【正文】 肺部單元。中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system, CNS)受損或CNS鎮(zhèn)靜藥可通過降低總體每分鐘通氣量導致高碳酸血癥。不同的是，淺快呼吸可通過增加死腔量/潮氣量比值來產(chǎn)生高碳酸血癥，因為中央氣道的解剖死腔在較輕的呼吸中占較大比例。高碳酸血癥的影響—急性高碳酸血癥可能導致意識水平下降、腦血流增多和顱內(nèi)壓升高，以及抑制心肌收縮[9]；還可抑制膈肌功能和使氧合血紅蛋白解離曲線右移，導致向組織釋放的氧增加[10]。高碳酸血癥的發(fā)生與腦部谷氨酰胺和γ氨基丁酸(gammaaminobutyric acid, GABA)的增加及谷氨酸和天冬氨酸的減少有關(guān)。CNS環(huán)境的這種變化可負向影響意識水平，并減少每分鐘通氣量和吸氣動力[11]。引起這些反應所需的急性高碳酸血癥的程度并不一致。正常機體在PaCO2高于6070mmHg()時出現(xiàn)意識水平抑制，而慢性高碳酸血癥患者在PaCO2驟升至90100mmHg以上才可能出現(xiàn)這些癥狀。慢性高碳酸血癥患者通過腎臟代償性排出氫離子，同時血漿碳酸氫根濃度升高。因此，需要PaCO2升高更大幅度才能使pH值下降同樣的幅度。低氧血癥的影響—低氧血癥可對機體每個組織都產(chǎn)生不良影響。細胞缺氧是是某個組織沒有足夠的氧可維持代謝需求時的一種狀態(tài)。其可由灌注障礙(缺血)和/或動脈氧含量下降(由于貧血或低氧血癥)導致。細胞對缺氧的耐受情況有差異。比如，骨骼肌細胞缺氧30分鐘后仍能完全復原，而腦細胞經(jīng)受相似的缺氧應激僅46分鐘后即可產(chǎn)生不可逆的損害[12,13]。因而，危及生命的低氧血癥需要氧療(有時候需要輸注紅細胞)，同時需要開始采取措施來治療原發(fā)性心肺損傷。促使產(chǎn)生缺氧性細胞損傷的細胞機制包括：三磷酸腺苷(adenosine triphosphatase, ATP)的耗竭、細胞內(nèi)酸中毒的發(fā)生、代謝副產(chǎn)物濃度升高、氧自由基的產(chǎn)生及膜磷脂受到破壞。還可發(fā)生細胞內(nèi)鈣離子濃度急劇增加，從而通過多種機制導致細胞損傷；機制包括對細胞骨架的直接損傷和誘導促進細胞凋亡的基因[12]。低氧也能誘導以中性粒細胞浸潤為特點的炎癥反應，因此，通過釋放細胞因子介質(zhì)、氧自由基，以及因為微循環(huán)受到破壞引起的缺血加重，細胞損傷也被加重。美國胸科協(xié)會(American Thoracic Society, ATS)關(guān)于組織缺氧的檢測、糾正和預防的聲明，以及ATS的其他指南。COPD中的高碳酸血癥—COPD患者發(fā)生高碳酸血癥的主要原因為V/Q失調(diào)，若足夠嚴重，則其功能上相當于增加死腔量[14]。血二氧化碳正常的COPD患者的每分鐘通氣量較高，以代償因V/Q失調(diào)而產(chǎn)生的二氧化碳無效清除。這可預防部分患者發(fā)生高碳酸血癥，但增加了呼吸做功。典型的“紅喘型(pink puffer)”表現(xiàn)患者就屬于這類血二氧化碳正常合并呼吸困難和COPD的患者。(參見“通氣調(diào)節(jié)異常”)呼吸系統(tǒng)的機械效率不良也能通過幾種機制促進COPD患者發(fā)生高碳酸血癥[15]：●氣流阻塞導致過度充氣，從而使膈肌只能于胸腔內(nèi)較低的位置運動。Laplace定律指出，產(chǎn)生的壓力與曲線半徑成反比；因此，呼吸用力一定時，較平的膈產(chǎn)生的壓力較低?！翊碳さ乃揭欢〞r，縮短的肌纖維產(chǎn)生的力較小，因為膈肌的構(gòu)造特點對肌節(jié)長度和肌動蛋白/肌球蛋白的重疊有負向影響?！穹雾槕栽谌莘e較大時減弱，因而壓力變化一樣時，產(chǎn)生的肺容積變化較小。