再灌注損傷課件

第十章缺血-再灌注損傷Ischemiareperfusioninjury組織經(jīng)缺血一再灌注后，損傷進(jìn)一步加重稱之為缺血-再灌注損傷。

概念：第十章缺血-再灌注損傷Ischemiareperf1缺血-再灌注損傷的現(xiàn)象氧反常（oxygenparadox）用低氧溶液灌注組織器官或在缺氧條件下培養(yǎng)細(xì)胞一定時(shí)間后，再恢復(fù)正常氧供應(yīng)，組織及細(xì)胞的損傷不僅未能恢復(fù)，反而更趨嚴(yán)重。鈣反常（calciumparadox）預(yù)先用無(wú)鈣溶液灌流大鼠心臟2min，再用含鈣溶液進(jìn)行灌流時(shí)，心肌細(xì)胞酶釋放增加、肌纖維過(guò)度收縮及心肌電信號(hào)異常pH反常（pHparadox）缺血-再灌時(shí)，迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而會(huì)加重缺血-再灌注損傷。缺血-再灌注損傷的現(xiàn)象氧反常2

一、原因1．全身循環(huán)障礙后恢復(fù)血液供應(yīng)如休克微血管痙攣解除后、心臟驟停后心腦肺復(fù)蘇等。2．組織器官缺血后血流恢復(fù)

如器官移植及斷肢再植術(shù)后

3．某一血管再通后動(dòng)脈搭橋術(shù)、PTCA、溶栓療法等以及冠狀動(dòng)脈痙攣的緩解后。第一節(jié)缺血一再灌注損傷一、原因第一節(jié)缺血一再灌注損傷3

l.缺血時(shí)間2．側(cè)支循環(huán)3．需氧程度4．再灌注條件壓力、溫度、酸堿度、鈉離子、鈣離子二、條件：二、條件：4第二節(jié)缺血一再灌注損傷

的發(fā)生機(jī)制

一、自由基的作用二、鈣超載三、白細(xì)胞的作用

第二節(jié)缺血一再灌注損傷

的發(fā)生機(jī)制一、自由基的作5（－）自由基的概念與類型概念：

自由基（freeradical）是指在外層電子軌道上含有單個(gè)不配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。

類型：1．氧自由基(O2.OH·)2.脂性自由基(L·LO·LOO·)3．其它如氯自由基（Cl·）、甲基自由基（CH3·）和一氧化氮等。一、自由基的作用（－）自由基的概念與類型一、自由基的作用6O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O●活性氧生成反應(yīng)式O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-7

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多

2．中性粒細(xì)胞3．線粒體4.兒茶酚胺的自身氧化（二）氧自由基生成增多的機(jī)制

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多8ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黃嘌呤核苷次黃嘌呤黃嘌呤脫氫酶(XD)黃嘌呤氧化酶(XO)黃嘌呤↑→←+O2+H2O2O2XOO2+H2O2+尿酸OH↓缺血期再灌注期O2●●●

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多

Ca2+ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黃嘌呤核苷92．中性粒細(xì)胞中性粒細(xì)胞吞噬↑：

O2→氧自由基↑↓殺滅病原微生物組織缺血→趨化因子(C3、白三烯等）→中性粒細(xì)胞↑→再灌注↑

氧自由基↑→

正常NADPHNADH

氧化酶O2組織損傷

2．中性粒細(xì)胞中性粒細(xì)胞吞噬↑：O2→氧自由基↑↓103．線粒體缺血缺氧→ATP↓線粒體內(nèi)Ca2+↑線粒體功能受損↓氧自由基↑3．線粒體缺血缺氧→ATP↓線粒體內(nèi)Ca2+↑線粒體功能受11

4.兒茶酚胺的自身氧化缺血缺氧→→↓→兒茶酚胺調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)物氧自由基缺血缺氧→→↓→兒茶酚胺調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)物氧自由基12

（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質(zhì)過(guò)氧化（lipidperoxidation）增強(qiáng)①破壞膜的正常結(jié)構(gòu)②間接抑制膜蛋白功能③促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成④減少ATP生成

2．蛋白質(zhì)功能抑制3．破壞核酸及染色體（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質(zhì)過(guò)氧化（lipidp13-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)示意圖-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細(xì)胞膜結(jié)14OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH3-S-O-S-S-蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化從氧化的脂肪酸釋出的丙二醛脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián)脂肪酸氧化OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH15

二、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)象稱為鈣超載（calciumoverload）二、鈣超載

各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含16（－）細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制

1．Na+／Ca2+交換異常（l）細(xì)胞內(nèi)高Na+對(duì)Na+／Ca2+交換蛋白的直接激活（2）細(xì)胞內(nèi)高H+對(duì)Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（3）蛋白激酶C（PKC）活化對(duì)Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（－）細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制1．Na+／Ca2+交換異常17GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌絲肌漿網(wǎng)去甲腎上腺素PIP2蛋白激酶C對(duì)Na+/Ca2+交換蛋白的間接激活示意圖GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂PKCH+3Na18

