起的具有明显特征性的急性肺损伤，其损伤特点为弥散性肺泡损伤(diffu se alveolar damage)，特征性病理改变包括肺泡上皮、血管内皮损伤、肺泡膜通透性增加、大量中性粒细胞浸润，肺泡内透明膜形成，以低氧血症和呼吸窘迫为主要临床表现的临床综合征。 急性肺损伤的发生机制很复杂，尚未完全阐明。不同病因造成急性肺损伤的机制包括：心致病因子可直接作用于肺毛细血管、肺泡上皮细胞及肺泡膜，进而引起广泛性肺损伤；＠主要通过激活白细胞、巨噬细胞和血小板间接地引起肺损伤；＠大量中性粒细胞在细胞因子［如肿瘤坏死因子a(TNFa)、白细胞介素(IL-8)、脂多糖(LPS)、补体5a(C5a)、白三烯B4(LTB4)、血栓素A2(TXA2)、血小板活化因子(PAF)、纤维蛋白降解产物(FDPs)］等作用下，激活和聚集于肺、黏附于肺泡毛细血管内皮，释放氧自由基、蛋白酶和炎症介质等，损伤肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞；＠血管内膜的损伤和中性粒细胞浸润及肺组织释放的促凝物质，导致血管内凝血，形成微血栓，后者通过阻断血流进一步@引起肺损伤通过形成纤维蛋白降解产物及释放TXA2等血管活性物质进一步使肺血管通透性增高。\OTF急性肺损伤引起呼吸衰竭的机制是由于肺泡－毛细血管膜的损伤及炎症介质的作用使肺泡上皮和毛细血管内皮通透性增高，引起渗透性肺水肿（水肿液富含蛋白）及透明膜5雇形成，致肺弥散性功能障碍。肺泡1I型上皮细胞损伤使表面活性物质生成S伈减少，加上水肿液的稀释和肺泡过度通气消耗表面活性物质，使肺泡表面张力增高，肺的顺应性降低，引起肺不张。肺不张、肺水肿以及炎症介质引起的支气管痉挛均可引起肺泡通气量降低和肺内功能性分流增加；肺内DIC及炎症介质引起的肺血管收缩，可导致死腔样通气增加。肺弥散功能障碍、肺内功能性分流和死腔样通气均使Pa02降低，导致I型呼吸衰竭。在上述机制中，肺泡通气血流比例失调是ARDS患者呼吸衰竭的主要发病机制。患者由于Pa02降低对血管化学感受器的刺激和肺充血、水肿对肺泡毛细血管旁J感受器的刺激，使呼吸运动加深加快，导致呼吸窘迫和PaC02降低。故ARDS患者通常发生1型呼吸衰竭；极端严重病人，由千肺部病变广泛，肺总通气量减少，引起PaC02升高，从而导致ARDS患者从1型呼吸衰竭加重为11型呼吸衰竭（图16-9)。 『盲一 致病因子 ＝之1单核－巨噬细胞系统激活匕~ 肺泡－毛细血管膜损伤 ＿盲一 三三l三三 I呼吸衰竭(I型或II型）1 2.慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)与呼吸衰竭COPD指由慢性支气管炎和肺气肿引起的慢性气道阻塞，简称＂慢阻肺＂，其共同特征是管径小于2mm的小气道阻塞和阻力增高。COPD是引起慢性呼吸衰竭(chronic respiratoryfailure)的最常见的原因。其机制涉及：CD阻塞性通气障碍：炎细胞浸润、充血、水肿、黏液腺及杯状细胞增殖、肉芽组织增生引起的支气管壁肿胀；气道高反应性S｀炎症介质作用引起的支气管痉挛；黏液分泌多、纤毛细胞损伤引起的支气管腔堵塞；小气道阻塞、肺泡弹性回缩力降低引起的气道等压点上移。＠限制性通气障碍：II型上皮细胞受损及表面活性物质消耗过多引起的肺泡表面活性物质减少，营养不良、缺氧、酸中毒、呼吸肌疲劳引起的呼吸肌衰竭。＠弥散功能障碍：肺泡壁损伤引起的肺泡弥散面积减少和肺泡膜炎性增厚。＠肺泡通气与血流比例失调：气道阻塞不均引起的部分肺泡低通气，肺血管收缩和肺血管改建引起的部分肺泡低血流（图16-10)。 四、临床常用肺通气功能评价指标 肺通气功能检测是临床诊断呼吸系统疾病和评价呼吸功能的重要辅助检测指标，临床常用的指标包括：支气管壁肿胀、肺泡表面活性物质减少痉挛、堵塞等气道等压点上移肺顺应性降低和肺肺泡弥散面积泡通气降低肺泡低血流量通气功能障碍包括换气功能障碍包括弥散障碍阻塞性和限制性和通气血流比例失调I呼吸衰竭(1或11型） 1.每分通气量(minute ventilation, VE)指在安静状态下，测定的每分通气量。该指标可以反映肺通气储备功能，VE降低说明肺通气功能损伤严重。 xlOO％临床上常用其反映气道阻力。 第二节呼吸衰竭时主要的代谢功能变化 呼吸衰竭时发生的低氧血症和高碳酸血症可影响全身各系统的代谢和功能，首先是引起一系列代偿适应性反应，以改善组织的供氧，调节酸碱平衡和改变组织器官的功能、代谢以适应新的内环境。呼吸衰竭严重时，如机体代偿不全，则可出现严重的代谢功能紊乱。 —、酸碱平衡及电解质紊乱 I型和II型呼吸衰竭时均有低氧血症，因此均可引起代谢性酸中毒；II型呼吸衰竭时低氧血症和高碳酸血症并存，因此可有代谢性酸中毒和呼吸性酸中毒；ARDS患者由千代偿性呼吸加深加快，可出现代谢性酸中毒和呼吸性碱中毒；若给呼吸功能衰竭患者应用人工呼吸机、过量利尿剂或NaHC03等则可引起医源性呼吸性或代谢性碱中毒。一般而言，呼吸衰竭时常发生混合性酸碱平衡紊乱。 （一）代谢性酸中毒 严重缺氧时无氧代谢加强，乳酸等酸性产物增多，可引起代谢性酸中毒。此外，呼吸衰竭时可能出现功能性肾功能不全，肾小管排酸保碱功能降低，以及引起呼吸衰竭的原发疾病或病理过程，如感染、休克等均可导致代谢性酸中毒。此时血液电解质主要有以下变化：心血清钾浓度增高：由于酸中毒可使细胞内k十外移及肾小管排k十减少，导致高血钾；＠血清氯浓度增高：代谢性酸中毒时由于HCO；降低，可使肾排Cl一减少，故血汀常增高。 （二）呼吸性酸中毒 II型呼吸衰竭时，大量二氧化碳渚留可引起呼吸性酸中毒，此时可有高血钾和低血氯。造成低血氯的主要原因是：高碳酸血症使红细胞中HCO；生成增多，后者与细胞外Cl一交换使Cl一转移入细胞；酸中毒时肾小管上皮细胞产生N比增多，NaHC03重吸收增多，使尿中NH4Cl和NaCl的排出增加，均使血清Cl一降低。当呼吸性酸中毒合并代谢性酸中毒时，血Cl一可正常。 （三）呼吸性碱中毒I型呼吸衰竭时，因缺氧引起肺过度通气，可发生呼吸性碱中毒。此时患者可出现血钾降低，血氯增高。 二、呼吸系统变化 Pa02降低作用千颈动脉体与主动脉体化学感受器，反射性增强呼吸运动，此反应要在Pa02低于60mmHg才明显，Pa02为30mmHg时肺通气最大。缺氧对呼吸中枢有直接抑制作用，当Pa02低于30mmHg时，此作用可大千反射性兴奋作用而使呼吸抑制。PaC02升高主要作用千中枢化学感受器，使呼吸中枢兴奋，引起呼吸加深加快。但当PaC02超过80mmHg时，则抑制呼吸中枢，此时呼吸运动主要靠动脉血低氧分压对血管化学感受器的刺激得以维持。因此，在这种情况下，吸氧浓度不宜过高（一般30％的氧），以免完全纠正缺氧后出现呼吸抑制，使高碳酸血症加重，病情进一步恶化。 引起呼吸衰竭的呼吸系统疾病本身也会导致呼吸运动的变化。如中枢性呼吸衰竭时呼吸浅而慢，可出现潮式呼吸、间歇呼吸、抽泣样呼吸、叹气样呼吸等呼吸节律紊乱。其中最常见者为潮式呼吸，可能由千呼吸中枢兴奋过低而引起呼吸暂停，从而使血中CO2逐渐增多，PaC02升高到一定程度使呼吸中枢兴奋，恢复呼吸运动，从而排出CO2，使PaC02降低到一定程度又可导致呼吸暂停，如此形成周期性呼吸运动。在肺顺应性降低所致限制性通气障碍的疾病，因牵张感受器或肺毛细血管旁感受器(j uxtapulmonary capillary receptor, J感受器）受刺激而反射性地引起呼吸运动变浅变快。阻塞性通气障碍时，由于气体受阻，呼吸运动加深，由于阻塞的部位不同，表现为吸气性呼吸困难或呼气性呼吸困难。 在生理情况下，肺通气lL呼吸肌耗氧约0.5ml。在静息时呼吸运动的耗氧量约占全身耗氧量的1%~3%。呼吸衰竭时，如存在长时间增强的呼吸运动，使呼吸肌耗氧增加，加上血氧供应不足，可能导致呼吸肌疲劳，使呼吸肌收缩力减弱，呼吸变浅变快。呼吸浅则肺泡通气量减少，可加重呼吸衰竭。 三、循环系统变化 一定程度的Pa02降低和PaC02升高可兴奋心血管运动中枢，使心率加快、心肌收缩力增强、外周血管收缩，加上呼吸运动增强使静脉回流增加，导致心排血量增加。但缺氧和二氧化碳涨留对心、血管的直接作用是抑制心脏活动，并使血管扩张（肺血管例外）。一般器官的血管运动通常主要受神经调节，但脑血管与冠脉则主要受局部代谢产物，如腺昔等的调节，从而导致血流分布的改变，有利千保证心、脑的血液供应。 严重的缺氧和CO2滞留可直接抑制心血管中枢和心脏活动，扩张血管，导致血压下降、心肌收缩力下降、心律失常等严重后果。呼吸衰竭可累及心脏，主要引起右心肥大与衰竭，即肺源性心脏病。肺源性心脏病的发病机制较心L复杂心肺泡缺氧和CO2滞留所致血液W浓度过高，可引起肺小动脉收缩(CO2本身对肺血管起扩张作用），使肺动脉压升高，从而增加右心后负荷；＠肺小动脉长期收缩，缺氧均可引起无肌型肺微动脉肌化，肺血管平滑肌细胞和成纤维细胞肥大增生，胶原蛋白与弹性蛋白合成增加，导致肺血管壁增厚和硬化，管腔变窄，由此形成持久而稳定的慢性肺动脉高压；＠长期缺氧引起的代偿性红细胞增多症可使血液的黏度增高，也会增加肺血流阻力和加重右心的负荷；＠有些肺部病变如肺小动脉炎、肺毛细血管床的大量破坏、肺栓塞等也能成为肺动脉高压的原因；＠缺氧和酸中毒降低心肌舒、缩功能；＠呼吸困难时，用力呼气则使胸内压异常增高，心脏受压，影响心脏的舒张功能，用力吸气则胸内压异常降低，即心脏外面的负压增大，可增加右心收缩的负荷，促使右心衰竭。 呼吸衰竭是否可累及左心尚有争论，目前倾向千可累及左心。肺源性心脏病患者心功能失代偿时有半数肺动脉樑压增高，说明有左心功能不全，其中也可能有部分病例合并有冠心病；ARDS的死亡病例中也有半数发生左心衰竭，这些都支持肺部疾病可累及左心的观点。其机制为：心低氧血症和酸中毒同样能使左心室肌收缩性降低；＠胸内压的高低同样也影响左心的舒缩功能；＠右心扩大和右心室压增高将室间隔向左侧推移，可降低左心室的顺应性，导致左室舒张功能障碍。 四、中枢神经系统变化 中枢神经系统对缺氧最敏感，当Pa02降至60mmHg时，可出现智力和视力轻度减退。如Pa02迅速降至40-50mmHg以下，就会引起一系列神经精神症状，如头痛、不安、定向与记忆障碍、精神错乱、嗜睡，以致惊厥和昏迷等。慢性呼吸衰竭CO2渚留和缺氧都可引起中枢神经的损伤，特别是当PaC02超过80mmHg时，可引起头痛、头晕、烦躁不安、言语不清、扑翼样震颤、精神错乱、嗜睡、抽搞、呼吸抑制等，即所谓CO2麻醉(carbon dioxide narcosis)。缺氧和高碳酸血症引起的神经精神症状应与“脑型氧中毒”相区分，前者患者昏迷后才出现抽描，而后者患者是清醒时发生抽描。由呼吸衰竭引起的脑功能障碍称为肺性脑病(pulmonary encephalopathy)。Il型呼吸衰竭患者肺性脑病的发病机制与高碳酸血症、酸中毒和缺氧引起的脑水肿和神经元功能障碍有关。 （一）酸中毒和缺氧对脑血管的作用 酸中毒使脑血管扩张，PaC02升高lOmmHg约可使脑血流量增加50%。缺氧也使脑血管扩张。缺氧和酸中毒还能损伤血管内皮使其通透性增高，导致脑间质水肿。缺氧使细胞ATP生成减少，影响Na十－K＋泵功能，可引起细胞内Na十及水增多，形成脑细胞水肿。脑充血、水肿使颅内压增高，压迫脑血管，更加重脑缺氧，由此形成恶性循环，严重时可导致脑症形成。此外，脑血管内皮损伤尚可引起血管内凝血，这也是肺性脑病的发病因素之一。 （二）酸中毒和缺氧对脑细胞的作用 正常脑脊液的缓冲作用较血液弱，其pH也较低，PC02比动脉血高。因血液中的HCO；及H十不易通过血脑屏障进入脑脊液，故脑脊液的酸碱调节需时较长。呼吸衰竭时脑脊液的pH变化比血液更为明显。当脑脊液pH低于7.25时，脑电波变慢，pH低于6.8时脑电活动完全停止。神经细胞内酸中毒一方面可增加脑谷氨酸脱狻酶活性，使丫－氨基丁酸生成增多，导致中枢抑制；另一方面增强磷脂酶活性，使溶酶体水解酶释放，引起神经细胞和组织的损伤（见第七章缺氧章节）。 部分肺性脑病患者表现为神经兴奋、躁动，可能因发生代谢性碱中毒所致。然而酸中毒的患者也有1/3表现为神经兴奋，其机制尚不清楚。 五、肾功能变化 呼吸衰竭时，可引起肾受损，轻者尿中出现蛋白、红细胞、白细胞及管型等，严重时可发生急性肾衰竭，出现少尿、氮质血症和代谢性酸中毒。此时肾结构往往并无明显改变，为功能性肾衰竭。肾衰竭的发生是由于缺氧与高碳酸血症反射性地通过交感神经使肾血管收缩，肾血流量严重减少所致。 六、胃肠变化 严重缺氧可使胃壁血管收缩，因而能降低胃黏膜的屏障作用，CO2游留可增强胃壁细胞碳酸酐酶叩{gi活性，使胃酸分泌增多，加之有的患者还可合并弥散性血管内凝血、休克等，故呼吸衰竭时可出现胃肠黏膜糜烂、坏死、出血与溃疡形成等病变。 第三节呼吸衰竭防治的病理生理基础 一、防止与去除呼吸衰竭的原因如慢性阻塞性肺疾患的患者若发生感冒与急性支气管炎，可诱发呼吸衰竭和右心衰竭，故应注意预防，一旦发生呼吸道感染应积极进行抗感染治疗。 二、提高Pa02呼吸衰竭者必有低张性缺氧，应尽快将Pa02提高到50mmHg以上。I型呼衰只有缺氧而无C O2滞留，可吸入较高浓度的氧（一般不超过50%）。II型呼吸衰竭患者的吸氧浓度不宜超过30%，并控制吸氧流速，使Pa02上升到50-60mmHg即可，避免缺氧完全纠正后，由高碳酸血症引起的呼吸抑制，进而加重高碳酸血症而使病情更加恶化。 三、降低PaC02 PaC02增高是由肺总通气量减少所致，应通过增加肺泡通气量以降PaC02。增加肺通气的方法包括：心解除呼吸道阻塞：如用抗生素治疗气道炎症，用平喘药扩张支气管，用体位引流、必要时行气管插管以清除分泌物。＠增强呼吸动力：对原发于呼吸中枢抑制所致限制性通气障碍可用呼吸中枢兴奋剂尼可刹米等，但对一般慢性呼吸衰竭患者用中枢兴奋剂，在增加肺通气的同时也增加呼吸肌耗氧量和加重呼吸肌疲劳，反而得不偿失。＠人工辅助通气：用人工呼吸维持必需的肺通气最，同时也使呼吸肌得以休息，有利千呼吸肌功能的恢复，这也是治疗呼吸肌疲劳的主要方法。呼吸肌疲劳是由呼吸肌过度负荷引起的呼吸肌（主要是脯肌）衰竭，表现为收缩力减弱和收缩与舒张速度减慢，往往出现在PaC02升高之前，是II型呼吸衰竭的重要发病因素。＠补充营养：慢性呼吸衰竭患者由于呼吸困难影响进食量和胃肠消化及吸收功能差，常有营养不良，导致体重和脯肌重量减轻，滕肌萎缩也可使其收缩无力，更易发生呼吸肌疲劳，故除呼吸肌休息外，还应补充营养以改善呼吸肌功能。 四、改善内环境及保护重要器官的功能 纠正酸碱平衡及电解质紊乱，保护心、脑、肝和肾等重要器官的功能，预防与治疗严重并发症，如肺源性心脏病与肺性脑病等。（周新文） 1.为什么呼吸功能衰竭患者会出现吸气性呼吸困难和呼气性呼吸困难？ 6. I型呼吸衰竭与II型呼吸衰竭的氧疗有何不同？为什么？ 1.周新文呼吸衰竭II王建枝，殷莲华病理生理学8版．北京：人民卫生出版社，2013:219-231.心i',2.金咸容呼吸衰竭II王迪浔，金惠铭人体病理生理学北京：人民卫生出版社，2008:732-748. 第十六章肺功能不全225 3.王迪浔肺动脉高压/王迪浔，金惠铭人体病理生理学北京：人民卫生出版社，2008:710-719.4.王晨呼吸衰竭II陆再英，钟南山．内科学．7版北京：人民卫生出版社，2011:141-149. 5. Mackin L,Bullock BL. Pulmonary function//Bullock BA,Henz e RL. Focus on Pathophysiology. Philadelphia,PA:Lippincott Williams&Wilkins,2000:527-586. 6. Prendergast TJ, Ruoss SJ. Pulmonary Disease-An Introduction to Clinical Medicine.3c<1Ed. New York, N. Y:Lange Medical Books/McGraw-Hill, Health Professions Division,2000:184-221. 7. Porth CM. Pathophysiology, Concepts of Altered Health State.5'"Ed. Philadelphia:Lippincott,1·998:473-564.8.殷凯生．呼吸衰竭．北京：科学出版社，2010:16-22. 第十七章肝功能不全 肝脏是人体最大的代谢器官，由肝实质细胞（即肝细胞）和非实质细胞构成。肝非实质细胞包括：肝巨噬细胞（即库普弗细胞）、肝星形细胞、肝脏相关淋巴细胞和肝窦内皮细胞。肝脏承担着多种生理功能，特别是胃肠道吸收的物质，几乎全部经肝脏处理后进入血液循环。各种致肝损伤因素损害肝脏细胞，使其合成、降解、解毒、贮存、分泌及免疫等功能障碍，机体可出现黄疽、出血、感染、肾功能障碍及肝性脑病等临床综合征，称为肝功能不全(hepatic insufficiency)。肝功能不全晚期一般称为肝功能衰竭(hepatic failure)，主要临床表现为肝性脑病及肝肾综合征。 第一节病因及分类—、肝功能不全的常见病因 （一）生物性因素多种病毒可导致病毒性肝炎，其中乙型肝炎病毒引起的乙型肝炎发病率高、危害大。病毒性肝炎的发病与病毒感染量、毒力以及途径有关，也与机体的状态即免疫反应等密切相关。除肝炎病毒外，某些细菌、真菌可引起肝脓肿；某些寄生虫如阿米巴、吸虫、线虫、绛虫可累及肝脏造成肝损伤。（二）药物及肝毒性物质有些药物和毒物可引起肝损伤。进入体内的药物或毒物一般经肝脏代谢或解毒，主要与肝细胞内的P450酶系及一些基团如葡萄糖醋酸、硫酸醋甲基、琉基等结合而被解毒。如果毒物过量或解毒功能失效，药物或毒物可与蛋白质等结合，通过脂质过氧化、硫代氧化等方式损伤蛋白质，导致肝细胞受损、死亡。酒精的代谢主要在肝脏进行，酒精可直接或经其代谢产物乙醒损伤肝脏。随食物摄入的黄曲霉素、亚硝酸盐和毒簟等也可促进肝病的发生发展。 （三）免疫性因素免疫反应主要杀灭或清除异源物质，但也可导致肝细胞受损，如攻击感染病毒的肝细胞。免疫因素在原发性胆汁性肝硬化、慢性活动性肝炎等的发生发展过程中起重要作用。（四）营养性因素单纯营养缺乏导致的肝病罕见。但营养缺乏可促进肝病的发生发展。如饥饿时，肝糖原、谷胱甘肤等减少，可降低肝脏解毒功能。（五）遗传性因素遗传性肝病少见，但多种肝病的发生发展却与遗传因素有关。某些遗传性代谢缺陷及分子病可导致肝炎、脂肪肝、肝硬化等。如肝豆状核变性时，过量铜在肝脏沉积，可致肝硬化。 二、分类 根据病情经过，肝功能不全可分为急性和慢性两种类型：急性肝功能不全起病急骤，进展迅速，发病数小时后出现黄疽，很快进入昏迷状态，具有明显的出血倾向，常伴发肾衰竭。慢性肝功能不全病程较长，进展缓慢，呈迁延性过程。临床上常因上消化道出血、感染、碱中毒、服用镇静剂等诱因的作用使病情突然恶化，进而发生昏迷。 第二节肝功能不全时机体的功能、代谢变化一、代谢障碍肝细胞对维持血糖稳定具有重要作用，肝糖原的合成与分解受胰高血糖素和胰岛素调节。肝细胞功能障碍导致低血糖，其机制与下列因素有关：心肝细胞大量死亡使肝糖原贮备明显减少；＠受损肝细胞内质网葡萄糖－6－磷酸酶活性降低，肝糖原转化为葡萄糖过程障碍；＠肝细胞灭活胰岛素功能降低，血中胰岛素含量增加，出现低血糖。个别肝功能障碍患者也可出现糖耐量降低。 （二）脂类代谢障碍 肝脏参与脂类的消化、吸收、运输、分解与合成等过程，其中胆汁酸盐辅助脂类的消化与吸收过程。肝脏合成的三酰甘油、磷脂及胆固醇通过合成极低密度脂蛋白和高密度脂蛋白分泌入血。当肝功能障碍时，由于磷脂及脂蛋白的合成不足可造成肝内脂肪蓄积。胆固醇在肝内酷化生成胆固醇酷后转运，肝功能不全时胆固醇酣化障碍、转运能力降低，以及胆固醇转化为胆汁酸的能力下降，导致血浆胆固醇升高。 （三）蛋白质代谢障碍 肝脏对维持血中氨基酸稳定具有重要作用，肝功能受损可致血浆氨基酸比例失衡。近31种血浆蛋白在肝细胞合成，特别是白蛋白占肝合成蛋白的25％左右，肝细胞受损导致白蛋白合成不足，表现为低白蛋白血症。此外，多种运载蛋白的合成障碍（如运铁蛋白、铜蓝蛋白等）也可导致相应的病理改变。 二、水、电解质代谢紊乱 （－）肝性腹水 肝硬化等肝病晚期可出现腹水，其发生机制为： 1.门脉高压心肝硬化时，由于肝内纤维组织增生和肝细胞结节状再生，压迫门静脉分支，使门静脉压增高；＠肝动脉－门静脉肝内异常吻合支的形成，肝动脉血流入门静脉，门静脉压增高。门静脉压增高使肠系膜毛细血管压增高，液体漏入腹腔形成腹水。2.血浆胶体渗透压降低肝功能障碍，白蛋白合成不足，血浆胶体渗透压降低，促使液体漏入腹腔增多。 3.淋巴回流不足肝硬化时，肝静脉受挤压发生扭曲、闭塞，继而引起肝窦内压增高，淋巴生成增多，同时，因淋巴管受压等因素，淋巴回流能力不足，液体从肝表面漏入腹腔，形成腹水。 4.钠、水猪留肝脏损害及门脉高压等原因使血液淤积在脾、胃、肠等脏器，有效循环血量减少，肾血流量减少，可致：心肾小球滤过率降低；＠肾血流量减少，激活肾素－血管紧张素－醋固酮系统(RAAS)，加之肝脏灭活功能不足导致睦固酮过多，钠水重吸收增强；＠抗利尿激素(ADH)增高、心房钠尿肤可减少，促进肾脏水、钠重吸收。钠、水游留为肝性腹水形成的全身性因素。 （二）电解质代谢紊乱1.低钾血症肝硬化晚期，醋固酮过多使肾排钾增加，可致低钾血症。 2.低钠血症有效循环血量减少引起ADH分泌增加，同时因肝脏灭活ADH不足，肾小管水重吸收增多，加之体内原有钠水涨留，可造成稀释性低钠血症。 三、胆汁分泌和排泄障碍 肝细胞负责胆红素的摄取、运载、酷化、排泄等。血红蛋白、肌红蛋白等含血红素蛋白分解产生的叩血红素，被吞噬细胞吞噬处理后，生成非酷型胆红素，经血浆中白蛋白运载至肝细胞，经转运和酣化过程转化为酣型胆红素，排泄入毛细胆管。嗜肝病毒、药物、毒物及遗传等原因使肝细胞对胆红素的摄取、运载、酷化和排泄等环节发生障碍时，可导致高胆红素血症(hyperbilirubinemia)或黄疽(jaundice or i cterus)。 肝细胞可通过各种载体摄入、运载和排泄胆汁酸。胆汁酸排入毛细胆管时伴随Na十移入，由此形成渗透压梯度，促使水进入毛细胆管，驱动胆汁流动，有助千毒物随胆汁经肠道排出。某些药物如环抱素A、秋水仙碱、氯丙唉、红霉素及雌激素等导致肝内胆汁淤滞，体内毒性物质蓄积，其主要发生机制是通过影响载体对胆汁酸的摄入、运载或排泄。 