心血管系統(tǒng)課件：缺血再灌注損傷

缺血/再灌注損傷Ischemia/ReperfusionInjury,IRI1９５５年，Sewell結(jié)扎狗冠狀動(dòng)脈后，如突然解除結(jié)扎，恢復(fù)血流，動(dòng)物室顫而死亡.１９６０年，Jennings第一次提出心肌再灌注損傷的概念１９6７年，Bulkley和Hutchins發(fā)現(xiàn)冠脈搭橋血管再通后的病人發(fā)生心肌細(xì)胞反常性壞死１９８１年，Greenberg等證實(shí)貓小腸缺血3小時(shí)后再灌注時(shí)，粘膜損傷更嚴(yán)重歷史缺血休克、血栓形成、動(dòng)脈硬化、血管收縮、血管受壓等。

組織缺氧再灌注損傷在恢復(fù)供血的過程中，出現(xiàn)缺血組織的功能、結(jié)構(gòu)損傷加重。病情惡化概述概念（Conception）

缺血的組織、器官經(jīng)恢復(fù)血液灌注后不但不能使其功能和結(jié)構(gòu)恢復(fù)，反而加重其功能障礙和結(jié)構(gòu)損傷的現(xiàn)象。溶栓療法器官移植體外循環(huán)PTCA冠脈搭橋治療手段的改進(jìn)

pH反常（pHparadox）

在再灌注時(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，稱為pH值反常。

O2反常（Oxygenparadox）

低氧溶液灌注組織器官一定時(shí)間后，再恢復(fù)正常氧供應(yīng)，組織損傷反而更趨嚴(yán)重，稱為氧反常。

Ca2+反常（Calciumparadox）

無鈣溶液灌流大鼠心臟后，再用含鈣溶液進(jìn)行灌流，心肌細(xì)胞的損傷反而加重，稱為鈣反常。第一節(jié)原因和條件（Etiology&Factors）2．條件（DetermineFactors）缺血時(shí)間的長短（Durationofischemia）側(cè)支循環(huán)的形成情況（Collateralcirculation）對氧需求程度（Dependencyonoxygen）1．原因（Etiology）Myocardialinfarction,cardiacbypasssurgery,shock,organtransplantation,thrombolytictherapy,PTCA,etc）中性粒細(xì)胞的作用

細(xì)胞內(nèi)鈣超載【發(fā)病機(jī)制】（Pathogenesis）自由基生成增多

血管緊張素Ⅱ的作用內(nèi)皮素的作用高能磷酸化合物缺乏第二節(jié)發(fā)病機(jī)制（PATHOGENESIS）freeradicals,calciumoverload,neutrophilsactivation,Endothelin，ATP，AngII一、自由基的作用（theroleoffreeradical）（一）

概念與分類（Conceptionandclassification）■概念（Conception）外層軌道上有單個(gè)不配對價(jià)電子的原子、原子團(tuán)或分子。（Freeradicalareahighlyreactivegroupofatoms,moleculesorradicals,whichcarryunpairedelectroninouterorbital.）在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，或在外界（光、熱、輻射等）影響下，分子中共價(jià)鍵斷裂，使共用電子對變?yōu)橐环剿?dú)占，則形成離子；若分裂的結(jié)果使共用電子對分屬于兩個(gè)原子（或基團(tuán)），則形成自由基。

▲氧自由基（Oxygenfreeradical，OFR）由氧誘發(fā)的自由基稱為氧自由基，Oxygen-derivedfreeradical超氧陰離子自由基（Superoxideanion,）羥自由基（Hydroxylradical,OH?）O2ˉ·氧自由基■自由基分類（Classificationoffreeradical

）氧自由基、脂性自由基、氮中心自由基（Oxygenfreeradical,Lipidradicals,Reactivenitrogenspecies）O2線粒體98~99%ATP1~2%NADPH氧化酶黃嘌呤氧化酶P450細(xì)胞色素單加氧酶超氧陰離子O2-羥自由基·OH單線態(tài)氧1O2SODH2O2谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）過氧化氫酶（CAT）髓過氧化物酶（MPO）清除受控的自由基對人體是有益的。它們既可以幫助傳遞維持生命活力的能量，也可以被用來殺滅細(xì)菌和寄生蟲，還能參與排除毒素。超過一定的量，便會(huì)失去控制，給生命帶來傷害。

