再灌注損傷課件

第十章缺血-再灌注損傷Ischemiareperfusioninjury組織經缺血一再灌注后，損傷進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)細胞一定時間后，再恢復正常氧供應，組織及細胞的損傷不僅未能恢復，反而更趨嚴重。鈣反常（calciumparadox）預先用無鈣溶液灌流大鼠心臟2min，再用含鈣溶液進行灌流時，心肌細胞酶釋放增加、肌纖維過度收縮及心肌電信號異常pH反常（pHparadox）缺血-再灌時，迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而會加重缺血-再灌注損傷。缺血-再灌注損傷的現象氧反常2

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

如器官移植及斷肢再植術后

3．某一血管再通后動脈搭橋術、PTCA、溶栓療法等以及冠狀動脈痙攣的緩解后。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.缺血時間2．側支循環(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)生機制

一、自由基的作用二、鈣超載三、白細胞的作用

第二節(jié)缺血一再灌注損傷

的發(fā)生機制一、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不配對電子的原子、原子團和分子的總稱。

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●活性氧生成反應式O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-7

（二）氧自由基生成增多的機制

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多

2．中性粒細胞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．中性粒細胞中性粒細胞吞噬↑：

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）→中性粒細胞↑→再灌注↑

氧自由基↑→

正常NADPHNADH

氧化酶O2組織損傷

2．中性粒細胞中性粒細胞吞噬↑：O2→氧自由基↑↓103．線粒體缺血缺氧→ATP↓線粒體內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→→↓→兒茶酚胺調節(jié)作用氧化產物氧自由基缺血缺氧→→↓→兒茶酚胺調節(jié)作用氧化產物氧自由基12

（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質過氧化（lipidperoxidation）增強①破壞膜的正常結構②間接抑制膜蛋白功能③促進自由基及其它生物活性物質生成④減少ATP生成

2．蛋白質功能抑制3．破壞核酸及染色體（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質過氧化（lipidp13-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細胞膜結構示意圖-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細胞膜結14OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH3-S-O-S-S-蛋白質斷裂蛋白質-蛋白質交聯二硫交聯脂質-蛋白質交聯氨基酸氧化從氧化的脂肪酸釋出的丙二醛脂質-脂質交聯脂肪酸氧化OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH15

二、鈣超載

各種原因引起的細胞內鈣含量異常增多并導致細胞結構損傷和功能代謝障礙的現象稱為鈣超載（calciumoverload）二、鈣超載

各種原因引起的細胞內鈣含16（－）細胞內鈣超載的機制

1．Na+／Ca2+交換異常（l）細胞內高Na+對Na+／Ca2+交換蛋白的直接激活（2）細胞內高H+對Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（3）蛋白激酶C（PKC）活化對Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（－）細胞內鈣超載的機制1．Na+／Ca2+交換異常17GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌絲肌漿網去甲腎上腺素PIP2蛋白激酶C對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）細胞膜損傷（2）線粒體及肌漿網膜損傷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→一過性內向離子流→遲后除極4．促進氧自由基生成5．肌原纖維過度收縮——收縮帶

①缺血-再灌注→細胞內鈣超載→肌原纖維過度收縮

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制

1．線粒體功能障20

三、白細胞的作用與無復流現象

（no-reflowphenomenon）

（一）再灌注白細胞激活再灌注損傷

細胞膜磷脂降解激活中性粒細胞中性粒細胞和內皮細胞

花生四烯酸代謝產物↑

釋放趨化作用的炎性介質

表達和釋放粘附分子

中性粒細胞粘附、聚集和浸潤三、白細胞的作用與無復流現象

（no-reflo21（二）中性粒細胞介導的缺血一再灌注損傷

1．微血管損傷

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

激活的血管內皮細胞與中性粒細胞釋放的大量生物活性物質，通過改變自身的結構和功能，使周圍組織細胞受到損傷。2．細胞損傷23缺血

再灌注

中性粒細胞

致炎因子↑

氧自由基↑無復流細胞損傷

缺血一再灌注損傷的主要發(fā)病機制

鈣超載

細胞壞死

缺血損傷恢復

O2

Ca2+

缺血再灌注中性粒細胞致炎因子↑氧自由基↑無復24第三節(jié)缺血一再灌注損傷時機體的

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）機制：⑴、鈣超載-持續(xù)性內向電流→延遲后除極→傳導緩慢→心律失常⑵、再灌注心肌動作電位時程的不均一性→多個興奮折返環(huán)路形成。第三節(jié)缺血一再灌注損傷時機體的

功能及代謝25

2．心肌舒縮功能降低

表現為心輸出量減少，心室內壓最大變化速率降低(±dp/dtmax)，左室舒張末期壓力（LVEDP）升高，出現心肌頓抑。2．心肌舒縮功能降低表現為心輸出量減少，心室內26心肌頓抑（myocardialstunning）

概念：心肌缺血后-再灌注，血流已恢復或基本恢復正常后，一定時間內心肌出現可逆性收縮功能降低的現象。

機制：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↑脂質過氧化蛋白質及酶失活O2H2O2OH肌漿網鈣轉運蛋白↓質膜通透性↑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及其降解產物含量升高。再灌注后心肌ATP及磷酸肌酸↓ADP、AMP及其降解產物↓（三）心肌超微結構的變化

表現為細胞膜破壞，線粒體腫脹、嵴斷裂、溶解、空泡形成，基質內致密顆粒增多，肌原纖維斷裂、節(jié)段性溶解，出現收縮帶，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細胞代謝的變化

