再灌注損傷(研)

1、2021/8/61（I Ischemiaschemia R Reperfusioneperfusion I Injurynjury）南昌大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院南昌大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室病理生理學(xué)教研室蔡震宇蔡震宇2021/8/62概念概念 ：缺血組織血液灌流恢復(fù)后，其功能和結(jié)構(gòu)不但不能恢復(fù)，且缺血性損傷反而進(jìn)一步加重，這樣的現(xiàn)象稱為缺血缺血- -再灌注損傷再灌注損傷(IRI(IRI）。從實(shí)踐到理論地總結(jié)從實(shí)踐到理論地總結(jié)2021/8/63缺血缺血- -再灌注損傷再灌注損傷1 1、缺血及損傷、缺血及損傷: :缺血的概念.原因/疾病、缺血性損傷及機(jī)制、血流的恢復(fù)措施及再通結(jié)果；、再灌注及損傷：再灌

2、注及損傷：再灌注損傷機(jī)制的研究及思考、再灌注損傷的原因.條件和機(jī)制、以及心臟再灌注損傷及保護(hù)措施。 2021/8/64、缺血的概念：、缺血的概念：血流中斷，組織缺血，導(dǎo)致缺血性損傷。、缺血的原因：、缺血的原因：血管破裂、血栓形成、管壁增厚、血管痙攣、扭曲受壓等。、缺血性疾?。骸⑷毖约膊。和鈧芷屏?、器官血栓形成、動(dòng)脈粥樣硬化、 休克早期、器官蒂扭轉(zhuǎn)及腫瘤壓迫等。、缺血性損傷：、缺血性損傷：萎縮.變性.壞死、凋亡.消失；器官功能減弱； 能量合成下降。5 5、損傷的機(jī)制、損傷的機(jī)制: : 氧氣和營養(yǎng)素的缺乏；代謝產(chǎn)物自身中毒。第一節(jié)缺血及損傷第一節(jié)缺血及損傷2021/8/65臨床臨床血流的恢復(fù)

3、血流的恢復(fù)措施措施：2021/8/66血流再通的實(shí)驗(yàn)、臨床結(jié)果血流再通的實(shí)驗(yàn)、臨床結(jié)果-再灌注損傷(部分案例)1、2、1960年，Jennings第一次提出“心肌再灌注損傷”的概 念，即在心肌缺血恢復(fù)血流后，缺血心肌的損傷反而 加重;3、19672021/8/67第二節(jié)再灌注損傷第二節(jié)再灌注損傷2021/8/68再灌注損傷機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究再灌注損傷機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究1、1978年Hearse最先提出”氧反常“概念；2、1967年Zimmerman首先發(fā)現(xiàn)”鈣反?！爆F(xiàn)象；3、實(shí)驗(yàn)證明:迅速糾正缺血組織的酸中毒會(huì)出現(xiàn) “PH反?！艾F(xiàn)象；4、實(shí)驗(yàn)證明:重新恢復(fù)血流，部分缺血區(qū)并不能得到 充分的血流灌流，即

4、 “無復(fù)流現(xiàn)象”。2021/8/69再灌注損傷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的思考再灌注損傷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的思考 A.部分案例的缺血性損傷能夠恢復(fù)部分案例的缺血性損傷能夠恢復(fù)1、缺血、缺血缺血性損傷缺血性損傷再灌注再灌注/ 結(jié)果結(jié)果 B.部分缺血性損傷反而加重部分缺血性損傷反而加重(再灌注損傷再灌注損傷) A.新?lián)p傷的新?lián)p傷的疊加疊加(氧自由基、鈣超載氧自由基、鈣超載) 2、再灌注損傷機(jī)制分析、再灌注損傷機(jī)制分析 B.缺血性損傷的缺血性損傷的延續(xù)延續(xù)(無復(fù)流現(xiàn)象無復(fù)流現(xiàn)象)2021/8/610再灌注損傷的再灌注損傷的影響因素影響因素/ /1、缺血時(shí)間：缺血時(shí)間過短過長都不易不易再灌注損傷；2、需氧程度：需氧程度越高如心腦

5、等器官就越易易再灌注損傷；3、側(cè)支循環(huán)：缺血后側(cè)支循環(huán)容易建立者不易不易再灌注損傷；4、再灌注條件：低壓.低流.低溫.低PH.低氧.低鈣.低鈉 不易不易再灌注損傷。2021/8/611缺血時(shí)間過短過長都不易再灌注損傷的機(jī)制缺血時(shí)間過短過長都不易再灌注損傷的機(jī)制 過短過短 再灌注損傷期再灌注損傷期 過長過長 機(jī)制機(jī)制: : 缺血缺血 耐受期耐受期 可逆性損傷可逆性損傷 不可逆損傷不可逆損傷 可可IPCIPC化化 萎縮萎縮. .變性變性 細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡2021/8/612心肌預(yù)處理心肌預(yù)處理/ /預(yù)激預(yù)激(IPC)(IPC)概念概念: :經(jīng)過短暫缺血(5-15分鐘)，短暫再灌注（5-10分鐘）之

