病理生理学/高原反应
从海平面地区进入高原地区以后,在不同的高度,人群中有些可出现一系列不适反应,如头痛、头昏、失眠、乏力、四肢发麻、眼花、耳鸣;重的可发生食欲不振、恶心、呕吐、胸闷、呼吸困难、心慌、浮肿等症状,称为高原反应。多数人在两周内由于代偿适应功能的建立,症状可自行消失。
这些人发病较快,如无合并症恢复也较快,一般3~5天即可恢复。也有少数人持续数月而不恢复的。
初入高原的人到海拔1000米以上就有人发病,随着高度增加,发病率增高。下面是一部分人群从海拔1000米处出发到5000米高度,高原反应发病率的情况(图3-6)。一般在3500米以下发病率占37~51%,3600~5000米发病率占50%。有一个单位在3000米居留一段时间,再登高,抵达4500~5000米时才有一些人发生高原反应。
急性高原反应的发生率与个体代偿适应能力和预先有无锻炼有关。
在代偿适应反应中主要是通过肺泡能气量增加,以增加肺泡气氧分压;并通过加强血液对氧的输送和增加组织对氧的利用。高原反应的人主要是这几个环节的代偿能力低下或发生障碍所致。
因肺泡有水蒸气和较高的CO2分压,再加上氧的弥散入血,肺泡气与大气氧分压有一个很大的梯度差(表3-3)。
在海平地区,大气→肺泡气→动脉血→混合静脉血的氧分压之间的梯度差较大。而进入高原,抵达5791米高度时,它们之间的梯度差变小。例如,在海平大气氧分压为21.15kPa(159毫米汞柱),肺泡氧分压为13.83kPa(104毫米汞柱),相差7.32kPa(55毫米汞柱);而登高抵达5791米处,大气氧分压为10.64kPa(80毫米汞柱),肺泡氧分压为5.99kPa(45毫米汞柱),只相差4.66kPa(35毫米汞柱)(图3-7)。此时大气与肺泡气氧分压差变小,主要是由于代偿性通气增加的结果。
通气增加是机体在高原的代偿适应的重要环节,主要通过呼吸加深来实现的,呼吸频率增加不明显(表3-4)。由于呼吸加深,每分肺泡通气量增加,以提高肺泡气分压。
图3-6 高原反应发病率与行程
─.海拔高度.─.─.发病率
表3-3 在海平地区呼吸过程中各部分气体分压变化
气体分压(kPa) | 大气 | 吸入气 | 肺泡气 | 呼出气 | 动脉血 | 混合静脉血 |
氮 | 79.40 | 74.93 | 75.68 | 75.28 | 76.21 | 76.21 |
氧 | 21.15 | 19.86 | 13.83 | 15.96 | 13.30 | 5.32 |
二氧化碳 | 0.04 | 0.04 | 5.32 | 3.59 | 5.32 | 6.12 |
水蒸气 | 0.49 | 6.25 | 6.25 | 6.25 | 6.25 | 6.25 |
总 量 | 101.08 | 101.08 | 101.08 | 101.08 | 101.08 | 93.90 |
图3-7 在海平和5791米高度时氧分压的变化
表3-4 在不同高度每分通气量和呼吸频率的变化
高度(米) | 每分通气量(升) | 每分呼吸次数 |
海平地区 | 8.85 | 12 |
3658 | 9.71 | 12 |
5486 | 11.06 | 12 |
6706 | 15.31 | 15 |
发生高原反应的人,常常对低氧环境代偿反应较弱,没有明显的呼吸加深,因此每分通气量增加不多。由于这些人代偿适应反应弱,因此登高到一定高度,缺氧症状比较严重。目前有人认为,可用减压舱测定人群每分通气量变化,作为预测人群地高度适应的能力。
呼吸加深,可提高肺泡膜弥散功能,使肺泡氧进入肺泡壁毛细血管增加。我国健康成人静息时氧的弥散量为23毫升/0.133千帕(1毫米汞柱)/分,每分钟约有250毫升的氧弥弥散入血,供组织代谢需要。缺氧时,由于呼吸加强,参与气体交换的肺泡数增多和肺泡容量增加,同时开放的肺毛细血管数也增多和毛细血管扩张,这样就增加了肺泡—毛细血管膜弥散面积,血液从肺泡摄取较多的氧。如果这种代偿能力弱,可促使高原反应发生。
缺氧时,向组织输送氧的能力提高。正常人在海平地区安静状态下,平均每分种100毫升血给组织输送约为5毫升氧,正常心脏每分输出量约为5000毫升,那么每分钟就有250毫升氧输送给组织。在高原地区,一方面心脏活动增强,每分输出量增加,组织血流量增多;另一方面,红细胞数和血红蛋白增多,增强携带氧的能力。这样在一定限度内可以补偿组织代谢对氧的需要。如果这种代偿适应能力降低或尚未建立起来,也易发生高原反应。
初进高原,由于呼吸加强,二氧化碳排出过多,还可引起低碳酸血症和呼吸硷中毒。PaCO2降低,可引起脑血管收缩,部分抵销缺氧引起脑血管扩张的反应,容易发生意识丧失。
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