2．生物膜損傷（l）細(xì)胞膜損傷（2）線粒體及肌漿網(wǎng)膜損傷2．生物膜損傷19（二）鈣超載引起缺血一再灌注損傷的機(jī)制

1．線粒體功能障礙2．激活磷脂酶3.缺血一再灌注性心律失常（室速、室顫）

Na+／Ca2+交換→一過(guò)性內(nèi)向離子流→遲后除極4．促進(jìn)氧自由基生成5．肌原纖維過(guò)度收縮——收縮帶

①缺血-再灌注→細(xì)胞內(nèi)鈣超載→肌原纖維過(guò)度收縮

②缺血一再灌注使缺血或堆積的H+迅速移出，減輕或消除了H+對(duì)心肌收縮的抑制作用。（二）鈣超載引起缺血一再灌注損傷的機(jī)制

1．線粒體功能障20

三、白細(xì)胞的作用與無(wú)復(fù)流現(xiàn)象

（no-reflowphenomenon）

（一）再灌注白細(xì)胞激活再灌注損傷

細(xì)胞膜磷脂降解激活中性粒細(xì)胞中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞

花生四烯酸代謝產(chǎn)物↑

釋放趨化作用的炎性介質(zhì)

表達(dá)和釋放粘附分子

中性粒細(xì)胞粘附、聚集和浸潤(rùn)三、白細(xì)胞的作用與無(wú)復(fù)流現(xiàn)象

（no-reflo21（二）中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的缺血一再灌注損傷

1．微血管損傷

（l）微血管血液流變學(xué)改變（2）微血管口徑的改變（3）微血管通透性增高無(wú)復(fù)流現(xiàn)象（no-reflowphenomenon）是指組織缺血后，重新恢復(fù)血流，缺血區(qū)并不能得到充分的血液灌流。（二）中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的缺血一再灌注損傷1．微血管損傷222．細(xì)胞損傷

激活的血管內(nèi)皮細(xì)胞與中性粒細(xì)胞釋放的大量生物活性物質(zhì)，通過(guò)改變自身的結(jié)構(gòu)和功能，使周圍組織細(xì)胞受到損傷。2．細(xì)胞損傷23缺血

再灌注

中性粒細(xì)胞

致炎因子↑

氧自由基↑無(wú)復(fù)流細(xì)胞損傷

缺血一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+

缺血再灌注中性粒細(xì)胞致炎因子↑氧自由基↑無(wú)復(fù)24第三節(jié)缺血一再灌注損傷時(shí)機(jī)體的

功能及代謝變化

一、心臟缺血一再灌注損傷的變化（一）心功能變化1.心律失常（室速、室顫）機(jī)制：⑴、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⑵、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。第三節(jié)缺血一再灌注損傷時(shí)機(jī)體的

功能及代謝25

2．心肌舒縮功能降低

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。2．心肌舒縮功能降低表現(xiàn)為心輸出量減少，心室內(nèi)26心肌頓抑（myocardialstunning）

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↑、鈣超載心肌頓抑（myocardialstunning）概念：27可逆性缺血-再灌注損傷胞漿Na+超載Na+/Ca2

+交換↑脂質(zhì)過(guò)氧化蛋白質(zhì)及酶失活O2H2O2OH肌漿網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白↓質(zhì)膜通透性↑離子泵活性↓線粒體損傷收縮蛋白損傷鈣超載ATP生成↓Ca2

+敏感性↓心肌收縮功能↓心肌頓抑的發(fā)生機(jī)制可逆性缺血-再灌注損傷胞漿Na+超載Na+/Ca2+交換↑28

（二）心肌代謝變化

缺血期心肌ATP及磷酸肌酸含量降低，ADP、AMP及其降解產(chǎn)物含量升高。再灌注后心肌ATP及磷酸肌酸↓ADP、AMP及其降解產(chǎn)物↓（三）心肌超微結(jié)構(gòu)的變化

表現(xiàn)為細(xì)胞膜破壞，線粒體腫脹、嵴斷裂、溶解、空泡形成，基質(zhì)內(nèi)致密顆粒增多，肌原纖維斷裂、節(jié)段性溶解，出現(xiàn)收縮帶，心肌出血、壞死。（二）心肌代謝變化