四、凝血功能障碍 肝细胞合成大部分凝血因子、重要的抗凝物质如蛋白C、抗凝血酶－3、纤溶酶原、抗纤溶酶等；还可灭活或清除激活的凝血因子和纤溶酶原激活物等，因此，肝功能障碍可致机体疑血与抗凝平衡紊乱，严重时可诱发DIC。 五、生物转化功能障碍 1.解毒功能障碍肝细胞受损解毒功能障碍，使来源千肠道的有毒物质入血增多，另外毒物也可经侧支循环绕过肝脏直接进入体循环，造成体内毒性物质蓄积。 2.药物代谢障碍肝细胞受损时体内药物的分布、转化及排泄等发生变化，如白蛋白减少可致血中游离型药物增多；肝硬化侧支循环的建立使门脉血中药物绕过肝脏，免于解毒过程，易发生药物中毒。因此，肝病患者应慎重用药。 3.激素灭活功能减弱肝细胞受损后，激素的灭活功能障碍，并出现相应的临床症状。如醋固酮、抗利尿激素灭活减少导致钠、水滞留；雌激素灭活不足可致月经失调、男性患者女性化及小动脉扩张等变化。 六、免疫功能障碍 库普弗细胞负责吞噬、清除来自肠道的异物、病毒、细菌及毒素等；同时参与清除衰老、破碎的红细胞，以及监视、杀伤肿瘤细胞。肝功能不全时，库普弗细胞功能障碍及补体水平下降常伴有免疫功能低下，易发生肠道细菌移位及感染等。库普弗细胞功能严重障碍可导致肠源性内毒素血症，其主要原因为：1.内毒素入血增加严重肝病时，肠壁水肿等导致内毒素漏入腹腔增多；同时因肠黏膜屏障功能障碍，使内毒素被吸收入血增多。 2.内毒素清除减少严重肝病、肝硬化时，因侧支循环的建立，来自肠道的内毒素绕过肝脏直接进入体循环，免于被库普弗细胞清除。此外，肝内胆汁酸、胆红素淤滞等可使库普弗细胞功能受抑，对内毒素等清除不足。 第三节肝性脑病一、概念与分期 肝性脑病(hepatic encephalopathy, HE)是指在排除其他巳知脑疾病前提下，继发千肝功能障碍的一系列严重的神经精神综合征。肝性脑病早期表现为可逆性的，主要包括人格改变、智力减弱、意识障碍等，晚期发生不可逆性肝昏迷(hepatic coma)，甚至死亡。 临床上，肝性脑病按神经精神症状的轻重分为四期：一期（前驱期）：轻微的神经精神症状，可表现为轻度知觉障碍、欣快或焦虑、精神集中时间缩短等，轻微扑翼样震颤(asterixis)。二期（昏迷前期）：一期症状加重，出现嗜睡、淡漠、时间及空间轻度感知障碍、言语不清、明显的人格障碍及行为异常，明显的扑翼样震颤。三期（昏睡期）：有明显的精神错乱、时间感知及空间定向障碍、健忘、言语混乱等症状，可昏睡但能唤醒。四期（昏迷期）：昏迷且不能唤醒，对疼痛刺激无反应，无扑翼样震颤。S》肝性脑病的发病机制尚不完全清楚，其神经病理学变化`}多被认为是继发性变化，肝性脑病的发生发展是因脑组织细胞的功能和代谢障碍所致。目前，解释肝性脑病发病机制的学说主要有氨中毒学说、丫－氨基丁酸学说、假性神经递质学说与血浆氨基酸失衡学说等。每个学说都能从一定角度解释肝性脑病的发生发展，并对肝性脑病的临床治疗提供了理论依据。 （一）氨中毒学说(ammonia intoxication hypothesis) 1890年，研究发现行门静脉－下腔静脉吻合术后，动物喂饲肉食可诱发肝性脑病，且尿中按盐水平增高。随后研究发现实验动物摄入含氨物质可致昏迷、死亡，其脑内氨水平增加约3倍。据此，提出脑病的发生与肝功能衰竭后血氨水平升高有关，肝性脑病的提法首次出现。随后的大量临床研究证明氨与肝性脑病相关。肝硬化腹水患者采用阳离子交换树脂降腹水过程中，因树脂吸收钠盐而释放按离子，患者形成间歇性脑病；肝硬化患者摄入含氮物质出现行为异常及类似千肝性脑病的症状；临床上约80％的肝性脑病患者血及脑脊液中氨水平升高，且降血氨治疗有效。临床研究结果为氨中毒学说的确立提供了充分证据。星形胶质细胞为神经元提供乳酸、a－酮戊二酸、谷氨酰胺及丙氨酸等营养物质，星形胶质细胞功能异常可以直接影响神经元的功能及代谢。氨中毒学说的基础是星形胶质细胞功能受损参与肝性脑病的发生发展过程。 体内氨的生成和清除之间维持着动态平衡，血氨浓度不超过59µmoVL。当氨生成增多而清除不足时，可使血氨水平增高，过量的氨通过血脑屏障进入脑内，作为神经毒素诱发肝性脑病。 1.血氨增高的原因 (1)氨清除不足：体内产生的氨一般在肝脏进入鸟氨酸循环，通过生成尿素清除。鸟氨酸循环有如下特点：心酶促反应依照Michaelis-Menten模式进行，其反应速度随底物（鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸）浓度的增高而加快；＠氨经鸟氨酸循环生成尿素过程中消耗能量，2分子氨经鸟氨酸循环生成1分子尿素，最终消耗4分子ATP。 肝性脑病时血氨增高原因主要是肝脏疾病所致的鸟氨酸循环障碍。严重肝功能障碍时，由于代谢障碍，供给鸟氨酸循环的ATP不足，鸟氨酸循环的酶系统严重受损，以及鸟氨酸循环的各种底物缺失等均可导致由氨生成尿素过程障碍，血氨增高。 (2)氨的产生增多：血氨主要来自千肠道，肠道内氨的主要来源是：心肠道内的蛋白质经消化过程产生氨基酸，在肠道细菌释放的氨基酸氧化酶作用下产氨；＠经尿素的肠－肝循环弥散入肠道的尿素，在细菌释放的尿素酶作用下也可产氨。正常时，肠道每日产氨约4g，经门脉入肝，转变为尿素而被解毒。 肝脏功能严重障碍时，门脉血流受阻，肠黏膜淤血、水肿，肠蠕动减弱以及胆汁分泌减少等，心使消化吸收功能降低，未经消化吸收的蛋白成分在肠道渚留。＠肠道细菌活跃，细菌释放氨基酸氧化酶和尿素酶增多。＠肝硬化晚期合并肾功能障碍，尿素排除减少，弥散入肠道的尿素增加。如果合并上消化道出血，肠道内增多的血液蛋白质经细菌分解产氨进一步增加。上述因素均使肠道产氨增加。此外，肝外因素亦导致血氨升高。＠在谷氨酰胺酶作用下，肾小管上皮细胞产氨，与泌甘过程协同生成NH4十随尿排除。但肝功能障碍患者伴有呼吸性碱中毒或应用碳酸酐酶抑制剂时，肾小管腔中H+减少，NH4十生成减少，而N凡弥散入血增加，血氨增高。＠肝性脑病患者昏迷前，出现明显的躁动不安震颤等肌肉活动增强表现，肌肉的腺昔酸分解代谢增强，产氨增多。 肠腔内pH可影响肠道氨的吸收。因此，口服乳果糖降血氨，主要因其在肠道不易吸收，且易被细哪{ti菌分解产生乳酸、醋酸，降低肠腔内pH，减少氨的吸收。 2.氨对脑的毒性作用N凡属弱碱性，血中仅占1%，且主要以按离子(NH4+)形式存在。NH4•不易通过血脑屏障，而NH3可自由通过血脑屏障进入脑内。血氨增高，氨入脑增多；血脑屏障通透性增高时，即使血氨不升高，进入脑内的氨也可增多，细胞因子、自由基等可使血脑屏障通透性增高，氨入脑增加，这也是部分病例循环中氨浓度不高却发生严重肝性脑病的原因。大量研究认为氨对脑组织的毒性作用主要与氨的代谢过程有关。其具体机制如下：(1)氨使脑内神经递质发生改变：正常状态下，脑内兴奋性神经递质与抑制性神经递质保持平衡。在肝性脑病的发生发展过程中，脑内氨增高直接影响脑内神经递质的水平及神经传递。神经传递障碍对肝性脑病的发生发展所起的作用要强千且早千能量代谢障碍。 l)对谷氨酸能神经传递的作用：谷氨酸为脑内主要兴奋性神经递质，脑内氨水平增高可直接影响糖代谢过程中a－酮戊二酸脱氢酶(a-ketoglutarate dehydrogenase, aKGDH)和丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrogenase, PD)活性，从而影响谷氨酸水平及谷氨酸能神经传递。在肝性脑病进展到昏迷前期以前，氨明显抑制aKGDH活性，但对PD影响相对较小，因而造成a-酮戊二酸蓄积；在其他氨基酸提供氨基前提下，累积增多的a－酮戊二酸经转氨基作用生成谷氨酸，患者表现为兴奋性增强；此外，可有极少量谷氨酸来源于氨与a－酮戊二酸反应过程。随着肝病进展，脑内氨进一步增高，在谷氨酰胺合成酶（只表达千星形胶质细胞）作用下，氨与谷氨酸结合生成谷氨酰胺，以解除氨毒性作用。但其后果是谷氨酰胺累积增多，起近似于抑制性神经递质作用，同时诱导星形胶质细胞肿胀、大量自由基生成等变化。肝性脑病晚期，当脑内氨水平极度增高时，PD及aKGDH活性均受到抑制，三狻酸循环过程受抑，谷氨酸生成减少，神经传递障碍（图17-1)。 葡萄糖__＿➔6－磷酸葡萄糖)I丙酮酸 乙酰辅酶A+胆碱一->乙酰胆碱勹 CoA:－草酰 乙 + 酸二 \aKGDHi a－酮戊二酸NADH NADH+ 谷氨呻二NH3:酸．i Y－氨基丁酸A 图17-1氨对脑内神经递质及能量代谢的影响.：中枢兴奋性递质；A：中枢抑制性递质临床上部分患者全脑谷氨酸水平降低，但表现为兴奋性神经活动增强，其主要原因为突触间隙谷氨酸水平增高，这可能与氨刺激的钙依赖性谷氨酸过度释放，或与低表达兴奋性氨基酸转运体2(excitatory amino acid transporter-2, EAAT2)所致的谷氨酸摄取减少有关。 2)抑制性神经元活动增强：氨水平增高可介导抑制性神经元活动增强，如丫－氨基丁酸(gamma aminobutyric acid, GABA)、甘氨酸等神经活动变化等，有关GABA及其受体在肝性脑病发生发展过程中的作用将在GABA学说部分阐述。 3)对其他神经递质的影响：乙酰胆碱属中枢兴奋性递质。肝性脑病晚期，由千氨抑制PD活性，芼1L从而抑制丙酮酸的氧化脱狻过程，乙酰辅酶A产生减少，乙酰辅酶A与胆碱结合生成乙酰胆碱减少，兴奋性神经活动减弱。此外，脑内氨水平增高，可引起脑内多巴胺、去甲肾上腺素等神经递质水平发生变化，并与肝性脑病的发生发展相关。 综上所述，脑内氨增高，与谷氨酸结合生成谷氨酰胺增多，中枢兴奋性递质谷氨酸减少，同时乙酰胆碱等兴奋性递质减少；而谷氨酰胺、GABA等抑制性递质活动增强，脑内神经递质平衡失调，导致中枢神经系统功能紊乱。 (2)氨干扰脑细胞能量代谢：神经活动耗能较多，而脑内糖原贮量极少，脑内能量主要来源千入脑葡萄糖的有氧氧化过程。各种原因易导致脑组织细胞能量供应严重不足。如肝性脑病早期，Na+K•-ATP酶活化可消耗ATP。氨入脑增多可干扰脑细胞的能量代谢，不能维持中枢神经系统的兴奋性活动。 肝性脑病发生发展过程中，尤其是肝性脑病晚期，脑内葡萄糖代谢率明显降低。主要表现为糖酵解增强，乳酸堆积，而ATP和磷酸肌酸水平降低。进入脑内的氨增多，可引起如下后果（图17-1):心抑制PD的活性，妨碍丙酮酸的氧化脱狻过程，使NADH和乙酰辅酶A生成减少，进而三狻酸循环过程停滞，ATP生成减少；＠抑制cxKGDH，使三狻酸循环反应过程不能正常进行，ATP产生减少；＠心酮戊二酸经转氨基生成谷氨酸过程，消耗了大量NADH,ATP产生减少；＠大量的氨与谷氨酸结合生成谷氨酰胺时，消耗了大量ATP。此外，脑内氨增高可抑制细胞质及线粒体天冬氨酸转氨酶和线粒体苹果酸脱氢酶活性，使细胞内谷氨酸水平明显降低，从而破坏苹果酸-天冬氨酸穿梭过程，能量生成障碍；氨增高可导致位于线粒体内膜的膜通透转换孔(permeab山ty transition pore, PTP)开放，线粒体跨膜电位(mitochondrial membrane potential, t::..叽m)下降或消失，线粒体肿胀，能量代谢障碍及大量氧自由基生成等，也参与了肝性脑病的发生发展。 (3)氨对神经细胞膜的影响：肝性脑病晚期，氨增高可干扰神经细胞膜Na+－K+－ATP酶活性，影响细胞内外Na\K十分布。但细胞膜对按离子的选择性通透强千钾离子，按离子可与钾离子竞争入胞，结果细胞外钾离子浓度增高。细胞内外Na\k十分布异常直接影响膜电位、细胞的兴奋及传导等活动。 （二）GABA学说(GABA hypothesis) GABA属于抑制性神经递质，GABA能神经元活动变化与肝性脑病的发生发展密切相关。GABAA受体为亲离子型受体，由两个Q亚单位和两个B亚单位组成，其中B亚单位含GABA受体，而a单位含苯二氮革类(BZ)受体，GABA和苯二氮革类物质作为GABA-A受体复合物激动剂，可活化GABAA受体。当突触前神经元兴奋时，GABA从襄泡中释放，通过突触间隙与突触后膜上的GABA受体结合，细胞膜对Cl一通透性增高，由于细胞外的Cl一浓度比细胞内高，因而，C「由细胞外进入细胞内，产生超极化，从而发挥突触后抑制作用。GABA也具有突触前抑制作用，当GABA作用千突触前的轴突末梢时，也可使轴突膜对Cl一通透性增高，但由千轴浆内的Cl一浓度比轴突外高，因而，Cl一反而由轴突内流向轴突外，进而产生去极化，使末梢在冲动到来时，释放神经递质的量减少，从而产生突触前抑制作用。 GABA学说建立的基础是因GABA能神经元抑制性活动增强。GABA能神经元活动增强可能与脑内GABA浓度增加、GABA-A受体复合物完整性及其与配体的结合能力变化以及内源性GABA-A受体的变构调节物质增加等有关。早期GABA学说认为，肝功能不全时，血浆中GABA累积增加，血脑屏障通透性增高，GABA入脑增多参与了肝性脑病的发生发展。但最近大量研究表明，脑内GABA、内源性苯二氮革类物质并不增加，同时GABA-A受体复合物完整性也未发生变化。因而，肝性脑病时，解释GABA能神经元抑制性活动增强的机制主要基千GABA-A受体复合物与配体的结合能力变化以及内源性GABA-A受体变构调节物质增加等方面的证据。 血氨增高可增强GABA能神经活动，具体机制如下：首先，氨促使GABA-A受体复合物与其配体即GABA、内源性苯二氮革类物质结合能力增强，氨可增强抑制性递质介导的中枢功能抑制作用。第二，氨使星形胶质细胞对GABA的摄取降低、释放增加，即使全脑GABA水平不变，但突触间隙GABA水平增高，促使GABA-A受体活性增强。特别是脑内氨增高，可明显上调线粒体外膜的外周型苯二氮革受体(peripheral type benzodiazepine receptor, PTBR)水平，而PTBR的上调及活化可促使线粒体孕烯醇酮（神经类固醇前体）合成增加，进而神经类固醇类物质如四氢孕烯醇酮(tetrahydropregnenolone, THP)和四氢脱氧皮质酮(tetrahydrodeoxycorticosterone, THDOC)水平增高，而两者作为GABA受体的强激动剂可变构调节GABA-A受体活性，增强GABA-A受体复合物内源性配体的作用，中枢抑制性作用增强。 （三）假性神经递质学说(false neurot「ansmitter hypothesis) 食物中蛋白质在消化道中经水解产生氨基酸。其中苯丙氨酸和酪氨酸属芳香族氨基酸，经肠道细菌释放的脱狻酶的作用，分别被分解为苯乙胺和酪胺。正常情况下，苯乙胺和酪胺进入肝脏，在单胺氧化酶作用下，被氧化分解而解毒。当肝功能严重障碍时，肝脏的解毒功能低下，或是由于侧支循环建立毒物绕过肝脏，血中苯乙胺和酪胺浓度增高。尤其是门脉高压时，由于肠道淤血，消化功能降低，使肠内蛋白分解过程增强时，将有大量苯乙胺和酪胺入血。 脑干网状结构的主要功能是保持清醒状态或维持唤醒功能，又称为脑千网状结构上行激动系统。去甲肾上腺素和多巴胺等为脑干网状结构中的主要神经递质。肝功能严重障碍时，苯乙胺和酪胺入脑增加。在脑干网状结构的神经细胞内，苯乙胺和酪胺在B－轻化酶作用下，分别生成苯乙醇胺(phenylethanolamine)和轻苯乙醇胺(octopamine)。苯乙醇胺和经苯乙醇胺在化学结构上与正常（真性）神经递质去甲肾上腺素和多巴胺相似，但生理效应极弱，被称为假性神经递质(false neurotransmitter)（图17-2）。当假性神经递质增多时，可取代去甲肾上腺素和多巴胺被神经元摄取，并贮存在突触小体的襄泡中。但其被释放后的生理效应则远较去甲肾上腺素和多巴胺弱，脑干网状结构上行激动系统的唤醒功能不能维持，从而发生昏迷（图17-3)。 去甲肾上腺素苯乙醇胺 多巴胺轻苯乙醇胺 苯丙氨酸芳香族氨基苯丙氨酸酪氨酸酸脱狻酶酪胺芳香族氨基酸脱狻酶酪氨酸轻化酶假性神经递质学说的建立主要依据两个方面：第一，肝性脑病患者脑内多巴胺、去甲肾上腺素等神经递质减少。第二，应用左旋多巴可明显改善肝性脑病患者的状况。左旋多巴可进入脑内，在脑内转变成多巴胺和去甲肾上腺素，使正常神经递质增多，并与假性神经递质竞争，使神经传导功能恢复，有助千维持觉醒。但大量研究结果并不支持假性神经递质学说，有研究发现无论是否发生脑病的肝硬化患者，死后的脑组织中多巴胺和去甲肾上腺素与非肝病患者并无明显差异，有时羚苯乙醇胺的浓度在非肝病患者更高。另外，大鼠脑室内注入经苯乙醇胺，虽然其浓度提高20000倍以上，且去甲肾上腺素和多巴胺量分别减少80％和92%，但动物的活动状态并无明显变化。因此，假性神经递质学说建立者提出了氨基酸失衡学说。 （四）氨基酸失衡学说(amino acid imbalance hypothesis) 肝性脑病患者或门－体分流术后动物，常表现血浆氨基酸失平衡，即：芳香族氨基酸(aromatic amino acids, AAA)增多，而支链氨基酸(branched chain amino acids, BCAA)减少，两者比值(BCAA/AAA)可由正常的3~3.5下降至0.6-1.2。肝性脑病患者补充支链氨基酸可缓解患者的神经精神症状，因此研究者提出氨基酸失衡学说。 1.血浆氨基酸失衡的原因肝脏功能严重障碍时，胰岛素和胰高血糖素经肝细胞灭活清除不足，两者浓度均增高，但胰高血糖素升高更显著，导致血中胰岛素／胰高血糖素比值降低，分解代谢增强。胰高血糖素使组织蛋白分解代谢增强，大量氨基酸释放入血。肝功能严重障碍时，芳香族氨基酸的降解能力降低；同时因肝脏的糖异生途径障碍，使芳香族氨基酸转变为糖的能力降低，血中芳香族氨基酸含量增高。支链氨基酸主要在骨骼肌中进行代谢，胰岛素可促进肌肉组织摄取和利用支链氨基酸。肝功能严重障碍，血中胰岛素水平增高，肌肉组织摄取和利用支链氨基酸增强，血中支链氨基酸含量减少。血氨增高亦可增强骨骼肌及脑组织支链氨基酸代谢。当血氨水平升高时，支链氨基酸的氨基通过转氨基作用与a－酮戊二酸结合生成谷氨酸，进而与自由氨结合生成谷氨酰胺而发挥解毒作用。这一解毒过程中，由于大量支链氨基酸提供氨基而转化为相应的酮酸，造成支链氨基酸水平降低。 2.芳香族氨基酸与肝性昏迷生理情况下，芳香族氨基酸与支链氨基酸同属电中性氨基酸，借同一转运载体通过血脑屏障并被脑细胞摄取。血中芳香族氨基酸的增多和支链氨基酸的减少，使芳香族氨基酸主要是苯丙氨酸、酪氨酸入脑增多。 正常神经递质的生成过程为：脑神经细胞内的苯丙氨酸在苯丙氨酸轻化酶作用下，生成酪氨酸；酪氨酸在酪氨酸胫化酶作用下，生成多巴；多巴在多巴脱狻酶作用下，生成多巴胺；多巴胺在多巴胺B轻化酶作用下，生成去甲肾上腺素。 当进入脑内的苯丙氨酸和酪氨酸增多时，高水平苯丙氨酸可抑制酪氨酸胫化酶的活性，正常神经递质生成减少。苯丙氨酸可在芳香族氨基酸脱狻酶作用下，生成苯乙胺，进一步在B－轻化酶作用下生成苯乙醇胺。而高水平酪氨酸也可在芳香族氨基酸脱狻酶作用下生成酪胺，进一步在B－胫化酶作用下生成轻苯乙醇胺。因而，血中氨基酸失平衡时，苯丙氨酸和酪氨酸进入脑内增多，脑内假性神经递质苯乙醇胺和轻苯乙醇胺产生增多（图17-3)，抑制正常神经递质的合成并起竞争作用，抑制性神经活动增强，严重可出现昏迷。 事实上，氨基酸失衡学说的基础是患者脑内支链氨基酸减少而芳香族氨基酸增加，最终导致假性神经递质增多，因此，氨基酸失衡学说是假性神经递质学说的补充和发展。但多数学者持有异议，认为氨基酸失衡不是发生肝性脑病的原因，更有可能是肝损害后氨中毒诱导支链氨基酸水平降低的结果。补充支链氨基酸只能缓解部分患者的症状，并不能提高患者总体存活率。总之，假性神经递质学说和氨基酸失衡学说尚待进一步深入研究和验证。 （五）其他神经毒质在肝性脑病发病中的作用研究发现许多神经毒质可能参与肝性脑病的发生发展过程。其中主要有猛、硫醇、脂肪酸、酚等物质。船由肝胆管排除，肝功能不全时血钻升高，猛中毒可导致星形胶质细 胞 ： 病变，影响谷氨酸摄取叩＠及能量代谢。含硫的蛋氨酸经肠道细菌作用后，可产生毒性较强的一些含硫化合物，正常时可被肝脏解毒，肝功能严重障碍，可产生毒性作用。硫醇可抑制尿素合成而干扰氨的解毒；抑制线粒体的呼吸过程等。肝脏功能严重障碍所致脂肪代谢障碍，肝脏清除脂肪酸不足，可使血中短链脂肪酸增多，短链脂肪酸可抑制脑能最代谢及氨的分解代谢。酪氨酸经肠道细菌作用可产生酚，正常时经肝解毒，肝脏解毒功能降低，则血中酚增多。此外，色氨酸经肠道细菌作用可产生时1啋、甲基时1啋等，由于肝解毒功能障碍而产生毒性作用，此与肝性脑病的发生也可能有一定关系。 肝性脑病的发病机制较为复杂，并非单一因素所致。随着研究的深入，诸多因素间的内在联系及其相互作用得以揭示。氨中毒学说已成为解释肝性脑病发病机制的中心环节，与其他学说之间的联系越来越密切。 首先，脑内氨增高，诱导突触间隙GABA水平增高，增强GABA-A受体复合物与其配体结合能力，通过PTBR诱导神经类固醇类物质生成增多，并变构调节GABA-A受体活性，从而使中枢抑制作用增强。 第二，高血氨可使胰高血糖素增多，进而使胰岛素分泌增多，促使血中芳香族氨基酸含量增高，胰岛素增加及氨的解毒作用促使支链氨基酸减少，导致血浆氨基酸的失衡。 第三，高血氨所致的脑内谷氨酰胺增多促进中性氨基酸入脑，并减少其从脑内外流，入脑的支链氨基酸通过转氨基作用参与氨的解毒过程，而芳香族氨基酸则可能参与假性神经递质生成，结果表现为假性神经递质生成及氨基酸失衡。 正是由于氨中毒学说与其他学说明显相关，且氨水平与肝性脑病严重程度密切相关，有人提出氨中毒为肝性脑病发病的唯一机制，而其他学说所涉及的变化均为氨增高所引起的继发性变化。 三、肝性脑病的诱因 1.氮的负荷增加氮的负荷过度是诱发肝性脑病最常见的原因。肝硬化患者常见的上消化道出血、过量蛋白饮食、输血等外源性氮负荷过度，可通过促进血氨增高而诱发肝性脑病。并发肝肾综合征等所致的氮质血症、低钾性碱中毒或呼吸性碱中毒、便秘、感染等内源性氮负荷过重等，也常诱发肝性脑病。 2.血脑屏障通透性增强正常状态下某些神经毒质不能通过血脑屏障，细胞因子水平增高、能量代谢障碍等使血脑屏障通透性增高，严重肝病患者合并的高碳酸血症、脂肪酸以及饮酒等也可使血脑屏障通透性增高，神经毒质入脑增多，参与肝性脑病发病过程。 3.脑敏感性增高严重肝病患者，体内各种神经毒质增多，在毒性物质的作用下，脑对药物或氨等毒性物质的敏感性增高；当使用止痛、镇静、麻醉以及氯化按等药物时，则易诱发肝性脑病。