缺血再灌注損傷(2)

1、缺血-再灌注損傷 Ischemia-reperfusion injury I/R I精選ppt目 錄一、概 論*二、缺血-再灌注損傷的機(jī)制* 自由基（free radical） 鈣超載（calcium overload） 白細(xì)胞（leukocyte） 無復(fù)流現(xiàn)象（no-reflow phenomenon）三、心臟I/R I（MIRI）的主要表現(xiàn)四、缺血-再灌注損傷防治的病理生理學(xué)基礎(chǔ)精選ppt一、概 論 缺血-再灌注損傷 ( Ischemia-reperfusion injury, I/R I ): 給缺血組織恢復(fù)血液灌流，部分動(dòng)物或患者缺血區(qū)的細(xì)胞功能代謝障礙及結(jié)構(gòu)破壞反而比永久性缺血區(qū)更為

2、嚴(yán)重的反?，F(xiàn)象。 其反常現(xiàn)象包括：氧反常、鈣反常、pH反常等。精選ppt 氧反常： 鈣反常： PH反常： 缺血-再灌注損傷，兩者是獨(dú)立而又相互聯(lián)系的病理過程，再灌注損傷實(shí)質(zhì)上是將在缺血損傷期處于可逆損傷的細(xì)胞經(jīng)恢復(fù)血流轉(zhuǎn)化為不可逆損傷。精選ppt血管壞死組織瀕危組織正常組織缺血-再灌注損傷示意圖精選ppt缺血再灌注損傷的普遍性 ： 不同種屬、各種組織器官都可發(fā)生再灌注損傷。1960年，Jenning提出心臟I/R I(MIRI)1968至今：相繼提出腦、腎、肺、腸、皮膚I/R I 臨床現(xiàn)象: bypass surgery (搭橋手術(shù)) shock treatment（休克治療） organ t

3、ransplantation(器官移植) thrombolysis（溶栓療法） 精選pptI/R I 的原因和條件缺血時(shí)間：缺血2040min再灌注為可逆性損傷期； 缺血4060min后再灌注為不可逆損傷期。側(cè)支循環(huán)：再灌注條件:需氧程度：原因:全身循環(huán)障礙后恢復(fù)血流： 組織器官缺血恢復(fù)血流： 血管再通： 影響因素:概 論精選ppt二、缺血-再灌注損傷的機(jī)制自由基（free radical） 鈣超載（calcium overload） 白細(xì)胞（leukocyte） 精選ppt（一）自由基的作用1. 自由基的概念和代謝2. 再灌注時(shí)氧自由基生成增多的機(jī)制 3. 自由基介導(dǎo)缺血再灌注損傷機(jī) 制精選

4、ppt1）自由基（free radical)的概念和類型H O HH+ O H H+ O H 自由基：外層電子軌道有單個(gè)不配對電子的原子、 原子團(tuán)和分子的總稱。又稱游離基。1. 自由基的概念和代謝精選ppt活性氧（reactive oxygen species ROS）： 由氧自由基（O2 OH）、H2O2和O2 組成 -脂性自由基：是氧自由基與多聚不飽和脂肪酸作用后 生成的中間代謝產(chǎn)物，氧自由基：由氧誘發(fā)的自由基，屬非脂性自由基。 超氧陰離子自由基 O2 ，羥自由基OH - 一氧化氮（NO）：弱氧化劑，是一種氣體自由基。精選ppt自由基是共價(jià)鍵化合物均裂的產(chǎn)物，在體內(nèi)存在的時(shí)間短（平均壽命僅

