缺血與再灌注損傷

1、No1病理生理學(xué)教研室No2教學(xué)要求教學(xué)要求 1掌握缺血再灌注損傷、鈣超載的概念掌握缺血再灌注損傷、鈣超載的概念 2熟悉氧反常、鈣反常、熟悉氧反常、鈣反常、pH反常、無復(fù)流現(xiàn)反常、無復(fù)流現(xiàn)象、心肌頓抑的概念象、心肌頓抑的概念3熟悉缺血再灌注損傷的原因及條件熟悉缺血再灌注損傷的原因及條件4掌握缺血再灌注損傷的發(fā)病機(jī)制掌握缺血再灌注損傷的發(fā)病機(jī)制5了解缺血再灌注損傷對(duì)心功能的影響，腦了解缺血再灌注損傷對(duì)心功能的影響，腦在缺血再灌注損傷時(shí)的變化特點(diǎn)在缺血再灌注損傷時(shí)的變化特點(diǎn)6了解缺血再灌注損傷的治療原則了解缺血再灌注損傷的治療原則 No3n【案例【案例10-1】n患者患者男男，48歲。因歲。因胸痛

2、約胸痛約1小時(shí)小時(shí)入院。入院。經(jīng)心電圖經(jīng)心電圖診斷為急性心肌梗死診斷為急性心肌梗死(前間壁前間壁)。n查體：血壓查體：血壓100/75mmHg，心率心率37次次/分鐘分鐘，律，律齊，意識(shí)淡漠。既往有齊，意識(shí)淡漠。既往有高血壓病史高血壓病史10年年。給予吸給予吸氧、心電監(jiān)護(hù)，同時(shí)急查心肌酶、凝血因子、電氧、心電監(jiān)護(hù)，同時(shí)急查心肌酶、凝血因子、電解質(zhì)、血常規(guī)等。解質(zhì)、血常規(guī)等。入院后約入院后約1小時(shí)給予尿激酶小時(shí)給予尿激酶150萬靜脈溶栓萬靜脈溶栓(30分鐘滴完分鐘滴完)。用藥完畢患者胸痛即。用藥完畢患者胸痛即消失，但約消失，但約10分鐘分鐘時(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)顯示心電監(jiān)護(hù)顯示出現(xiàn)出現(xiàn)室性早搏、室性早搏、

3、室上性心動(dòng)過速室上性心動(dòng)過速及及室顫，室顫，血壓血壓90/65mmHg。n治療：立即給予除顫，同時(shí)給予利多卡因、小劑治療：立即給予除顫，同時(shí)給予利多卡因、小劑量異丙腎上腺素，量異丙腎上腺素，監(jiān)護(hù)顯示漸為竇性心律、血壓監(jiān)護(hù)顯示漸為竇性心律、血壓達(dá)正常范圍。達(dá)正常范圍。復(fù)查心電圖為廣泛前壁心肌梗死。復(fù)查心電圖為廣泛前壁心肌梗死。n【思考題【思考題】 為什么患者在溶栓治療胸疼癥狀消失后又出為什么患者在溶栓治療胸疼癥狀消失后又出現(xiàn)嚴(yán)重的心律失常、血壓下降現(xiàn)嚴(yán)重的心律失常、血壓下降?No4缺血缺血-再灌注損傷：再灌注損傷：是指組織缺血是指組織缺血一段時(shí)間，當(dāng)血流重新恢復(fù)后，一段時(shí)間，當(dāng)血流重新恢復(fù)后，組

4、織的損傷程度較缺血時(shí)進(jìn)一步組織的損傷程度較缺血時(shí)進(jìn)一步加重，器官功能進(jìn)一步惡化的綜加重，器官功能進(jìn)一步惡化的綜合征。合征。主要與自由基損傷、細(xì)胞主要與自由基損傷、細(xì)胞內(nèi)鈣超載、炎癥反應(yīng)等有關(guān)。內(nèi)鈣超載、炎癥反應(yīng)等有關(guān)。No5n1.氧反常（氧反常（oxygen paradox ）n2.鈣反常（鈣反常（calcium paradox）n3.pH反常（反常（pH paradox）No6 缺血缺血- -再灌注損傷示意圖再灌注損傷示意圖No7第一節(jié)第一節(jié) 缺血缺血- -再灌注損傷再灌注損傷的原因及影響因素的原因及影響因素一、原因causes病理狀況病理狀況 ( (組織器官缺組織器官缺血后恢復(fù)血液供應(yīng)血后