感染、缺氧、电解质紊乱等也可增强脑对毒性物质的敏感性而诱发肝性脑病。 总之，凡能增加毒性物质的来源，提高脑对毒性物质的敏感性以及使血脑屏障通透性增高的因素，均可成为肝性脑病的诱因，促进肝性脑病的发生发展。 四、肝性脑病防治的病理生理基础 （一）防止诱因 1.减少氮负荷严格控制蛋白摄入量，减少组织蛋白质的分解，减少氮负荷。 用止痛、镇静、麻醉等药物，防止诱发肝性脑病。 第十七窐肝功能不全235 （二）降低血氨 I.口服乳果糖等使肠道pH降低，减少肠道产氨和有利千氨的排出。2.应用门冬氨酸鸟氨酸制剂降血氨。3.纠正水、电解质和酸碱平衡紊乱，特别是要注意纠正碱中毒。4.口服新霉素等抑制肠道细菌产氨。（三）其他治疗措施可口服或静注以支链氨基酸为主的氨基酸混合液，纠正氨基酸失衡。可给予左旋多巴，促进患者清醒。此外，临床上也配合采取保护脑细胞功能、维持呼吸道通畅、防止脑水肿等措施。（四）肝移植因肝性脑病的发病机制复杂，应结合患者的具体情况采取一些综合性治疗措施，才能取得满意的效果。 第四节肝肾综合征 肝肾综合征(hepatorenal syndrome, HRS)是指肝硬化失代偿期或急性重症肝炎时，继发千肝功能衰竭基础上的可逆性功能性肾衰竭，故属于肝性功能性肾衰竭。急性重症肝炎有时可引起急性肾小管坏死，也属于肝肾综合征。 一、病因和分型 各种类型的肝硬化、重症病毒性肝炎、暴发性肝衰竭、肝癌等均可导致肝肾综合征。多数肝肾综合征表现为功能性肾衰竭，如果肝病病情得到改善则肾功能可恢复。但如果持续时间较长，或由于并发消化道出血引起休克等原因，可因缺血、缺氧等原因引起急性肾小管坏死，产生器质性肾衰竭。有些急性肝衰竭患者可直接发生肝性器质性肾衰竭，其机制可能与肠源性内毒素血症有关S`L。 二、发病机制 肝肾综合征的典型特征为外周动脉扩张，肾血管收缩及肾血流减少，肾小球滤过率明显降低。HRS的发病机制较为复杂，近年研究提出外周动脉血管扩张学说(peripheral arterial vasodilation hypothesis)。 急慢性肝疾病可导致门脉高压，血液回流阻力增加，因而机体外周血管特别是内脏动脉局部扩血管物质增加，导致外周动脉扩张和外周阻力下降，血液淤积于外周血管床，表现为动脉压和有效循环血量下降。因此，发病初期，HRS患者处于高动力循环状态，即周围血管阻力降低、心率加快、心输出量增加。但随着疾病的进展，高动力循环状态不足以纠正有效循环血量降低，因而RAAS、交感神经系统、ADH等激活，维待外周血管阻力并促进肾脏水盐重吸收。RAAS等激活后，内脏动脉血管因局部扩血管物质存在并不发生收缩，但肾动脉明显收缩，肾血流和肾小球滤过率明显下降，出现少尿、无尿等肾衰竭症状。如133氝洗脱术和选择性肾动脉造影显示HRS患者肾皮质血液灌注量降低、充盈不全，叶间动脉、弓形动脉呈念珠状。HRS患者的肾血管收缩可能与下列因素有关：1.肾交感神经张力增高心肝硬化晚期大量腹水形成或放腹水；或因消化道大出血、大量利尿剂应用等可使有效循环血量减少。＠肝硬化晚期，由千周围血管扩张以及门脉高压所致的大量血液淤滞在外周血管床，也可使有效循环血量减少。有效循环血量减少，交感－肾上腺髓质系统兴奋，儿茶酚胺增多，使肾动脉收缩，肾血流减少，肾小球滤过率降低，发生肾衰竭。 2. RMS激活肾血流量减少使肾素释放增加，而肝功能衰竭可使肾素灭活减少。该系统激活导致肾血管收缩，肾小球滤过率降低，醋固酮增多使钠水重吸收增加，在HRS的发病过程中起一定的作用。 3. ADH释放ADH水平增高促进水洈留，同时肾血管阻力明显增强，肾血流减少，促进肾衰竭的发生。此外，研究表明激肤系统活动异常，前列腺素、白三烯等代谢紊乱以及内皮素增高等亦参与HRS的发生发展。而内毒素水平增高可能导致HRS的快速进展。 总之，重症肝病患者由千门脉高压，导致外周血管床扩张，加之腹水等原因引起有效循环血量减少，因而激活交感－肾上腺髓质系统、RAAS等，使肾血管收缩、肾血流减少、肾小球滤过率降低，直接导致HRS的发生发展。 （孙连坤） 1.孙连坤．肝功能不全II王建枝，殷莲华病理生理学8版．北京：人民卫生出版社，2008:232-243. 2. Ferenci P, Lockwood A, Mullen K, et al. Hepatic encephalopathy-d efinition, nomenclature, diagnosis, and quantification:final report of the working party at the11th World Congresses of Gastroenterology, Vienna,1998. Hepatology,2002,35(3):716-721. 欲记 第十八章肾功能不全 肾脏是人体重要的生命器官，具有诸多生理功能：心排泄功能：排出体内代谢产物、药物和毒物；＠调节功能：调节水、电解质和酸碱平衡，并参与血压的调控怼）内分泌功能：产生肾素、促红细胞生成素、1,25-(OH)2队和前列腺素，灭活甲状旁腺激素和胃泌素等。 当各种病因引起肾功能严重障碍时，会出现多种代谢产物、药物和毒物在体内蓄积，水、电解质和酸碱平衡紊乱，以及肾脏内分泌功能障碍，从而出现一系列症状和体征，这种临床综合征称为肾功能不全(renal insufficiency)。肾衰竭(renal failure)是肾功能不全的晚期阶段。在临床应用中，这两者往往属同一概念而不加区别。 根据病因与发病的急缓，肾衰竭又可分为急性和慢性两种。一般而言，急性肾衰竭(acute renal failure, ARF)时，因为机体来不及代偿适应，代谢产物骤然在体内堆积可导致严重的后果。然而，大多数的ARF是可逆的，这与慢性肾衰竭(chronic renal failure, CRF)的不可逆性进展明显不同。无论是急性还是慢性肾衰竭发展到严重阶段时，均以尿毒症(uremia)而告终。因此，尿毒症可看做是肾衰竭的最终表现。本章将在简述肾功能不全基本发病环节的基础上，着重论述急性肾衰竭、慢性肾衰竭和尿毒症。 第一节肾功能不全的基本发病环节 肾小球滤过、肾小管的重吸收与分泌以及肾内各种细胞的内分泌与生物代谢活动是肾脏发挥排泄与调节作用的基本环节。其中任何一个环节发生异常都可导致肾功能不全，其基本发病环节主要包括以下三个方面。 一、肾小球滤过功能障碍 正常情况下，成人肾小球每日通过超滤形成180L的超滤液(125叫／min)，其中99％又被重吸收回血。肾小球仅允许水和小分子物质自由通过，而没有血浆蛋白等大分子的丢失，表现为选择性滤过功能。如果肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)下降和（或）肾小球滤过膜通透性的改变，均可导致肾小球滤过功能障碍。 1.肾小球滤过率降低肾小球滤过率是衡董肾脏滤过功能的重要指标，GFR降低主要与以下因素有关：O肾血流量减少：动脉血压波动千80-180mmHg范围内时，肾脏可通过自身调节保持肾血流量和GFR相对恒定。但当休克、心力衰竭等使动脉压降到80mmHg以下或肾血管收缩时，可使肾血流量显著减少，GFR随之降低。＠肾小球有效滤过压降低：肾小球有效滤过压＝肾小球毛细血管血压－（襄内压＋血浆胶渗压）。大量失血和严重脱水等引起全身动脉压下降时，肾小球毛细血管血压随之下降；尿路梗阻、肾小管阻塞、肾间质水肿压迫肾小管时，肾小球襄内压升高，导致肾小球有效滤过压降低。血浆胶体渗压作用不大，因为其降低会引起组织液生成增多，循环血翟减少，进而通过肾素血管紧张素系统引起肾小球入球小动脉收缩，结果肾小球毛细血管血压亦下降。＠肾小球滤过面积减少：肾脏储备功能较强，切除一侧肾脏使肾小球滤过面积减少50%，健侧肾脏往往可代偿其功能。但是，肾单位大量破坏时，肾小球滤过面积极度减少，GFR降低，出现肾功能不全。 2.肾小球滤过膜通透性的改变肾小球滤过膜由三层结构组成，即肾小球毛细血管内皮细胞、基底膜和肾小囊脏层上皮细胞（足细胞）。内皮细胞间有500~lOOOA的小孔，基底膜为连续无孔的致密结构，足细胞具有相互交叉的足突；基底膜和足突间缝隙覆有的薄膜富含黏多糖并带负电荷，其通透性大小与滤过膜的结构和电荷屏障有关。炎症、损伤和免疫复合物可破坏滤过膜的完整性或降低其负电荷而导致通透性增加，这是引起蛋白尿和血尿的重要原因。 二、肾小管功能障碍 肾小管具有重吸收、分泌和排泄功能，对调节水、电解质和酸碱平衡，维持机体内环境的恒定起着关键作用。不同区段的肾小管功能特性各异，损伤后所表现的功能障碍也有所不同。 3.远曲小管和集合管功能障碍远曲小管在醒固酮作用下，能分泌H+,K•和NH4十，并与原尿中N旷交换，在调节电解质和酸碱平衡中起重要作用。远曲小管功能障碍可导致钠、钾代谢障碍和酸碱平衡失调。远曲小管和集合管在ADH作用下，对尿液进行浓缩和稀释。若集合管功能障碍可出现肾性尿崩症。 三、肾脏内分泌功能障碍 肾脏可以合成、分泌、激活或降解多种激素和生物活性物质，在血压、水电解质平衡、红细胞生成与钙磷代谢等调节中起着重要的作用。肾脏受损可以影响其内分泌功能，并引起机体出现一系列功能代谢紊乱，如高血压、贫血和骨营养不良等。 1.肾素(renin)分泌增多肾素主要由肾小球球旁细胞(juxtaglomerular cell)合成和分泌，它是一种蛋白水解酶，能催化血浆中的血管紧张素原生成血管紧张素I，再经肺等部位的转化酶作用而生成血管紧张素lI，后者具有促使血管收缩与增加醋固酮分泌的作用。 肾素的分泌受肾内入球小动脉处的牵张感受器、致密斑细胞和交感神经三方面的调节。在全身平均动脉压降低、脱水、肾动脉狭窄、低钠血症、交感神经紧张性增高等情况下，均可引起肾素释放增多，激活肾素血管紧张素帮固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS)，从而可提高平均动脉血压和促进钠水滞留。 2.肾激肤释放酶－激肤系统(renal kallikrein kin in system, RKKS)功能障碍肾脏含有激肤释放酶(kallikrein)，其中90％来自皮质近曲小管细胞。分泌的激肤释放酶可以催化激肤原(kiningen)生成激肤(kinin)。激肤可以对抗血管紧张素的作用，扩张小动脉，使血压下降，同时还可作用千肾髓质乳头部的间质细胞，引起前列腺素释放。如果肾激肤释放酶－激肤系统发生障碍，则易促进高血压发生。 3.前列腺素(prostagland们，PG)合成不足肾内产生的PG主要有PGE2、PGI2和PGF2，主要由肾髓质间质细胞和髓质集合管上皮细胞合成。PGE2、PGI2主要具有以下两种作用：心作用于平滑肌，增加细胞内cAMP浓度，抑制结合钙转变为游离钙，从而抑制平滑肌收缩，使血管扩张，外周阻力降低。此外，它可抑制交感神经末梢释放儿茶酚胺，降低平滑肌对缩血管物质的反应性，间接使血管舒张，外周阻力降低。＠抑制抗利尿激素(ant心ure tic hormone, ADH)对集合管的作用，减少集合管对水的重吸收，促进水的排泄。此外，PG通过cAMP可以抑制近曲小管对钠的重吸收，从而促进钠的排出。因此，这两种PG具有强大的降压作用。肾脏功能障碍、肾脏受损时可使PG合成不足，这可能是肾性高血压的另一个重要发病环节。 第二节急性肾衰竭 急性肾衰竭(acute renal failure, ARF)是指各种原因引起的双肾泌尿功能在短期内急剧障碍，导致代谢产物在体内迅速积聚，水、电解质和酸碱平衡紊乱，出现氮质血症、高钾血症和代谢性酸中毒，并由此发生机体内环境严重紊乱的临床综合征。多数患者伴有少尿（成人每日尿量<400ml）或无尿（成人每日尿量<100ml)，即少尿型ARF(o liguric ARF)。少数患者尿量并不减少，但肾脏排泄功能障碍，氮质血症明显，称为非少尿型ARF(no noliguric ARF)。 尽管ARF概念明确，但缺乏统一的诊断标准。2005年国际肾脏病学界和急救医学界提出了急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)的概念，建议将ARF更名为AKI。AKI是指多种病因引起的肾功能快速下降而出现的临床综合征，AKI的诊断标准设定为：肾功能在48小时以内突然减退，血清肌酐绝对值升高;;::O.3m伊dl，或7天内血清肌酐增至;;::1.5倍基础值，或尿量<0.5ml/(kg·h)持续＞6小时。根据血清肌酐和尿量分级如下（表18-1)。与ARF相比，AKI的提出更强调对这一综合征早期诊断、早期治疗的重要性。 分级血清肌尿量 I升高~O.3mg/dl或增至习50%~200%<0.5叫／（kg·h)，待续6~12hlI增至200%~300%<0.5呻(kg·h)，持续~12hIII增至＞300%或~4. Omg/dl<0.3汕(kg·h)，持续~24h或无尿习2hARF是临床较为常见的一种危重症，病情凶险，但若及时诊断、治疗，大多数ARF患者的肾脏功能可以恢复正常。 一、分类和病因 引起急性肾衰竭的病因很多，一般根据发病环节可将其分为肾前性、肾性和肾后性三大类。然而这种划分并不是绝对的，因为无论是肾前性或肾后性损伤，如果持续较久或者比较严重，均可转为肾性肾衰。 （一）肾前性急性肾衰竭 肾前性肾衰(prerenal failure)是指肾脏血液灌流量急剧减少所致的急性肾衰竭。肾脏无器质性叩{t}病变，一旦肾灌流量恢复，则肾功能也迅速恢复。所以这种肾衰又称功能性肾衰(functional renal failure)或肾前性氮质血症(prerenal azotemia)。常见于各型休克早期。由于血容量减少、心泵功能障碍或血管床容积增大，引起有效循环血量减少和肾血管强烈收缩，导致肾血液灌流量和GFR显著降低，出现尿量减少和氮质血症等内环境紊乱。 （二）肾性急性肾衰竭 肾性肾衰(i ntrare nal failure)是由于各种原因引起肾实质病变而产生的急性肾衰竭，又称器质性肾衰(parenchymal rena l failure)。肾性肾衰是临床常见的危重病症，根据损伤的组织学部位可分为：肾小球、肾间质、肾血管和肾小管损伤，其主要病因概括如下：1.肾小球、肾间质和肾血管疾病见千急性肾小球肾炎、狼疮性肾炎、多发性结节性动脉炎和过敏性紫瘢性肾炎等引起的肾小球损伤；急性间质性肾炎、药物过敏及巨细胞病毒感染等导致的肾间质损伤；肾小球毛细血管血栓形成和微血管闭塞等微血管疾病，以及肾动脉粥样栓塞和肾动脉狭窄等大血管病变。 2.急性肾小管坏死急性肾小管坏死(acute tubular necrosis, ATN)是引起肾性ARF的最常见、最重要原因。导致ATN的因素主要包括：(1)肾缺血和再灌注损伤：肾前性肾衰的各种病因（如休克），在早期未能得到及时的抢救，因持续的肾缺血而引起ATN，即由功能性肾衰转为器质性肾衰。此外，休克复苏后的再灌注损伤也是导致ATN的主要因素之一。 (2)肾中毒：引起肾中毒的毒物很多，可概括为外源性肾毒物和内源性肾毒物两类。常见的外源性肾毒物包括：心药物：如氨基昔类抗生素、四环素族和两性霉素B等，静脉注射或口服X线造影剂也可直接损伤肾小管；＠有机溶剂：如四氯化碳、乙二醇和甲醇等；＠重金属：如采、令心铅、令弟、珅等化合物；＠生物毒素：如生鱼胆、蛇毒、蜂毒等。内源性肾毒物主要包括：血红蛋白、肌红蛋白和尿酸等。如输血时血型不合或症疾等引起的溶血，挤压综合征等严重创伤引起的横纹肌溶解症，过度运动、中暑等引起的非创伤性横纹肌溶解症，从红细胞和肌肉分别释出的血红蛋白和肌红蛋白，经肾小球滤过而形成肾小管色素管型，堵塞并损害肾小管，引起ATN。 在许多病理条件下，肾缺血与肾毒物常同时或相继发生作用。例如肾毒物可引起局部血管痉挛而致肾缺血；反之，肾缺血时也常伴有毒性代谢产物在体内蓄积。 （三）肾后性急性肾衰竭 由肾以下尿路（从肾盏到尿道口）梗阻引起的肾功能急剧下降称肾后性急性肾衰竭(postrenal如lure)，又称肾后性氮质血症(pos trenal azotemia)。 常见于双侧输尿管结石、盆腔肿瘤和前列腺肥大等引起的尿路梗阻。尿路梗阻使梗阻上方的压力升高，引起肾盂积水，肾间质压力升高，肾小球襄内压升高，导致肾小球有效滤过压下降而引起GFR降低，出现少尿、氮质血症和酸中毒等。肾后性ARF早期并无肾实质损害，如及时解除梗阻，肾泌尿功能可迅速恢复。 二、发病机制 急性肾衰竭的发病机制十分复杂，至今尚未完全阐明。不同原因所致ARF的机制不尽相同，但其中心环节均为GFR降低。肾前性及肾后性ARF时GFR降低的机制已如前述，下面主要围绕急性肾小管坏死(ATN)引起的ARF，而且主要针对其少尿型的发病机制进行论述。 （一）肾血管及血流动力学异常 虽然ATN时细胞损伤以肾小管上皮细胞为主，但引起肾功能障碍和内环境持续紊乱的中心环节仍是GFR降低。临床和动物实验研究表明，在急性肾衰竭的初期，有肾血流量减少和肾内血液分布异常，而且肾缺血的程度与形态学损害及功能障碍之间存在着平行关系。肾血管及血流动力学的异常是ARF初期GFR降低和少尿的主要机制。 第十八章肾功能不全241 1.肾灌注压降低当系统动脉血压低于80mmHg，有效循环血量减少程度超过肾脏自身调节的范围时，肾脏血液灌流量即明显减少，GFR降低。 2.肾血管收缩肾皮质血管收缩的机制主要与以下因素有关：(1)交感肾上腺髓质系统兴奋：在ATN时，因有效循环血量减少或毒物的作用，致使交感－肾上腺髓质系统兴奋，血中儿茶酚胺水平升高，通过刺激a－肾上腺素受体使肾血管收缩，肾血流量减少，GFR降低。皮质肾单位分布在肾皮质外1/3，其入球小动脉对儿茶酚胺敏感，因而皮质呈缺血改变。 (2)肾素血管紧张素系统激活：心有效循环血量减少使肾血管灌注压降低，入球小动脉壁受牵拉程度减小，可刺激肾小球球旁细胞分泌肾素；＠交感神经兴奋时释放肾上腺素和去甲肾上腺素，亦可刺激球旁细胞释放肾素。肾素产生增多，促使肾内血管紧张素II(angiotensin, Ang II)生成增加，引起入球小动脉及出球小动脉收缩。因肾皮质中的肾素含量丰富，故RAS系统激活，致使肾皮质缺血更甚。 (3)肾内收缩及舒张因子释放失衡：肾缺血或肾中毒使肾血管内皮细胞受损，可引起血管内皮源性收缩因子（如内皮素，endothelin, ET)分泌增多以及血管内皮源性舒张因子（如一氧化氮，NO)释放减少；此外，急性肾衰时，肾内前列腺素产生减少。肾内产生的PG凡和PGI2具有抑制血管平滑肌收缩，扩张血管的作用。收缩与舒张因子释放的失衡可加强肾血管的待续收缩，使GFR降低。 （二）肾小管损伤 ATN时，肾小管细胞可因缺血、缺血后再灌流、毒物以及缺血与中毒共同作用引起损伤。虽然各种损伤因素开始作用千细胞的成分可能不一样，最初累及的细胞代谢与功能也各有特点，如缺血影响ATP形成，重金属离子损伤细胞膜，氨基昔类抗生素干扰酶活性等，但最终引起的细胞功能改变和组织结构的损伤类似，表现为肾小管细胞的重吸收与分泌功能紊乱，以及肾小管细胞的坏死性损伤(necrotic lesion)和凋亡性损伤(apoptotic lesion)。 由于肾小管细胞的功能活动依赖细胞能量代谢系统及膜转运系统的完整性，因此肾小管细胞损伤的机制与细胞能量代谢和膜转运系统功能的变化密切相关，主要包括ATP产生减少、Na+－K+－ATP酶活性降低、自由基产生增加与清除减少和细胞内游离钙增高等。此外，炎性反应在细胞损伤中的作用近年来也引起了相当的重视。尤其在肾缺血－再灌注损伤过程中，肾小管上皮细胞和肾实质细胞所产生的炎性因子和活性氧可引起中性粒细胞激活并向损伤部位聚集而加重细胞损伤。肾小管细胞的严重损伤和坏死脱落可导致肾小管阻塞、原尿返涌和管－球反馈机制失调（见文末彩图18-1)。 1.肾小管阻塞肾缺血、肾毒物引起肾小管坏死时的细胞脱落碎片，异型输血时的血红蛋白、挤压综合征时的肌红蛋白，均可在肾小管内形成各种管型，阻塞肾小管管腔，使原尿不易通过，引起少尿。同时，由于管腔内压升高，使肾小球要内压增加，有效滤过压降低，导致GFR减少。目前认为，肾小管阻塞可能在某些急性肾衰竭持续少尿中是导致GFR降低的重要因素。 2.原尿返漏在持续肾缺血和肾毒物作用下，肾小管上皮细胞变性、坏死、脱落，原尿通过受损邺{ti肾小管壁处返涌入周围肾间质，除直接造成尿量减少外，还引起肾间质水肿，压迫肾小管，造成娱内压升高，使GFR减少，出现少尿。受损肾小管上皮细胞的通透性增高，在14c－菊粉、辣根过氧化物酶显微穿刺直接注入的动物实验中得到证实。 3.管－球反馈机制失调管－球反馈 (tubuloglomemlar feedback, TGF)是在肾单位水平上的自身调节，即当肾小管液中的溶质浓度和流量改变时，其信号通过致密斑和肾小球旁器感受、放大和传递，从而改变肾小球的灌流和GFR，达到平衡。一般认为，致密斑感受的信息可能与致密斑处Na+-K+-2Cl一共同转运的变化导致Na+和Cl一等离子转运率的改变有关，但其详细的机制尚不明确。采用微穿刺灌注方法的研究证实，增加致密斑的NaCl浓度可使单个肾单位GFR下降50%。肾缺血或肾毒物对肾小管各段损伤的程度不同，近曲小管和髓拌容易受到损害，因而对N旷和Cl一的重吸收减少，使远曲小管内液中的Na十和Cl一浓度升高，刺激远曲小管起始部的致密斑，从而引起肾小球旁器分泌肾素，促进AngII生成并收缩入球小动脉及出球小动脉，使GFR降低。 此外，有学者提出，腺昔也可能作为管－球反馈作用的介导因子，腺昔作用千人受体使入球小动脉收缩，而作用于A2受体则扩张出球小动脉，该发现促使人们研究其在ATN发病中的作用。肾小管细胞受损时，释放大量的腺昔，从而收缩入球小动脉和扩张出球小动脉，因此明显降低GFR。腺昔还可刺激肾小球旁器的肾素促进Ang II的产生，加重入球小动脉收缩，但其收缩出球小动脉的效应可因腺昔通过A2受体介导的作用被桔抗，因此加重了GFR下降。这种腺昔的产生直至肾小管上皮细胞功能和结构完整性恢复后方可恢复正常，因而GFR可持续降低。 （三）肾小球滤过系数降低 GFR的大小不仅取决千肾小球有效滤过压，其与肾小球滤过系数(filtration coefficient,Kr)也密切相关。肾小球滤过率＝滤过系数x有效滤过压。凡代表肾小球的通透能力，与滤过膜的面积及其通透性的状态有关。肾缺血和肾中毒时凡降低，也是导致GFR降低的机制之一。凡的降低与肾小球毛细血管内皮细胞肿胀、足细胞足突结构变化、滤过膜上的窗孔大小及密度减少有关。