缺血再灌注-20171008-以病例為引導

1、（Ischemia Reperfusion injury）中南大學病理生理學系中南大學病理生理學系張華莉張華莉CONTENTS 概述概述 發(fā)病機制發(fā)病機制代謝和功能變化代謝和功能變化防治原則防治原則案例（案例（1 1）患者，女，患者，女， 5858歲，因心前區(qū)、肩膀、后背持續(xù)歲，因心前區(qū)、肩膀、后背持續(xù)性疼痛伴大汗性疼痛伴大汗8 8小時就診。小時就診。近近2 2年勞累后胸悶、氣短，經(jīng)休息后可緩解。年勞累后胸悶、氣短，經(jīng)休息后可緩解。體溫體溫3636C C，血壓為，血壓為90 / 60 mm Hg90 / 60 mm Hg，脈搏，脈搏6868次次/ /分，呼吸分，呼吸 2020次次/ /分。分。

2、血液生化顯示血液生化顯示CK 492u/L, CK-MB 57u/L, cTnI 37.3ug/L.CK 492u/L, CK-MB 57u/L, cTnI 37.3ug/L.急查心電圖顯示：急查心電圖顯示：V1-V4V1-V4導聯(lián)的導聯(lián)的STST段呈弓背向上段呈弓背向上型抬高，與型抬高，與T T波融合呈單向曲線。波融合呈單向曲線。問題：問題：1 1、為什么給病人急查心電圖？、為什么給病人急查心電圖？2 2、病人的血液生化和心電圖結(jié)果說明什么？、病人的血液生化和心電圖結(jié)果說明什么？3 3、病人入院后病人入院后我們該給病人怎樣的處理？我們該給病人怎樣的處理？PTCA（Percutaneous T

3、ransluminal Coronary Angioplasty ） Stent左前降支支架左前降支支架1枚枚右冠狀動脈支架右冠狀動脈支架1枚枚左回旋支支架左回旋支支架1枚枚案例（案例（2 2）患者手術(shù)順利，術(shù)后被送入重癥監(jiān)護病房?；颊呤中g(shù)順利，術(shù)后被送入重癥監(jiān)護病房。第二天上午，患者突然出現(xiàn)心慌、氣促、第二天上午，患者突然出現(xiàn)心慌、氣促、頭暈，心電監(jiān)護顯示室性心動過速。心臟頭暈，心電監(jiān)護顯示室性心動過速。心臟彩超顯示：室間隔波動幅度減弱，射血分彩超顯示：室間隔波動幅度減弱，射血分數(shù)為數(shù)為59%59%。問題：問題：1 1、病人在術(shù)后出現(xiàn)心慌、氣促、頭暈的原因？、病人在術(shù)后出現(xiàn)心慌、氣促、頭暈的

4、原因？2 2、病人出現(xiàn)室性心動過速的可能原因是什么？、病人出現(xiàn)室性心動過速的可能原因是什么？3 3、心臟彩超的結(jié)果說明什么？、心臟彩超的結(jié)果說明什么？ 缺血缺血- -再灌注損傷再灌注損傷概念概念 ：缺血的缺血的組織、組織、器官經(jīng)恢復血液灌注后不但不能使其器官經(jīng)恢復血液灌注后不但不能使其功能和結(jié)構(gòu)恢復，功能和結(jié)構(gòu)恢復，反而加重反而加重其功能障其功能障礙和結(jié)構(gòu)礙和結(jié)構(gòu)損傷的現(xiàn)象稱為損傷的現(xiàn)象稱為缺血缺血- -再灌注再灌注損傷損傷( (ischemia-reperfusion injury) )缺血、缺氧時間缺血、缺氧時間需氧程度需氧程度側(cè)支循環(huán)側(cè)支循環(huán)再灌注條件再灌注條件影響因素影響因素活性氧的損

