(10.9)-缺血再灌注損傷的機(jī)制-（鈣超載的作用）講稿

講稿：缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制一（鈣超載的作用）同學(xué)好，歡迎來(lái)到我的微課堂。這一講，我們的學(xué)習(xí)內(nèi)容是缺血-再灌注損傷發(fā)生的第二個(gè)機(jī)制：鈣超載。各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣離子含量異常增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象，就稱(chēng)為鈣超載。正常生理情況下，細(xì)胞內(nèi)，鈣主要儲(chǔ)存在線粒體與肌漿網(wǎng)，胞漿內(nèi)鈣離子濃度維持在很低的水平。細(xì)胞外鈣濃度高出細(xì)胞內(nèi)鈣濃度，約十的四次方以上，這種細(xì)胞內(nèi)外的鈣濃度梯度的維持主要依賴于：第一：細(xì)胞膜對(duì)鈣的低通透性；第二：鈣與特殊配基形成可逆性復(fù)合物；第三：細(xì)胞膜鈣泵逆電化學(xué)梯度將鈣主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)至外；第四：通過(guò)肌漿網(wǎng)和線粒體膜上的鈣泵和鈉鈣交換，將胞漿中的鈣儲(chǔ)存至細(xì)胞器內(nèi)；第五：通過(guò)細(xì)胞膜鈉鈣交換，將胞漿中的鈣轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外等等這么幾個(gè)方面。鈣進(jìn)入胞漿是順濃度梯度的被動(dòng)過(guò)程，而離開(kāi)胞漿是逆濃度梯度、耗能的主動(dòng)過(guò)程。在缺血-再灌注損傷發(fā)生的時(shí)候，細(xì)胞內(nèi)有過(guò)量的鈣的聚集，而且細(xì)胞內(nèi)鈣濃度升高的程度往往與細(xì)胞損傷的程度呈正相關(guān)。那么，缺血-再灌注時(shí)，胞內(nèi)的鈣為什么會(huì)顯著增加，進(jìn)而導(dǎo)致鈣超載呢？接下來(lái)，我們就一起來(lái)討論缺血-再灌注導(dǎo)致鈣超載的機(jī)制。在再灌注時(shí)，鈣內(nèi)流增加是鈣超載主要原因。第一點(diǎn)是：Na+/Ca2+交換蛋白的反向轉(zhuǎn)運(yùn)增強(qiáng)它是導(dǎo)致缺血-再灌注時(shí)鈣超載的主要途徑。首先，細(xì)胞內(nèi)高Na+可直接激活Na+/Ca2+交換蛋白的反向轉(zhuǎn)運(yùn)。缺血時(shí)，ATP生成減少，鈉泵活性降低，使胞內(nèi)Na+濃度升高。再灌注時(shí)缺血細(xì)胞重新獲得氧及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)，細(xì)胞內(nèi)高Na+迅速激活Na+/Ca2+交換蛋白，以反向轉(zhuǎn)運(yùn)的方式加速Na+外流、Ca2+內(nèi)流，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載。同時(shí)，細(xì)胞內(nèi)高H+可以間接激活Na+/Ca2+交換蛋白的反向轉(zhuǎn)運(yùn)。缺血時(shí)，組織無(wú)氧代謝增強(qiáng)，會(huì)引起酸中毒，缺血的部位氫離子生成增多。再灌注時(shí)，可使組織間液氫離子被帶走，使組織間液氫離子濃度下降，但細(xì)胞內(nèi)氫離子濃度仍然很高，因此細(xì)胞內(nèi)外形成跨膜氫離子濃度梯度，從而激活細(xì)胞膜上的H+-Na+交換蛋白，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)氫外排，細(xì)胞外鈉內(nèi)流。內(nèi)流的鈉又激活Na+/Ca2+交換蛋白的反向轉(zhuǎn)運(yùn)，引起鈣大量?jī)?nèi)流，加重細(xì)胞內(nèi)鈣超載。