此外，肾缺血或肾中毒可促进许多内源性及外源性的活性因子释放，如Ang II和血栓素A2(thromboxane A2, TXA2)等可引起肾小球系膜细胞收缩，从而导致肾小球滤过面积减少，降低Kf。用微穿刺法证明，庆大霉素等氨基昔类抗生素所致的急性肾衰，K河下降50%；硝酸铀等毒物也可直接促使肾小球系膜细胞收缩，导致凡降低。 总之，肾缺血和肾中毒等因素导致的肾血管及血流动力学改变、肾小管损伤和肾小球滤过系数降低，是ATN引起的少尿型急性肾衰竭的主要发病机制（图18-2)。 三、发病过程及功能代谢变化 急性肾衰竭按其发病时尿量是否减少，可分为少尿型ARF和非少尿型ARF。（－）少尿型急性肾衰竭少尿型ARF的发病过程包括少尿期、移行期、多尿期和恢复期四个阶段。 t.记1.少尿期为病情最危重阶段，可持续数天至数周，持续愈久，预后愈差。此期不仅尿量显著减肾血管及血流动力学异常肾小球滤过系数L肾血管内凝血细胞肿胀肾毛细血管内皮肾血管收缩肾灌注压降低少，而且还伴有严重的内环境紊乱，常有以下主要的功能代谢变化：. (1)尿的变化：少少尿或无尿：发病后尿量迅速减少而出现少尿(<400叫／d）或无尿(l.020500<350尿钠(mmoVL)<20>40尿／血肌酐比>40:1<20:1尿蛋白阴性或微量+~++++尿沉渣镜检轻微显著褐色颗粒管型、红白细胞及变形上皮细胞甘露醇利尿效应良差(2)水中毒：由千尿量减少，体内分解代谢加强以致内生水增多以及因治疗不当输入葡萄糖溶液过多等原因，可发生体内水游留并从而引起稀释性低钠血症。除可发生全身软组织水肿以外，水分还可向细胞内转移而引起细胞内水肿。严重时可发生脑水肿、肺水肿和心力衰竭，为ARF的常见死因之一。因此，对急性肾衰竭患者，应严密观察和记录出入水量，严格控制补液速度和补液量。 (3)高钾血症：是ARF患者的最危险变化，常为少尿期致死原因。其主要发生原因：O尿量减少使钾随尿排出减少；＠组织损伤和分解代谢增强，使钾大量释放到细胞外液；＠酸中毒时，细胞内钾离子外逸；＠输入库存血或食入含钾量高的食物或药物等。高钾血症可引起心脏传导阻滞和心律失常，严重时可出现心室颤动或心脏停搏。 2.移行期当尿量增加到每日大于400ml时标志着患者已度过危险的少尿期进入移行期，提示肾小管上皮细胞已开始修复再生，是肾功能开始好转的信号。在移行期，肾功能尚处于刚开始修复阶段，虽然肾血流量和肾小球滤过功能逐渐恢复，但肾脏排泄能力仍低于正常。因此，氮质血症、高钾血症和酸中毒等内环境紊乱还不能立即改善。 3.多尿期每日尿量可达3000ml或更多。一般而言，少尿期体内蓄积的水分和尿素氮等代谢产物越多，多尿期尿量也越多。 多尿期产生多尿(polyuria)的机制是：心肾血流量和肾小球滤过功能逐步恢复正常；＠肾小管上皮细胞开始再生修复，但是新生的肾小管上皮细胞功能尚不成熟，钠水重吸收功能仍低下；＠肾间质水肿消退，肾小管内管型被冲走，阻塞解除；＠少尿期中渚留在血中的尿素等代谢产物经肾小球大量滤出，产生渗透性利尿。 多尿期早期阶段血中尿素氮等仍明显增高，此后，随着尿量继续增加，水肿消退，尿素氮等逐渐趋于正常。此外，由于尿量明显增加，水和电解质大量排出，易发生脱水、低钾血症和低钠血症。多尿期持续1~2周，可进入恢复期。 4.恢复期多尿期过后，肾功能已显著改善，尿量逐渐恢复正常，血尿素氮和血肌酐基本恢复到正常水平，水、电解质和酸碱平衡紊乱得到纠正。此时，坏死的肾小管上皮细胞已被再生的肾小管上皮细胞所取代，但肾小管功能需要数月甚至更长时间才能完全恢复。 ATN引起的ARF病情虽然很严重，但是只要处理得当，情况是可以逆转的，多数患者肾功能可望逐渐恢复正常。少数患者由于肾小管上皮细胞和基底膜破坏严重，出现肾组织纤维化而转变为慢性肾衰竭。 （二）非少尿型急性肾衰竭 非少尿型ARF，系指患者在进行性氮质血症期内每日尿量持续在400ml以上，甚至可达1000~2000ml。近年来，非少尿型ARF有增多趋势，其原因在千：心血、尿生化参数异常的检出率提高；＠药物中毒性ARF的发病率升高，如氨基昔类抗生素肾中毒常引起非少尿型ARF;＠大剂量强效利尿药及肾血管扩张剂的预防性使用，使此类患者尿量不减；＠危重患者的有效抢救与适当的支持疗法；＠与过去的诊断标准不同，过去常把内环境严重紊乱并需透析治疗作为诊断标准，目前采用血肌酐进行性增高来判断ARF。由于上述综合因素使非少尿型ARF的发病率或检出率明显增加。 非少尿型ARF时，肾脏泌尿功能障碍的严重程度较少尿型ARF为轻，肾小管部分功能还存在，以尿浓缩功能障碍为主，所以尿量较多，尿钠含量较低，尿比重也较低。尿沉渣检查细胞和管型较少。然而，非少尿型急性肾小管坏死患者GFR的减少，已足以引起氮质血症，但因尿量不少，故高钾血症较为少见。其临床症状也较轻。病程相对较短。发病初期尿量不减少，也无明显的多尿期；恢复期从血尿素氮和肌酐降低时开始。其病程长短也与病因、患者年龄及治疗措施等密切相关。一般肾功能完全恢复也需数月。 少尿型与非少尿型ARF可以相互转化，少尿型经利尿或脱水治疗有可能转化为非少尿型；而非少尿型如果忽视而漏诊或治疗不当，可转变为少尿型，表示预后不良。 第十八章肾功能不全245 四、防治的病理生理基础 （一）积极治疗原发病或控制致病因素首先是尽可能明确引起急性肾衰竭的病因，采取措施消除病因。如解除尿路阻塞，解除肾血管的阻塞，尽快清除肾的毒物，纠正血容量不足，抗休克等；合理用药，避免使用对肾脏有损害作用的药物。（二）纠正内环境紊乱1.纠正水和电解质紊乱在少尿期应严格控制体液输入量，以防水中毒发生。多尿期注意补充水和钠、钾等电解质，防止脱水、低钠和低钾血症。 （四）针对发生机制用药自由基清除剂；RAAS的阻断剂；钙通道阻断剂；能量合剂；膜稳定剂等。 第三节慢性肾衰竭 各种慢性肾脏疾病引起肾单位慢性进行性、不可逆性破坏，以致残存的肾单位不足以充分排除代谢废物和维持内环境恒定，导致水、电解质和酸碱平衡紊乱，代谢产物在体内积聚，以及肾内分泌功能障碍，并伴有一系列临床症状的病理过程，被称为慢性肾衰竭(chronic renal failure, CRF)。 CRF是各种慢性肾脏病持续进展的共同结局，发展呈渐进性，病程迁延，病情复杂，常以尿毒症为结局而导致死亡。2002年美国肾脏病基金会定义了慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)。CKD是指肾脏损害和（或）GFR下降<60mV(min•1.73m勹持续3个月以上，其中肾脏损害是指肾脏结构和功能异常，包括肾脏影像学检查异常、肾脏病理形态学异常、血和（或）尿成分异常。目前国际公认的CKD分期依据美国肾脏病基金会制定的指南分为5期（表18-3)。该分期方法将GFR正常(~90mVmin)，但伴有肾损伤表现（蛋白尿、镜下血尿）的定义为CKD1期，有助于早期识别和防治分期描述GFR[mv(mi!I•1..73m勹］ l234肾损伤（蛋白尿、镜下血尿），GFR正常或增加';;;,:90肾损伤（蛋白尿、镜下血尿），GFR轻度降低60~89肾功能不全，GFR中度降低30~59肾衰竭，GFR严重降低15~29肾衰竭及ESRD<15或透析CKD；同时，将终末期肾病(end-stage renal disease, ESRD)的诊断放宽到GFR<15ml/min亦有助于晚期CRF及时诊治。CRF主要为CKD4-5期。 —、病因 CKD的病因多样、复杂，凡是能造成肾实质慢性进行性破坏的疾患均可引起CRF。包括原发性和继发性肾脏疾患两类。引起CRF的原发性肾脏疾患包括慢性肾小球肾炎、肾小动脉硬化症、慢性肾盂肾炎、肾结核等。继发于全身性疾病的肾损害主要包括糖尿病肾病、高血压性肾损害、过敏性紫瘢肾炎、狼疮性肾炎等。以往的研究认为，慢性肾小球肾炎是CRF最常见的原因，而近年的资料表明，糖尿病肾病和高血压性肾损害所致的CRF逐年增多。 二、发病过程 CKD的临床分期是以GFR的指标为依据的（表18-3)。CKD进展到3期以后患者将逐步出现慢性肾功能不全或肾衰竭的临床表现，因此，CRF的病程呈现为缓慢而渐进的发展过程。 1.肾脏损伤、GFR正常或上升虽然多种病因作用于肾脏，肾脏可有血（或）尿成分异常，但由于肾脏具有强大的代偿适应能力，使GFR>90ml/(min·1.73m勹，故可在相当长的时间内维持肾功能于临界水平，使肾脏的排泄与调节水、电解质及酸碱平衡的功能维待正常，保持内环境相对稳定而不出现肾功能不全的征象。 2.肾脏损伤、GFR轻度下降肾单位减少但GFR处千60-89ml/(min·1.73m2)时，肾脏仍能保持良好的排泄和调节功能，肾脏有血（或）尿成分异常，无明显临床症状，但肾单位不能耐受额外的负担。一且发生感染、创伤、失血及滥用肾血管收缩药等导致组织蛋白分解加强而加重肾负担或减少肾血流量等，均可诱发GFR的进一步降低，而出现内环境紊乱。 3.肾功能不全、GFR中度下降GFR处于30-59mV(min·1.73m2)时，肾排泄和调节功能下降，患者即使在正常饮食条件下，也可出现轻度的氮质血症和代谢性酸中毒。肾浓缩功能减退，可有夜尿和多尿。另外还可出现轻度贫血、乏力和食欲减退等肾功能不全临床症状。 4.肾衰竭、GFR严重下降GFR下降至15-29ml/(min·1.73m2)时，患者出现明显的氮质血症、代谢性酸中毒、高磷血症和低钙血症、高氯及低钠血症，亦可有轻度高钾血症，夜尿多，并出现严重贫血等肾衰竭的临床症状，以及尿毒症部分中毒症状如恶原发性肾脏疾患及继发千全身性疾病的肾损害心、呕吐和腹泻等。 5.肾衰竭、ESRD GFR<15ml/(min·1.73m勹，大肾单位破坏、减少量毒性物质在体内积聚，出现全身性严重中毒症状，并出现继发性甲状旁腺功能亢进症，有明显水、电解质和酸碱平衡紊乱，常发生肾毒性脑病和多器官功能障碍和物质代谢紊乱，需进行肾脏替代治疗。 三、发病机制 CRF的发病机制复杂，迄今为止尚无一种理论或学说能完全阐述清楚。目前认为，CRF进行性发展有多种病理生理过程参与，这一系列过程的相互作用、共同发展，导致继发性肾小球硬化肾小管－间质损伤肾单位不断损伤，肾功能进行性减退，最终发展为终末期肾衰竭（图18-3)。有功能肾单位进行性减少（一）原发病的作用终末期肾脏疾病各种慢性肾脏疾病和继发于全身性疾病的肾损害导致肾单位破坏、使其功能丧失的机制不尽相同，有些疾病图18-3慢性肾衰竭发病机制示意图细胞外基质产生增多系膜细胞增殖(高灌注、高压力、高滤过)健存肾单位血流动力学改变以损伤肾小球为主，有些疾病则以损害肾小管及破坏肾间质为主。主要包括以下几个方面：心炎症反应：如慢性肾小球肾炎、慢性肾盂肾炎、肾结核等；＠缺血：如肾小动脉硬化症、结节性动脉周围炎等；＠免疫反应：如膜性肾小球肾炎、肾毒性血清性肾炎、系统性红斑狼疮等；＠尿路梗阻：如尿路结石、前列腺肥大等；＠大分子沉积：如淀粉样变性等。 （二）继发性进行性肾小球硬化 大量研究证实，导致CRF的各种原发病造成肾单位破坏，使肾功能损伤到达一定程度后，即使原发病因去除，病情仍然进展，这表明继发性机制在后续肾损伤中起着重要的作用。目前认为，继发性进行性肾小球硬化是导致继发性肾单位丧失的重要因素，其发生主要与以下机制有关：1.健存肾单位血流动力学的改变1960年，Bricker提出健存肾单位假说(intact nephron hypothesis)，认为各种损害肾脏的因素待续不断地作用于肾脏，造成病变严重部分的肾单位功能丧失，而另一部分损伤较轻或未受损伤的＂残存”或“健存＂肾单位加倍工作以进行代偿，从而适应机体需要。当代偿不足以完成肾脏的排泄和调节等功能时，机体则表现出水、电解质紊乱及酸碱失衡等CRF的症状。因此，健存肾单位的多少，是决定CRF发展的重要因素。然而，健存肾单位学说主要强调原发性疾病进行性破坏肾单位对CRF发生发展的作用，而忽略了代偿反应过度与＂矫枉失衡”对肾单位的破坏及对肾功能的影响。 20世纪80年代初，Brenner等对健存肾单位假说进行了修正，提出肾小球过度滤过假说(glomerular hyperliltration hypothesis)亦称“三高学说＂。该学说认为，部分肾单位被破坏后，健存肾单位血流动力学发生改变，单个健存肾单位的血流量和血管内流体静压增高，使GFR相应增高，形成肾小球高压力、高灌注和高滤过的“三高”状态。健存肾单位的过度灌注和过度滤过导致肾小球纤维化和硬化，进一步破坏健存肾单位，导致继发性肾单位丧失，从而促进肾衰竭。肾小球过度滤过是CRF发展至尿毒症的重要原因之一。 2.系膜细胞增殖和细胞外基质产生增多肾小球系膜细胞是产生与分泌细胞外基质的主要细胞之一系膜细胞增殖及细胞外基质增多和聚集是肾小球硬化机制的关键。体内外多种物质包括内毒素、免疫复合物、糖基化终末产物、各种炎性介质和细胞因子均可导致肾小球系膜细胞增殖和释放多种细胞因子，使细胞外基质产生增加并沉积，从而导致肾小球纤维化和硬化。 当各种原发性病理损伤使部分肾小球受损、功能性肾单位减少时，可引起肾小球发生一系列代偿性改变，其中包括系膜细胞增殖及细胞外基质合成代谢加强等。这种肾小球系膜细胞代偿性增殖及细胞外基质增加又会造成另一部分肾小球损害、功能性肾单位进一步减少以及“残存”功能性肾小球的进一步代偿，形成恶性循环，最终导致肾小球硬化的肾脏病理改变。 （三）肾小管－［司质损伤 肾小管间质损伤与CRF发生发展具有密切的相关性，有学者提出了肾小管细胞和间质细胞损伤假说(tubular and interstitial cells lesion hypothesis)。肾小管－间质损伤的主要病理变化为肾小管肥大或萎缩，肾小管腔内细胞显著增生、堆积、堵塞管腔，间质炎症与纤维化。肾小管－间质损伤是多种病理因素综合作用的结果，其机制主要包括：1.慢性炎症多数严重CRF患者可因多种因素影响处千慢性炎症状态中。单核－巨噬细胞浸润是肾小管间质病变的重要病理表现。已有研究表明，巨噬细胞可与肾脏固有细胞及细胞外基质相互作用，通过产生活性氧、一氧化氮及多种细胞炎症因子，直接损伤肾脏固有细胞，促进细胞外基质聚集；还可通过转化生长因子13(transforming growth factor13,TGF-13)作用千肾小管上皮细胞，诱导肾小管上皮细胞分化，从而加重肾脏损伤，促进肾间质纤维化。 2.慢性缺氧越来越多的证据显示，慢性缺氧致肾小管间质损伤是终末期肾脏疾病的最后共同通路。缺氧时RAS局部激活，血管紧张素II增加，促使出球小动脉收缩，进而使球后肾小管管周毛细血管灌注不足，导致下游肾小管间质缺氧。缺氧本身就是致纤维化促进因子，可导致细胞凋亡或肾小管上皮细胞间充质转分化(epithelial mesenchymal transition, EMT)，这又加重了肾脏纤维化和慢性缺\OTE此外，氧化应激可妨碍肾小管细胞对氧的利用，同时代谢需求增加，肾脏相对缺氧；肾性贫血可影响氧的运输。血红蛋白每减少lg/dl，发生ESRD的相对风险平均增加11%。3.肾小管高代谢部分肾单位破坏后，残留肾单位的肾小管系统重吸收及分泌也明显增强，出现代谢亢进，导致耗氧量增加和氧自由基生成增加，Na•-H反向转运亢进和细胞内Ca2＋流量增多，由+此引起肾小管－间质损害不断加重和肾单位的进一步丧失。此外，由千残存肾小管功能代偿性增强，近端小管对HC03一重吸收增加、氨产生增多，残存肾小管氨的产生增加可激活补体旁路途径，进一步综上所述，原发病的作用、继发性进行性肾小球硬化和肾小管－间质损伤是导致CRF有功能肾单另外，还有许多因素可加重CRF的进展，主要包括：O蛋白尿：蛋白大量滤过，不仅可形成管型而阻塞肾小管，对肾小管细胞和间质有损害作用，而且滤过蛋白的重吸收将激活近曲小管上皮，发生蛋白应激反应，表现为炎症和血管活性基因表达的上调，例如，单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoatprotein-1,MCP-1)和ET。有研究表明，糖尿病造成的肾脏损害与其并发的微量蛋白尿有关。tractant适当和早期抗蛋白尿疗法可制止肾脏疾病的进展。＠高血压：高血压既是肾脏疾病发展过程中的一种表现和结果，也是加重肾脏疾病进展的独立危险因素。＠高脂血症：进行性肾功能异常常伴脂代谢紊乱，表现为高脂血症。高脂血症除引起动脉粥样硬化外，脂质在肾组织内的沉积，可通过产生活性氧、释放多种细胞活性因子和各种蛋白酶，损伤内皮细胞功能及导致肾小球内纤维素沉积。脂蛋白还可在肾小球系膜区沉积，刺激系膜细胞产生细胞外基质，并促进巨噬细胞聚集和活化，细胞炎症因子生成，导致小管间质炎症，并通过改变肾脏血液流变学和血流动力学异常等多种机制介导肾脏损伤。(1)夜尿：CRF患者，早期即有夜间排尿增多的症状，夜间尿量和白天尿量相近，甚至超过白天尿量，这种情况称之为夜尿(noturia)。夜尿的发生机制目前尚不清楚。c`3氧，构成了恶性循环，最后导致ESRD。 加重肾小管和间质病变。 位不断减少，肾功能丧失的主要机制。 ＠其他：尿毒症毒素、营养不良和高血糖等也与CRF的进展相关。 四、功能代谢变化 （一）尿的变化 1.尿量的改变慢性肾衰竭的早期和中期主要表现为夜尿和多尿，晚期发展成为少尿。 (2)多尿：成人24小时尿量超过2000ml称为多尿(polyuria)。CRF患者发生多尿的机制主要是由于尿液未经浓缩或浓缩不足所致，包括：心原尿流速增快：肾血流集中在健存肾单位，使其GFR增高，原尿生成增多，流经肾小管时流速增快，与肾小管接触时间过短，肾小管来不及充分重吸收，导致尿量增多；＠渗透性利尿：健存肾单位滤出的原尿中溶质（如尿素等）含量代偿性增高，产生渗透性利尿；＠尿液浓缩功能障碍：肾小管髓拌血管少，较易受损，从而使Cl一主动重吸收减少，导致髓质高渗环境形成障碍，使尿液浓缩功能降低，尿量增多。 在CRF时，多尿的出现能排出体内一部分代谢产物（如K十等），有一定代偿意义，但此时由于肾单位广泛破坏，肾小球滤过面积减少，滤过的原尿总量少千正常，不足以排出体内不断生成的代谢产物。因此，在出现多尿的同时，血中非蛋白氮(NPN)仍可不断升高。 (3)少尿：CRF晚期，由于肾单位极度减少，尽管有功能的每一个肾单位生成尿液仍多，但24小时总尿量还是少于400ml。2.尿渗透压的变化(1)低渗尿：因测定方法简便，临床上常以尿比重来判定尿渗透压变化。正常尿比重为1.003~1.030。CRF早期，肾浓缩能力减退而稀释功能正常，出现低比重尿或低渗尿(hyposthenuria)。 (2)等渗尿：CRF晚期，肾浓缩功能和稀释功能均丧失，以致尿比重常固定在1.008-1.012之间，尿渗透压为260-300mmol/L，因此值接近于血浆晶体渗透压，故称为等渗尿(isosthenuria)。 第十八章肾功能不全249 3.尿成分的变化 (1)蛋白尿：正常尿液中存在痕量蛋白，包括来源于血浆和尿路分泌的，一般低于150mg/24h。每日尿蛋白持续超过150mg称为蛋白尿。CRF时，由于肾小球毛细血管壁屏障、足细胞的细胞骨架结构以及它们的裂隙膜或肾小球基底膜的损伤，导致大量蛋白质滤过，同时伴有肾小管重吸收功能受损，因此可出现蛋白尿。蛋白尿的程度与肾功能受损严重程度成正相关。临床研究表明，微量蛋白尿对于早期肾脏疾病的诊断具有重要参考价值，例如对糖尿病肾病及高血压肾损害的早期诊断。 (2)血尿：尿沉渣镜检每高倍镜视野红细胞超过3个，称为血尿。若出血量达到或超过1叫／L时，即呈现肉眼血尿。CRF时，由于肾小球基底膜断裂，红细胞通过该裂缝时受血管内压力挤压而受损，受损的红细胞随后通过肾小管各段又受不同渗透压的作用，表现出变形红细胞血尿。 (3)管型尿：尿中管型的出现表示蛋白质在肾小管内凝固，其形成与尿液酸碱度、尿蛋白的性质和浓度以及尿量有密切关系。CRF时，肾小管内可形成各种管型，随尿排出，其中以颗粒管型最为常见。 （二）氮质血症CRF时，由千肾小球滤过功能降低导致含氮的代谢终产物在体内蓄积，进而引起血中非蛋白氮含量增高，即出现氮质血症。其中最常见的NPN包括血浆尿素氮、血浆肌酐以及血浆尿酸氮。 1.血浆尿素氮CRF患者血浆尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)的浓度与GFR的变化密切相关，但不呈线性关系。GFR减少到正常值的50％时，血浆BUN含量仍未超出正常范围。由此可见，血浆BUN浓度的变化并不能平行地反映肾功能变化，只有在较晚期才较明显地反映肾功能损害程度。血浆BUN值还受外源性（蛋白质摄入量）与内源性（感染、肾上腺皮质激素的应用、胃肠出血等）尿素负荷的大小影响，因此，根据血浆BUN值判断肾功能变化时，应考虑这些尿素负荷的影响。 2.血浆肌酐血浆肌酐含量与蛋白质摄入量无关，主要与肌肉中磷酸肌酸分解产生的肌酐量和肾排泄肌酐的功能有关。正常成人血肌酐值为44-133µ,moVL，当血肌酐值＞133µ,moVL时，表明肾脏进入失代偿期。血肌酐含量改变在CRF早期也不明显，只是在晚期才明显升高。临床上常同时测定血浆肌酐浓度和尿肌酐排泄率，根据计算的内生肌酐清除率（尿中肌酐浓度x每分钟尿量／血浆肌酐浓度）反映GFR。内生肌酐清除率和肾的结构改变，如纤维性变、功能肾单位数减少等也有很大关系。因此，内生肌酐清除率与GFR的变化呈平行关系，可反映仍具有功能的肾单位数目。但是，临床实际检测时，内生肌酐清除率重复性不佳。临床科研工作常采用菊粉清除率等评估GFR。 3.血浆尿酸氮慢性肾功能不全时，血浆尿酸氮虽有一定程度的升高，但较尿素、肌酐为轻。这主要与肾远曲小管分泌尿酸增多和肠道尿酸分解增强有关。（三）水、电解质和酸碱平衡紊乱1.水钠代谢障碍CRF时，由千有功能肾单位的减少以及肾浓缩与稀释功能障碍，肾脏对水代谢的调节适应能力减退。如果此时水负荷突然发生变化，易引起水代谢紊乱，表现为两个方面：O在摄水不足或由千某些原因丢失水过多时，由于肾对尿浓缩功能障碍，易引起血容量降低和脱水等；＠当摄水过多时，由于肾稀释能力障碍，又可导致水渚留、水肿和水中毒等。 水代谢紊乱可引起血钠过高或过低，而钠代谢异常也常合并水代谢障碍。随着CRF的进展，有功能的肾单位进一步破坏，肾储钠能力降低。如果钠的摄入不足以补充肾丢失的钠，即可导致机体钠总量的减少和低钠血症。其发生原因主要有：O通过残存肾单位排出的溶质（如尿素、尿酸、肌酐）增多，产生渗透性利尿作用，使近曲小管对水重吸收减少，而钠随水排出增多。