6、后， 能延長隨后較長時(shí)間的缺血耐受時(shí)間(2040分鐘)。保護(hù)效應(yīng)保護(hù)效應(yīng): :IPC化是機(jī)體激發(fā)內(nèi)源性自我保護(hù)機(jī)制而產(chǎn)生的一種抵抗 缺血損傷的特殊狀態(tài)。機(jī)制機(jī)制: :ATP儲(chǔ)備顯著增多；糖元儲(chǔ)備減少；洗脫H、NH、無機(jī)磷酸鹽 等代謝產(chǎn)物。價(jià)值價(jià)值: :延長心臟手術(shù)時(shí)間；無心絞痛病史要比有心絞痛病史的患者 心肌梗塞損傷更大。2021/8/613活性氧活性氧/氧自由基的作用氧自由基的作用鈣超載微血管損傷/白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙2021/8/614機(jī)制一、氧自由基機(jī)制一、氧自由基/ /活性氧的作用活性氧的作用2021/8/615 自由基自由基 (free radical):(free r

7、adical):指外層電子軌道上含有單個(gè)不配對(duì)電子指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。的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。性質(zhì)性質(zhì): :化學(xué)性質(zhì)活化學(xué)性質(zhì)活潑潑氧化性強(qiáng)氧化性強(qiáng)半衰期短半衰期短O2種類：種類：1.1.氧自由基氧自由基; ; 2. 2.脂性自由基脂性自由基; ; 3. 3.氮中心自由基氮中心自由基; ;2021/8/6161 1、氧自由基、氧自由基 (oxygen free radical)(oxygen free radical)概念概念: :以氧為中心的自由基稱為氧自由基。以氧為中心的自由基稱為氧自由基。種類種類: :超氧陰離子超氧陰離子(O(O2 2)、羥

8、自由基、羥自由基(OH)(OH)作用作用: :強(qiáng)氧化性。強(qiáng)氧化性。O22021/8/617 活性氧的概念活性氧的概念. .種類種類. .生成生成氧自由基 單線態(tài)氧(1O2) 過氧化氫(H2O2) 活性氧活性氧(reactive oxygen species, ROS) 指化學(xué)性質(zhì)活潑的含氧代謝物。脂氫過氧化物及其裂解產(chǎn)物2021/8/618活性氧生成的反應(yīng)式活性氧生成的反應(yīng)式: :O22021/8/619SLOW2Haber-WeissHaber-Weiss反應(yīng)反應(yīng) (without Fe (without Fe 3 3 ) )2021/8/620FAST2FentonFenton型型Habe

9、r-WeissHaber-Weiss反應(yīng)反應(yīng)2021/8/621 2 2、脂性自由基、脂性自由基概念概念: :是指氧自由基與多價(jià)不飽和脂肪酸作用后 生成的中間代謝產(chǎn)物。種類：種類： 烷自由基（L）、烷氧自由基（LO）、 烷過氧自由基（LOO）等。2021/8/6223、氮中心自由基氮中心自由基包括一氧化氮（NO）、過氧亞硝基陰離子（ONOO-）2021/8/6232021/8/6242021/8/6251.黃嘌呤氧化酶形成增加 2.白細(xì)胞呼吸爆發(fā)3.線粒體損傷4.兒茶酚胺的自身氧化5.體內(nèi)清除活性氧的能力下降 2021/8/626 黃嘌呤氧化酶(XO) 10% 黃嘌呤脫氫酶(XD) 90%Ca

10、+2依賴性蛋白酶 1 2021/8/6272021/8/628白細(xì)胞吞噬時(shí)伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象，稱白細(xì)胞吞噬時(shí)伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象，稱呼吸爆發(fā)呼吸爆發(fā). . 2 2、白細(xì)胞、白細(xì)胞呼吸爆發(fā)呼吸爆發(fā)2021/8/629 3 3、線粒體損傷、線粒體損傷2021/8/630缺氧缺氧交感交感- -腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮兒茶酚胺分泌增多兒茶酚胺分泌增多代償調(diào)節(jié)作用代償調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)生氧自由基氧化產(chǎn)生氧自由基4 4、兒茶酚胺的自身氧化、兒茶酚胺的自身氧化2021/8/6312021/8/632氧自由基的損傷作用氧自由基的損傷作用/ /即強(qiáng)氧化損傷即強(qiáng)氧化損傷 1.膜:生物膜的脂質(zhì)過氧化