缺血期心肌ATP及磷酸肌酸29

二、腦缺血一再灌注損傷的變化（－）腦缺血一再灌注損傷時(shí)細(xì)胞代謝的變化

ATP、CP、Gs、糖原↓乳酸↑↑c(diǎn)AMP↑c(diǎn)GMP↓病理性慢波缺血再灌注cAMP↑↑c(diǎn)GMP↓↓病理性慢波加重抑制性神經(jīng)遞質(zhì)↑興奮性神經(jīng)遞質(zhì)↓二、腦缺血一再灌注損傷的變化（－）腦缺血一再灌注損傷時(shí)細(xì)30三、其它器官缺血一再灌注損傷的變化

腸：粘膜功能障礙與損傷：間質(zhì)性水腫

上皮與絨毛分離、壞死、固有層破損、出血及潰瘍腎：可發(fā)生急性腎小管壞死，導(dǎo)致急性腎功能衰竭。線粒體：高度腫脹、變形、嵴減少，排列紊亂，甚至崩解，空泡形成等，骨骼?。杭∪馕⒀芎图?xì)胞損傷，自由基生成增多，脂質(zhì)過(guò)氧化增強(qiáng)。三、其它器官缺血一再灌注損傷的變化腸：粘膜功能障礙31

第四節(jié)防治缺血一再灌注損傷的

病理生理基礎(chǔ)

一、減輕缺血性損傷，控制再灌注條件二、改善缺血組織的代謝三、清除自由基（一）低分子清除劑：存在于細(xì)胞脂質(zhì)部分的自由基清除劑存在于細(xì)胞內(nèi)外水相中的自由基清除劑（二）酶性清除劑

四、減輕鈣超載五、其它第四節(jié)防治缺血一再灌注損傷的

病理生理基礎(chǔ)一、減32第十章缺血-再灌注損傷Ischemiareperfusioninjury組織經(jīng)缺血一再灌注后，損傷進(jìn)一步加重稱之為缺血-再灌注損傷。

概念：第十章缺血-再灌注損傷Ischemiareperf33缺血-再灌注損傷的現(xiàn)象氧反常（oxygenparadox）用低氧溶液灌注組織器官或在缺氧條件下培養(yǎng)細(xì)胞一定時(shí)間后，再恢復(fù)正常氧供應(yīng)，組織及細(xì)胞的損傷不僅未能恢復(fù)，反而更趨嚴(yán)重。鈣反常（calciumparadox）預(yù)先用無(wú)鈣溶液灌流大鼠心臟2min，再用含鈣溶液進(jìn)行灌流時(shí)，心肌細(xì)胞酶釋放增加、肌纖維過(guò)度收縮及心肌電信號(hào)異常pH反常（pHparadox）缺血-再灌時(shí)，迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而會(huì)加重缺血-再灌注損傷。缺血-再灌注損傷的現(xiàn)象氧反常34

一、原因1．全身循環(huán)障礙后恢復(fù)血液供應(yīng)如休克微血管痙攣解除后、心臟驟停后心腦肺復(fù)蘇等。2．組織器官缺血后血流恢復(fù)

如器官移植及斷肢再植術(shù)后

3．某一血管再通后動(dòng)脈搭橋術(shù)、PTCA、溶栓療法等以及冠狀動(dòng)脈痙攣的緩解后。第一節(jié)缺血一再灌注損傷一、原因第一節(jié)缺血一再灌注損傷35

l.缺血時(shí)間2．側(cè)支循環(huán)3．需氧程度4．再灌注條件壓力、溫度、酸堿度、鈉離子、鈣離子二、條件：二、條件：36第二節(jié)缺血一再灌注損傷

的發(fā)生機(jī)制

一、自由基的作用二、鈣超載三、白細(xì)胞的作用

第二節(jié)缺血一再灌注損傷

的發(fā)生機(jī)制一、自由基的作37（－）自由基的概念與類型概念：

自由基（freeradical）是指在外層電子軌道上含有單個(gè)不配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。

類型：1．氧自由基(O2.OH·)2.脂性自由基(L·LO·LOO·)3．其它如氯自由基（Cl·）、甲基自由基（CH3·）和一氧化氮等。一、自由基的作用（－）自由基的概念與類型一、自由基的作用38O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O●活性氧生成反應(yīng)式O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-39

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多

2．中性粒細(xì)胞3．線粒體4.兒茶酚胺的自身氧化（二）氧自由基生成增多的機(jī)制

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多40ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黃嘌呤核苷次黃嘌呤黃嘌呤脫氫酶(XD)黃嘌呤氧化酶(XO)黃嘌呤↑→←+O2+H2O2O2XOO2+H2O2+尿酸OH↓缺血期再灌注期O2●●●

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多

Ca2+ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黃嘌呤核苷412．中性粒細(xì)胞中性粒細(xì)胞吞噬↑：