同时残存肾单位的尿流速加快，妨碍肾小管对钠的重吸收。＠体内甲基狐的蓄积可直接抑制肾小管对钠的重吸收。＠呕吐、腹泻等可使消化道丢失钠增多。这些原因不仅引起低钠血症，还同时伴有水的丢失，造成血容量减少，导致肾血流量降低，残存肾单位的GFR下降，肾功能进一步恶化，甚至出现明显的尿毒症。 CRF晚期，肾已丧失调节钠的能力，常因尿钠排出减少而致血钠增高。如摄钠过多，极易导致钠、水涨留，水肿和高血压。\OTE维生素压活化障碍肾脏排磷减少l,25(0H)心3j血磷升高肾性骨营养不良］图18-4肾性骨营养不良发生机制示意图亢进。尤其是，待续性的PTH增加除影响肾小管对磷的排泄功能外，还具有溶骨作用，可导致骨磷释放增多，从而形成恶性循环，导致血磷和PTH不断上升。同时，持续极度升高的PTH可使前破骨细胞和间质细胞转化为破骨细胞，促进骨基质和骨盐溶解，导致骨质疏松及纤维性骨炎。严重时，局部钙磷乘积可大于70而形成局部钙结节。 2.维生素D3活化障碍1,25-(0H)2趴具有促进肠钙吸收和骨盐沉积等作用。CRF时，由于25(OH)D活化成1,25-(0H)2D3能力降低，使活性维生素队生成减少，导致骨盐沉着障碍而引起骨软化症；同时，肠吸收钙减少，使血钙降低，从而导致骨质钙化障碍，并加重继发性甲状旁腺功能亢进而引起骨质疏松和纤维性骨炎。 3.酸中毒CRF时，多伴有持续的代谢性酸中毒，可通过以下机制促进肾性骨营养不良的发生：心由千体液中［H勹待续升高，千是动员骨盐来缓冲，促进骨盐溶解；＠酸中毒干扰1,25-(OH)2D3的合成；＠酸中毒干扰肠吸收钙。 4.铝积聚慢性肾衰竭时，由于肾脏排铝功能减弱，此时患者又长期血液透析以及口服用千结合肠道内磷的药物（如氢氧化铝、碳酸铝凝胶等），铝被吸收并在体内游留，发生铝积聚。铝可以直接抑制骨盐沉着，干扰骨质形成过程，导致骨软化。此外，铝在骨内沉积还可抑制成骨细胞的功能，使骨质形成受阻，引起再生障碍性骨病，而1,25-(0H)2队减少也可促进铝在骨内沉积，加重骨质软化。 （五）肾性高血压因肾实质病变引起的高血压称为肾性高血压(renal hypertension)，为继发性高血压中最常见的一种类型。慢性肾衰患者伴发高血压的机制主要与下列因素有关（图18-5)。 肾脏钠水排泄能力L肾脏降压物质生成减少 3.肾脏降压物质生成减少肾单位大量破坏，肾脏产生激肤、PGE2、PGA2及Angl~7等降压物质减少，也是引起肾性高血压的原因之一。 （六）出血倾向 CRF患者常伴有出血倾向，表现为皮下淤斑和黏膜出血，如鼻出血、胃肠道出血等。这主要是由于体内蓄积的毒性物质（如尿素、狐类、酚类化合物等）抑制血小板的功能所致。血小板功能障碍表现为：心血小板第3因子（磷脂，是IX、X、凝血酶原活化场所）的释放受到抑制，因而凝血酶原激活物生成减少；＠血小板的黏着和聚集功能减弱，因而出血时间延长。 （七）肾性贫血 CRF患者大多伴有贫血，且贫血程度与肾功能损害程度往往一致。肾性贫血(renal anemia)的发生机制：心促红细胞生成素生成减少，导致骨髓红细胞生成减少；＠体内蓄积的毒性物质（如甲基胀）对骨髓造血功能的抑制；＠毒性物质抑制血小板功能所致的出血；＠毒性物质使红细胞破坏增加，引起溶血；＠肾毒物可引起肠道对铁和叶酸等造血原料的吸收减少或利用障碍。 第四节尿毒症 尿毒症(uremia)是各种肾脏疾病发展的最严重阶段，由千肾单位大量破坏，导致代谢终末产物和毒性物质在体内大量滞留，并伴有水、电解质和酸碱平衡的严重紊乱以及某些内分泌功能失调，从而引起一系列自体中毒症状的综合征。尿毒症是ESRD，有学者形象地将它称作“集各系统症状于一身的综合征”，患者需靠透析或肾移植来维持生命，其发生率逐年增多。 一、发病机制 尿毒症的发病机制非常复杂，目前认为可能是毒性物质在体内蓄积，水、电解质和酸碱平衡紊乱及某些内分泌功能障碍等多因素综合作用的结果，其中毒性物质蓄积在尿毒症的发病中起着重要作用。 （一）尿毒症毒素蓄积 自1840年P.A. Piorry和D. I'Heritier提出尿毒症的概念以来，至今已有170余年。尿毒症（又称尿毒血症）最初的含义就是＂尿（的毒素）留在血液中“(urine in blood)或“血液被尿液污染”(cont ami一nating the blood with urine)。所谓尿毒症毒素(uremia toxin)是指肾衰竭患者体液中浓度明显增高，并与尿毒症代谢紊乱或临床表现密切相关的某些物质。 第十八章肾功能不全253 1.尿毒症毒素来源心正常代谢产物在体内蓄积，如尿素、狐、多胺等；＠外源性毒物未经机体解毒、排泄，如铝的湘留等；＠毒性物质经机体代谢又产生新的毒性物质；＠正常生理活性物质浓度待续升高，如PTH等。 2.尿毒症毒素分类心小分子毒素：分子量小于0.5kD，如尿素、肌酐、肌类、胺类等；＠中分子毒素：分子量0.5-5kD，多为细胞和细菌的裂解产物等；＠大分子毒素：主要是血中浓度异常升高的某些激素，如PTH、生长激素等。 (2)肌类化合物：胀类化合物是体内精氨酸的代谢产物。正常情况下精氨酸主要在肝脏通过鸟氨酸循环不断生成尿素、肌乙酸和肌酐。肾衰竭晚期，这些物质的排泄发生障碍，因而精氨酸通过另一种途径转变为甲基肌和肌基唬珀酸，其产生的可能途径见图18-6。 三沁－氨基丁酸尿＼／fl\ +肌酸＝巨竺亘］＋乙酸 a,8－二氨基戊酸 一正常代谢途径令尿毒症时的异常代谢途径 甲基肌(methylguanidine)是毒性最强的小分子物质。正常人血浆中甲基肌含量甚微，约为0.08mg/L，而尿毒症时可高达6mg/L。甲基抓可引起体重下降、呕吐、腹泻、肌肉痉挛、嗜睡、红细胞寿命缩短及溶血、心室传导阻滞等。 肌基唬珀酸(guanidinosuccinic acid)可影响脑细胞功能，引起脑病变。若将肌基唬珀酸注入动物体内，可引起抽撞、心动过速、溶血与血小板减少，且可抑制血小板第三因子释放，引起出血。(3)尿素：尿素是体内最主要的含氮代谢产物。可引起头痛、厌食、恶心、呕吐、糖耐量降低和出血倾向等。近年研究发现，尿素的毒性作用与其代谢产物一氮酸盐(cyanate)有关，后者可使蛋白质师发生氨基甲酰化。例如，酶（单胺氧化酶，黄嗦呤氧化酶等）发生氨基甲酰化，酶活性明显被抑制，可使肌基唬珀酸产生增多，影响细胞功能；突触膜蛋白发生氨基甲酰化后，高级神经中枢的整合功能可受损，产生疲乏、头痛、嗜睡等症状。 (4)多胺：是氨基酸代谢产物，包括精胺、精脉、尸胺和腐胺，可引起厌食、恶心、呕吐和蛋白尿，促进红细胞溶解，抑制Na+-K+-ATP酶活性，增加微血管壁通透性，促进肺水肿和脑水肿的发生。 (5)中分子量物质(middle molecular substance, MMS)：其化学结构不明，推测为多肤类物质。在体外对成纤维细胞增生、白细胞吞噬作用、淋巴细胞增生及细胞对葡萄糖利用等有抑制作用。此外，肌酐、尿酸、酚类、晚期糖基化终末产物、比－微球蛋白等，对机体也有一定毒性作用。尿毒症是一个很复杂的临床综合征，很难将其归因千某种单一的毒素，往往是多因素综合作用的结果。 （二）机体内环境严重紊乱 各种肾脏疾病发展到最严重阶段终末期肾病时，肾脏排泄和调节功能严重障碍，可导致水、电解质和酸碱平衡的严重紊乱，出现氮质血症、水钠湘留、高钾血症、高磷血症与低钙血症以及代谢性酸中毒等。此外，肾实质严重损伤可导致内分泌功能失调，如使EPO分泌减少导致贫血、1,25-(0H)2队产生减少导致肾性骨病等。而且，不断积累的尿毒症毒素与严重紊乱的机体内环境相互作用，可促进肾单位的进一步丧失，加映塞米毒症的发展。 综上所述，多种毒性物质的蓄积是尿毒症发生的主要原因，而机体内环境紊乱又促进了中毒症状的发生。但尿毒症是一个复杂的病理过程，用单一毒性物质的作用难以解释，因而尿毒症的发生可能是多因素综合作用的结果。 二、功能代谢变化 尿毒症期，除上述水电解质、酸碱平衡紊乱、贫血、出血倾向、高血压等进一步加重外，可出现各器官系统功能及代谢障碍所引起的临床表现。1.神经系统有资料报道，尿毒症患者出现神经系统症状者可高达86%，其主要表现为中枢神经系统功能障碍和周围神经病变两种形式。 (1)中枢神经系统功能障碍：表现为不安、思维不集中、记忆力减退、失眠等，严重者嗜睡甚至惊厥、昏迷，称之为尿毒症性脑病。其发生机制尚不清楚，可能是血中尿毒症毒素的蓄积，脑循环与脑代谢障碍，水、电解质平衡失调和代谢性酸中毒等因素共同作用的结果。 (2)周围神经病变：尿毒症时周围神经病变较为常见，男性多见，经神经活检占有75%。其表现为足部发麻，腿反射减弱或消失，甚至远侧肌肉麻痹等。病理形态变化为神经脱髓鞘和轴索变化。其原因是患者血中肌基骁珀酸或PfH增多，抑制神经中的转酮醇酶，故髓鞘发生病变而表现外周神经症状。 第十八章肾功能不全255 5.免疫系统尿毒症患者极易发生感染，并常以感染为其主要死因之一。这可能是患者免疫功能低下之故。其主要表现为细胞免疫反应受到明显抑制，而体液免疫反应正常或稍减弱。血中中性粒细胞吞噬和杀菌能力减弱。尿毒症患者的皮肤和器官移植物存活期延长，迟发性变态反应降低，淋巴转化试验反应减弱。其所以出现细胞免疫功能异常，可能因毒性物质对淋巴细胞分化和成熟有抑制作用，或者对淋巴细胞有毒性作用。 6.皮肤变化患者常出现皮肤强痒、干燥、脱屑和色素沉着等，其中强痒可能与毒性物质刺激皮肤感觉神经末梢及继发性甲状旁腺功能亢进所致皮肤钙沉积有关。尿素随汗液排出，在汗腺开口处形成的细小白色结晶，称为尿素霜(urea cream)。 7.物质代谢紊乱 (1)糖代谢紊乱：约半数病例伴有葡萄糖耐量降低，其机制与尿素、肌酐和中分子量毒物的如下作用有关：O使胰岛素分泌减少；＠使生长激素（可拈抗胰岛素）分泌增多；＠胰岛素与靶细胞受体结合障碍；＠肝糖原合成酶活性降低。 (2)蛋白质代谢紊乱：患者常出现消瘦、恶病质、低蛋白血症等负氮平衡的体征，其发生机制：心患者摄入蛋白质减少或因厌食、恶心、呕吐、腹泻使蛋白质吸收减少；＠毒性物质（如甲基肌）使组织蛋白分解加强；＠随尿丢失一定量蛋白质；＠因出血使蛋白丢失；＠合并感染可导致蛋白分解增强。 (3)脂肪代谢紊乱：患者血中甘油三酷含量增高，出现高脂血症。这是由于胰岛素拈抗物使肝脏合成甘油三酷增加，周围组织脂蛋白酶活性降低而清除甘油三酣减少所致。 三、慢性肾衰竭和尿毒症防治的病理生理基础 （一）治疗原发病 积极治疗原发病，可防止肾实质的继续破坏，从而改善肾功能。 （二）消除加重肾损伤的因素 控制感染、高血压、心力衰竭等，避免使用血管收缩药物与肾毒性药物，及时纠正水、电解质和酸碱平衡紊乱，以延缓疾病进展。（三）饮食控制与营养疗法饮食控制与营养疗法是非透析治疗最基本、有效的措施。其关键是蛋白质摄入量及成分的控制，要求采取优质低蛋白高热量饮食，保证足够的能量供给，减少蛋白质分解。其他方面还包括磷、嗦呤及脂质摄入的控制。 （四）透析疗法 1.血液透析疗法（人工肾）是根据膜平衡原理，将尿毒症患者血液与含一定化学成分的透析液同时引入透析器内，在透析膜两侧流过，两侧可透过半透膜的分子依浓度梯度进行跨膜移动，达到动态平衡，从而使尿毒症患者体内蓄积的毒素得到清除；而人体所需的某些物质也可从透析液得到补充。 2.腹膜透析其基本原理与血液透析法相同，但所利用的半透膜就是腹膜，而非人工透析膜。将透析液注入腹膜腔内，并定时更新透析液，便可达到透析的目的。 （五）肾移植 肾移植是目前治疗尿毒症最根本的方法。但目前仍存在供肾来源困难、移植肾被排斥及移植受者感染等问题。随着移植技术不断提高，更有效免疫抑制剂的应用以及异种器官移植研究的进展，将会对肾移植工作起到很大的推进作用。 （李跃华） 1.如何鉴别功能性ARF与器质性ARF(ATN所致少尿型ARF)?的减退？简述其原理。4.慢性肾衰竭患者为什么容易发生骨折？阐述其发生机制。5.简述对慢性肾衰竭和尿毒症患者进行饮食控制的目的。 1李跃华第十八章肾功能不全II王建枝，殷莲华．病理生理学，8版．北京：人民卫生出版社，2013:244-263.2.梁秀彬．肾功能障碍II王建枝，钱睿哲．病理生理学，3版北京：人民卫生出版社，2015:367-392. 3.梅长林，陈江华第五篇泌尿系统疾病－第十二章急性肾损伤、第十三章慢性肾衰竭II葛均波，徐永健内科学，8版北京：人民卫生出版社，2013:518-532. 第十九章脑功能不全 第一节概述 脑主要由神经元(neuron)和神经胶质细胞(neuroglial cell)构成。神经元具有接受、整合和传递信息的功能，是脑的基本结构和功能单位，脑的活动主要是由一系列神经元的活动来实现的。神经胶质细胞是脑的重要组成部分，对神经元有支持、营养、绝缘、保护和修复等作用，并参与血脑屏障的构成。近年研究表明，胶质细胞可参与很多的生理和病理过程。脑在保持机体内部各器官系统、机体与外部环境的协调中处于主导地位。它既可以直接或间接地调节体内各器官、组织和细胞的活动，使之互相联系成为统一的整体；又可以通过对各种生理过程的调节，使机体随时适应外界环境的变化，从而保持机体内环境的稳定。人类的长期生产劳动和社会生活，促进了大脑的高度发展，不仅产生了更高级的感觉和运动中枢，而且大脑还成为语言文字、学习记忆、思维意识、认知情感等精神活动的结构基础。 由于脑的结构和功能的复杂性，脑功能不全时，一方面表现为脑对机体各器官系统功能活动的调节和感觉、运动异常，另一方面表现为语言文字、学习记忆、思维意识、认知情感等脑高级功能的异常。此外，在很多疾病的过程中，神经系统的调节功能也不断发生变化，从而产生复杂的临床表现。脑功能不全有以下特点：心病因的多样性：可由脑本身的损伤引起，也可由脑以外的器官组织功能不全所引起。常见原因有脑血管疾病、感染、神经退行性变、创伤、肿瘤、遗传、代谢、中毒、先天因素、脱髓鞘等。＠病情的复杂性：相同的疾病，病程缓急或部位不同常引起不同的后果。如急性脑功能不全常导致意识障碍，而慢性脑功能不全的后果则是认知障碍。＠症状的多样性：相同的病变发生在不同的部位，可出现不同的症状。如脑梗死发生在小脑可导致小脑性共济失调，而发生在脑干可引起呼吸和心血管运动中枢的损伤。＠症状体征的繁杂性：并非所有定位体征均指示存在相应的病灶，如结核性脑膜炎引起颅内压显著增高时所出现一侧或两侧展神经麻痹，通常是颅内压增高引起的假性定位体征。＠疾病的难治性：脑的结构和功能极其复杂，并且神经元的再生能力很弱，一旦受损往往很难完全恢复。 本章重点介绍认知障碍和意识障碍，以期对脑功能不全有一个初步认识。 第二节认知障碍 认知(cognition)是机体认识和获取知识的智能加工过程，是脑的高级功能，涉及学习、记忆、语言思维、精神、情感时间空间及人物定向能力等一系列心理和社会行为。认知障碍(cognitive disorder)又称认知缺陷，指与上述学习记忆以及思维判断有关的大脑高级智能加工过程出现异常，从而引起严重学习记忆障碍，可同时伴有失语、失用或失认等病理改变的过程，严重时可导致痴呆(dementia)。痴呆是一种以认知功能缺损为核心症状的获得性智能损害综合征。由于大脑的结构和功能复杂，且认知障碍的不同类型互相影响，某一方面的认知问题可以引起另一方面或多方面的认知异常。因此，认知障碍是脑疾病诊断和治疗中最困难的问题之一，而学习记忆功能障碍是认知障碍最重要的表现形式。 一、认知的脑结构基础 认知的结构基础是大脑皮质，其有严密的形态结构和功能定位。大脑皮质各功能区由主区(primary area)和辅助区(association area)组成，对事物的观察、分析与判断以及对躯体运动的协调均由主区控制，但主区完成这些功能依赖辅助区对行为和智能活动进行高级整合。根据大脑皮质的不同形态特征和功能，可将其分为若干区，如Brodmann将大脑皮质分为52个功能区。不同功能区负责不同的功能，损伤后出现相应的认知障碍。额叶皮质区负责自主运动、书写、创造性思维、判断、社会责任感等复杂的智力活动，并且主要参与情节记忆相关信息的采集、编码、检索和回忆。额叶受损将使信息难以存入和取出，信息可因“不正确的归档”而被曲解，导致背景或顺序不准确，从而出现情节记忆扭曲和形成错误的记忆。此外，额叶皮质6区损伤导致失写症，9区和12区损伤导致额叶性痴呆，44区和45区损伤导致运动性失语症。颖叶的主要功能是处理听觉信息，其41区和42区感受声音，而听觉辅助皮质22区帮助对声音的理解。颖叶损伤导致新记忆形成障碍，表现为最新学的最容易遗忘，而远期记忆则被保留。颐叶内的海马和脑干的蓝斑结构参与记忆加工，损伤后分别引起空间或情感记忆障碍。杏仁核在情感记忆的形成和贮存方面起重要作用，杏仁核损伤通常导致情感记忆障碍。枕叶含有初级视皮质，17区感知和接受视觉刺激，该区损伤引起视野缺陷；视觉联合皮质18区和19区包绕视皮质，整合视觉信息和内容，该区损伤导致不能识别物体。顶叶皮质的主要功能是对感觉信息的高级加工和整合，其中1区～3区的损伤导致对侧感觉障碍，39区的损伤导致感觉性失读症，40区的损伤引起触觉缺失等。优势侧顶叶损伤通常导致单侧或双侧身体失认和空间定位障碍（图19-1)。 二、认知障碍的病因 如上所述，认知功能是脑的高级功能，其结构基础是大脑皮质，任何直接或间接导致大脑皮质结构或功能损害的因素均可引起认知障碍。（一）神经退行性疾病神经退行性疾病(neurodegenerative disease)是以脑和脊髓的神经元及其髓鞘丧失为主要特征的疾病，临床上引起认知障碍最常见的神经退行性疾病是阿尔茨海默病(Alzheimer disease)。阿尔茨海默病是一种以进行性认知障碍，严重时可导致痴呆（记忆减退、认知障碍以及人格改变）为临床特征，以大脑皮质和海马区域出现老年斑(senile plaque)和神经原纤维缠结(neurofibrillary tangle)为病理特征的神经退行性疾病。人类平均寿命的增加带来了老年人口的剧增，使阿尔茨海默病的患者人数明显增加，已成为严重危害人类健康的临床问题。其他神经退行性疾病如帕金森病(Parkinson disease)等也可引起认知障碍。 （二）脑缺血性损伤 缺血性或出血性脑血管病以及心脏或循环障碍引起的脑低血流灌注都可造成脑组织损害，从而引起认知障碍，甚至痴呆，称为血管性痴呆(vascular dementia)。随着人口老龄化和脑血管病发病率的增高，血管性痴呆的患者人数明显增加，严重危害人类健康。 （三）颅脑外伤 认知障碍尤其是学习记忆障碍，是颅脑外伤后的常见问题，影响患者躯体、行为和情绪等诸多方面的康复，对患者的远期影响甚至超过躯体障碍。颅脑外伤包括脑挫裂伤及颅内血肿等，都可造成脑组织的损害和脑结构的改变，导致认知障碍，轻者可有失眠和健忘，中度者可出现暂时失去知觉和近事遗忘，重度者可导致学习记忆严重障碍。不同部位颅脑外伤患者可表现出不同的认知障碍特点，如左侧半球损伤患者在定向和思维障碍上明显重于右侧，双侧大脑半球或弥漫性脑损伤患者认知障碍更为明显。 第十九章脑功能不全259 外侧面 空间记忆障碍 情感记新记忆忆障碍形成障碍 长时情节记忆障碍 A.大脑皮质Brodmann分区。Brodmann根据大脑皮质的不同形态特征和功能，将大脑皮质分为52个功能区。B.不同脑区损伤产生的认知障碍特点不同。如额叶损伤导致长时情节记忆障碍；颖叶损伤导致新记忆形成障碍；新皮质损伤导致长时语义记忆障碍；海马损伤导致空间记忆障碍；杏仁慢性全身性疾病如高血压、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、心肺衰竭、慢性肝性脑病、慢性尿毒症性脑病以及贫血、慢性电解质紊乱等病理过程中均可出现认知异常。此外，整体功能水平降低，例如老年人 听力下降使其与外界环境的接触以及对外界刺激的加工减少，也可降低老年人对外界环境的认知。（五）精神、心理活动异常 @轻松、愉快和多彩的生活环境可促进实验动物大脑皮质的增长，使脑重量增加。相反，不良的心理社会因素可成为认知障碍的诱因，如对精神活动失调患者的脑成像研究发现，社会心理功能减退患者有关脑区的皮质萎缩。（六）脑老化认知功能一般随年龄增高（约60~70岁以后）而下降。如帕金森病患者黑质多巴胺能神经元、纹状体多巴胺递质含量自30岁以后随年龄增长而逐年减少。老年人脑血液供应减少，合成和分解代谢以及对毒素的清除能力降低，均可造成脑神经细胞死亡，从而导致认知功能降低。（七）其他因素受教育程度低、社会地位低下和经济生活状况差等与认知功能减退和痴呆的发生有一定关系。 其中受教育程度是这些因素中最明确的影响认知功能的因素。女性认知功能损害的发生率高于男性，这种差异可能与女性受教育程度较低、慢性病患病率较高和雌激素水平变化等有关。一些环境因素，如毒品、药物、酒精或重金属中毒等可对脑产生损害，影响学习和记忆功能，进而引起认知障碍。 三、认知障碍的发病机制 认知障碍的发病机制非常复杂。学习记忆是认知的基础，学习记忆障碍是认知障碍最重要的表现形式，故此处主要阐述学习记忆障碍的发病机制。学习记忆障碍的机制尚不完全清楚，可能与以下因素有关：（－）神经调节分子及其受体异常1.神经递质及其受体异常神经元之间的信息传递主要是通过神经递质及其相应的受体完成的。神经递质或受体的异常均可导致不同类型和程度的认知障碍，如乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、丫－氨基丁酸等递质和受体的异常在多种原因引起的学习记忆障碍中发挥作用。 乙酰胆碱是与学习记忆和认知功能最密切的神经递质之一。乙酰胆碱在胆碱乙酰转移酶催化下合成，贮存于胆碱能神经纤维末梢的突触小泡内，在动作电位触发下通过胞吐方式释放至突触间隙。动物实验发现，胆碱乙酰转移酶在脑内的含量与动物学习记忆能力呈正相关；反复脑出血和脑缺血大鼠的海马、纹状体、丘脑和颖叶皮质等脑区胆碱乙酰转移酶和乙酰胆碱含量均显著下降，同时出现空间学习记忆障碍。临床资料表明，脑震荡患者出现学习记忆障碍的同时，基底前脑胆碱能神经元明显减少；阿尔茨海默病患者大脑皮质和海马中，胆碱乙酰转移酶与同年龄正常对照组相比减少50%~90%，胆碱能神经元和乙酰胆碱含量也显著降低；血管性痴呆患者脑脊液中乙酰胆碱含量的下降程度与血管性痴呆的评分呈显著正相关。这些资料表明，受损脑区乙酰胆碱含量降低是这些患者学习记忆障碍的重要机制之一。 多巴胺是中枢神经系统中重要的儿茶酚胺类神经递质，通过相应的膜受体发挥作用，在突触可塑性、行为学习以及学习相关的即刻早期基因的表达中发挥作用。