5、恢復(fù)血液供應(yīng)) )。臨床治療環(huán)疏通休克微循攣的緩解冠狀動(dòng)脈痙心腦肺復(fù)蘇心臟驟停后動(dòng)脈搭橋術(shù)器官移植體外循環(huán)心臟外科溶栓療法No8二、影響因素二、影響因素precipitating factor缺血時(shí)間側(cè)支循環(huán)需氧程度再灌注條件No9n案例案例10-1 患者患者診斷為急性心肌梗死診斷為急性心肌梗死，心肌，心肌出現(xiàn)缺血性損傷。給予出現(xiàn)缺血性損傷。給予尿激酶溶栓尿激酶溶栓，患者患者胸痛消失胸痛消失，說明治療，說明治療恢復(fù)了血供恢復(fù)了血供。但約但約10分鐘時(shí)出現(xiàn)室性早搏、室上性分鐘時(shí)出現(xiàn)室性早搏、室上性心動(dòng)過速及室顫，血壓下降心動(dòng)過速及室顫，血壓下降。這些提。這些提示：患者出現(xiàn)了再灌注損傷，最后心示：

6、患者出現(xiàn)了再灌注損傷，最后心電圖也證實(shí)了此點(diǎn)（電圖也證實(shí)了此點(diǎn)（由原來的前間壁由原來的前間壁心梗發(fā)展到前壁廣泛性心梗心梗發(fā)展到前壁廣泛性心梗）。）。No10 第二節(jié)第二節(jié) 缺血缺血- -再灌注再灌注損傷發(fā)生機(jī)制損傷發(fā)生機(jī)制1)自由基的作用2)鈣 超 載3)EC和PMN的作用No11 自由基(free radical)是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。主要包括：1氧自由基2脂性自由基3其它 自由基的生成與降解處于動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)機(jī)體并無有害影響。（一）自由基的概念與類型氧自由基氧自由基：由氧誘發(fā)的自由基。：由氧誘發(fā)的自由基。活性氧：活性氧：化學(xué)性質(zhì)較基態(tài)氧活潑的化學(xué)性質(zhì)

7、較基態(tài)氧活潑的含氧物質(zhì)含氧物質(zhì)活性氧的生成：活性氧的生成：活性氧活性氧氧自由基氧自由基非自由非自由基的含基的含氧產(chǎn)物氧產(chǎn)物單線態(tài)氧單線態(tài)氧(1O2) O2.- OH- H2O2O2O2.-H2O2OHH2O指氧自由基與多價(jià)不飽和脂肪指氧自由基與多價(jià)不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物，酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物， 烷自由基烷自由基(L) 烷氧自由基烷氧自由基(LO) 烷過氧自由基烷過氧自由基(L00)如氯自由基如氯自由基(Cl)、甲基自由基甲基自由基(CH)和和NO等。等。No12O2O2.-H2O2OHH2OSODFe2+HOClOHNO精氨酸精氨酸MPOCATO2.-ONOO-NOSNAD

8、PH氧化酶氧化酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶P450主要活性氧的生成和代謝主要活性氧的生成和代謝H2ONo13（二）氧自由基生成增多的機(jī)制（二）氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶的形成增多O2OH腺嘌呤核苷黃嘌呤脫氫酶黃嘌呤氧化酶次黃嘌呤核苷 黃嘌呤氧化酶次黃嘌呤黃嘌呤+ O2.- + H2O2缺血期再灌注期尿酸+ O2.- + H2O2 O2ATPADP AMP鈣依賴性蛋白水解酶No142.中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)或氧爆發(fā)中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)或氧爆發(fā)缺血補(bǔ)體等趨化活性物質(zhì)中性粒細(xì)胞激活再灌注呼吸暴發(fā)產(chǎn)生自由基No153. 3. 線粒體細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào)線粒體細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào)缺血缺氧