COPD合并高碳酸血癥的患者與血二氧化碳正常的COPD患者的呼吸模式不同；高碳酸血癥患者往往潮氣量較低及呼吸頻率更快，這增加了VD/VT[1618]。較低的潮氣量似乎反映出吸氣時間縮短而不是呼吸驅(qū)動力(通過口腔阻斷壓或吸氣流速所測定)降低[16,19]。這種異常呼吸模式的機制尚不明確，至少有3個因素可能參與其中：低氧血癥[18]，并存的慢性支氣管炎對肺刺激物感受器和J感受器的刺激[16,17]，以及因過度充氣引起的補吸氣量降低[20]。輔助供氧的效果—已經(jīng)有很多推測的機制用于解釋為什么給予COPD患者輔助供氧時，有時會產(chǎn)生高碳酸血癥。曾認為COPD患者會依靠其低氧性通氣驅(qū)動[歸因于對二氧化碳(即，pH值)的敏感性較差]，這種情況下的高碳酸血癥則是由“去除了”低氧性驅(qū)動導致的肺泡通氣降低所致。一項報道描述了在狀態(tài)穩(wěn)定時與在急性呼吸功能不全發(fā)作時相比，同樣的患者對氧的不同通氣反應[21]。有2項研究增加了人們對COPD患者輔助供氧效果的理解[19,22]：第1項研究分析了20例COPD患者在慢性狀態(tài)和急性呼吸衰竭(ARF)時的情況，并將他們對輔助供氧的反應與正常對照者進行了比較[19]。經(jīng)觀察，呼吸空氣時兩組的每分鐘通氣量并無差異。然而，與正常對照者相比，ARF患者呼吸空氣時呼吸模式不同，具體方面是他們呼吸頻率明顯增加而潮氣量較低?？谇蛔钄鄩菏峭怛?qū)動力指標，而ARF患者的口腔阻斷壓是正常受試者的5倍。當ARF患者接受5L/min的輔助供氧時，每分鐘通氣量下降14%，這是由呼吸頻率略有下降而潮氣量并無代償性變化所致。每分鐘通氣量的下降并不能解釋總體增加的PaCO2，推測高碳酸血癥主要由死腔量與潮氣量的比值增加所致。呼吸驅(qū)動力(根據(jù)口腔阻斷壓測定)下降，但仍然是正常對照的3倍，提示通氣驅(qū)動力仍然因除了低氧血癥以外的其他因素(如機械性感受器的輸入和行為因素)而增大。從減少呼吸困難和呼吸功的角度來看，通氣驅(qū)動力輕度下降實際上是氧療的目標之一。對于呼吸系統(tǒng)機械功能不良但無發(fā)生呼吸肌疲勞風險的ARF患者而言，通氣驅(qū)動力的急劇升高不能持續(xù)較長時間。另一項研究分析了COPD合并ARF患者接受吸入氧分數(shù)(fraction of inspired oxygen, FiO2)[22]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有患者每分鐘通氣量初始下降約18%，隨后，盡管繼續(xù)氧療，但12分鐘后仍恢復到基線的約93%。每分鐘通氣量的初始下降是由呼吸頻率和潮氣量均下降所致。氧療15分鐘后，PaCO2平均升高23mmHg，主要由于以下3種原因構(gòu)成：●每分鐘通氣量下降─僅約5mmHg(22%)的升高可直接歸因于每分鐘通氣量輕度下降(下降7%)。●Haldane效應─另外7mmHg(30%)是由血紅蛋白對二氧化碳親和力下降(Haldane效應)所致。Haldane效應是指二氧化碳血紅蛋白解離曲線在氧飽和度升高情況下右移(圖 3)。此情況的發(fā)生是由于含氧血紅蛋白結(jié)合二氧化碳的能力低于脫氧血紅蛋白，從而增加了溶于血的二氧化碳的量，而后者決定了PaCO2[23]。當PaO2每改變1mmHg的動脈血氧飽和度(arterial oxygen saturation, SaO2)變化最多時，即氧血紅蛋白解離曲線的陡峭部分(位于PaO22060mmHg之間)，Haldane效應最為明顯(圖 4)?！袼狼煌庠黾萤ぜ毙愿咛妓嵫Y的最主要原因(11mmHg，48%)是死腔通氣增加。這可能反映了缺氧性肺血管收縮(HPV)喪失造成的V/Q失調(diào)。HPV的作用是限制血流進入通氣不良的肺單位，并可將血流改向