研究发现，损害多巴胺系统可造成学习记忆功能障碍；脑内多巴胺含量显著降低可导致动物智能减退；敲除多巴胺D1A受体基因的小鼠空间学习出现障碍。临床资料表明，健康志愿者口服多巴胺D2-受体激动剂淏隐亭，可提高空间学习记忆能力；而口服多巴胺D2-受体括抗剂，则可导致空间识别能力损害。铅可通过影响突触前多巴胺的合成和释放、降低突触小泡中多巴胺的储存量和释放量，从而导致学习记忆功能障碍。 去甲肾上腺素是去甲肾上腺素能神经末梢释放的主要递质，也可由肾上腺髓质少量分泌。过多的去甲肾上腺素释放可损害学习记忆功能。资料显示，在应激状态下产生大量去甲肾上腺素，可能是长期处于应激状态的个体更易出现学习记忆障碍的机制之一。-y-氨基丁酸是中枢神经系统中重要的抑制性神经递质，过度释放可损害学习记忆功能，如抑制长时程增强的产生等。 2.神经肤异常神经肤是生物体内的一类生物活性多肤，广泛分布于脑内，具有神经递质的典型特征，其中精氨酸加压素、生长抑素、神经肤Y、P物质等神经肤参与学习记忆过程。精氨酸加压素又名血管加压素、抗利尿激素。精氨酸加压素主要影响记忆的巩固和回忆过程，并能使机体理智地加工信息等，有增强记忆、减少遗忘的作用。研究表明，在脑缺血后出现学习记忆障碍大鼠的不同脑区，如海马、纹状体、颖叶和丘脑等，精氨酸加压素水平显著降低。精氨酸加压素受体的密度在海马最高，所以海马内精氨酸加压素含量降低在学习记忆障碍的发生上起重要作用。目前亦有关于精氨酸加压素改善痴呆患者症状和增强记忆力的报道。 生长抑素参与学习和记忆过程，其含量在大脑皮质、海马、基底节和下丘脑最高。脑缺血可使生长抑素免疫反应阳性的细胞体及其投射纤维出现损伤，同时使生长抑素含量下降，并且其下降程度与学习记忆障碍程度密切相关。 神经肤Y是中枢神经系统中含量最丰富的多肤之一，能促进记忆的巩固和再现。神经肤Y主要通过其受体发挥作用，在海马中主要存在Yl,Y2和YS受体，其中以Y2受体表达最丰富。在有学习记忆损害的疾病中，神经肤Y免疫阳性神经元含量明显下降；给予神经肤Y可改善由乙酰胆碱括抗剂东茛若碱或蛋白质合成抑制剂茼香毒素所致的遗忘症；在海马内注射神经肤Y抗体或Y2受体反义寡核昔酸，可产生遗忘现象。这些结果均表明神经肤Y系统的异常参与学习记忆障碍的发生。P物质是脑内重要的生物活性肤，近来发现P物质和学习记忆功能有关。如帕金森病患者脑苍白球和黑质中P物质水平下降；封闭大鼠纹状体边缘区内的P物质受体后，学习记忆能力显著下降。 3.神经营养因子异常神经营养因子是一类对中枢神经系统有营养活性的蛋白质，其主要功能是促进神经系统的生长发育，保护并修复受损的神经元，以及促进认知和记忆能力。实验显示，神经生长因子可阻止或逆转胆碱能神经的变性，提高胆碱酷酶水平，使基底前脑胆碱能神经损伤引起的认知能力减退有所恢复。给阿尔茨海默病模型大鼠脑室内灌注神经生长因子可使70%~90％的基底前脑胆碱能神经元维待存活，学习记忆能力也有明显改善。脑源性神经营养因子可通过增加N－甲基D－天冬氨酸(NMDA)受体活性而诱导长时程增强，而长时程增强反过来也可以提高脑源性神经营养因子的mRNA表达水平。大鼠前脑缺血后应用脑源性神经营养因子治疗，其空间辨别等学习记忆能力显著改善。 4.雌激素水平异常雌激素水平在不同程度上影响女性的学习记忆能力。动物和临床实验表明，雌激素对胆碱能神经元有保护作用，可诱导海马产生新的突触和树突，并且能增加神经生长因子及其受体的表达等。雌激素可通过增加突触素的表达改善阿尔茨海默病患者的学习记忆能力。海马的神经树突棘数目和密度对雌激素浓度非常敏感，它随动物性周期中雌激素的水平波动而变化。生理性增龄或各种病理因素导致的雌激素水平降低可引起学习记忆障碍。 （二）蛋白质代谢异常 1.蛋白质修饰异常蛋白质磷酸化失衡可导致短期记忆障碍。蛋白质磷酸化是指在蛋白质激酶催化下把ATP或GTP-y位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基（丝氨酸、苏氨酸）上的过程。蛋白质磷酸化是一种比较普遍的翻译后修饰现象，可以调节离子通道开关的大小和快慢、调节神经递质释放的速度、改变细胞内某些酶和调控分子的活性，从而影响细胞的各种功能。短期记忆对信息的储存时间较短，信息储存的容量也有限，其机制可能是传入刺激通过一系列机制导致神经递质释放增加，从而形成短期记忆。研究表明，海马内注射特定蛋白质磷酸化的抑制剂，可干扰上述过程而选择性地抑制短期记忆，但不影响长期记忆。 组蛋白是细胞核中与DNA结合的碱性蛋白质的总称。组蛋白的翻译后修饰包括甲基化和去甲基化、乙酰化、泛素化和磷酸化等。其中，甲基化和去甲基化可通过改变染色体的结构调控基因的表达。研究表明，组蛋白过度去甲基化与小鼠记忆功能障碍有关，而抑制去甲基化酶的活性则可改善小鼠的学习记忆能力。 2.蛋白质合成受阻长期记忆的形成需要新蛋白的合成，故新蛋白质合成受阻可导致长期记忆障碍。在多种细胞和动物模型中证实，cAMP反应元件结合蛋白(cAMP responsive element binding protein,CREB)在学习记忆过程中发挥重要的作用。CREB在脑内所有细胞中均有表达，定位于核内，在多种信号分子诱导下可调控大量下游靶基因的表达。长期记忆的可能机制是突触受到反复刺激后，蛋白激酶A和丝裂原活化蛋白激酶被激活，转移到细胞核，激活CREB-1和CREB-2，细胞核释放师{timRNA引起蛋白质的合成和新突触的形成，最终形成长期记忆。研究表明，敲除CREB基因的小鼠可出现长期记忆障碍和神经元退行性变性，基因敲除、转录和（或）翻译抑制剂等阻碍新蛋白合成的因素均可影响长期记忆的形成。 （三）脑组织中蛋白质异常聚集包括基因变异引起的异常蛋白质聚集和蛋白质异常修饰引起的异常蛋白质聚集等。脑组织中异常蛋白质聚集可引起神经元的退行性变性，进而引起神经元死亡和（或）功能障碍，导致认知障碍。 1.基因变异引起的蛋白异常聚集最常见的是阿尔茨海默病时受损脑区的Al3－淀粉肤(Al3-amyloid peptides)的异常聚集，在受损脑区形成老年斑。这些老年斑的中心部分是淀粉样物质沉淀，其主要成分是Al3－淀粉肤，周围被营养不良性肥大的轴突、神经纤维网细丝以及星形胶质细胞和小胶质细胞的突起包裹。Al3－淀粉肤由AB－淀粉肤前体蛋白(amyloid precursor protein, APP)降解而成，包括AO40、Al3-42和Al3-43以及Al3－淀粉肤的降解片段。AB－淀粉肤有双重作用，低浓度的AB－淀粉肤有营养神经和促进神经突起生长的作用，而高浓度的AB－淀粉肤对神经元有毒性作用。正常情况下，Al3－淀粉肤的产生与降解保持平衡。一些基因的异常可促进AB－淀粉肤的过度生成和沉积，如APP基因、早老蛋白－1(presenilin-1, PS-1)基因和早老蛋白－2(presenilin-2, PS-2)基因的异常等。APP基因突变可改变APP的结构和酶切割位点，使AB－淀粉肤生成增多。PS-I基因突变可导致AB－淀粉肤产生过多，并引起tau蛋白等细胞骨架蛋白的异常，导致神经元损伤。PS-2基因突变可影响APP的水解过程，使聚集性AB－淀粉肤增多，沉积形成老年斑，并增强Al3－淀粉肤的毒性作用。另外，一些基因如载脂蛋白E(apolipoprotein E, ApoE)等位基因和0'.-2巨球蛋白(0'.-2macroglobulin,0'.-2M)基因的异常则可影响A仕淀粉肤的代谢和清除，促进AB－淀粉肤在突触等部位沉积。大量AB－淀粉肤的异常聚集和沉积可导致神经元损伤和死亡，从而引起学习记忆障碍，其机制主要表现在两个方面，一是直接的细胞毒性，如破坏细胞内Ca2＋稳态、促进自由基生成、使tau蛋白过度磷酸化等；二是放大各种伤害性刺激如低血糖、兴奋性氨基酸的毒性作用、自由基的损伤效应等。 2.蛋白质异常修饰引起的异常蛋白聚集S伈阿尔茨海默病时，脑内tau蛋白可被异常磷酸化、糖基化和泛素化修饰。特别是tau蛋白的过度磷酸化可导致tau蛋白从微管上解离并互相聚集，由可溶性变为不溶性的tau蛋白，形成神经原纤维缠结，沉积在神经元细胞体以及轴突和树突内，从而使细胞骨架受到损害，干扰细胞的轴浆转运，影响神经末梢和突触传递系统的结构和功能，导致突触丧失及神经元退行性病变，最终可使细胞死亡。此外，过度磷酸化的tau蛋白可与正常tau蛋白竞争性结合微管蛋白，阻断微管蛋白的组装，使微管解体及细胞骨架破坏，导致突触丧失及神经元退行性改变。（四）脑缺血缺氧性损害脑缺血缺氧性损伤后导致大脑皮质神经元功能障碍和数量减少，从而引起认知障碍。脑缺血缺氧可通过以下环节引起大脑皮质神经元损伤和死亡。 1.能量耗竭和酸中毒在缺血、缺氧状态下，ATP生成减少，细胞出现能量耗竭；同时无氧酵解增强引起代谢性酸中毒，使细胞膜通透性增强和Na+－K+－ATP酶活性下降。这些变化可导致细胞内k十外流增多，Na+、Cl一及Ca2＋大量进入细胞，从而引起细胞损伤。此外，缺血区乳酸堆积还可引起神经元和内皮细胞水肿、坏死，加重缺血性损害。 2.细胞内Ca2＋超载脑缺血时，Ca2•内流增加，导致神经细胞Ca2＋超载，通过一系列机制导致细胞死亡。如Ca2＋超载使线粒体氧化磷酸化障碍，能量产生减少；激活细胞内Ca“依赖性酶导致细胞成分异常分解；激活磷脂酶使膜磷脂降解，产生大量游离脂肪酸及其代谢产物，如花生四烯酸、血栓素和白三烯等，激活血小板，促进微血栓形成。 3.自由基损伤脑缺血时，自由基的产生和清除失衡导致自由基增多是引起脑损伤的重要原因。如缺血区脑细胞线粒体内C汒增多，三狻酸循环发生障碍，导致电子传递异常从而促进氧自由基生成，并漏出线粒体。另外，脑缺血时，由于一氧化氮(nitric oxide)生成增多，可导致过氧亚硝基等氮氧自由基增多。 4.谷氨酸的兴奋性毒性谷氨酸是脑内含量最丰富的兴奋性神经递质，参与多种生理和病理生理过程。但突触间隙过多的谷氨酸积聚对神经元有很强的兴奋毒性作用。脑缺血时，由千能量代谢障碍抑制细胞膜上Na+-K+－ATP酶活性，使谷氨酸的释放增多和再摄取减少，导致突触间隙谷氨酸浓度异常升高，过度激活其受体，引起突触后神经元过度兴奋、钙超载等异常变化，并最终死亡，这一过程称为谷氨酸的兴奋性毒性作用。脑缺血时，谷氨酸的兴奋性毒性作用可导致大量神经元损伤和死亡，从而损害学习记忆能力。 （五）炎性因子失衡 在脑缺血或神经退行性疾病时，可产生白细胞介素－1(interleukin-1, IL-1汃白细胞介素－6(interleukin-6,IL-6汃肿瘤坏死因子飞(tumor necrosis factor-a, TNF-a)和转化生长因子－13(transforming growth factor beta, TGF-13)等多种炎性细胞因子，直接或间接地造成神经元损伤。如在阿尔茨海默病患者，脑内活化的小胶质细胞产生IL-1、IL-6等大量炎性因子，诱发脑内炎症反应或直接损伤神经元，并产生补体成分，导致脑内发生自身免疫反应，加重神经元的损伤。活化的星形胶质细胞则成簇分布在老年斑周围，并包裹老年斑，妨碍小胶质细胞对AB－淀粉肤的吞噬作用，并可合成多种炎性物质，如IL-1、前列腺素以及补体受体和补体成分，导致脑内发生免疫和炎症反应。在胶质细胞和神经元内，存在炎症相关酶类，这些酶被激活后可导致炎症反应，使神经元损伤、凋亡或坏死。临床资料表明，老年人血浆中IL-6水平升高和认知功能损害有密切的关系，IL-6是导致认知障碍的危险因素。应用IL-6转基因小鼠研究发现，IL-6在导致学习记忆功能障碍方面发挥重要作用。 （六）突触功能异常 突触是神经元之间的功能联系部位，突触可塑性（包括长时程增强和长时程抑制等）是神经元在外界刺激下结构和功能的适应性变化，在学习记忆中发挥重要作用。长时程增强(long-term potentia tion,LTP)是指突触前神经元在短时间内受到快速重复的刺激后，在突触后神经元快速形成并且持续较长时间的突触传递效能增强的现象，表现为兴奋性突触后电位的幅度增高、斜率加大和潜伏期缩短（图19-2)。长时程抑制(long-term depression, LTD)是指突触前神经元在受到待续低频刺激后，在突触后神经元形成的待续较长时间的突触传递效能降低的现象，表现为兴奋性突触后电位的波幅降低，潜伏期延长（图19-2)。LTP和LTD是研究学习记忆的经典模型。突触功能异常使神经细胞间记忆相关信息传递障碍，从而导致学习记忆能力降低。导致突触传递障碍的因素有突触前递质释放失衡、突触间隙递质清除异常和突触后异常。影响突触前膜递质释放量的关键因素是进入突触前膜的Ca2+数量，影响C汒内流的因素可使突触前递质释放失衡；如脑缺血缺氧时，Ca2＋内流增加，使兴奋性神经递质大量释放，其神经毒性作用使神经元损伤和坏死，导致学习记忆障碍。释放到突触间隙的神经递质通过被重摄取或被酶降解而被清除，神经递质清除的异常可干扰正常的信号通路，如胆碱酷酶活性增高时可导致乙酰胆碱过度降解，使突触间隙的乙酰胆碱水平降低，这一机制与阿尔茨海默病的学习记忆障碍有关。突触后异常包括树突棘数量和形态、膜受体的数量、受体与配体亲和力等方面的改变。研究发现，成熟树突棘的数量与学习记忆能力成正相关。记忆功能受损的人和动物可表现出树突棘数量的减少和结构的萎缩。 （七）神经回路功能异常 大量实验和临床资料表明，海马回路与学习记忆功能密切相关。海马位于颇叶内侧面的基底部，是边缘系统的重要组成部分。海马主要由CAl、CA3和齿状回所组成。1937年Papez提出了边缘系统参与情绪反应的特异环路，其具体的反射途径被称为Papez环路（图19-3)。近年来发现Papez环路更多的是与长期记忆有关。Papez环路即海马结构－穹隆－下丘脑乳头体－乳头丘脑束－丘脑前核－内襄膝状体－扣带回－海马环路。一旦某事件引起皮质神经元兴奋，形成事件－皮质之间短时的信息联系，经Papez环路多次重复，使信息重构不断加强，最终形成不再依赖千海马的长期记忆。如双侧海马损伤使Papez环路信息传递减弱，可使新的长期记忆形成障碍，但不能抹去损伤前已经形成的记忆。海马画 兴奋性突触后电位 二二 兴奋性突触后电位 _J\j\__c＾尸A.海马脑片示意图。B.海马的长时程增强(LTP)。突触前神经元在短时间内受到快速重复的强直性刺激后，在突触后神经元快速形成持续较长时间的兴奋性突触后电位，表现为潜伏期缩短、幅度增高和斜率加大。C海马的长时程抑制(LTD)。突触前神经元在受到低频刺激后，在突触后神经元形成的持续较长时间的突触传递效能降低的现象，表现为兴奋性突触后电位的波幅降低，潜伏期延长A.海马Papez环路。Papez环路即海马结构－穹隆－下丘脑乳头体－乳头丘脑束－丘脑前核－内埏膝状体－扣带回－海马环路。Papez环路受损导致长时记忆障碍。B.海马三突触环路。三突触环路始于内嗅皮质，此处的神经元轴突形成穿通径路，止于齿状回颗粒细胞树突，形成第一个突触联系；齿状回颗粒细胞轴突形成苔鲜纤维与海马CA3锥体细胞树突形成第二个突触联系；CA3区锥体细胞轴突发出侧支与CA1区锥体细胞发生第三个突触联系，再有CA1锥体细胞发出向内嗅皮质的联系的三突触环路和单突触环路参与空间记忆的形成。海马三突触环路为内嗅皮质－齿状回－CA3区－CAl区内嗅皮质（图19-3)。单突触环路为内嗅皮质－CA1区内嗅皮质。这些环路的损害均可产生学习记忆障碍。 四、认知障碍的临床表现 认知障碍的临床表现多种多样，这些表现可单独存在，但大多同时存在。 （一）学习、记忆障碍和痴呆 学习(learning)是机体不断接受环境变化而获得新的行为习惯或经验的过程，即获得外界信息的神经过程。记忆(memory)是机体将获得的行为习惯或经验贮存一定时期的能力，即信息获得、贮存与巩固再现和读出的神经过程。记忆障碍有多种不同的分类方法，如根据保持时间长短分为瞬时记忆、短期记忆和长期记忆障碍；根据内容分为形象记忆、动作记忆、情感记忆和抽象记忆障碍；根据遗忘方向分为顺行性遗忘症和逆行性遗忘症；根据特征分为记忆增强、记忆减退、遗忘、错构、虚构和似曾相识症等。 痴呆(dementi a)是认知障碍最严重的表现形式，是慢性脑功能不全时产生的一种获得性、持续性智能损害综合征。具有以下至少三项精神活动障碍：语言、记忆、视空间能力、情感、人格和其他认知功能（如计算力和抽象判断力）障碍。早期痴呆症状轻微，进展缓慢；主要表现为近期记忆障碍，注意力不集中，兴趣和积极性减退，学习知识和掌握新技能的能力下降，可有多疑和固执等。中期痴呆智能减退与人格变化已相当显著，有明显的认知功能障碍，主要表现为近事遗忘严重，远事遗忘也常受影响，可出现定向力、计算力和理解判断力障碍，患者生活自理能力降低，情绪不稳定、注意力涣散、行为异常，有的可出现幻觉和妄想等。晚期痴呆主要表现为严重的记忆障碍和计算力障碍，日夜节律紊乱、失语、失认，日常生活不能自理，大小便失禁等。由于引起痴呆的原因不同，其临床病程也不尽相同，最后痴呆患者常常死于并发症，如感染和内脏功能衰竭等。 （二）失语 失语(aph asia)是指后天获得性的、由于脑损害所致的语言理解和表达能力障碍。患者在意识清晰、无精神障碍及严重智能障碍的前提下，无视觉及听觉缺损，亦无口、咽、喉等发音器官肌肉瘫痪及共济运动障碍，却听不懂别人及自己的讲话，说不出要表达的意思，不理解亦写不出病前会读、会写的字旬等。失语有运动性失语、感觉性失语和混合性失语等。例如，运动性失语以口语表达障碍为突出特点，呈非流利型口语表现为语量少、讲话费力、找词困难、发音和语调障碍等，复述、命名、阅读及书写均有不同程度受损。 （三）失用 失用(aprax团）是指脑部疾病时，患者在无任何运动或感觉障碍，也无意识及智能障碍的情况下，不能在全身动作的配合下，正确地使用一部分肢体功能去完成那些本来已经形成习惯的动作。患者神志清楚，对所要求完成的动作能充分理解，却不能执行，不能完成病前早已掌握的有目的性的技巧动作，如不能按要求做伸舌、洗脸和划火柴等简单动作，但患者在不经意的情况下却能自发地做这些动作。失用有观念性失用、观念运动性失用、运动性失用、结构性失用和穿衣失用等。例如，观念运动性失用是指运动意念与运动的实施之间的联系断开，运动的意念不能传输到指挥身体进行运动的脑区，患者能正确口述动作，但执行困难，常感到手不听使唤。 （四）失认 失认(agnosia)是指脑损害时，患者在无视觉、听觉、触觉、智能及意识障碍的情况下，不能通过某一种感觉辨认以往熟悉的物体，但能通过其他感觉通道进行认识。失认有触觉性失认、视觉性失认、听觉性失认和身体体位失认。例如，触觉性失认患者触觉、温度觉、本体感觉等基本感觉均存在，但闭目后不能凭触觉辨别物品；听觉性失认患者能听到各种声音，但闭目后不能识别熟悉的声音，如钟声、动物叫声等。 （五）其他精神、神经活动的改变 患者常表现出语多晇叨、情绪多变、焦虑、抑郁、激动、欣快等方面的异常改变。 五、认知障碍防治的病理生理基础 对认知障碍的治疗要早期诊断、积极千预和早期治疗。根据病情，可进行对症治疗、神经保护治疗、调节神经递质的药物治疗、手术治疗和认知康复训练等。 （－）对症治疗 维持水电解质平衡，防治感染、心衰及各种代谢障碍，加强营养，尽量消除能损害脑功能的任何原因。对有明显精神、神经症状的患者可根据病情进行抗抑郁、抗焦虑、镇静剂等抗精神病药物治疗，并可进行心理治疗等。 （二）保护神经细胞 针对认知障碍的病因，可应用不同的神经细胞保护剂，如脑循环改善剂、能量代谢激活剂、神经递质和神经生长因子保护剂、Ca2＋桔抗剂等均被广泛应用于不同疾病引起的认知障碍的治疗。在阿尔茨海默病患者可应用抑制AB－淀粉肤形成和沉积的药物，如免疫疫苗、金属离子赘合剂和AB－淀粉肤前体蛋白水解酶抑制剂等；此外，还有正在进行临床实验的新药，如AB单克隆抗体等。抑制tau蛋白异常磷酸化的药物，目前已进入临床前研究阶段的有SB-415286和GSK-3!3等。 （三）调节神经递质 循证医学证实，胆碱酷酶抑制剂和补充多巴胺的前体等有一定的治疗作用。阿尔茨海默病患者胆碱能神经元退化，可利用胆碱酣酶抑制剂阻断神经细胞突触间隙乙酰胆碱的降解，以提高乙酰胆碱的含量，起到治疗作用。如乙酰胆碱酷酶抑制剂多奈派齐和艾斯能等。多巴胺能神经元损伤在帕金森病的发病中占重要地位，各种提高多巴胺能神经功能的策略相继产生，包括药物补充其前体L－多巴胺等。 （四）手术治疗 手术治疗主要用于帕金森病的治疗，有苍白球切除术、丘脑切除术、立体定位埋植脑刺激器和立体定位损毁疗法等。（五）认知康复训练对认知功能障碍的患者要积极开展认知康复训练，并要有针对性地制订康复计划。认知康复训练有记忆训练智力训练和语言训练等。伴有认知障碍的脑血管病患者需要很长时间反复训练、反复学习才能掌握和巩固正常的运动模式，使得他们比认知功能正常患者的肢体运动功能恢复得慢。 第三节意识障碍 意识(consciousness)是人体对自身状态和环境的感知以及对外界刺激做出恰当反应的能力，是人脑反映客观现实的最高形式。意识包括觉醒和意识内容两方面。觉醒是指大脑皮质保持一定的兴奋状态，对自身状态和外界环境的感知能力。意识内容包括思想、记忆、定向、情感等，并通过视觉、语言技巧性运动和复杂的机体反应与外界环境保持正常的联系。觉醒是产生意识内容的基础。另外，意识和认知密切联系，认知功能的完成需要正常的意识状态，而意识的内容中也包括一些认知的成分。意识的维持涉及大脑皮质及皮质下脑区的结构和功能完整。临床上意识障碍(conscious disorder)通常是指觉醒系统的不同部位受到损伤，产生觉醒度降低和意识内容的异常变化。意识障碍往往是急性脑功能不全的重要表现之一，是病情变化的重要信号，其程度可以作为反映病情轻重的重要指标。 一、意识的脑结构基础 意识的形成和维持是脑千上行网状激动系统(ascending reticular activating system, ARAS)、丘脑和大脑皮质之间结构上相互密切联系和功能上互相影响的结果。通常认为，ARAS是保持觉醒的主要结构，包括向脑干网状结构的传入投射、脑干网状结构向间脑的上行投射，以及间脑向大脑皮质广泛区域的非特异性投射。这些向大脑皮质广泛区域的非特异性投射冲动刺激大脑皮质，使其保持觉醒状态。大脑皮质是觉醒和意识内容的高级中枢，在ARAS传入冲动的刺激下，保持机体觉醒和产生意识内容。 