9、ATPCa2+ 進(jìn)入線粒體線粒體細(xì)胞色素氧化酶功能失調(diào)氧經(jīng)單電子還原自由基錳-超氧化物岐化酶No16兒茶酚胺的自身氧化兒茶酚胺的自身氧化缺血缺氧兒茶酚胺釋放兒茶酚胺及其氧化產(chǎn)物自由基No17自由基的損傷作用1膜脂質(zhì)過氧化(1ipid peroxidation)增強(qiáng)磷脂膜膜內(nèi)多價(jià)不飽和脂肪酸破壞膜的正常結(jié)構(gòu)。間接抑制膜蛋白功能。促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成。減少ATP生成。2蛋白質(zhì)功能抑制 3破壞核酸及染色體線粒體膜脂質(zhì)過氧化不飽和脂肪酸蛋白質(zhì)的比例失調(diào)，膜的液態(tài)性、流動(dòng)性降低，通透性增加，細(xì)胞外Ca2內(nèi)流增加；脂質(zhì)過氧化使膜脂質(zhì)之間形成交聯(lián)和聚合離子泵：鈉鈣內(nèi)流信號(hào)傳遞蛋白：膜脂質(zhì)過氧化可

10、激活磷脂酶C、磷脂酶D花生四烯酸代謝反應(yīng)增加自由基生成和脂質(zhì)過氧化前列腺素、血栓素、白三烯1.酶的巰基氧化，形成二硫鍵；2.使氨基酸殘基氧化3.胞漿及膜蛋白和某些酶交聯(lián)形成二聚體或更大的聚合物。巰基氧化使肌纖維蛋白對(duì)Ca2+反應(yīng)性降低，抑制心肌收縮力。肌漿網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白受損，鈣調(diào)節(jié)異常。堿基羥化或DNA斷裂80為OH所致，因OH易與脫氧核糖核酸及堿基反應(yīng)并使其結(jié)構(gòu)改變。No18自由基對(duì)膜的損傷自由基對(duì)膜的損傷No19自由基對(duì)膜的損傷No20自由基對(duì)膜的損傷自由基對(duì)膜的損傷正常血細(xì)胞自由基損傷嚴(yán)重自由基損傷No21 缺血再灌注損傷發(fā)生機(jī)制缺血再灌注損傷發(fā)生機(jī)制n自由基的作用自由基的作用n鈣鈣 超超

11、 載載nEC和和PMN的作用的作用No22鈣超載(calcium overload)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，嚴(yán)重者可造成細(xì)胞死亡。No23細(xì)胞內(nèi)鈣超載的發(fā)生機(jī)制1.Na+Ca2+交換異常1.ATP2.pH反常3.兒茶酚胺4.膜受損自由基損傷和膜磷脂分解可造成肌漿網(wǎng)膜損傷，鈣泵功能抑制使肌漿網(wǎng)攝Ca2+減少。線粒體膜損傷抑制氧化磷酸化，使 ATP生成減少，細(xì)胞膜和肌漿網(wǎng)鈣泵能量供應(yīng)不足，促進(jìn)鈣超載的發(fā)生。n細(xì)胞膜外板和糖被膜由Ca2+緊密聯(lián)結(jié)在一起。n細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加可激活磷脂酶，促進(jìn)膜磷脂降解，進(jìn)一步增加膜通透性；n細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化