▲脂性自由基（Lipidradicals）氧自由基與多聚不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)后生成的中間代謝產(chǎn)物。烷自由基（L?）烷氧自由（LO?）烷過氧自由基（LOO?）脂性自由基與衰老過程有關(guān)的最常見的內(nèi)源性生化因子是自由基。研究已證實(shí)：組織內(nèi)脂褐素含量多少可做為衰老的客觀依據(jù)之一，其形成與脂質(zhì)自由基有關(guān)。脂質(zhì)自由基的分解產(chǎn)物為醛類，它可與蛋白質(zhì)、磷質(zhì)和核酸的氨基起反應(yīng)，使分子發(fā)生交聯(lián)，交聯(lián)的結(jié)果，使蛋白質(zhì)變性，使酶失活。這些變性物質(zhì)被吞噬細(xì)胞吞噬，但不能完全消化，結(jié)果不斷增加細(xì)胞內(nèi)的年色素。自由基所積聚的毒性作用，可能是衰老的根本原因

▲氮中心自由基（Reactivenitrogenspecies,RNS）在分子組成上含有氮的一類化學(xué)性質(zhì)非常活潑的物質(zhì)。也稱活性氮。一氧化氮（NO）過氧亞硝基陰離子（ONOO-）RNS

（二）自由基增多機(jī)制

黃嘌呤氧化酶(XO)10%

黃嘌呤脫氫酶(XD)90%Ca+2依賴性蛋白酶1.血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加

2.中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)(RespiratoryBurst)在吞噬活動(dòng)時(shí)大量耗氧，并產(chǎn)生氧自由基缺血時(shí)補(bǔ)體系統(tǒng)激活，C3a細(xì)胞膜分解多種具有趨化活性的物質(zhì)，LT···再灌時(shí)O2WBCNAD(P)HO2·Cl-+H2O2HOCl髓過氧化物酶呼吸爆發(fā)中性粒細(xì)胞的呼吸爆發(fā)功能在宿主防御及炎癥反應(yīng)中起著重要的作用。該反應(yīng)起始于吞噬小體表面的NADPH氧化酶的活化,它將O2還原成O-2,隨后O-2經(jīng)歧化作用轉(zhuǎn)變成H2O2。在有Cl-的情況下,髓過氧化物酶可以催化H2O2生成HOCl。HOCl是高效的殺菌劑,通過與鄰近的巰基、氨基反應(yīng)發(fā)揮其殺傷毒性。呼吸爆發(fā)在清除微生物的同時(shí)也會(huì)對機(jī)體正常組織造成損傷,許多疾病的發(fā)生均與活性氧的代謝有關(guān)3.線粒體功能受損缺氧交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮兒茶酚胺分泌增多代償調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)生氧自由基4、兒茶酚胺的自身氧化兒茶酚胺Adr甲基轉(zhuǎn)移酶單胺氧化酶腎排出應(yīng)激時(shí)80%腎上腺素紅O-2·（三）自由基損傷作用【氧化應(yīng)激】（Oxidativestress）當(dāng)機(jī)體內(nèi)ROS（OFR）增多，并破壞機(jī)體氧化/還原的正常平衡，引起細(xì)胞氧化損傷的病理過程?！瞿ぶ|(zhì)過氧化增強(qiáng)（Lipidperoxidation）生物膜是自由基攻擊主要部位。脂肪酸、芳香環(huán)的不飽和鍵

OFR（ROS）脂質(zhì)過氧化細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷和破壞■DNA損傷和染色體畸變胸腺嘧啶5，6-雙鍵

胸腺嘧啶自由基OH?（占80%活性氧）加成反應(yīng)堿基發(fā)生修飾、斷裂、交聯(lián)染色體畸變、斷裂■蛋白質(zhì)變性和酶活性降低【蛋白失活機(jī)制】▲破壞酶的活性中心－巰基；▲破壞酶活性所必需的脂質(zhì)微環(huán)境；▲酶之間形成多聚物；▲攻擊酶活性中心部位的氨基酸；▲激活磷脂酶A2PG、LT生成↑炎癥反應(yīng)加?。ㄒ唬┘?xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制細(xì)胞Ca2+的自穩(wěn)調(diào)節(jié)［Ca2+］

10-3M［Ca2+］

10-7MSRMitoCa2+3Na+3Na+Ca2+Ca2+Ca2+ATPADP受體依賴性通道電壓依賴性通道K+Na+ATPNa+H+動(dòng)作電位形成，收縮時(shí)相反Ca2+－

B二、細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載（Ca2+overload）2．Ca2+離開胞液的途徑Ca2+泵、Na+-Ca2+交換、Ca2+-H+交換。1．Ca2+進(jìn)入胞液途徑■質(zhì)膜鈣通道▲電壓依賴性Ca2+通道（VOC）▲受體操縱性Ca2+通道（ROC）■細(xì)胞內(nèi)鈣庫釋放通道1.細(xì)胞膜通透性增加■缺血胞膜外板與糖被分離胞膜通透性↑膜磷脂降解↑激活PLA2

胞內(nèi)[Ca2+]↑

微管和微絲收縮細(xì)胞膜通透性↑心肌間緊密連接破壞■再灌注Ca2+大量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)