5、傷作用活性氧的損傷作用鈣超載鈣超載白細胞損傷作用白細胞損傷作用發(fā)病機制發(fā)病機制一、活性氧的損傷作用一、活性氧的損傷作用1、什么是活性氧？、什么是活性氧？2、缺血再灌注時活性氧增多的機制是什么？、缺血再灌注時活性氧增多的機制是什么？3、活性氧對細胞會造成怎樣的損傷？、活性氧對細胞會造成怎樣的損傷？1 1、自由基自由基 (free radical):(free radical):指外層電子軌道上含指外層電子軌道上含 有單個不配對電子的原子、原子團和分子有單個不配對電子的原子、原子團和分子 的總稱。的總稱?；瘜W性質(zhì)活潑化學性質(zhì)活潑氧化性強氧化性強半衰期短半衰期短一、活性氧的損傷作用一、活性氧的損傷作

6、用（一）活性氧的概念和種類（一）活性氧的概念和種類種類：種類：氧自由基氧自由基 脂性自由基脂性自由基 氮中心自由基氮中心自由基98% 1-2%4e- + 4H+細胞色素氧化酶系統(tǒng)細胞色素氧化酶系統(tǒng) superoxide dismutase (SOD)氧自由基氧自由基 (oxygen free radical)(oxygen free radical)：以氧為：以氧為 中心的自由基稱為氧自由基。如：超氧中心的自由基稱為氧自由基。如：超氧 陰離子陰離子(O(O2 2 ) )、羥自由基、羥自由基( ( OH ) OH )98%脂性自由基指氧自由基與多不飽和脂肪脂性自由基指氧自由基與多不飽和脂肪 酸作

7、用后生成的中間代謝產(chǎn)物，包括酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物，包括 烷自由基（烷自由基（L L）、烷氧自由基（）、烷氧自由基（LOLO）、）、 烷過氧自由基（烷過氧自由基（LOOLOO）等。）等。 氮中心自由基氮中心自由基: : 包括包括一氧化氮一氧化氮（NONO）、）、 過氧亞硝基陰離子（過氧亞硝基陰離子（ONOOONOO- -）L-精氨酸精氨酸NOSNADPHNADP+L-胍氨酸胍氨酸 + NOO2NO + O2 ONOO-ONOO- NO2 + OH + H+H2O氧自由基氧自由基 單線態(tài)氧單線態(tài)氧( (1O2) ) 過氧化氫過氧化氫( (H2O2) ) 2 2、活性氧、活性氧(reactiv

8、e oxygen species, ROS)(reactive oxygen species, ROS) 指化學性質(zhì)活潑的含氧代謝物。指化學性質(zhì)活潑的含氧代謝物。脂氫過氧化物脂氫過氧化物及其裂解產(chǎn)物及其裂解產(chǎn)物抗氧化酶抗氧化酶SODSOD過氧化氫酶過氧化氫酶（CATCAT）過氧化物酶過氧化物酶2H2O2 2H2O + O2CAT清除清除H H2 2OO2 2O2. . + + O2. . + 2H + 2H+ + H H2 2O O2 2 +O +O2 2SOD( (二二) )、活性氧的清除、活性氧的清除Mn-SODCuZn- SOD非酶性抗氧化物非酶性抗氧化物維生素維生素E E維生素維生素A

9、 A維生素維生素C CGSHGSH還原還原OO2 2、1 1OO2 2、脂質(zhì)自由基脂質(zhì)自由基清除清除1 1OO2 2，抑抑制脂質(zhì)過氧化制脂質(zhì)過氧化協(xié)助維持維生協(xié)助維持維生素素E E的活性狀態(tài)的活性狀態(tài)H2O2 + 2GSH 2H2O + GSSGGSHpx1 1、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加 2 2、血管內(nèi)皮細胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加、血管內(nèi)皮細胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加 3 3、白細胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧、白細胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧 4 4、兒茶酚胺的自身氧化、兒茶酚胺的自身氧化（三）缺血（三）缺血- -再灌注時活性氧增多的機制再灌注時活性氧增多的

10、機制 1 1、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加 2 2血管內(nèi)皮細胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加血管內(nèi)皮細胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加 黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶10%10%xanthine oxidase, XOxanthine oxidase, XOCaCa+2+2依賴性蛋白酶依賴性蛋白酶 黃嘌呤脫氫酶黃嘌呤脫氫酶90%90%xanthine dehydrogenase, XDxanthine dehydrogenase, XD3 3、白細胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧、白細胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧白細胞吞噬時伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象，稱呼吸白細胞吞噬時伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)