12、細(xì)胞內(nèi)酸中毒，再灌注時(shí)細(xì)胞外酸中毒被緩解，H+外流增加鈉內(nèi)流增加細(xì)胞內(nèi)鈉增加進(jìn)而激活鈉鈣交換鈣內(nèi)流增加。直接作用：細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣泵功能障礙間接作用：先影響鈉鉀泵，使細(xì)胞內(nèi)鈉增多，進(jìn)而激活鈉鈣、氫鈣交換No24鈣超載機(jī)制n1.鈉鈣交換異常 (1)細(xì)胞內(nèi)高Na+直接激活作用 (2)細(xì)胞內(nèi)高H+間接激活作用 (3)PKC活化間接激活作用No25蛋白激酶C對(duì)Na + /Ca2+交換蛋白的間接激活No26腎上腺素能受體促進(jìn)Ca2+內(nèi)流 ACcAMPPKACa2+ATP兒茶酚胺No27鈣超載機(jī)制鈣超載機(jī)制n2.生物膜損傷 (1)細(xì)胞膜損傷n細(xì)胞膜外板和糖被膜由Ca2+緊密聯(lián)結(jié)在一起。n細(xì)胞內(nèi)Ca2

13、+增加可激活磷脂酶，促進(jìn)膜磷脂降解，進(jìn)一步增加膜通透性；n細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化 (2)線粒體及肌漿網(wǎng)膜損傷 線粒體膜損傷抑制氧化磷酸化，使 ATP生成減少，細(xì)胞膜和肌漿網(wǎng)鈣泵能量供應(yīng)不足，促進(jìn)鈣超載的發(fā)生。No28鈣超載損傷的機(jī)制1線粒體功能障礙 2鈣依賴性降解酶的激活3心律失常 4促進(jìn)氧自由基生成5肌原纖維過度收縮先與CaM 蛋白水解酶 核酸內(nèi)切酶 磷脂酶 促進(jìn)膜磷脂分解； 膜磷脂降解產(chǎn)物花生四烯酸、溶血磷脂等增多通過Na+Ca2+交換形成一過性內(nèi)向離子流，在心肌動(dòng)作電位后形成遲后除極，成為引起心律失常的原因之一。 Ca2+向線粒體轉(zhuǎn)移： 早期代償意義。 線粒體過多攝人Ca2+ 增加ATP消耗

14、磷酸鈣沉積干擾氧化磷酸化缺血細(xì)胞重新獲得能量供應(yīng)，在胞漿存在高濃度Ca2+的條件下，肌原纖維發(fā)生過度收縮?？梢鹦募±w維斷裂。缺血-再灌注使缺血期堆積的H+迅速移出，減輕或消除了H+對(duì)心肌收縮的抑制作用。 XH XO 磷脂酶A2AA環(huán)加氧酶、脂加氧酶H2O2、OHNo29 缺血缺血- -再灌注損傷發(fā)生機(jī)制再灌注損傷發(fā)生機(jī)制n自由基的作用自由基的作用n鈣鈣 超超 載載nEC和和PMN的作用的作用No30EC和PMN的作用(一)EC與PMN的激活(二)EC與PMN介導(dǎo)的損傷作用1微血管損傷 無復(fù)流現(xiàn)象(1)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：2細(xì)胞損傷 粘附分子

15、表達(dá) 細(xì)胞膜磷脂降解，花生四烯酸代謝產(chǎn)物增多，其中有些物質(zhì)，如白三烯的趨化作用。 PMN-EC粘附后進(jìn)一步激活釋放趨化介質(zhì)自由基、蛋白水解酶、細(xì)胞因子等，不但可改變自身的結(jié)構(gòu)和功能，而且使周圍組織細(xì)胞受到損傷。白細(xì)胞粘附是微血管血流阻塞的主要原因。 內(nèi)皮細(xì)胞腫脹致管腔狹窄。 激活的VEC和PMN可釋放大量縮血管物質(zhì)，如內(nèi)皮素、血管緊張素、血栓素A，等，而擴(kuò)血管物質(zhì)的合成與釋放減少。 細(xì)胞腫脹使微血管受壓自由基損傷和中性粒細(xì)胞粘附是微血管通透性增高的主要原因。No31第三節(jié) 機(jī)體功能代謝變化一、心臟缺血一再灌注損傷 （一）心功能變化No321. 再灌注性心律失常心律失常（室性心動(dòng)過速和室顫多見）