OFR↑

細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化↑細(xì)胞膜通透性↑Ca2+超載

2.Na+-Ca2+交換異常（DisorderofNa+/Ca2+exchange）■缺血胞內(nèi)pH↓■再灌注Na+-H+交換↑胞內(nèi)Na+↑Na+-Ca2+交換細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流↑鈣超載

3．線粒體損傷（Mitochondrialinjury）胞內(nèi)游離鈣↑ROS↑線粒體膜損傷ATP生成↓鈣泵活性4．兒茶酚胺增多（CAincrease）

G蛋白-磷脂酶C↑IP3↑肌漿網(wǎng)Ca2通道開放↑■CA↑α受體DG↑激活PKCNa+-H+交換、Na+-Ca2+交換↑鈣超載胞漿[Ca2+]↑β受體■CA↑L型鈣通道開放（二）鈣超載引起細(xì)胞損傷的機(jī)制1．線粒體功能障礙心肌收縮性↓線粒體內(nèi)[Ca2+]

↑線粒體內(nèi)磷酸鈣沉積ATP↓5．心律失常4．肌原纖維攣縮和細(xì)胞骨架破壞2．激活鈣依賴性降解酶胞內(nèi)[Ca2+]↑PLA2激活膜磷脂水解和受損蛋白酶、核酸內(nèi)切酶激活心肌纖維損傷3．促進(jìn)氧自由基生成

XD損害組織細(xì)胞鈣超載激活Ca2+依賴性蛋白酶環(huán)加氧酶、脂加氧酶XOOFR↑PLA2激活花生四烯酸↑H2O2和OH?↑整合素(CD11/CD18)、選擇素(L-選擇素、P-選擇素和E-選擇素）、細(xì)胞間粘附分子、血管細(xì)胞粘附分子及血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子等。三、中性粒細(xì)胞的作用（Roleofneutrophils）（一）PMN聚集（增加）（CollectofWBC）

1．細(xì)胞粘附分子（Celladhesionmolecules）生成增多缺血-再灌注PMN表達(dá)P-選擇素↑與VEC受體呈間歇性結(jié)合不穩(wěn)定黏附再灌注WBC表達(dá)2-整合素↑與VEC(ICAM-1)牢固黏附2．趨化因子生成增多PMN與VEC粘附PMN激活釋放趨化因子(LTB4)↑再灌注LT、PGE2、PAF、補(bǔ)體↑WBC聚集↑■無復(fù)流現(xiàn)象（no-reflowphenomenon）解除缺血原因并沒使缺血區(qū)得到充分血流灌注的反?，F(xiàn)象。Theischemiaregioncouldnotbereperfusedsufficientlyafterrelievingtheocclusiontorecoverthebloodflow.（二）WBC介導(dǎo)缺血-再灌注損傷的機(jī)制1．血液流變學(xué)的作用（Block，機(jī)械阻塞）WBC體積大、變形能力↓、粘附滾動(dòng)、嵌頓和堵塞cap

（加重缺血缺氧）無復(fù)流現(xiàn)象O2ˉ·TNF、IL-1、IL-8LTs、TXA2、PAF

、OH·

；溶酶體酶2．炎癥反應(yīng)失控，自由基產(chǎn)生增加

WBC聚集、呼吸爆發(fā)

胞內(nèi)NF-B活化心肌細(xì)胞損傷、壞死炎癥介質(zhì)合成與釋放↑↑↑血管通透性↑■心肌無復(fù)流發(fā)生機(jī)制▲心肌細(xì)胞腫脹▲VEC腫脹▲微血管壁通透性增加▲微血管痙攣和栓塞▲心肌細(xì)胞攣縮▲補(bǔ)體的作用

五、內(nèi)皮素的作用六、血管緊張素Ⅱ（angiotensionⅡ）的作用四、高能磷酸化合物缺乏1．氧化磷酸化脫偶聯(lián)再灌注線粒體損傷氧化磷酸化脫偶聯(lián)ATP↓2．高能磷酸化合物缺乏再灌注腺苷、肌苷、次黃嘌呤等被沖掉高能磷酸化合物的底物↓IRI的主要發(fā)病機(jī)制再灌注中性粒細(xì)胞無復(fù)流致炎因子↑氧自由基↑鈣超載細(xì)胞損傷缺血O2Ca2+細(xì)胞壞死缺血損傷恢復(fù)第三節(jié)IRI時(shí)機(jī)體的功能及代謝變化一、心臟缺血-再灌注損傷的變化再灌注性心律失常心肌動(dòng)作電位時(shí)程不均一心肌動(dòng)作電位后延遲后除極的形成心肌電生理特性改變纖顫閾降低NO減少

1、心功能變化心肌舒縮功能降低心肌頓抑鈣超載自由基爆發(fā)性生成可逆性I-R損傷胞漿Na+超載Na+/Ca2+：↑