此外，蛋白激酶C也可以間接激活Na+/Ca2+交換蛋白的反向轉(zhuǎn)運(yùn)。缺血-再灌注損傷時(shí)，內(nèi)源性兒茶酚胺釋放增加，一方面作用于α1腎上腺素能受體，激活G蛋白-磷脂酶C介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)磷脂酰肌醇分解，生成三磷酸肌醇和二酰甘油。其中，三磷酸肌醇可以促進(jìn)肌漿網(wǎng)釋放鈣離子；二酰甘油可經(jīng)蛋白激酶C通路激活H+-Na+交換，進(jìn)而促進(jìn)Na+-Ca2+交換，共同使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加。另一方面，兒茶酚胺作用于β腎上腺素能受體，激活腺苷環(huán)化酶，增加細(xì)胞膜的L型鈣通道的開(kāi)放，促進(jìn)細(xì)胞外鈣內(nèi)流，加重細(xì)胞內(nèi)鈣超載。第二點(diǎn)是：生物膜損傷導(dǎo)致鈣超載。第一個(gè)是細(xì)胞膜的損傷。缺血缺氧可導(dǎo)致細(xì)胞膜受損、破裂；而再灌注時(shí)生成的大量自由基可引發(fā)細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，從而損傷細(xì)胞膜；另外，細(xì)胞內(nèi)鈣增加可激活磷脂酶，使膜磷脂分解，進(jìn)一步增加細(xì)胞膜對(duì)鈣的通透性。第二個(gè)是線粒體和肌漿網(wǎng)膜的損傷自由基增加和膜磷脂分解增強(qiáng)可造成線粒體和肌漿網(wǎng)膜損傷，導(dǎo)致鈣釋放增多，使胞漿鈣濃度升高。并且，線粒體膜損傷，可抑制氧化磷酸化，使ATP生成減少，導(dǎo)致細(xì)胞膜和肌漿網(wǎng)膜鈣泵能量供應(yīng)不足，從而進(jìn)一步促進(jìn)鈣超載的發(fā)生。這些就是缺血-再灌注時(shí)鈣超載發(fā)生的機(jī)制。那么鈣超載之后，又是如何引起缺血再灌注損傷的呢？其機(jī)制可歸納為以下幾個(gè)方面。第一點(diǎn)是破壞細(xì)胞膜及細(xì)胞器膜細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載可激活多種磷脂酶，促進(jìn)膜磷脂的分解，使細(xì)胞膜及細(xì)胞器膜均受到損傷。此外，膜磷脂的降解產(chǎn)物花生四烯酸、溶血磷脂等增多，加重細(xì)胞的結(jié)構(gòu)損傷及功能紊亂，并可進(jìn)一步造成鈣超載，從而形成惡性循環(huán)。第二點(diǎn)是線粒體功能障礙。細(xì)胞內(nèi)鈣超載可刺激線粒體和肌漿網(wǎng)的鈣泵攝取鈣，一方面消耗大量ATP；另一方面，線粒體內(nèi)的Ca2+與磷酸根化合物反應(yīng)形成磷酸鈣沉積在線粒體內(nèi)，可干擾線粒體氧化磷酸化，使能量代謝障礙，ATP生成減少，也進(jìn)一步形成惡性循環(huán)。第三點(diǎn)是蛋白酶激活。鈣超載激活蛋白酶，可促進(jìn)細(xì)胞膜和結(jié)構(gòu)蛋白的分解，激活核酶，引起染色體的損傷。第四點(diǎn)是加重酸中毒。細(xì)胞內(nèi)鈣濃度升高可激活某些ATP酶，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)高能磷酸鹽水解，釋放出大量的氫離子，從而加重細(xì)胞內(nèi)酸中毒。第五點(diǎn)是促進(jìn)自由基形成。細(xì)胞內(nèi)鈣超載可增強(qiáng)鈣依賴性蛋白酶活性，從而使黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶，使自由基生成增多。此外，在心肌缺血再灌注期間，細(xì)胞內(nèi)鈣超載可引起心肌纖維過(guò)度收縮，還可通過(guò)心肌動(dòng)作電位后形成延遲后除極，引發(fā)再