二、意识障碍的病因 意识的形成和维持依赖于大脑皮质及皮质下脑区的结构和功能完整性，临床上引起意识障碍的原因包括脑结构的损害和功能障碍两类。(—)颅内疾病1.颅内局限性病变常见千颅脑外伤（如脑挫裂伤和颅内血肿）、脑血液循环障碍（如脑出血和脑梗死）和颅内占位性病变（如肿瘤和脑脓肿）。 2.脑弥漫性病变常见于颅内感染（如各种脑炎和脑膜炎）、颅脑外伤（如脑震荡和脑挫裂伤）、蛛网膜下腔出血、脑水肿、脑退行性变性及脱髓鞘性病变。 3.癫病发作部分癫病发作伴有不同程度的意识障碍。 （二）代谢紊乱和中毒 1.营养物质缺乏常见于缺氧，如一氧化碳中毒、严重贫血、肺部疾病等；缺血，如心输出量减少的各种心律失常、心力衰竭和休克等；低血糖，如胰岛素瘤、严重肝脏疾病和胰岛素注射过量等。 2.内源性毒素积聚常见于肝性脑病、肾性脑病、肺性脑病和乳酸酸中毒等。 3.外源性毒素积聚常见于工业毒物、药物、农药中毒等。 4.体液和电解质平衡紊乱常见于高渗性昏迷、低渗性昏迷、酸中毒、碱中毒、高钠血症、低钠血症、低钾血症等。5.体温过高或过低可见于损伤中枢神经系统的某些病毒性疾病和安眠药中毒等。 三、意识障碍的发病机制传人侧支 临床上，意识障碍的发生机制主要包括以下方面：ARAS是保持觉醒的主要结构，脑干内脑丘脑底部与下丘脑中脑脑桥延箭桥上端以上部位受损并累及ARAS是导致意识图19-4脑干网状结构损害致意识障碍障碍的主要机制（图19-4)。脑干上行网状激动系统的投射纤维终止于大脑皮质广1. ARAS的兴奋主要依靠三叉神经感觉主泛区域，主要维持大脑皮质兴奋性，维持觉醒状态和产核以上水平（即脑桥上端以上的水平）的传入生意识活动。脑干内脑桥上端以上部位受损并累及脑冲动来维持，当该部位受损后，由特异性上行传干上行网状激动系统是导致意识障碍的主要机制。小导系统的侧支传向ARAS的神经冲动被阻断，点分布区域是引起意识障碍最常见的受损区域ARAS的兴奋性下降而不能向上发放冲动以维持皮质的觉醒状态，从而导致意识障碍。 2.中脑网状结构－丘脑－大脑皮质－中脑网状结构之间构成的正反馈环路遭到破坏。在正常情况下，感觉神经冲动经特异性上行投射系统传至大脑皮质后，皮质发放冲动沿皮质边缘网状激动系统下行至中脑ARAS，在此汇集来自非特异性上行投射系统的传出冲动，经丘脑再投射至皮质。如此循环不已，并持久地维待皮质的兴奋。当此环路遭到破坏时，失去了维持皮质兴奋性的上行冲动，使皮质的兴奋性不能维持，出现意识障碍。 （二）丘脑受损 丘脑的核团主要分为特异性和非特异性丘脑核，特异性丘脑核组成丘脑特异性投射系统，向大脑皮质传递各种特异性感觉信息。非特异性丘脑核接受脑干网状结构上行纤维并向大脑皮质广泛部位投射，终止于大脑皮质，构成非特异性投射系统，参与维持大脑皮质觉醒状态。实验表明，此系统受损时，机体可长期处千昏睡状态。 （三）大脑皮质的广泛损伤及功能抑制 大脑皮质广泛损伤或功能抑制是产生意识障碍的重要机制，如脑内弥漫性损伤、全身代谢紊乱导致脑能量代谢障碍、原发性或继发性脑功能异常等可引起大脑皮质广泛损伤或功能抑制。此外，大脑皮质的突触结构也是毒物和药物攻击的重要部位。但大脑皮质的局限性损伤或切除并不一定引起意识障碍。 四、意识障碍的临床表现 意识障碍的表现包括觉醒度降低（量方面的异常）和意识内容的异常变化（质方面的异常）。当意识内容变化时往往或多或少地伴有觉醒度的降低，而觉醒度降低时也或多或少伴有意识内容的异常变化。两者虽不平行，但却经常伴行，当有意识内容变化时，觉醒度的降低程度可能不太严重；但若觉醒度严重降低时，意识内容的变化就显示不出来。 （一）觉醒度降低 觉醒度降低按其轻重顺序可分为以下几种状态： 3.昏睡(so por)较前者重，对觉醒刺激有短暂的反应，无觉醒刺激时重又入睡。 4.木僵(stupor)对周围的事物一般无反应，但强烈刺激或反复刺激能引起反应。 3.意识模糊(confusion)往往伴有意识混浊、记忆障碍、注意力涣散，对周围事物漠不关心，对复杂事物难以识别和理解，时空间定向力丧失，运动活动协调障碍，呈无欲状。 4.朦胧状态(twilight state)表现为错觉、梦幻觉，可突然出现无目的行为，行为多接近于正常。 此外，ARAS位置与脑干内许多脑神经核非常接近，所以ARAS结构损害引起意识障碍时多伴有明显的局灶性神经病学体征等临床表现，如瞳孔对光反射异常等，而代谢紊乱和中毒引起的意识障碍多不伴有局灶性神经病学体征。 五、意识障碍防治的病理生理基础 意识障碍特别是重度意识障碍时，中枢神经系统对全身各系统、器官功能的调控能力严重受损，是临床上的危重病症，诊治及时与否对此类患者的预后非常重要。重度意识障碍的防治不但应有针对原发病的病因治疗，同时应非常注重防治生命功能衰竭的实时监测和紧急应对措施，以及保护脑功能、防止中枢神经系统进一步受损的防治措施。 （－）紧急抢救措施 应保待患者呼吸道的通畅，维待呼吸和循环功能，防止患者出现呼吸和循环衰竭。呼吸功能障碍是重度意识障碍患者最常见的损害。各种颅内病变、弥漫性脑损害常常导致颅内压升高，压迫脑干引起昏迷的同时，还可压迫脑桥和延髓的呼吸中枢，引起呼吸节律和深度的改变，通常引起通气不足，导致缺氧和CO2滞留甚至呼吸停止。此外，意识障碍容易引起肺部感染。严重的肺部感染不但可导致呼吸功能障碍，其引起的高热、毒素的吸收等又将进一步加重意识障碍。对千局灶性脑千功能异常的意识障碍患者，临床上必须争分夺秒地抢救。 （二）尽快明确诊断并对因治疗 及早针对病因治疗是减轻脑损伤、挽救患者生命的根本措施。如颅内出血、脑梗死患者，要及时给予内外科治疗；毒物和药物中毒患者，要及时洗胃、注射相应的拈抗药物等。通常情况下，结构损害引起的意识障碍较难恢复；而代谢紊乱和中毒引起的意识障碍，在及时纠正后，意识障碍可恢复。 （三）实时监测生命指征和意识状态 由千重度意识障碍患者的生命指征和意识状态随时都有可能出现变化，故必须实时监测患者的呼吸、血压、脉搏、瞳孔和体温等生命指征。意识状态的细致观察对于评估中枢神经系统的损伤程度、预后和治疗都有重要意义。 （四）保护脑功能脑保护在意识障碍特别是重度意识障碍治疗中占重要地位，可减轻原发性和继发性的脑损伤。脑保护的措施有降低颅压、减轻脑水肿、改善脑血流、改善脑代谢和控制抽描等。（李文斌） 1.试述脑功能不全的特点？2.试述引起认知障碍的病因？3.试述学习记忆障碍的发病机制？4.试述引起意识障碍的病因？5.试述意识障碍的发病机制？ l王建枝病理生理学3版北京：人民卫生出版社，2015.2王讳，赵小贞中枢神经功能解剖学．2版北京：科学出版社，2017.3斯维特．学习和记忆机制．北京：科学出版社，2012. 4韩济生神经科学第3版．北京：北京大学医学出版社，2009.5.陈生弟，高成阁神经与精神疾病．北京：人民卫生出版社，2015. 第二十章多器官功能障碍 多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)是指机体遭受严重感染、创伤、烧伤、休克或大手术等严重损伤或危重疾病后，短时间内同时或相继出现两个或两个以上的器官功能损害的临床综合征。MODS是临床危重病患者死亡的重要原因之一，患者死亡率随着衰竭器官的数量增加而升高。其中，肾衰竭和肝功能衰竭对死亡率的影响较大。慢性病患者在原发器官功能障碍基础上继发另一器官功能障碍，如肺源性心脏病、肺性脑病、肝肾综合征等，均不属于MODS。 MODS的概念蠢八起源于20世纪70年代开展的危重病临床观察和研究，由外科领域率先提出了多器官衰竭(multiple organ failure, MOF)或多系统器官衰竭(multiple system organ failure, MSOF)。之后人们认识到，MOF或MSOF是一个从器官功能轻度障碍到晚期器官功能衰竭的进行性动态变化、连续发展的过程，而MOF或MSOF则过于强调器官衰竭的终末阶段，未能反映衰竭以前的状态，至诊断成立时病情巳十分严重，不利于早期诊断和治疗。因此，1991年美国胸科医师学会(American College of Chest Physicians, ACCP)与危重病医学会(Society of Critical Care Medicine, SCCM)联合提出，将MODS取代MOF或MSOF的概念。MODS更能反映器官损害从轻到重的全过程，有利千临床早期诊断和干预。 第一节病因与发病过程 一、病因 引起多器官功能障碍的病因很多，主要包括感染性和非感染性因素。其中，严重感染或感染性休克是导致MODS的最常见原因，其他严重损伤性因素或疾病的存在也可启动或促进MODS的发生与发展。 （一）感染性因素 70％左右的MODS由感染引起。其中，严重的全身性感染引起的脓毒症(sepsis)~雇是引起MODS及患者致死的主要原因。引起脓毒症的病原菌主要为革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌，以及革兰氏阴性大肠埃希菌和肺炎克雷伯杆菌。 临床上，老年患者中以肺部感染作为原发病因者最为多见，而青壮年患者在腹腔脓肿或肺部侵袭性感染后，MODS的发病率增高。此外，各种原因导致的肠系膜缺血、肠道黏膜屏障功能下降或菌群失调时，肠道内细菌直接侵入血液循环或肠道细菌毒素被吸收入血，引起肠道细菌移位(bacterial translocation)或非菌血症性临床脓毒症(non-bacteremic clinical sepsis)；创伤或烧伤患者的创面感染，这些情况均能够促进MODS的发生。 （二）非感染性因素 1.严重创伤、烧伤和大手术严重创伤、大面积烧伤、多发性骨折和大手术后，由于组织损伤、坏死、脱落、失血和失液等，无论有无感染均可发生MODS，其中，肺、肾、肝、消化道、心和神经系统等脏器容易受累。急性坏死性胰腺炎造成的组织坏死也是引起MODS的重要原因。 2.休克和休克后复苏低血容量性休克引起多个组织器官的微循环血液灌流不足，或休克晚期微循环中形成大量微血栓，导致或加重组织缺血、缺氧，引起各器官的功能损害；临床上，有些休克患者进行心肺复苏后，易发生MODS，主要与缺血－再灌注损伤有关。 3.大量输血、输液及药物使用不当创伤后早期给予患者输注大量库存血是创伤后引起MODS的独立危险因素，储存时间较长的库存血液中含有复杂的生物活性物质包括炎性介质如IL-6和TNF a等，因此，大量输血可引起高炎症反应，直接导致MODS的发生。过量输液可增加心脏容量负荷，引起急性左心功能障碍和肺间质水肿；同时血液稀释，使患者凝血功能紊乱，易造成出血倾向。抗生素使用不当，可引起肝、肾功能损害；大剂量使用去甲肾上腺素等血管收缩药物，可加重微循环障碍和组织缺血缺氧。 4.免疫功能低下自身免疫性疾病、免疫缺陷性疾病、持续应激、肿瘤患者接受化疗或放疗等均可导致全身免疫功能低下，易继发严重感染。老年人器官的代偿能力及免疫功能低下也是发生MODS的重要危险因素。此外，大剂量使用激素可引起免疫抑制、消化道溃疡出血以及继发感染等副作用。 5.其他由千医疗诊治中的操作不当或判断失误，也是引起MODS的一大原因，如内镜检查导致的穿孔、高浓度吸氧导致的肺泡表面活性物质的破坏和肺血管内皮细胞损伤、呼吸机使用不当造成的心肺功能障碍等。此外急性化学性中毒患者，因吸入大量的毒气（如火灾现场的空气）引起急性呼吸窘迫综合征，如同时出现其他器官的损伤，可导致MODS的发生。 二、发病过程 根据MODS的临床发病过程，将其分为两种类型：（一）单相速发型(rapid single-phase)由损伤因子直接引起，原无器官功能障碍的患者同时或短时间内相继出现两个或两个以上器官系统的功能障碍。临床上多见于严重创伤、失血、休克后迅速发生，或在休克复苏后12~36小时内发生的MODS。此型病情发展较快，病变进程只有一个时相，器官功能损伤只有一个高峰，故又称原发型或一次打击型。 （二）双相迟发型(delayed two-phase) 是指由原发性损伤因素引起的器官功能的轻度障碍经治疗后1~2天内缓解，或者休克得到复苏，经过一个相对稳定的缓解期，但3~5天后又发生全身性感染，迅速出现脓毒症，导致患者遭受炎症因子泛滥的第二次打击，此时病情急剧恶化，导致多个器官功能障碍。此型MODS并非由原始损伤因子直接引起，而要经历”二次打击＂，在病变进程中出现两个时相，器官功能损伤出现两个高峰，故又称继发型或二次打击型。此型患者病情较重，常有死亡危险。 第二节发病机制 MODS的发生机制十分复杂，涉及神经、内分泌、体液和免疫等多个系统，至今尚未完全阐明。目前认为，全身炎症反应失控是其最主要的发病机制，其他机制包括肠道细菌移位或肠源性内毒素血症，以及缺血和缺血－再灌注损伤。这些机制并不孤立存在，而是相互联系、相互影响，甚至互相重叠。 一、全身炎症反应失控 当机体受到严重打击时，局部组织细胞释放炎症介质增多，诱导炎症细胞激活并向损伤部位聚集，出现局部炎症反应，有利千清除病原微生物和组织修复。但是，当炎症细胞大量激活以及炎症介质过量释放进入血液循环，可导致一种难以控制的全身瀑布式炎症反应，造成自身组织细胞的严重损伤和器官功能障碍。 （一）全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)SIRS是指严重的感染或非感染因素作用于机体，刺激炎症细胞的活化，导致各种炎症介质的大量产生而引起一种难以控制的全身性瀑布式炎症反应。1991年，ACCP/SCCM在芝加哥会议上制定了SIRS的诊断标准，提出凡具备以下2项或2项以上指标，即可诊断为SIRS：体温＞38屯或<36"C；心率＞90次／min；呼吸频率＞20次／min或动脉二氧化碳分压(PaC02)<32mmHg;外周血白细胞计数＞12. Oxl09/L或<4.0xl09/L，或未成熟粒细胞＞10%。鉴于该标准特异性低以及敏感性过高，于2001年12月在华盛顿召开的多学会联席会议上，对其相关指标进行重新修订，提出了比过去更为严格的新诊断标准，包括感染、炎症反应、器官障碍、血流动力学、组织灌注等21个指标及参数S》。 1.炎症细胞活化炎症细胞包括中性粒细胞和单核－巨噬细胞，一旦受到各种损伤性刺激，会发生细胞变形、黏附、趋化、迁移、脱颗粒及释放等反应，称为炎症细胞活化(activation of inflammatorycells)。炎症细胞活化，对于增强机体防御能力、清除病原体等具有积极意义，但炎症细胞过度活化后，可大量浸润至组织，释放氧自由基、溶酶体酶和炎症介质，引起原发组织甚至远隔组织细胞的损伤，促进MODS的发生和发展。 炎症细胞过度活化产生的细胞因子可直接损伤血管内皮细胞，并引起血管内皮细胞和血小板的活化，在MODS的发生中亦发挥关键作用。 2.炎症介质表达增多感染或非感染因素刺激炎症细胞，通过激活核因子－kappa B(nuclearfactor-kappa B, NF卡B)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)、Janus激酶／信号转导子和转录激活因子(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription,JAK/STAT)等细胞内信号转导通路，使炎症介质(inflammatory mediator)大量产生。炎症介质是指在炎症过程中由炎症细胞释放或从体液中产生，参与或引起炎症反应的化学物质的总称。SIRS时，炎症细胞活化，释放炎症介质，后者又进一步激活炎症细胞，两者互为因果，引起炎症介质的释放不断增加，形成炎症的＂瀑布效应”。SIRS时表达增加的炎症介质主要有（表20-1):TNF-a活化内皮细胞、粒细胞和巨噬细胞；发热巨噬细胞、淋巴细胞IL-l活化内皮细胞及巨噬细胞；发热巨噬细胞、中性粒细胞和内皮细胞IL-2活化T淋巴细胞及巨噬细胞淋巴细胞IL-6~_活化内皮细胞及巨噬细胞巨噬细胞IL-8一趋化粒细胞、释放整合素(CD11/CD18)巨噬细胞IL-5促B细胞分化和嗜酸性粒细胞生成Th2细胞、肥大细胞IL-12激活NK细胞、诱导Thl细胞分化树突状细胞、巨噬细胞、B淋巴细胞IL-17诱导多种细胞产生炎症细胞因子、趋化因子和集落Th17细胞刺激因子IFN活化巨噬细胞、抗病原微生物巨噬细胞、淋巴细胞HMGBl激活巨噬细胞释放促炎因子、刺激内皮细胞表达黏巨噬细胞、坏死细胞附分子等PAF__活化血小板、粒细胞、巨噬细胞和内皮细胞白细胞、血小板、巨噬细胞和内皮细胞ROS损伤血管内皮细胞、杀伤病原微生物内皮细胞、粒细胞、巨噬细胞血浆源介质促进凝血、纤溶、激肤、补体活化FXII活化血浆前体物质溶酶体酶损伤弹性纤维、胶原纤维粒细胞、巨噬细胞、组织细胞(1)细胞因子：是指由多种细胞分泌的能调节细胞生长、分化，调节免疫功能，参与炎症发生和创伤愈合等生物学作用的小分子多肤的统称。与炎症有关的细胞因子主要包括TNF-a、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IFN、IL-5、IL-12、IL-17、集落刺激因子、趋化因子及高迁移率族蛋白(high mob山ty group box1protein,HMGBl)等。脓毒性休克时，血清中TNF-a和IL-1快速上升，是参与SIRS的重要早期炎症因子；而血清中HMGBl则在感染后16~24小时才升高，故称为晚期炎症因子。这些炎症因子具有广泛生物学作用：心启动瀑布式炎症级联反应；＠参与创伤后的高代谢反应，引起发热、蛋白消耗、机体氧耗量增加；＠损伤组织细胞。 (2)脂类炎症介质：细胞膜结构破坏后，膜上磷脂可降解生成脂类炎症介质，主要包括二十烧类炎症介质和血小板活化因子(platelet-activating factor, PAF)。 1)二十烧类炎症介质：膜磷脂成分磷脂酰胆碱在磷脂酶A2的作用下，产生花生四烯酸(arachidonic acid, AA）。心花生四烯酸经环加氧酶作用，产生前列腺素类(prostaglandins, PGs)和血栓烧类(thromboxanes, TXs)代谢产物，其中重要的是PGE2、PGI2和TXA2。TXA2可促进血小板聚集及血管收缩，参与ARDS时肺微循环内的血栓形成、肺动脉高压及通气－血流比例失调的发生。PG凡可使小血管扩张，血管壁通透性增加，还可抑制中性粒细胞趋化和免疫应答的功能。PGI2可使血管扩张，血管壁通透性增加，导致SIRS时的炎性渗出和脓毒性休克时的低血压，同时可抑制血小板聚集。因此，PG凡和PGI2是重要的抗炎介质。＠花生四烯酸经5－脂加氧酶的作用可产生白三烯类(leukotrienes, LTs)代谢产物，包括LTB4、LTC4和LT凡等。其中，LT凡的作用主要是趋化粒细胞，LTC4和LTD4的作用主要是使支气管平滑肌收缩。 2)PAF:SIRS时活化的磷脂酶A2可裂解膜磷脂上的脂肪酸生成溶血PAF，后者经乙酰转移酶作用生成PAF。PAF不仅能活化血小板促进血栓形成，而且可启动炎症反应，激活中性粒细胞和巨噬细胞，使之分泌细胞因子和脱颗粒；并活化血管内皮细胞，促进黏附分子的表达以及与白细胞之间的黏附，损伤血管壁，增加其通透性。小剂量的PAF可使炎症细胞对炎症介质的敏感性升高，大剂量时可引起低血压和急性肺损伤。 (3)黏附分子：主要包括整合素、选择素和免疫球蛋白等三个家族。在炎症介质刺激作用下，黏附分子介导中性粒细胞和血管内皮细胞的黏附反应。SIRS时，内皮细胞在TNF飞、IL-1等细胞因子作用下，ICAM-1表达可增加30倍，E－选择素则可增加100倍。黏附且激活的白细胞可释放氧自由基和溶酶体酶，导致内皮细胞和其他组织细胞的损伤。采用黏附分子的单抗阻止中性粒细胞黏附于血管内皮，可明显减轻SIRS造成的组织损伤，改善动物的存活状况。 (4)血浆源性炎症介质：是指在致炎因素作用下，血浆中没有活性的某些蛋白质（如补体、激肤、凝血和纤溶因子等）发生裂解而生成的一类具有活性的肤类物质。它们可作用于全身各个组织、器官，引起功能紊乱。如补体成分C3a、C5a可作为趋化因子吸引中性粒细胞到达炎症部位，促进呼吸爆发，释放氧自由基，引起细胞损伤，或刺激嗜碱性粒细胞和肥大细胞释放组胺，增加血管壁通透性，促进微循环功能障碍。血浆激肤系统激活过程中产生的缓激肤可扩张微血管，增加微血管壁通透性，并且具有致痛作用。由于组织的广泛性损伤和血管内皮的功能障碍，凝血酶活化裂解纤维蛋白原，产生纤维蛋白肤A和肤B，后者可增加微血管壁通透性，并促进白细胞趋化。纤溶酶活化后可降解纤维蛋白（原）生成纤维蛋白降解产物(FDP)，可激活白细胞，增加微血管壁通透性，并促进组胺和激肤的致炎作用。在SIRS的发展过程中，补体、激肤、凝血和纤溶四个系统相互激活，产生放大效应，不断加重组织细胞和器官功能障碍。 (5)氧自由基与一氧化氮：SIRS时，白细胞的激活可产生大量氧自由基；休克复苏时，由于氧的大量重新摄入和黄嗦呤氧化酶的激活，也可产生大量氧自由基，引起缺血－再灌注损伤。氧自由基可以攻击细胞的所有成分，导致细胞膜损伤、酶失活、染色体基因突变等。此外，自由基还可作为信号分子诱导多种炎症细胞的信号转导活化，上调与炎症反应有关的多种基因表达，如促进黏附分子、IL-8及TNF-a等的表达，从而放大炎症效应。但并不是所有的自由基都是有害的，如内皮细胞产生的一氧化氮，它能够稳定溶酶体膜，抵抗自由基的损伤；减少白细胞和血小板的黏附，减少血管损伤；还可以舒张血管平滑肌，扩张血管，增加缺血器官的灌流量。但如果一氧化氮产生过量，则又会导致血管麻兑记痹性扩张，引起难治性低血压的发生。 第二十章多器官功能障碍275 (6)蛋白酶：SIRS时，蛋白酶活性增高。中性粒细胞过度激活、脱颗粒，引起弹性蛋白酶释放增加，直接损伤邻近或远隔的组织细胞或血管内皮细胞，导致毛细血管壁的通透性增加和组织器官的结构功能破坏。此外，细胞因子产生过度，可刺激成纤维细胞或成骨细胞活化，产生胶原蛋白酶增加，促进细胞外基质中的胶原蛋白分解，基质结构破坏，有利于感染的扩散。 总之，炎症是机体固有的防御反应，适量的促炎因子对机体有益，有助千杀灭细菌、清除坏死组织、增强免疫活性和修复创伤等，维持内环境稳定。而过度的炎症反应，则对组织器官产生广泛而严重的损害（图20-1)。 