11、2.質(zhì):蛋白質(zhì)和酶系功能的抑制 3.核:核酸及染色體的破壞2021/8/633氧自由基的損傷作用氧自由基的損傷作用/即強(qiáng)氧化損傷即強(qiáng)氧化損傷2021/8/634生物膜生物膜脂質(zhì)過氧化脂質(zhì)過氧化的結(jié)果的結(jié)果 1 1、膜結(jié)構(gòu)的破壞、膜結(jié)構(gòu)的破壞: : A.細(xì)胞膜細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化: 導(dǎo)致膜的液態(tài)性、流動(dòng)性和通透性的改變； B.細(xì)胞器膜細(xì)胞器膜脂質(zhì)過氧化： 導(dǎo)致溶酶體破裂、線粒體ATP減少、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣處理 障礙鈣超載發(fā)生； 2 2、膜蛋白功能的抑制、膜蛋白功能的抑制: : 膜的受體功能、酶泵功能、離子通道和信號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)功能。2021/8/635-S-S-CH3-S-脂質(zhì)脂質(zhì)- -脂質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)交聯(lián)OOHHO脂

12、肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO從氧化的脂肪從氧化的脂肪酸釋出的酸釋出的 丙二醛丙二醛MDAMDA細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞 氨基酸殘基氨基酸殘基 2021/8/636蛋白質(zhì)和酶系功能抑制蛋白質(zhì)和酶系功能抑制的機(jī)制的機(jī)制 氧自由基導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)過氧化、氧自由基導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)過氧化、 酶巰基過氧化，其結(jié)果可被酶巰基過氧化，其結(jié)果可被丙二醛丙二醛廣泛交聯(lián)，致廣泛交聯(lián)，致 使使蛋白質(zhì)和酶系失活。蛋白質(zhì)和酶系失活。2021/8/637蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)斷裂斷裂蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -蛋蛋白質(zhì)交聯(lián)白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-脂質(zhì)脂質(zhì)- -脂質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)交聯(lián)O二硫交聯(lián)二硫交聯(lián)脂質(zhì)脂質(zhì)- -蛋白蛋白 質(zhì)

13、交聯(lián)質(zhì)交聯(lián)氨基酸氨基酸 氧化氧化OHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO 蛋白質(zhì)和酶系失活蛋白質(zhì)和酶系失活 2021/8/638核酸及染色體的破壞核酸及染色體的破壞2021/8/639DNADNA損傷損傷2021/8/640活性氧/氧自由基的作用鈣超載鈣超載微血管損傷/白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙2021/8/641機(jī)制二、鈣超載機(jī)制二、鈣超載1、概念2、細(xì)胞內(nèi)鈣的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)3、鈣超載的產(chǎn)生機(jī)制4、鈣超載的損傷作用2021/8/642概念概念 : 各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常各種原因引起的細(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，稱為障礙的現(xiàn)

14、象，稱為鈣超載鈣超載。2021/8/643細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)CaCa2+2+的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)Na Na + + -Ca -Ca 2+2+載體載體Ca2+2+ B Pr線粒體線粒體肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)Ca 2+2+ Ca 2+2+ Ca2+泵Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVOCROC2021/8/644鈣超載鈣超載/ /即細(xì)胞內(nèi)鈣增多即細(xì)胞內(nèi)鈣增多的機(jī)制的機(jī)制鈣超載形成機(jī)制鈣超載形成機(jī)制: :1 1、膜鈣通透性增高、膜鈣通透性增高: :膜外板膜外板- -糖被分離、氧自由基糖被分離、氧自由基 膜過氧化、鈣膜磷脂酶激活；膜過氧化、鈣膜磷脂酶激活；2 2、鈣泵

15、功能減弱、鈣泵功能減弱: :缺血缺血ATPATP減少；減少；3 3、Na-CaNa-Ca交換逆向增強(qiáng)及交換逆向增強(qiáng)及NaNaH H交換的間接激活；交換的間接激活；4 4、鈣離子通道的開放、鈣離子通道的開放: :兒茶酚胺增多受體通道開放；兒茶酚胺增多受體通道開放； 鈣超載原因分析鈣超載原因分析: :1 1、細(xì)胞內(nèi)鈣濃度與細(xì)胞受損程度呈正相關(guān)；、細(xì)胞內(nèi)鈣濃度與細(xì)胞受損程度呈正相關(guān)；2 2、缺血數(shù)分鐘，心肌內(nèi)鈣開始升高、缺血數(shù)分鐘，心肌內(nèi)鈣開始升高；再灌注數(shù)分鐘，；再灌注數(shù)分鐘，則顯著升高，且持續(xù)較長時(shí)間；則顯著升高，且持續(xù)較長時(shí)間；3 3、鈣超載主要原因是由于鈣內(nèi)流增加，而不是鈣外流、鈣超載主要原