5、1ms），化學(xué)性質(zhì)極其活潑，易和其他物質(zhì)反應(yīng)形成新的自由基，呈現(xiàn)自由基的連鎖反應(yīng)；易于失去電子和奪取電子，特別是氧化作用很強(qiáng)，具有強(qiáng)烈的引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用。 生理情況下，可經(jīng)細(xì)胞內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)、過氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶及時(shí)清除，對機(jī)體并無有害影響。精選ppt2）自由基的代謝 O2 O2 H2O2 OH 2H2Oe-e- +2H+e- +H+ e- +H+ O2 的產(chǎn)生途徑： 生理調(diào)節(jié)下，約1-2的氧接受一個(gè)電子生成O2 。 Hb、肌紅蛋白、兒茶酚胺、酶等氧化; 毒物作用于細(xì)胞，電離輻射等。精選ppt H2O2的生成途徑： O2 歧化反應(yīng)：

6、SOD O2 O2 2H + H2O2 O2 精選pptO2 H2O2Fe3+Cu2+O2 OH OH Fenton反應(yīng) OH 的生成途徑： OH 是最活躍最強(qiáng)力的自由基。 精選ppt2. 再灌注時(shí)氧自由基生成增多的機(jī)制 黃嘌呤氧化酶形成增多：血管內(nèi)皮細(xì)胞源性 黃嘌呤脫氫酶（XD）氧化酶（XO）系統(tǒng)精選ppt 中性粒細(xì)胞-呼吸爆發(fā)：白細(xì)胞源性 再灌注時(shí)中性粒細(xì)胞被激活，耗氧量增加，產(chǎn)生呼吸爆發(fā)，所攝氧絕大部分（70-90%）經(jīng)磷酸戊糖旁路產(chǎn)生氧自由基。 O2 O2 一般認(rèn)為，XO源性自由基生成增加是原發(fā)性的，而中性粒細(xì)胞源性自由基增加則是繼發(fā)性的。e-精選ppt 線粒體-單電子還原增多：ATP

7、、Ca2+超載、細(xì)胞色素氧化酶功能障礙O2 O2 e- 兒茶酚胺自氧化增強(qiáng)： 單胺氧化酶 腎上腺素 腎上腺素紅O2 精選ppt3. 自由基介導(dǎo)缺血-再灌注損傷1）生物膜脂質(zhì)過氧化 再灌注時(shí)形成大量自由基，尤其OH，可引發(fā)生物膜多價(jià)不飽和脂肪酸均裂，形成脂性自由基，產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化生物膜多價(jià)不飽和脂肪酸/蛋白質(zhì)，使膜脂質(zhì)微環(huán)境改變，導(dǎo)致： 膜結(jié)構(gòu)破壞 膜蛋白功能抑制 線粒體膜脂質(zhì)過氧化 其它生物活性物質(zhì)的形成精選ppt 誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)產(chǎn)生 ROS激活PLA2 促進(jìn)自由基產(chǎn)生和脂質(zhì)過氧化 產(chǎn)生PGs、TXA2、LT等高度生物活性物質(zhì) 促進(jìn)血栓形成，加重再灌注損傷！ROS激活轉(zhuǎn)錄因子NF-kB 白細(xì)胞-

8、內(nèi)皮細(xì)胞粘附精選ppt2）蛋白質(zhì)變性和酶活性降低 自由基細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白和酶的活性中心的巰基氧化，形成二硫鍵，引起蛋白質(zhì)分子變性、聚合、降解甚至肽鏈斷裂。丙二醛（重要的交聯(lián)因子）胞漿蛋白和膜蛋白及某些酶交聯(lián)成二聚體 ，導(dǎo)致蛋白質(zhì)（酶）變性和功能喪失。大分子物質(zhì)交聯(lián)后沉積在細(xì)胞內(nèi)，呈褐色，與老年斑有關(guān)。 精選ppt氨基酸 氧化蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-O二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白 質(zhì)交聯(lián)OHHOOHHO精選ppt3）DNA斷裂和染色體畸變 自由基對細(xì)胞的毒性作用和損傷細(xì)胞基質(zhì)，主要表現(xiàn)為染色體畸變、核酸堿基改變或DNA斷裂。80為OH所致。 使核酸分子的完整性破壞，導(dǎo)致染色體畸變，發(fā)