O2→氧自由基↑↓殺滅病原微生物組織缺血→趨化因子(C3、白三烯等）→中性粒細(xì)胞↑→再灌注↑

氧自由基↑→

正常NADPHNADH

氧化酶O2組織損傷

2．中性粒細(xì)胞中性粒細(xì)胞吞噬↑：O2→氧自由基↑↓423．線粒體缺血缺氧→ATP↓線粒體內(nèi)Ca2+↑線粒體功能受損↓氧自由基↑3．線粒體缺血缺氧→ATP↓線粒體內(nèi)Ca2+↑線粒體功能受43

4.兒茶酚胺的自身氧化缺血缺氧→→↓→兒茶酚胺調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)物氧自由基缺血缺氧→→↓→兒茶酚胺調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)物氧自由基44

（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質(zhì)過(guò)氧化（lipidperoxidation）增強(qiáng)①破壞膜的正常結(jié)構(gòu)②間接抑制膜蛋白功能③促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成④減少ATP生成

2．蛋白質(zhì)功能抑制3．破壞核酸及染色體（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質(zhì)過(guò)氧化（lipidp45-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)示意圖-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細(xì)胞膜結(jié)46OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH3-S-O-S-S-蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化從氧化的脂肪酸釋出的丙二醛脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián)脂肪酸氧化OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH47

二、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)象稱為鈣超載（calciumoverload）二、鈣超載

各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含48（－）細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制

1．Na+／Ca2+交換異常（l）細(xì)胞內(nèi)高Na+對(duì)Na+／Ca2+交換蛋白的直接激活（2）細(xì)胞內(nèi)高H+對(duì)Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（3）蛋白激酶C（PKC）活化對(duì)Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（－）細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制1．Na+／Ca2+交換異常49GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌絲肌漿網(wǎng)去甲腎上腺素PIP2蛋白激酶C對(duì)Na+/Ca2+交換蛋白的間接激活示意圖GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂PKCH+3Na50

2．生物膜損傷（l）細(xì)胞膜損傷（2）線粒體及肌漿網(wǎng)膜損傷2．生物膜損傷51（二）鈣超載引起缺血一再灌注損傷的機(jī)制

1．線粒體功能障礙2．激活磷脂酶3.缺血一再灌注性心律失常（室速、室顫）

Na+／Ca2+交換→一過(guò)性內(nèi)向離子流→遲后除極4．促進(jìn)氧自由基生成5．肌原纖維過(guò)度收縮——收縮帶

①缺血-再灌注→細(xì)胞內(nèi)鈣超載→肌原纖維過(guò)度收縮

②缺血一再灌注使缺血或堆積的H+迅速移出，減輕或消除了H+對(duì)心肌收縮的抑制作用。（二）鈣超載引起缺血一再灌注損傷的機(jī)制

1．線粒體功能障52

三、白細(xì)胞的作用與無(wú)復(fù)流現(xiàn)象

（no-reflowphenomenon）

（一）再灌注白細(xì)胞激活再灌注損傷

細(xì)胞膜磷脂降解激活中性粒細(xì)胞中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞

花生四烯酸代謝產(chǎn)物↑

釋放趨化作用的炎性介質(zhì)

表達(dá)和釋放粘附分子

中性粒細(xì)胞粘附、聚集和浸潤(rùn)三、白細(xì)胞的作用與無(wú)復(fù)流現(xiàn)象

（no-reflo53（二）中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的缺血一再灌注損傷

1．微血管損傷

（l）微血管血液流變學(xué)改變（2）微血管口徑的改變（3）微血管通透性增高無(wú)復(fù)流現(xiàn)象（no-reflowphenomenon）是指組織缺血后，重新恢復(fù)血流，缺血區(qū)并不能得到充分的血液灌流。（二）中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的缺血一再灌注損傷1．微血管損傷542．細(xì)胞損傷

激活的血管內(nèi)皮細(xì)胞與中性粒細(xì)胞釋放的大量生物活性物質(zhì)，通過(guò)改變自身的結(jié)構(gòu)和功能，使周圍組織細(xì)胞受到損傷。2．細(xì)胞損傷55缺血

再灌注

中性粒細(xì)胞

致炎因子↑

氧自由基↑無(wú)復(fù)流細(xì)胞損傷

缺血一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+

缺血再灌注中性粒細(xì)胞致炎因子↑氧自由基↑無(wú)復(fù)56第三節(jié)缺血一再灌注損傷時(shí)機(jī)體的

功能及代謝變化

一、心臟缺血一再灌注損傷的變化（一）心功能變化1.心律失常（室速、室顫）機(jī)制：⑴、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⑵、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。第三節(jié)缺血一再灌注損傷時(shí)機(jī)體的

功能及代謝57

2．心肌舒縮功能降低

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。2．心肌舒縮功能降低表現(xiàn)為心輸出量減少，心室內(nèi)58心肌頓抑（myocardialstunning）

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↑、鈣超載心肌頓抑（myocardialstunning）概念：59可逆性缺血-再灌注損傷胞漿Na+超載Na+/Ca