16、心肌缺血-再灌注纖顫閾降低電解質(zhì)紊亂兒茶酚胺刺激 受體心肌自律性折返形成ATP減少心肌損傷自由基鈣超載缺血-再灌注心律失常發(fā)生機(jī)制No332. 心肌舒縮功能降低可逆性(心肌頓抑)不可逆性心肌舒縮功能 心室內(nèi)壓最大變化速率（dp/dtmax ）左室舒張末壓力（LVEDP）No34心肌頓抑的發(fā)生機(jī)制可逆性缺血-再灌注損傷Na+ /Ca2+交換心肌收縮功能Ca2+敏感性ATP生成鈣超載收縮蛋白損傷線粒體損傷質(zhì)膜通透性離子泵活性蛋白質(zhì)及酶失活脂質(zhì)過氧化肌漿網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白胞漿Na+超載O O2 2.-.-H H2 2O O2 2OHOHNo35n案例案例10-1n患者診斷為急性前間壁心肌梗死，體查：ABP

17、100/75mmHg，心率37次/分，律齊。給予尿激酶溶栓，約10分鐘時(shí)出現(xiàn)室性早搏、室上性心動(dòng)過速及室顫，此即為再灌注性心律失常。血壓降至90/65mmHg,可為心律失常的結(jié)果，也可能出現(xiàn)了心肌頓抑。No36（二）心肌代謝變化缺血-再灌注線粒體損傷血流的沖洗ATP及磷酸肌酸ADP、AMP及其降解產(chǎn)物No37（三）心肌超微結(jié)構(gòu)變化缺血-再灌注心肌出血壞死肌原纖維斷裂溶解、出現(xiàn)收縮帶線粒體損害細(xì)胞膜破裂No38二、腦缺血一再灌注損傷（一）細(xì)胞代謝變化cAMPcGMP磷脂酶激活脂質(zhì)過氧化缺血-再灌注出現(xiàn)病理性慢波ATP、CP、葡萄糖、糖原乳酸興奮性遞質(zhì)抑制性遞質(zhì)No39（二）組織學(xué)變化缺血-再灌注

18、腦水腫腦細(xì)胞壞死膜結(jié)構(gòu)破壞鈉泵功能障礙膜脂質(zhì)過氧化No40三、其它器官缺血-再灌注損傷的變化腸缺血-再灌注有害物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體吸收障礙粘膜屏障通透性腸粘膜損傷腎缺血-再灌注急性腎功能衰竭急性腎小管壞死線粒體損害No41第四節(jié) 防治的病生基礎(chǔ)一、減輕缺血性損傷，控制再灌注條件缺血-再灌注損傷缺血預(yù)處理盡早恢復(fù)血流縮短組織缺血時(shí)間 低壓、低流、低溫、低pH、低鈉及低鈣No42二、改善缺血組織的代謝改善代謝提供外源性ATP應(yīng)用氫醌、細(xì)胞色素C等治療補(bǔ)充糖酵解底物No43三、清除自由基1. 低分子清除劑低分子清除劑細(xì)胞脂質(zhì)部分：維生素E和A 細(xì)胞內(nèi)外水相：半胱氨酸、抗壞血酸、還原型谷胱甘肽（GSH）和NADPH能還原O O2 2、 1 1O O2 2、脂質(zhì)自由基 能還原H H2 2O O2 2 、 過氧化脂質(zhì)、二硫化物等No44 超氧化物岐化酶（SOD）CuZn-SOD（胞漿）Mn-SOD（線粒體）2. 酶性清除劑酶性清除劑過氧化氫酶及過氧化物酶清除H H2 2O O2 2清除H H2 2O O2 2 及O O2 2 CAT2H2H2 2O O2 22H H2 2O+O O2 2No45四、減輕鈣超載抑制鈣超載在再灌注前或即刻應(yīng)用鈣拮抗劑如Na + /Ca2+ 、Na + /H +交換抑制劑再灌注損傷減輕No46五、其它再灌注損傷減輕