16、因是由于鈣內(nèi)流增加，而不是鈣外流減少；減少；2021/8/645Na-CaNa-Ca交換逆向增強(qiáng)及交換逆向增強(qiáng)及NaNaH H交換的間接激活交換的間接激活1、 Na-CaNa-Ca交換蛋白具有雙向轉(zhuǎn)運(yùn)作用交換蛋白具有雙向轉(zhuǎn)運(yùn)作用: :取決于細(xì)胞內(nèi)外Na梯度。生理狀態(tài)是Na向內(nèi)而Ca往外，即正向調(diào)節(jié)；再灌注時(shí)因胞內(nèi)Na多，則逆向交換增強(qiáng)，即鈣超載；2 2、 NaNaH H交換增強(qiáng)間接激活交換增強(qiáng)間接激活Na-CaNa-Ca逆向交換逆向交換: :再灌注時(shí)胞外H迅速?zèng)_洗，則H往外而Na向內(nèi)激活Na往外而Ca向內(nèi)，即間接激活Na-Ca逆向交換，導(dǎo)致鈣超載；2021/8/6462021/8/647 鈣超

17、載的損傷作用鈣超載的損傷作用1.1.線粒體功能障礙線粒體功能障礙: :鈣線粒體轉(zhuǎn)移ATP消耗增加，且鈣鹽沉積， 影響線粒體功能；2.2.激活磷脂酶激活磷脂酶: : 鈣激活磷脂酶，水解膜磷脂，損傷生物膜； 3.3.促進(jìn)氧自由基的生成促進(jìn)氧自由基的生成: :鈣激活鈣依賴性蛋白質(zhì)激酶，催化 氧自由基的形成，產(chǎn)生損傷放大效應(yīng)； 4.4.再灌注性心律失常再灌注性心律失常: :以快速型心律失常為主， 機(jī)制是Na-Ca交換形成一過性離子流；5.5.肌原纖維過度收縮肌原纖維過度收縮: :鈣超載持續(xù)收縮，收縮帶出現(xiàn)，心肌纖維 斷裂，甚至心肌出血。 2021/8/648活性氧/氧自由基的作用鈣超載微血管損傷微血管

18、損傷/白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙2021/8/649機(jī)制三、微血管損傷機(jī)制三、微血管損傷/ /白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用微血管損傷微血管損傷/ /無復(fù)流現(xiàn)象的出現(xiàn)無復(fù)流現(xiàn)象的出現(xiàn): :主要是由于再灌注時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)主要是由于再灌注時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)胞和白細(xì)胞的強(qiáng)烈激活及其相互作用的結(jié)果。胞和白細(xì)胞的強(qiáng)烈激活及其相互作用的結(jié)果。1、再灌注時(shí)血管內(nèi)皮細(xì)胞被激活且釋放并大量合成粘附分子粘附分子，再加上白三烯和炎癥介子的強(qiáng)烈趨化作用，導(dǎo)致它們大量聚集/粘附/激化，從而造成微血管損傷和無復(fù)流現(xiàn)象的出現(xiàn)；2、無復(fù)流現(xiàn)象的機(jī)制就是激活的血管內(nèi)皮細(xì)胞和白細(xì)胞相互作用對(duì)血液流變學(xué)、微血管口徑及血管通透

19、性的影響。2021/8/650 粘附分子（粘附分子（adhesion molecule)adhesion molecule) 指細(xì)胞合成的、可促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間粘附的一類大分子的總稱，如整合素、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。 具有維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整；加強(qiáng)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用具有維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整；加強(qiáng)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用. .2021/8/651白細(xì)胞的聚集過程白細(xì)胞的聚集過程SELECTINSProgressive ActivationINTEGRINSCaptureSlow RollingFirm AdhesionTransmigrationRolling趨化因子趨化因子粘附分子（粘附分子（adhesion molecule)2021/8/652微血管損傷微血管損傷/ /白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用結(jié)果結(jié)果: :阻塞微循環(huán)阻塞微循環(huán) / /無復(fù)流現(xiàn)象無復(fù)流現(xiàn)象 恢復(fù)血液灌注后，缺血區(qū)