11、象，稱呼吸爆發(fā)爆發(fā)(Respiratory Burst) (Respiratory Burst) 。 缺氧缺氧- -再灌注再灌注交感交感- -腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮兒茶酚胺分泌增多兒茶酚胺分泌增多代償調(diào)節(jié)作用代償調(diào)節(jié)作用自氧化產(chǎn)生氧自由基自氧化產(chǎn)生氧自由基4 4、兒茶酚胺的自身氧化、兒茶酚胺的自身氧化（四）活性氧的損傷作用（四）活性氧的損傷作用-S-S-CH3-S-脂質(zhì)脂質(zhì)- -脂質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)交聯(lián)OOHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO從氧化的脂肪從氧化的脂肪酸釋出的酸釋出的 丙二丙二醛（醛（MDAMDA） 膜結(jié)構(gòu)破壞膜結(jié)構(gòu)破壞 1 1膜脂質(zhì)過氧化（膜脂質(zhì)過氧化（ lipid per

12、oxidationlipid peroxidation） 細胞器膜結(jié)構(gòu)破壞細胞器膜結(jié)構(gòu)破壞 溶酶體破裂釋放溶酶體酶，破壞細胞溶酶體破裂釋放溶酶體酶，破壞細胞 線粒體腫脹、功能障礙，產(chǎn)能減少線粒體腫脹、功能障礙，產(chǎn)能減少 肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)Ca Ca 2+2+ -ATP -ATP酶活性降低使攝取的酶活性降低使攝取的 Ca Ca 2+2+ 減少，導致細胞內(nèi)鈣超負荷減少，導致細胞內(nèi)鈣超負荷 促進自由基及其他生物活性物質(zhì)生成促進自由基及其他生物活性物質(zhì)生成間接抑制膜蛋白的功能間接抑制膜蛋白的功能 減少減少ATPATP生成生成 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)斷裂斷裂蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -蛋蛋白質(zhì)交聯(lián)白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-O

13、二硫交聯(lián)二硫交聯(lián)脂質(zhì)脂質(zhì)- -蛋白蛋白 質(zhì)交聯(lián)質(zhì)交聯(lián)氨基酸氨基酸 氧化氧化OHHOOHHO2 2、蛋白質(zhì)失活、蛋白質(zhì)失活 3. DNA3. DNA損傷損傷80%80%由由 OHOH所致所致活性氧的損傷作用活性氧的損傷作用鈣超載鈣超載白細胞損傷作用白細胞損傷作用二、鈣超載二、鈣超載1、什么鈣超載？、什么鈣超載？2、缺血再灌注時鈣超載的機制是什么？、缺血再灌注時鈣超載的機制是什么？3、鈣超載對細胞會造成怎樣的損傷？、鈣超載對細胞會造成怎樣的損傷？Na Na + + -Ca -Ca 2+2+交換體交換體線粒體線粒體肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)Ca 2+2+ Ca 2+2+ Ca2+泵泵Ca2+Ca2+二、鈣超載二、

14、鈣超載( (一一) )細胞內(nèi)細胞內(nèi)Ca Ca 2+2+的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)CaCa2+2+ee：10-2M MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVoltage operatedcalcium channels VOCReceptor operated calcium channels ROC（二）缺血再灌注時鈣超載的產(chǎn)生機制（二）缺血再灌注時鈣超載的產(chǎn)生機制 各種原因引起的細胞內(nèi)鈣含量異常各種原因引起的細胞內(nèi)鈣含量異常增多并導致細胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝增多并導致細胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象，稱為障礙的現(xiàn)象，稱為鈣超載（鈣超載（calcium calcium overloadover

15、load） 1 1 、生物膜通透性增加、生物膜通透性增加 缺血造成細胞膜正常結(jié)構(gòu)的破壞缺血造成細胞膜正常結(jié)構(gòu)的破壞 大量自由基的產(chǎn)生引發(fā)細胞膜的脂質(zhì)過氧化大量自由基的產(chǎn)生引發(fā)細胞膜的脂質(zhì)過氧化 磷脂酶被激活磷脂酶被激活, ,使膜磷脂降解加速使膜磷脂降解加速 線粒體膜與肌漿網(wǎng)膜損傷線粒體膜與肌漿網(wǎng)膜損傷 H+Na+2 2 、線粒體線粒體ATPATP合成功能障礙合成功能障礙Na+3 3 、 NaNa+ +/Ca /Ca 2+2+交換蛋白反向轉(zhuǎn)運增強交換蛋白反向轉(zhuǎn)運增強Na Na + + -Ca -Ca 2+2+交換體交換體線粒體線粒體肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)Ca 2+2+ Ca 2+2+ Na+-K+泵泵Ca

