【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(dǎo)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?yàn)橹醒霘獾赖慕馄仕狼辉谳^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(dǎo)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(dǎo)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(fù)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(yīng)所需的急性高碳酸血癥的程度并不一致。正常機(jī)體在PaCO2高于6070mmHg()時(shí)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(shí)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(jī)體每個(gè)組織都產(chǎn)生不良影響。細(xì)胞缺氧是是某個(gè)組織沒有足夠的氧可維持代謝需求時(shí)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(dǎo)致。細(xì)胞對缺氧的耐受情況有差異。比如，骨骼肌細(xì)胞缺氧30分鐘后仍能完全復(fù)原，而腦細(xì)胞經(jīng)受相似的缺氧應(yīng)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(shí)候需要輸注紅細(xì)胞)，同時(shí)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(xì)胞損傷的細(xì)胞機(jī)制包括：三磷酸腺苷(adenosine triphosphatase, ATP)的耗竭、細(xì)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(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度急劇增加，從而通過多種機(jī)制導(dǎo)致細(xì)胞損傷；機(jī)制包括對細(xì)胞骨架的直接損傷和誘導(dǎo)促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因[12]。低氧也能誘導(dǎo)以中性粒細(xì)胞浸潤為特點(diǎn)的炎癥反應(yīng)，因此，通過釋放細(xì)胞因子介質(zhì)、氧自由基，以及因?yàn)槲⒀h(huán)受到破壞引起的缺血加重，細(xì)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(yù)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?yàn)閂/Q失調(diào)，若足夠嚴(yán)重，則其功能上相當(dāng)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(yù)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?！?呼吸系統(tǒng)的機(jī)械效率不良也能通過幾種機(jī)制促進(jìn)COPD患者發(fā)生高碳酸血癥[15]：●氣流阻塞導(dǎo)致過度充氣，從而使膈肌只能于胸腔內(nèi)較低的位置運(yùn)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(shí)，較平的膈產(chǎn)生的壓力較低?！翊碳さ乃揭欢〞r(shí)，縮短的肌纖維產(chǎn)生的力較小，因?yàn)殡跫〉臉?gòu)造特點(diǎn)對肌節(jié)長度和肌動蛋白/肌球蛋白的重疊有負(fù)向影響?！穹雾槕?yīng)性在容積較大時(shí)減弱，因而壓力變化一樣時(shí)，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(shí)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(jī)制尚不明確，至少有3個(gè)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(bǔ)吸氣量降低[20]。輔助供氧的效果—已經(jīng)有很多推測的機(jī)制用于解釋為什么給予COPD患者輔助供氧時(shí)，有時(shí)會產(chǎn)生高碳酸血癥。曾認(rèn)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(dǎo)致的肺泡通氣降低所致。一項(xiàng)報(bào)道描述了在狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)與在急性呼吸功能不全發(fā)作時(shí)相比，同樣的患者對氧的不同通氣反應(yīng)[21]。有2項(xiàng)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(xiàng)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(shí)的情況，并將他們對輔助供氧的反應(yīng)與正常對照者進(jìn)行了比較[19]。經(jīng)觀察，呼吸空氣時(shí)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(shí)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(biāo)，而ARF患者的口腔阻斷壓是正常受試者的5倍。當(dāng)ARF患者接受5L/min的輔助供氧時(shí)，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(jī)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(shí)際上是氧療的目標(biāo)之一。對于呼吸系統(tǒng)機(jī)械功能不良但無發(fā)生呼吸肌疲勞風(fēng)險(xiǎn)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(shí)間。另一項(xiàng)研究分析了COPD合并ARF患者接受吸入氧分?jǐn)?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(fù)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(yīng)─另外7mmHg(30%)是由血紅蛋白對二氧化碳親和力下降(Haldane效應(yīng))所致。Haldane效應(yīng)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(dāng)PaO2每改變1mmHg的動脈血氧飽和度(arterial oxygen saturation, SaO2)變化最多時(shí)，即氧血紅蛋白解離曲線的陡峭部分(位于PaO22060mmHg之間)，Haldane效應(yīng)最為明顯(圖 4)。●死腔通氣增加─急性高碳酸血癥的最主要原因(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(jìn)入通氣不良的肺單位，并可將血流改向