局部组织巨噬／中局部或全身性炎症／性粒细胞活化应激反应（轻中度） 原发性MODS（全身炎症反应过度） 细胞处千＂预备激活状态” 内皮损伤神经－内分泌反应 微血管内微血栓中性粒细胞黏附巨噬细胞活化形成与活化全身性炎症反应I I代偿性抗炎反应混合性桔抗反应综合征(SIRS)综合征(CARS)综合征(MARS)（二）促炎与抗炎反应的平衡失调SIRS时，活化的炎症细胞既能产生促炎介质，也能产生抗炎介质。在促炎介质释放的过程中，机体通过代偿机制，可同时产生各种内源性抗炎介质(anti-inflammatory mediator)，桔抗炎症反应，有助千炎症的控制。抗炎介质是一类具有抑制炎症介质释放、对抗促炎介质功能以及控制炎症反应的免\I…疫调节分子，主要包括IL-4、IL-10、IL-11、IL-13、PGE2、PGI2、白介素－l受体桔抗剂、可溶性TNF-a受体、转化生长因子p(TGF书）和糖皮质激素等（表20-2)。 抗炎介质主要作用来源 抑制巨噬细胞产生细胞因子T细胞、肥大与嗜碱性粒细胞IL-10抑制巨噬细胞、中性粒细胞产生细胞因子及PGE2等Th2细胞IL-13抑制巨噬细胞产生细胞因子活化的T细胞PGE2刺激IL-10、括抗饮A2内皮细胞、巨噬细胞#sTNFaR与膜TNFR竞争TNF，干扰TNF活性巨噬细胞'IL-lra与IL-R结合，抑制IL-1活性巨噬细胞TGF-13抑制单核／巨噬细胞、淋巴细胞的多种功能淋巴细胞、单核细胞NO扩张毛细血管，抑制11-6、11-1、11-8的释放内皮细胞、巨噬细胞糖皮质激素抑制炎症介质的释放肾上腺皮质分泌注：＃sTNfoR：可溶性TNFa受体；．IL-I ra:IL-1受体桔抗剂。 随着炎症反应逐渐发展加重，机体的抗炎反应也随之加强，维持促炎与抗炎反应间的动态平衡。适度产生的抗炎介质可避免炎症反应的过度发展，但抗炎介质的过度表达、释放入血，则可引起代偿性抗炎反应综合征(compensatory anti-inflammatory response syndrome, CARS)，进而导致免疫系统功能的广泛抑制，促进感染的扩散或增加对感染的易感性，患者往往由于严重、持续的感染而死亡。然而，在一些严重烧伤、创伤和出血的患者中，免疫功能低下也可出现在炎症反应的早期，甚至主导整个炎症反应过程，而缺乏明确或强烈的促炎反应，这种因抗炎介质产生过多或促炎与抗炎失衡，引起的免疫抑制现象称为免疫麻痹(immune paralysis)。 在MODS的发生发展中，体内的促炎反应和抗炎反应作为矛盾对立的双方，贯穿于疾病发生的始终，两者如果取得平衡，并得到控制，可维持内环境的相对稳定，病情可能好转。当促炎效应大于抗炎反应，则表现为SIRS或免疫亢进；如若抗炎反应大于促炎效应，则表现为CARS或免疫抑制（图20-2）。在脓毒症引起的MODS中，早中期阶段往往以SIRS占主导地位，而中后期出现CARS并逐渐增强。此时，不论是以SIRS还是CARS效应为主导，后果都是炎症反应失控，其促炎或抗炎z的保护性作用将转变为自身破坏性作用，不但损伤局部组织，同时破坏远隔器官的功能，是导致MODS的根本原因。在体内，当SIRS和CARS同时存在，并且两者的反应同时增强时，则导致炎症反应与免疫功能更为严重的紊乱，对机体产生更为严重的损伤，这种现象称为混合性桔抗反应综合征(mixed antagonist response syndrome, MARS)。这种状态看似在更高的水平上，促炎和抗炎反应达到了平衡，但并非真正的稳态，而是更容易加速多个组织器官功能的衰竭。因此，SIRS、CARS、MARS均是引起MODS的基础。 二、肠道细菌移位及肠源性内毒素血症 正常情况下，肠黏膜上皮是防止细菌或毒素从胃肠道进入体循环的重要机械防御屏障。在肠黏膜待续缺血或继发浅表溃疡时，可引起肠黏膜上皮的损伤，其天然防御屏障功能减弱，细菌和内毒素进入肠壁组织，通过肠淋巴管和肠系膜淋巴结进入门静脉和体循环，引起全身感染和内毒素血症，这种肠内细菌侵入肠外组织的过程称为细菌移位。SIRS产生的炎症介质也可直接损伤肠黏膜上皮。正常情况下，进入门静脉系统的少量肠道细菌和内毒素能够被肝脏中的Kupffer细胞清除，因此，肝脏的Kupffer细胞作为防止肠源性感染的第二道防线发挥关键作用。在创伤、休克或大手术等危重病患者中，往往存在肝脏供血不足、肝细胞和Kupffer细胞功能受损，此时清除肠源性毒素或细菌的能力丧失，容易引发全身性感染或内毒素血症，促进MODS发生（图20-3)。 ~I肠黏膜供血不足、严重感染、创伤、休克、放肠黏膜屏障破坏、射性损伤、化疗、炎症、长通透性增加期禁食... 全身循环 /\11{则川已芦芦毒 全身反应 高代谢，发热 分解代谢@＠S。 发展＼＼，声肠系膜淋巴结 由各种因素导致的肠黏膜长时间缺血缺氧、肝功能以及单核－巨噬细胞系统的功能障碍、危重病患者长期禁食、机体免疫功能低下以及大剂量使用抗生素等情况，均可导致肠黏膜屏障防御功能降低，内毒素不能被清除而转移，吸收入血进入体循环，是引起肠源性内毒素血症常见的原因和条件。进入体循环的内毒素一方面可直接激活炎症细胞和内皮细胞，合成和释放多种炎症介质和蛋白酶类等物质；同时可激活补体系统，促使炎症细胞的进一步激活，导致前列腺素、白三烯、TNF-a等炎症介质的大量释放；另一方面，内毒素可直接损伤血管内皮细胞，使凝血与纤溶系统异常激活，引发DIC。总之，内毒素可引起大量炎症介质的释放、微血栓的形成及微循环功能障碍，加重组织细胞的结构损伤与破坏，促进各个器官功能障碍甚至衰竭，最终导致MODS的发生。 三、缺血与缺血－再灌注损伤 严重感染可直接损伤各个组织器官的血管内皮细胞(vascular endothelial cell, VEC)，不仅使血管壁通透性增加引起组织水肿，而且使VEC与白细胞的相互作用增强，引起微循环的血流阻力增加甚至阻塞微血管导致无复流现象；VEC损伤使促凝活性增强导致微血栓形成。另一方面，严重损伤因素也可通过神经－内分泌反应使机体处千严重的应激状态，导致交感－肾上腺髓质系统和肾素－血管紧张素系统兴奋，内脏器官的血管收缩。上述因素均可引起微循环的血液灌流量显著减少、组织器官处于持续的缺血缺氧状态，进而导致多个组织器官功能代谢发生严重紊乱和损伤，促进MODS发生。TXA2和PGI2之间的失衡也是引起微循环灌注障碍的原因。MODS发生时，多种因素之间相互影响、相 互促进，共同推进疾病的进程，如过度炎症反应造成的组织损伤可激活凝血过程，而凝血系统的异常激活不仅导致微循环灌注障碍，也可加重炎症反应，活化的凝血酶通过与VEC表面的蛋白酶激活受 @体(proteinase-activate d recep tors, PAR)结合，促进内皮细胞表达多种黏附分子和炎症细胞因子。-2`。 临床上，部分患者当缺血状态改善后，其器官功能障碍仍呈进行性加剧的趋势。再灌注后出现MODS的机制尚未完全明了，可能与自由基产生、钙超载、白细胞与内皮细胞的相互作用及组织间质水肿等有关。 此外，基因多态性、氨基酸代谢紊乱等因素也在MODS的发生与发展中发挥作用。 第三节MODS时机体主要功能代谢的变化—、主要功能代谢变化特点MODS时，患者的功能代谢变化主要体现在基础代谢率、循环系统动力学、能量代谢和细胞供氧与耗氧方面的改变（图20-4)。 全身炎症反应失控 血管扩张毛细血管壁通透性增加选择性血管收缩（内脏）血管内皮损伤组织血液灌流氧气及营养底物明显不足氧供与氧需需求增加不平衡＂氧供依赖”型心肌功能耗氧状态障碍心肌抑制酸中毒能量代谢障碍细胞功能障碍（一）高代谢高代谢是指静息状态下，机体的基础代谢率(basal metabolic rate)显著升高，导致全身耗氧量明显增加，同时伴有碳水化合物、脂肪和蛋白的代谢方式的异常改变。导致MODS的高代谢状态既可由于SIRS病因引起的应激反应，也可由于炎症介质的作用，如TNF-a和IL-1等具有分解蛋白质的活性；HMGBl可刺激炎症细胞释放致热性细胞因子引起机体发热，增加耗氧。MODS患者常常伴有严重的营养不良，其代谢特点如下：O高基础代谢率：表现为氧耗量增加、耗氧大于供氧，缺氧导致肺通气量增加，基础代谢率可达到正常的1.5倍以上，而且不能通过减少活动蜇降低异常增高的代谢率。＠三大营养物质的代谢途径异常改变：脓毒症患者中应激反应性激素（儿茶酚胺和皮质醇）分泌增多，使蛋白质分解增强，引起负氮平衡。MODS早期阶段脂肪利用增加，后期下降。糖原分解和糖异生增强但葡萄糖的利用受到限制，使血糖水平升高。因此，机体主要通过大量分解蛋白质获取能量，临床上MODS患者的肌肉组织萎缩、消瘦和恶病质状态，主要是由千骨骼肌中肌蛋白被大量消耗分解所致。＠对外源补充的营养反应差：外源性补充的营养不能有效阻止MODS患者自身的高消耗状态。 高代谢状态可造成严重的后果，不仅使患者体内的氧气和能量耗竭，加重供氧和需氧的矛盾，而且蛋白质的过度分解可造成各组织器官的结构损伤和功能障碍，同时支链氨基酸与芳香族氨基酸的比例失调可引起中枢神经系统的功能紊乱。此时，组织细胞的缺氧状态愈加严重，促进系统、器官、组织和细胞不同层次的功能代谢障碍。 （二）高动力循环 循环系统是MODS发生时最易受影响的器官之一。大多数患者在病程的早中期即表现为“高排低阻型”的高动力循环特点，心脏指数显著高于正常，可高达101/(min•m勹，甚至更高。高排即心输出量增高，是由千机体在严重感染或SIRS时做出的代偿性应激反应，但此类患者普遍存在心功能损害，心排出量增高是由于心率增快所致，射血分数仍低千正常。低阻即外周阻力降低，主要与炎性扩血管物质的大量释放、肝功能受损引起的内源性扩血管物质灭活减少，以及芳香族氨基酸的过多淌留于预神经对血管运动的调节等因素相关。外周阻力过低，可导致难治性低血压。随着病程的进展到了后期阶段，患者往往因心功能衰竭转变为“低排低阻型”。 （三）组织细胞缺氧与能量代谢障碍 MODS发生时，交感－肾上腺髓质系统和肾素－血管紧张素系统兴奋性增高，引起外周和内脏血管广泛性收缩，以及器官微循环低灌流恢复血供后表现的无复流现象，均可导致组织器官的持续性缺血缺氧。长期缺氧、内毒素、自由基等因素将导致组织细胞中的线粒体结构和功能损伤，引起氧利用障碍、ATP产生减少。同时，患者存在的高代谢和循环系统的功能障碍可造成体内的氧供和氧需的极度不匹配，＂氧债“增加，组织细胞处于严重的缺氧状态，糖酵解增加，引起乳酸堆积和酸中毒，进一步加重各个器官和组织细胞的功能和代谢紊乱，临床表现为＂氧供依赖(supply-dependent oxygen consumption)”和＂乳酸性酸中毒(l actic acidosis)”。 二、主要器官系统的功能障碍 MODS患者各组织器官功能障碍所出现的临床表现主要由于炎症介质泛滥损伤、组织缺氧和高代谢所致S`。 （一）肺功能障碍 MODS患者中急性肺功能障碍的发生率高达83%~100%。失血性休克早期，由于组织细胞缺血缺氧，剌激呼吸中枢，使呼吸加快、通气过度，患者表现为呼吸性碱中毒。随着休克的进展，可出现以动脉血氧分压进行性下降为特征的急性呼吸衰竭。SIRS时，也往往最先累及肺，一般在原发病发生后24~72小时内早期即可出现急性呼吸功能障碍，严重的可发展为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratot}'distress syndrome, ARDS)。肺脏容易受损伤的主要原因有：心肺循环接受来自全身各组织的静脉血，以及包含其中的细菌、内毒素、炎症介质和代谢产物等，这些有害物质将在肺内被吞噬、灭活、转化或阻留；＠肺组织内富含巨噬细胞，发生SIRS时容易被激活，释放大量的血管活性物质和炎症介质参与失控性炎症反应；＠肺内小血管中，活化的炎症细胞易与血管内皮细胞发生黏附和激活反应，释放活性氧、溶酶体酶、血管活性物和炎症介质等。 临床上，MODS患者可出现ARDS的临床表现，如呼吸窘迫、发组、进行性呼吸困难和低氧血症，因肺防御功能障碍，易引起呼吸道感染，此外，由千肺水肿可闻及湿嘐音和呼吸音减弱。ARDS的发生机制主要与失控性炎症介质释放、呼吸膜损伤、微血栓形成和肺组织细胞的缺血缺氧等有关（参见第十六章，肺功能不全）。 （二）肝功能障碍 MODS患者的肝功能障碍发生较早，次千肺，往往由创伤和全身感染引起。肝脏容易受累的主要原因是：心肝脏含有大量的Kupffer细胞，占体内巨噬细胞总量的85％左右，是导致炎症介质产生和泛滥的基础；＠由致病因素导致的肝血流量显著减少，影响肝实质细胞和Kupffer细胞的能量代谢，同时肝组织细胞中的黄嗦呤氧化酶含量丰富，容易发生缺血－再灌注损伤；＠肝脏是肠道细菌和毒素入血接触的首个器官，这些有害物质可直接损伤肝组织细胞或激活Kupffer细胞产生大量的炎症介质，造成对肝组织的损害，并损伤肝内的血管内皮细胞，促进微血栓形成。肝脏是机体重要的代谢与解毒器官其功能障碍可表现为黄疽、白蛋白和凝血因子合成减少、肝功能指标的异常，甚至出现肝性脑病。此外，肝功能障碍使乳酸代谢受阻，加重组织微循环障碍引起的酸中毒和内环境紊乱，引起器官功能的损伤和障碍。由感染引起的MODS患者中，如果出现严重的肝功能障碍，则病死率高。 （三）肾功能障碍 急性肾功能障碍常发生于MODS患者中，发生率仅次于肺和肝。临床表现为少尿或无尿、代谢性酸中毒、高血钾、氮质血症和水肿。休克早期，肾小管上皮细胞没有缺血性坏死，表现为急性功能性肾衰。发生机制是：心有效循环血量减少引起交感神经兴奋、儿茶酚胺增多，使肾小动脉收缩，导致肾缺血；＠肾缺血激活肾素－血管紧张素－醒固酮系统，血管紧张素II产生增多使肾小动脉收缩，肾血流量更加减少，导致尿量减少；＠醋固酮和抗利尿激素分泌增多，使肾小管对钠水的重吸收增多，尿量进一步减少。如果能够及时恢复肾血液灌流量，就可能使肾功能恢复，尿量增加。如果休克时间延长，将会导致肾小管发生缺血性坏死，引起器质性肾衰竭，即使再恢复肾血液供给，肾功能在短时间内也难以恢复正常。继发于SIRS的肾衰竭多发生在原发致病因素作用后7~l0天，患者一般经临床治疗病情稳定，甚至好转，但之后又再次恶化，属千双相迟发型，病理表现为急性肾小管坏死(ac u te tubular necrosis, ATN)，其机制与持续性肾缺血缺氧、肾毒素有关，也与中性粒细胞的活化、肾血管内皮细胞的损伤、微血栓形成和氧自由基释放等有关（参见第十八章，肾功能不全）。MODS患者若有急性肾衰竭则预后差。 （四）胃肠道功能障碍 胃肠道系统对于缺血及炎性损伤非常敏感。休克早期，有效循环血量减少，机体因代偿而进行血液重新分布，使胃肠道最早发生缺血和酸中毒，继而引起肠壁淤血水肿、消化液分泌减少、胃肠运动减弱、黏膜糜烂甚至形成溃疡；严重感染时，亦可直接损伤胃肠道黏膜，引起黏膜变性、坏死、通透性增高；长期静脉高营养引起的胃肠黏膜萎缩等，这些情况均可使肠黏膜上皮受损，肠道屏障功能削弱，肠道细菌大量繁殖，大量内毒素甚至细菌移位进入血液循环和淋巴系统，由千入血的细菌或毒素数量多且毒性强，肝脏无法完全从血液循环中清除这些有害物质，因此不管是由于感染因素或其他损伤因素都可启动SIRS，引起肠源性内毒素血症或肠源性菌血症和脓毒性休克。胃肠道功能障碍表现为呕血、便血、肠梗阻、应激性溃疡、腹泻、便秘、呕吐、厌食、腹痛等。 （五）心功能障碍 MODS时，心功能损伤的表现与感染性休克类似，早期心功能损伤一般较轻，晚期才发生心功能障碍。休克引起心功能障碍的主要原因：少交感神经兴奋，心肌收缩力增强，心肌耗氧量增加，氧债增大而加重心肌缺氧，最终导致心肌收缩力下降；交感兴奋也会使心率加快，心室舒张期缩短而减少冠状动脉灌流时间，使冠脉血流量减少而导致心肌供血不足。＠休克时易发生代谢性酸中毒和高钾血症，增多的H通过影响心肌兴奋收缩耦联而使心肌收缩力减弱；高钾血症时易出现严重的心律失常，使心排出量下降。＠休克时炎症介质增多，TNF-a和IL-1等对心肌细胞具有抑制作用。＠细菌感染或出现肠源性内毒素血症时，内毒素也可直接或间接损伤心肌细胞，抑制心功能。＠休克并发DIC时，心脏微循环中有微血栓形成，可导致局灶性坏死和出血，加重心功能障碍。MODS患者伴有的高代谢和高心排出量可进一步加重心脏负担；此外，患者如同时发生急性肺损伤，可引起进行性低氧血吓已症、肺循环阻力增加，加重缺氧，进一步影响心肌细胞的收缩和舒张功能。临床上，患者易出现心动过速、洪脉、心输出量增加、外周血管阻力降低、低血压、心率失常等。 （六）免疫系统功能障碍 在MODS发生的早期阶段，非特异性免疫系统被激活，患者血浆中C3a和C5a水平升高，不仅增加血管壁的通透性，而且激活组织细胞和白细胞释放炎症介质，推进SIRS的进程。此外，在革兰氏阴性菌所致的脓毒性休克中，内毒素具有抗原性，可与血浆中抗体形成免疫复合物(immune complex, IC)，除进一步激活补体系统产生过敏毒素(C3a和C5a)外，IC可沉积于微循环的血管内皮细胞表面，吸引大量的白细胞黏附聚集活化，加重各器官系统的非特异性炎症反应。在MODS晚期，整个免疫系统处于全面的抑制状态，出现中性粒细胞的吞噬功能缺失、单核－巨噬细胞功能抑制、淋巴细胞数量减少和分泌抗体能力降低等，炎症反应无法局限，感染容易扩散或易引发新的感染，此时患者的抵抗能力完全缺失，是病情恶化的重要原因。 （七）凝血与抗凝血功能障碍 MODS患者中部分可出现凝血与抗凝血功能的障碍，引起DIC。患者可表现为明显和难以纠正的出血或出血倾向、血小板减少、凝血时间和凝血酶原时间延长等。凝血与抗凝血功能的紊乱主要与血管内皮细胞的损伤、肝功能障碍、单核－巨噬系统功能障碍、坏死组织的产生等因素相关（参见第十四章，DIC)。 （八）脑功能障碍 MODS早期阶段，机体通过血液重分布和脑血流的自身调节作用，维持脑的血液供应，患者仅出现紧张、烦躁不安等应激的表现。MODS后期，循环系统功能失代偿，血压进行性下降，当平均动脉压低千50mmHg，脑血流的自身调节功能丧失，甚至出现脑血管内DIC，引起脑供血严重不足，脑细胞因严重缺血缺氧、能量代谢障碍、钠水渚留、神经递质产生和释放障碍等，进一步引起脑细胞和脑间质水肿、颅内压升高，甚至发生脑茹，危及生命。脑功能障碍患者可出现头痛、反应迟钝、意识和定向力障碍，严重的可出现惊厥和昏迷。 第四节MODS防治的病理生理基础 MODS一旦发展至多器官功能衰竭，则抢救治疗变得异常困难，病死率相当高，因此，MODS患者的早期诊断、早期干预尤为重要。防治的目标主要是控制感染、提供合适的组织供氧量、尽快恢复血管内容量、维持各个组织器官的正常功能。 一、针对病因的防治 积极处理或去除造成MODS的原始病因。对千严重感染的患者，应积极引流感染灶及有效地应用抗生素。对于创伤、烧伤患者，应积极清创去除坏死组织、预防感染的发生。休克患者，应积极进行休克的复苏，如纠正酸中毒、补充血容量、维持血细胞的比容、合理制定补液容量，改善微循环的血液灌流量，以及合理使用血管活性药等，尽可能缩短休克时间。此外，应尽量减少侵入性诊疗操作，加强ICU病房机械设备的消毒、灭菌和减少医源性感染。 二、针对发病机制的治疗 全身炎症反应失控、肠道细菌移位、缺血与缺血－再灌注损伤和细胞缺血缺氧等是MODS发生过程中的主要问题。因此，控制感染、改善各组织器官的缺血缺氧状态、恢复组织细胞的能量代谢和防止再灌注损伤等是MODS治疗的中心环节。 （一）阻断失控的炎症反应和控制感染 阻断炎症细胞活化的信号通路、拈抗炎症介质的作用或采用血液净化疗法去除患者体内过多的毒素和炎症介质。如果炎症反应过强、血浆促炎介质水平过高时，可采用小剂量糖皮质激素抗炎，或采用非类固醇类抗炎药物。使用胰岛素制剂控制因应激引起的高血糖。（二）改善氧代谢，纠正组织细胞缺氧状态氧代谢障碍是MODS的特征之一，因此，纠正组织细胞缺氧是MODS的重要治疗目标。呼吸支持是提高氧输送和降低氧消耗的重要手段之一，在选择呼吸机模式和设置呼吸机参数时，应避免呼吸机使用引起的肺损伤，尽可能减少机械通气对器官功能的影响，维持动脉血氧饱和度在88%～92%，静脉血氧饱和度;;;,:70％左右为佳。输血以维持血红蛋白＞9g/dl；给予ATP、辅酶A(CoA)、葡萄糖等改善细胞的能量代谢，稳定溶酶体膜，维待细胞的基本功能。 （三）改善内脏器官血液灌流量 监测患者的各项生命体征和各器官功能指标的变化，可早期发现和治疗患者的器官功能紊乱并指导MODS治疗。MODS早期由于全身血液分布异常，肠道和肾脏等内脏器官缺血，容易引起急性肾衰竭和胃肠道功能障碍，因此，尽快尽早补液、恢复有效循环血量和组织灌流量是关键。对于低氧血症和呼吸衰竭患者，应及时给予机械通气（低潮气量）、中高浓度氧和呼吸末正压治疗。经肠道营养有利于肠道防御屏障的功能恢复，但是，如果患者不能承受，则需给予静脉输入营养液，以满足机体的高代谢状态的需求。一旦肾衰竭，则需要考虑血液透析疗法，以维持内环境中的体液与电解质平衡。急性心力衰竭时，应减少或停止输液，并强心利尿，适当降低前后负荷等。保肝药物可改善肝功能的损伤。 （四）防治缺血－再灌注损伤 抗氧化剂、自由基清除剂、钙拈抗剂等减轻细胞损伤。 三、营养支持疗法 MODS患者处于应激状态，机体的分解代谢明显高于合成代谢，器官及组织细胞的功能维护和组织修复有赖千细胞得到适当的营养底物，因此，加强营养支持，改善全身情况和维持内环境稳定是治疗的基础。如条件许可，应鼓励经口摄食，尽可能缩短禁食时间，促进胃肠蠕动，维持肠黏膜屏障功能。经胃肠道适当补充谷氨酰胺，可提高机体对创伤和休克的耐受力，谷氨酰胺不仅是蛋白质合成的前体物质，氮源的提供者，而且是许多代谢途径的中介物。MODS患者中谷氨酰胺明显缺乏。提高蛋白质氨基酸尤其是支链氨基酸的摄入量，减少负氮平衡，保证每日的热量供应。 四、抗凝及免疫调节治疗 根据患者所处的DIC不同阶段，合理应用肝素、补充凝血因子和输血，阻止DIC的进一步发展。免疫治疗的目的主要是针对严重损伤后引起的免疫抑制，调节促炎和抗炎反应的平衡，改善抗原递呈细胞的功能等。 （黄莺） 1.根据临床发病过程，M0DS可分为哪两种类型？以及各型的特点。 2.脓毒症为什么容易促进MODS的发生？ 8.简述MODS发生的病理生理学机制？ 第二十章多器官功能障碍283 I.王建枝，钱睿哲．病理生理学3版北京：人民卫生出版社，2015;412-431.2.邓小明，李文志危重病医学4版．北京：人民卫生出版社，2016:321-3313.康焰临床重症医学教程．北京：人民卫生出版社，2015:238-256. 4. 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