16、2+Na+Na+H H+ +-Na -Na + + 交換體交換體Na+H+K+4 4 、兒茶酚胺增多、兒茶酚胺增多 （三）（三） 鈣超載引起缺血再灌注損傷的機制鈣超載引起缺血再灌注損傷的機制1 1、線粒體功能障礙、線粒體功能障礙2 2、激活鈣依賴性降解酶、激活鈣依賴性降解酶 3 3、促進活性氧生成、促進活性氧生成 4 4、心律失常、心律失常自由基損傷作用自由基損傷作用鈣超載鈣超載白細胞損傷作用白細胞損傷作用微循環(huán)障礙微循環(huán)障礙1、缺血再灌注時白細胞發(fā)生怎樣的變、缺血再灌注時白細胞發(fā)生怎樣的變化及其機制？化及其機制？2、白細胞在缺血再灌注損傷中發(fā)揮怎、白細胞在缺血再灌注損傷中發(fā)揮怎樣的作用？樣的

17、作用？三、白細胞的損傷作用三、白細胞的損傷作用1. 大量趨化因子產(chǎn)生大量趨化因子產(chǎn)生 細胞膜磷脂降解細胞膜磷脂降解,花生四烯酸代謝產(chǎn)物增多花生四烯酸代謝產(chǎn)物增多 血漿源性炎癥介質(zhì)產(chǎn)生增多血漿源性炎癥介質(zhì)產(chǎn)生增多,如補體和激肽如補體和激肽 細胞源性趨化因子細胞源性趨化因子三、白細胞的損傷作用三、白細胞的損傷作用（一）（一）白細胞聚集的機制白細胞聚集的機制2. 黏附分子生成增多黏附分子生成增多Selectins ：P- & E-selectin on ECImmunoglobulin superfamily：ICAM-1 & VCAM-1 on ECIntegrins：Leukocyte CD11

18、a/CD18, CD11b/CD18 粘附分子粘附分子 指細胞合成的、可促進細胞與細胞之間、指細胞合成的、可促進細胞與細胞之間、細胞與細胞外基質(zhì)之間粘附的一類大分子的總稱，細胞與細胞外基質(zhì)之間粘附的一類大分子的總稱，如整合素、選擇素、細胞間粘附分子、血管細胞如整合素、選擇素、細胞間粘附分子、血管細胞粘附分子及血小板內(nèi)皮細胞粘附分子等。粘附分子及血小板內(nèi)皮細胞粘附分子等。Copyright 2006 BMJ Publishing Group Ltd.Leukocyte-endothelial cell interactions SELECTINSINTEGRINS、 ICAM-1CaptureS

19、low RollingFirm AdhesionTransmigrationRolling趨化因子趨化因子 無復流現(xiàn)象無復流現(xiàn)象(no-reflow phenomenon )(no-reflow phenomenon ) 恢復血液灌注后，缺血區(qū)依然得不到充分血恢復血液灌注后，缺血區(qū)依然得不到充分血流灌注的現(xiàn)象稱無復流現(xiàn)象流灌注的現(xiàn)象稱無復流現(xiàn)象 . . （二）白細胞聚集在缺血（二）白細胞聚集在缺血- -再灌注損傷中的作用再灌注損傷中的作用阻塞微循環(huán)阻塞微循環(huán) 2 2釋放活性氧釋放活性氧 3 3釋放各種顆粒成分釋放各種顆粒成分 彈性硬蛋白酶、膠原酶和明膠酶彈性硬蛋白酶、膠原酶和明膠酶 4. 4.