ATP、CP、Gs、糖原↓乳酸↑↑cAMP↑cGMP↓病理性慢波缺血再灌注cAMP↑↑cGMP↓↓病理性慢波加重抑制性神經遞質↑興奮性神經遞質↓二、腦缺血一再灌注損傷的變化（－）腦缺血一再灌注損傷時細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，骨骼肌：肌肉微血管和細胞損傷，自由基生成增多，脂質過氧化增強。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

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：存在于細胞脂質部分的自由基清除劑存在于細胞內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

病理生理基礎一、減32第十章缺血-再灌注損傷Ischemiareperfusioninjury組織經缺血一再灌注后，損傷進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)細胞一定時間后，再恢復正常氧供應，組織及細胞的損傷不僅未能恢復，反而更趨嚴重。鈣反常（calciumparadox）預先用無鈣溶液灌流大鼠心臟2min，再用含鈣溶液進行灌流時，心肌細胞酶釋放增加、肌纖維過度收縮及心肌電信號異常pH反常（pHparadox）缺血-再灌時，迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而會加重缺血-再灌注損傷。缺血-再灌注損傷的現象氧反常34

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

如器官移植及斷肢再植術后

3．某一血管再通后動脈搭橋術、PTCA、溶栓療法等以及冠狀動脈痙攣的緩解后。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.缺血時間2．側支循環(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)生機制

一、自由基的作用二、鈣超載三、白細胞的作用

第二節(jié)缺血一再灌注損傷

的發(fā)生機制一、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不配對電子的原子、原子團和分子的總稱。

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●活性氧生成反應式O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-39

（二）氧自由基生成增多的機制

1．黃瞟吟氧化酶的形成增多

2．中性粒細胞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．中性粒細胞中性粒細胞吞噬↑：

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）→中性粒細胞↑→再灌注↑

氧自由基↑→

正常NADPHNADH

氧化酶O2組織損傷

2．中性粒細胞中性粒細胞吞噬↑：O2→氧自由基↑↓423．線粒體缺血缺氧→ATP↓線粒體內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→→↓→兒茶酚胺調節(jié)作用氧化產物氧自由基缺血缺氧→→↓→兒茶酚胺調節(jié)作用氧化產物氧自由基44

（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質過氧化（lipidperoxidation）增強①破壞膜的正常結構②間接抑制膜蛋白功能③促進自由基及其它生物活性物質生成④減少ATP生成

2．蛋白質功能抑制3．破壞核酸及染色體（三）自由基的損傷作用

1．膜脂質過氧化（lipidp45-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細胞膜結構示意圖-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常細胞膜結46OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH3-S-O-S-S-蛋白質斷裂蛋白質-蛋白質交聯二硫交聯脂質-蛋白質交聯氨基酸氧化從氧化的脂肪酸釋出的丙二醛脂質-脂質交聯脂肪酸氧化OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH47

二、鈣超載

各種原因引起的細胞內鈣含量異常增多并導致細胞結構損傷和功能代謝障礙的現象稱為鈣超載（calciumoverload）二、鈣超載

各種原因引起的細胞內鈣含48（－）細胞內鈣超載的機制

1．Na+／Ca2+交換異常（l）細胞內高Na+對Na+／Ca2+交換蛋白的直接激活（2）細胞內高H+對Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（3）蛋白激酶C（PKC）活化對Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活（－）細胞內鈣超載的機制1．Na+／Ca2+交換異常49GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌絲肌漿網去甲腎上腺素PIP2蛋白激酶C對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）細胞膜損傷（2）線粒體及肌漿網膜損傷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→一過性內向離子流→遲后除極4．促進氧自由基生成5．肌原纖維過度收縮——收縮帶

①缺血-再灌注→細胞內鈣超載→肌原纖維過度收縮

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制

1．線粒體功能障52

三、白細胞的作用與無復流現象

（no-reflowphenomenon）

（一）再灌注白細胞激活再灌注損傷

細胞膜磷脂降解激活中性粒細胞中性粒細胞和內皮細胞

花生四烯酸代謝產物↑

釋放趨化作用的炎性介質

表達和釋放粘附分子

中性粒細胞粘附、聚集和浸潤三、白細胞的作用與無復流現象

（no-reflo53（二）中性粒細胞介導的缺血一再灌注損傷

1．微血管損傷

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

激活的血管內皮細胞與中性粒細胞釋放的大量生物活性物質，通過改變自身的結構和功能，使周圍組織細胞受到損傷。2．細胞損傷55缺血

再灌注

中性粒細胞

致炎因子↑

氧自由基↑無復流細胞損傷

缺血一再灌注損傷的主要發(fā)病機制

鈣超載

細胞壞死

缺血損傷恢復

O2

Ca2+

缺血再灌注中性粒細胞致炎因子↑氧自由基↑無復56第三節(jié)缺血一再灌注損傷時機體的

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）機制：⑴、鈣超載-持續(xù)性內向電流→延遲后除極→傳導緩慢→心律失常⑵、再灌注心肌動作電位時程的不均一性→多個興奮折返環(huán)路形成。第三節(jié)缺血一再灌注損傷時機體的

功能及代謝57

2．心肌舒縮功能降低

表現為心輸出量減少，心室內壓最大變化速率降低(±dp/dtmax)，左室舒張末期壓力（LVEDP）升高，出現心肌頓抑。2．心肌舒縮功能降低表現為心輸出量減少，心室內58心肌頓抑（myocardialstunning）

概念：心肌缺血后-再灌注，血流已恢復或基本恢復正常后，一定時間內心肌出現可逆性收縮功能降低的現象。

機制：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