第十章缺血-在灌注損傷_病理生理學(xué)課件

1、缺血-再灌注損傷 Ischemia-reperfusion injury,血液再灌注后缺血性損傷進(jìn)一步加重的現(xiàn)象,缺血后再灌注 不能使組織、器官功能恢復(fù) 加重組織、器官的功能障礙和結(jié)構(gòu)損傷,概 念,研究歷史,1955年Sewell首次報道再灌注損傷現(xiàn)象-結(jié)扎狗冠狀動脈后，如果突然解除結(jié)扎恢復(fù)血流，部分動物立即發(fā)生心室纖維顫動而死亡； 1960年Jennings第一次提出心肌再灌注損傷的概念，證實再灌注會引起心肌超微結(jié)構(gòu)不可逆壞死，包括爆發(fā)性水腫、組織結(jié)構(gòu)崩解、收縮帶形成和線粒體內(nèi)磷酸鈣顆粒形成； 1968年Ames率先報道腦缺血再灌注損傷； 1972年Flore率先報道腎缺血再灌注損傷； 19

2、78年Modry率先報道肺缺血再灌注損傷； 1981年Greenberg率先報道腸缺血再灌注損傷,組織器官缺血后恢復(fù)血液供應(yīng) 休克時微循環(huán)的疏通 冠脈痙攣緩解 心腦肺復(fù)蘇 術(shù)后 動脈搭橋 溶栓療法 PTCA 體外循環(huán) 器官移植 斷肢再植,原 因,影響因素,缺血時間 側(cè)支循環(huán) 需氧程度 再灌注條件,低壓、低溫、低pH、低鈉、低鈣,缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制,活性氧的作用 鈣超載 白細(xì)胞的作用 高能磷酸化合物（ATP）生成障礙,自由基,概 念,類 型,外層軌道上含有單個不配對電子 的原子、原子團(tuán)和分子的總稱,氧自由基：O2 OH 脂性自由基：L LO LOO 其它：NO,特 點,鏈?zhǔn)椒磻?yīng),O2,O

3、2,OH,H2O2,H2O,e-,e-+2H+,e-+H+,e-+H+,H2O,氧自由基：由氧誘發(fā)的自由基,O2 的生成-其它自由基生成的基礎(chǔ),活性氧（reactive oxygen species）:一類由氧形成的、化學(xué)性質(zhì)較基態(tài)氧活潑的含氧代謝物質(zhì)，包括氧自由基和非氧自由基的物質(zhì)，如HOCL、H2O2 、NO、ONOO-等,活性氧的清除,SOD 2 O.2 + 2H+ H2O2 + O2 Catalase 2H2O2 O2 + 2H2O GSH-PX2GSH + H2O2 GSSG + 2 H2O,L-H + . OH H2O + L . L . + O2 L-OO . L-OO . +L

4、-H L-OOH + L . 2LOOH L-OO . +L-O . + H2O,脂質(zhì)自由基：氧自由基與多價不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物,脂質(zhì)過氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng),活性氧生成增多的機(jī)制,線粒體功能障礙 通過黃嘌呤氧化酶途徑形成增多 白細(xì)胞呼吸爆發(fā) 兒茶酚胺的自身氧化 iNOS表達(dá)增加 體內(nèi)清除活性氧的能力下降,線粒體功能受損使活性氧增多,細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào),缺血后ATP 的產(chǎn)生,Ca2+進(jìn)入線粒體,活性氧,ATPADPAMP,缺血期,再灌注期,腺嘌呤核苷,次黃嘌呤核苷,次黃嘌呤,黃嘌呤脫氫酶,黃嘌呤氧化酶,黃嘌呤 O2H2O2,O2,O2,黃嘌呤 氧化酶,尿酸+O2H2O2,OH,C

5、a2+,黃嘌呤氧化酶途徑產(chǎn)生活性氧,白細(xì)胞激活產(chǎn)生活性氧,兒茶酚胺的自身氧化,iNOS表達(dá)增加,缺血-再灌注,交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮,分泌大量兒茶酚胺,自氧化,O2,缺血-再灌注,白細(xì)胞活化,iNOS表達(dá)上調(diào),NO大量生成,ONOO-HOONO OH,抗氧化防御系統(tǒng),抗氧化劑,脂溶性：VE、-胡蘿卜素、輔酶Q、固醇類激素 水溶性：VC、谷胱甘肽、尿酸、色氨酸代謝產(chǎn)物 蛋白性：銅藍(lán)蛋白、清蛋白結(jié)合的膽紅素,抗氧化酶,SOD：CuZnSOD、MnSOD 過氧化氫酶(CAT) 過氧化物酶(GSH-PX),體內(nèi)清除活性氧能力下降,多價不飽和脂肪酸過氧化損傷生物膜 蛋白質(zhì)失活 DNA損傷 細(xì)胞間基質(zhì)破