20、 產(chǎn)生各種細胞因子產(chǎn)生各種細胞因子 （二）白細胞聚集在缺血（二）白細胞聚集在缺血- -再灌注損傷中的作用再灌注損傷中的作用血管內(nèi)皮細胞血管內(nèi)皮細胞白細胞白細胞機制機制小結(jié)小結(jié)活性氧活性氧鈣超載鈣超載缺血缺血- -再灌注損傷再灌注損傷案例（案例（2 2）患者手術(shù)順利，術(shù)后被送入重癥監(jiān)護病房?；颊呤中g(shù)順利，術(shù)后被送入重癥監(jiān)護病房。第二天上午，患者突然出現(xiàn)心慌、氣促、第二天上午，患者突然出現(xiàn)心慌、氣促、頭暈，心電監(jiān)護顯示室性心動過速。心臟頭暈，心電監(jiān)護顯示室性心動過速。心臟彩超顯示：室間隔波動幅度減弱，射血分彩超顯示：室間隔波動幅度減弱，射血分數(shù)為數(shù)為59%59%。問題：問題：1 1、病人在術(shù)后出現(xiàn)

21、心慌、氣促、頭暈的原因？、病人在術(shù)后出現(xiàn)心慌、氣促、頭暈的原因？2 2、病人出現(xiàn)室性心動過速的可能原因是什么？、病人出現(xiàn)室性心動過速的可能原因是什么？3 3、心臟彩超的結(jié)果說明什么？、心臟彩超的結(jié)果說明什么？缺血缺血- -再灌注性心律失常再灌注性心律失常 2 2 心肌舒縮功能下降心肌舒縮功能下降 3 3 心肌結(jié)構(gòu)的變化心肌結(jié)構(gòu)的變化自由基和鈣自由基和鈣超載造成的超載造成的心肌損傷及心肌損傷及再灌注后細再灌注后細胞內(nèi)外離子胞內(nèi)外離子分布紊亂分布紊亂心肌頓抑（心肌頓抑（myocardial stunning):myocardial stunning):指心肌經(jīng)短暫指心肌經(jīng)短暫缺血并恢復供血后，在一

22、段較長時間內(nèi)處于缺血并恢復供血后，在一段較長時間內(nèi)處于“低低功能狀態(tài)功能狀態(tài)”，常需數(shù)小時或數(shù)天才可恢復正常功，常需數(shù)小時或數(shù)天才可恢復正常功能的現(xiàn)象。能的現(xiàn)象。 心臟缺血心臟缺血- -再灌注損傷再灌注損傷 縮短缺血時間，盡早恢復血流縮短缺血時間，盡早恢復血流 低壓、低溫、低低壓、低溫、低pHpH、低鈉、低鈉、 低鈣液灌流低鈣液灌流清除活性氧清除活性氧鈣拮抗劑的使用鈣拮抗劑的使用 抗白細胞療法抗白細胞療法 補充能量及促進能量生成補充能量及促進能量生成 7 7啟動細胞內(nèi)源性保護機制啟動細胞內(nèi)源性保護機制 防治原則防治原則缺血預適應缺血預適應（ischemic preconditioning, I

23、PreC)ischemic preconditioning, IPreC) 缺血預適應是指組織器官經(jīng)反缺血預適應是指組織器官經(jīng)反復短暫缺血后，會明顯增強對隨后復短暫缺血后，會明顯增強對隨后較長時間缺血及再灌注損傷的抵抗較長時間缺血及再灌注損傷的抵抗力的現(xiàn)象。力的現(xiàn)象。Murry et al. Circulation 1986:74: 1124Four cycles of 5 min of ischemia with intermittent reperfusion were shown to limit infarct size by 75%缺血后適應缺血后適應（ischemic postco

24、nditioning, IPostC)ischemic postconditioning, IPostC) 缺血后適應是指組織器官在缺缺血后適應是指組織器官在缺血后血后, ,再灌注前，經(jīng)反復短暫的再灌再灌注前，經(jīng)反復短暫的再灌注處理，會減輕再灌注損傷。注處理，會減輕再灌注損傷。謝謝謝謝Superoxide Dismutase l Superoxide dismutase (SOD) is one of the primary antioxidant enzymes.l The first SOD was discovered by J. McCord and I. Fridovich in 1969. (McCord, & Fridovich, JBC 244:6049, 1969) l Three members of SOD f