9、生遺傳突變或細(xì)胞死亡。線粒體DNA損傷：誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。精選pptHEALTHY CELL (left) | FREE RADICAL DAMAGE (right)精選ppt（二）細(xì)胞內(nèi)鈣超載 （Calcium overload） 有人認(rèn)為I/R I的可逆期損傷主要與氧自由基損傷有關(guān)，而不可逆損傷則與鈣超載有關(guān)。 鈣反常、PH反常、氧反常細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度均有增加。鈣超載：各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象。機(jī) 制精選ppt 1. 細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié) 2. 再灌注時(shí)細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制 3. 鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制 精選ppt1. 細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié) Ca2+

10、進(jìn)入胞液的途徑：是順濃度梯度的被動(dòng)過程 細(xì)胞膜鈣通道 細(xì)胞內(nèi)鈣庫釋放通道 Ca2+離開胞質(zhì)的途徑：是逆濃度梯度、耗能的主動(dòng)過程 鈣泵：存在于質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和線粒體膜上 Na+ / Ca2+交換：精選ppt Na+-Ca2+交換異常： 細(xì)胞內(nèi)高Na+對 Na+Ca2+交換蛋白的直接激活 細(xì)胞內(nèi)高H+對 Na+Ca2+交換蛋白的間接激活 缺血時(shí)：細(xì)胞內(nèi)Na+，細(xì)胞內(nèi)酸中毒 H+再灌注時(shí)：能量和PH恢復(fù)，細(xì)胞內(nèi)外PH梯度差激活H+-Na+ 交換，細(xì)胞內(nèi)Na+激活Na+-Ca2+交換蛋白細(xì)胞外 Ca2+ 大量內(nèi)流。 2. 再灌注時(shí)細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制 精選pptH+3Na+ischemiareperfu

11、sionNa+Ca2+Increased Na+-Ca2+ exchange精選ppt缺血、再灌注時(shí)，內(nèi)源性兒茶酚胺釋放增多：-受體：激活G蛋白-磷脂酶C（PLC）介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo) 通路，促進(jìn)磷脂酰肌醇（PIP2)分解， IP3肌漿網(wǎng)釋放Ca2+ 甘油二酯蛋白激酶C（PKC）刺激 H+-Na+交換， 進(jìn)而Na+-Ca2+交換，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載 -受體 ：通過激活腺苷酸環(huán)化酶，使受體操縱性鈣通 道和膜電壓依賴性L-型鈣通道開放，引起 Ca2+內(nèi)流增加。蛋白激酶C活化對Na+Ca2+交換蛋白的間接激活精選pptGqPLC1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌絲肌漿

12、網(wǎng)去甲腎上腺素PIP2蛋白激酶C對Na+/Ca2+交換蛋白的間接激活示意圖精選ppt 生物膜的損傷： 細(xì)胞膜損傷： 缺血或無鈣液灌流時(shí)細(xì)胞外板與糖被表面分離； 再灌注時(shí)磷脂酶激活降解膜磷脂 再灌注時(shí)氧自由基細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化。 線粒體及肌漿網(wǎng)損傷：胞漿內(nèi)游離鈣增多。精選ppt3. 鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制 1）線粒體功能障礙: ATP減少 2）激活磷脂酶: 生物膜結(jié)構(gòu)損傷及細(xì)胞凋亡 3）再灌注性心律失常: Na+-Ca2+交換致一過性內(nèi)向離子流 4）促進(jìn)氧自由基生成: 激活Ca2+敏蛋白水解酶 5）肌源纖維過度收縮：肌肉攣縮、斷裂，細(xì)胞骨架破壞精選ppt鈣超載的發(fā)生機(jī)制及其影響精選ppt（三）