6、壞,活性氧在缺血-再灌注損傷中的作用,膜脂質(zhì)過氧化,破壞膜的正常結(jié)構(gòu)、流動性和通透性 間接抑制膜蛋白的功能 促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成 Ca2+通透性增高，鈣超載 ATP生成減少,活性氧對蛋白質(zhì)的破壞作用,蛋白質(zhì)聚合、肽鏈斷裂 蛋白質(zhì)變性、功能喪失 酶活性改變,蛋白質(zhì)斷裂,蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián),-S-S-,CH3-S-,脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián),O,二硫交聯(lián),脂質(zhì)-蛋白 質(zhì)交聯(lián),氨基酸 氧化,OH,HO,脂肪酸氧化,OH,HO,從氧化的脂肪酸釋出的 丙二醛,活性氧對DNA的損傷,堿基羥化/DNA斷裂 染色體畸變/細(xì)胞死亡,活性氧破壞細(xì)胞間基質(zhì),透明質(zhì)酸酶降解 膠原蛋白交聯(lián),鈣超載（calcium o

7、verload）,Ca2在細(xì)胞內(nèi)大量積聚。細(xì)胞內(nèi)Ca2濃度與細(xì)胞損傷程度成正相關(guān) 正常Ca2i為100nM, Ca2e為2mM；游離Ca2i僅為總Ca2i的0.005% 鈣超載可引起組織器官嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)與功能障礙,細(xì)胞內(nèi)Ca2 +的調(diào)節(jié),進(jìn)入胞漿的途徑：鈣通道 質(zhì)膜鈣通道 電壓依賴性鈣通道（VOC） 受體操縱性鈣通道（ROC） 胞內(nèi)鈣庫釋放通道：ROC類 IP3 operated 雷洛丁 (Ryanodine) sensitive,離開胞漿的途徑 Ca2+泵（ Ca2+ -ATP酶） Na+- Ca2+交換 Ca2+-H+交換,細(xì)胞內(nèi)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)過程,鈣超載的機(jī)制,Ca2+穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的破壞,細(xì)胞膜通透性

8、增加: Ca2+順濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞 pH反常: pH梯度促進(jìn)Na+-H+交換和Na+-Ca2+交換 活性氧產(chǎn)生增加：ATP合成減少，鈣泵，鈉泵 兒茶酚胺增多: 受體 AC cAMP PKAL-VOC外鈣內(nèi)流 受體 PLC IP3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/肌漿網(wǎng)IP3R 內(nèi)鈣釋放,Na+ 直接激活Na+/Ca2+交換蛋白 H+ 間接激活Na+/Ca2+交換蛋白,Na+/H+,Na+/Ca2+交換異常: ATP合成減少、pH反常,鈣超載的細(xì)胞損害作用,線粒體功能障礙 再灌注Ca2+i 線粒體攝鈣 ATP消耗 磷酸鹽沉積 ATP產(chǎn)生 鈣依賴性降解酶激活細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，死亡 磷脂酶膜相結(jié)構(gòu) 蛋白水解酶結(jié)構(gòu)蛋白、酶類 核

9、酸內(nèi)切酶核酸 促進(jìn)活性氧生成 鈣依賴性水解酶激活XO增多 鈣依賴性磷脂酶A2激活花生四烯酸代謝增強(qiáng) 破壞細(xì)胞骨架,白細(xì)胞在缺血-再灌注損傷中的作用,缺血缺氧誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)和粘附分子產(chǎn)生 組織壞死產(chǎn)物刺激炎癥介質(zhì)產(chǎn)生 對機(jī)體不利的一面突出,促炎細(xì)胞因子：TNF-, IL-1, IL-8 脂質(zhì)炎癥介質(zhì)：LTs, TXA2, PAF 補(bǔ)體 激肽,炎癥介質(zhì),作用,激活炎性細(xì)胞 使血管內(nèi)皮收縮，血管通透性增加 血管及其它部位平滑肌收縮 誘導(dǎo)細(xì)胞粘附分子的表達(dá),選擇素: P, E, L-選擇素 整合素: Mac-1, LFA-1, VLA-4 Ig超家族: ICAM-1, VCAM-1,粘附分子的重要作用,

