三、血液系统的变化
(一)红细胞和血红蛋白增多
平原人进入高原后，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。
红细胞和血红蛋白含量增多可增加血氧容量和血氧含量，增加组织的供氧量，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。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。缺氧时，红细胞中的2,3-DPG含量增多，有利于红细胞释放出更多的氧，供组织、细胞利用。①2,3-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；②2,3-DPG本身为酸性，2,3-DPG增多，使红细胞内pH降低，降低血红蛋白与氧的亲和力。
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量很少，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。
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。极少数人进入m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。
五、组织、细胞的变化
(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，以维持正常的生命活动。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。
1.细胞利用氧的能力增强
慢性缺氧可使线粒体数量增多，表面积增大，从而有利于氧的弥散和利用。同时，线粒体呼吸链中的酶含量增多，活性增强，提高细胞对氧的利用能力。高原世居藏族对高原缺氧环境有很强的适应能力，与移居汉族相比，藏族可以以较低的耗氧量完成同等的做功，说明藏族在组织细胞水平对氧的利用效率高，是其适应高原缺氧环境的重要机制。
2.糖酵解增强
磷酸果糖激酶-1是糖酵解的限速酶。缺氧时，ATP生成减少，ATP/ADP比值降低，使磷酸果糖激酶-1活性增强，糖酵解过程加强。糖酵解通过底物磷酸化，在不消耗氧的情况下生产ATP，以补偿能量的不足。
3.载氧蛋白表达增加
细胞中存在有多种载氧蛋白，如肌红蛋白(Mb)、脑红蛋白(NGB)和胞红蛋白(CGB)等。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能力增强。其中，Mb是一种广泛存在于肌细胞中的载氧蛋白，它与氧的亲和力显著高于血红蛋白。因此，肌红蛋白能有效促进氧从血液、组织间液向肌细胞内转移，同时具有储存氧的作用，并直接介导氧向线粒体的传递。
4.低代谢状态
缺氧时机体通过一系列调整机制，使细胞的耗能过程减弱，如糖、蛋白质合成减弱等，减少氧的消耗，以维持氧的供需平衡。
(二)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+增多和K+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*嘌呤脱氢酶转变为*嘌呤氧化酶，从而增加氧自由基的形成，加重细胞的损伤。
2.线粒体损伤
急性缺氧时，线粒体氧化磷酸化功能降低，ATP生成减少。严重缺氧可引起线粒体结构损伤，表现为线粒体肿胀，脊断裂溶解，外膜破裂和基质外溢等。缺氧引起线粒体损伤的机制在于：缺氧时产生大量氧自由基诱发脂质过氧化反应，破坏线粒体膜的结构和功能；缺氧时细胞内Ca2+超载，线粒体摄取钙增多，并在线粒体内聚集形成磷酸钙沉积，抑制氧化磷酸化，ATP生成减少。
3.溶酶体损伤
酸中*和钙超载可激活磷脂酶，分解膜磷脂，使溶酶体膜的稳定性降低，通透性增高，严重时溶酶体可以破裂。溶酶体内蛋白水解酶逸出引起细胞自溶，溶酶体酶进入血液循环可破坏多种组织细胞，造成广泛的损伤。
六、缺氧治疗的病理生理基础
(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*引起缺氧的患者，应及时解*。
(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。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。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。
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*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*
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*。氧中*的发生与活性氧的*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，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。
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