13、白細(xì)胞的作用（leukocyte） 1. 再灌注時(shí)白細(xì)胞聚集、激活機(jī)理： 趨化因子生成增多： 細(xì)胞膜磷脂降解白三烯、PAF、補(bǔ)體、激肽。 白細(xì)胞本身釋放炎癥介質(zhì)：IL-8等。 粘附分子增加： 機(jī) 制精選ppt微血管損傷：無復(fù)流現(xiàn)象 微血管內(nèi)血液流變學(xué)改變:滾動(dòng)現(xiàn)象 微血管口徑狹窄: 縮血管物質(zhì)的釋放(ET、TXA2), 內(nèi)皮細(xì)胞腫脹 微血管通透性增高2.白細(xì)胞聚集在再灌注損傷中的作用 細(xì)胞損傷: 激活的白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞都可釋放生物活性物使自身及周圍組織細(xì)胞受到損傷。精選ppt概念：缺血后重新恢復(fù)血流，缺血區(qū)并不能得到充分灌注 現(xiàn)象，這是缺血的延續(xù)和疊加，使缺血區(qū)損傷加重。機(jī)制：中性粒細(xì)胞引

14、起的毛細(xì)血管栓塞可能是主要因素。 毛細(xì)血管內(nèi)塞外壓 無復(fù)流現(xiàn)象 無復(fù)流現(xiàn)象（no-reflow phenomenon）精選ppt 綜上，目前認(rèn)為氧自由基和細(xì)胞內(nèi)鈣超載是缺血-再灌注損傷的基本機(jī)制，細(xì)胞內(nèi)鈣超載是細(xì)胞不可逆損傷的共同通路。精選ppt 缺血 再灌注 中性粒細(xì)胞 致炎因子 氧自由基無復(fù)流細(xì)胞損傷 缺血-再灌注損傷的主要發(fā)病機(jī)制 鈣超載 細(xì)胞壞死 缺血損傷恢復(fù) O2 Ca2+ 總 結(jié)精選ppt三、心臟I/R I的主要表現(xiàn) （一）心功能變化： 1.心肌舒縮功能降低：靜止張力發(fā)展張力 2.再灌注性心律失常 3.再灌注性心肌頓抑（二）心肌能量代謝改變： （三）心肌超微結(jié)構(gòu)改變:精選ppt 心

15、肌舒縮功能降低 表現(xiàn)為心輸出量減少，心室內(nèi)壓最大變化速率降低(dp/dtmax)，左室舒張末期壓力（LVEDP）升高，出現(xiàn)心肌頓抑。 精選ppt心律失常 （室速、室顫） 機(jī)制： 鈣超載-持續(xù)性內(nèi)向電流延遲后除極 傳導(dǎo)緩慢心律失常 再灌注心肌動(dòng)作電位時(shí)程的不均一性多個(gè)興奮折返環(huán)路形成。 精選ppt心肌頓抑（myocardial stunning） 概念：心肌缺血后-再灌注 ，血流已恢復(fù)或 基本恢復(fù)正常后，一定時(shí)間內(nèi)心肌出 現(xiàn)可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。 機(jī)制：自由基生成、鈣超載 精選ppt腦I/R I的主要表現(xiàn) 1. 能量代謝障礙：ATP、CP、G明顯下降，乳酸明顯增高2. 病理性腦電慢波、腦水腫、腦細(xì)胞壞死。其它：肝I/R I 腎I/R I 胃腸道I/R I 肺I/R I I/R I 嚴(yán)重時(shí)可 SIRS 和 MODS ！精選ppt四、缺血-再灌注損傷防治的病理生理學(xué)基礎(chǔ)控制灌流條件 降低缺血損傷、縮短組織缺血時(shí)間，盡快恢復(fù)血液灌流；多次短暫缺血預(yù)處理可增強(qiáng)細(xì)胞對缺血的耐受性。 低壓、低流、低溫、低pH、低鈉、低鈣 改善細(xì)胞能量代謝： 清除自由基：VitE、半胱氨酸、SOD等 抑制炎癥反應(yīng)：抗炎、糖皮質(zhì)