10、白細(xì)胞浸潤的過程,滾動階段： P-選擇素與 L-選擇素的作用 激活階段 粘附階段 ：Mac-1ICAM-1，LFA-1ICAM-1，VLA-4VCAM-1 穿血管游走階段：細(xì)胞骨架重調(diào),白細(xì)胞在缺血再灌注損傷中的作用,機(jī)械阻塞作用-無復(fù)流現(xiàn)象,對組織的損傷作用-活性氧、蛋白水解酶,產(chǎn)生各種細(xì)胞因子-炎癥反應(yīng)失控,血管內(nèi)皮細(xì)胞與白細(xì)胞激活介導(dǎo)的損傷 微血管損傷 細(xì)胞損傷,微血管通透性自由基、粒細(xì)胞,血液流變學(xué)改變白細(xì)胞粘附聚集、血流緩慢,微血管口徑的改變內(nèi)皮細(xì)胞腫脹 縮血管物質(zhì) 擴(kuò)血管物質(zhì),ATP生成障礙在缺血-再灌注損傷中的作用,線粒體受損 ATP合成的前身物質(zhì)減少,缺血再灌注損傷的主要發(fā)病機(jī)

11、制,細(xì)胞損傷,再灌注,缺血,細(xì)胞壞死,缺血損傷恢復(fù),Ca2+,鈣超載,氧自由基,O2,中性粒細(xì)胞,無復(fù)流,致炎因子,ATP生成障礙,重要臟器的缺血-再灌注損傷,心臟缺血-再灌注損傷 腦缺血-再灌注損傷 小腸缺血-再灌注損傷,心臟的缺血-再灌注損傷,心肌超微結(jié)構(gòu)的變化 質(zhì)膜破壞，肌原纖維破壞，線粒體變性 心肌能量代謝的變化 ATP合成的前身物質(zhì)（腺苷、肌苷、次黃嘌呤）減少 缺血心肌對氧的利用障礙：線粒體受損 心功能的變化 再灌注性心律失常 心肌頓抑 微血管頓抑,發(fā)生率：50-80%,室性心律失常多見,與缺血時間、缺血范圍、缺血程度、電解質(zhì)紊亂有關(guān),興奮折返、受體興奮自律性、纖顫閾,再灌注性心律失

12、常,基本條件：再灌注區(qū)存在功能上可恢復(fù)的心肌細(xì)胞,指心肌短時間缺血后恢復(fù)再灌一段時間內(nèi)心肌出現(xiàn)的可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。,自由基的作用 鈣超載,主要機(jī)制,！心肌頓抑是對心肌的一種保護(hù)作用,特征 收縮功能障礙,心肌頓抑,指冠脈短時間缺血后恢復(fù)再灌一段時間內(nèi)對擴(kuò)血管物質(zhì)反應(yīng)遲鈍的現(xiàn)象。,毛細(xì)血管被白細(xì)胞堵塞 血管平滑肌反應(yīng)性降低 心肌間質(zhì)水腫 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,主要機(jī)制,特征 可逆性,微血管頓抑,心肌缺血性損傷和再灌注性損傷的主要表現(xiàn),腦缺血再灌注損傷,對缺氧最敏感 最先出現(xiàn)能量代謝障礙 富含磷脂，脂質(zhì)過氧化是主要特征,腦缺血、缺氧,能量代謝障礙,離子泵功能異常,細(xì)胞內(nèi)鈣濃度增高,鈣依賴性蛋白激酶激活,cAMP含量增加,再灌注,激活磷脂酶,游離脂肪酸增多,自由基增多,脂質(zhì)過氧化物增多,質(zhì)膜損傷,腦細(xì)胞水腫、壞死,腦缺血再灌注損傷機(jī)制,廣泛的上皮細(xì)胞壞死、脫落 固有層血管擴(kuò)張、大量中性粒細(xì)胞浸潤 出血及潰瘍形成,小腸缺血再灌注損傷,黃嘌呤酶水平最高,變化特點：粘膜損傷,正常,再灌注后,缺血-再灌注損傷的肺標(biāo)本,縮短缺血時間，