缺血再灌注損傷

缺血再灌注損傷第一頁，共五十頁，2022年，8月28日1缺血-再灌注損傷的概念

缺血器官在恢復血液灌注后組織損傷進一步加重的現(xiàn)象，稱為缺血－再灌注損傷(ischemia-reperfusioninjury)。1234h單純缺血缺血-再灌注----實驗與臨床資料證明冠脈重新恢復血流后，有可能造成更嚴重的心肌損傷損傷損傷第二頁，共五十頁，2022年，8月28日1缺血-再灌注損傷的概念氧反常（oxygenparadox）：預先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，稱為氧反常。pH反常（pHparadox）：再灌注時迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而加重細胞損傷，稱為pH反常。第三頁，共五十頁，2022年，8月28日1缺血-再灌注損傷的概念鈣反常（calciumparadox）：以無鈣溶液短暫灌流離體大鼠心臟后再以含鈣溶液灌注時，心肌電信號異常、心臟功能、代謝及形態(tài)結構發(fā)生異常變化，這種現(xiàn)象稱為鈣反常。第四頁，共五十頁，2022年，8月28日2缺血-再灌注損傷的原因和條件組織器官缺血后恢復血液供應：

------休克時微循環(huán)的疏通，冠狀動脈痙攣的緩解等一些新的醫(yī)療技術的應用：

------動脈搭橋，溶栓療法，經皮冠狀動脈血管成形術等體外循環(huán)下心臟手術心臟驟停后心、肺、腦復蘇其他：斷肢再植、器官移植等2-1原因第五頁，共五十頁，2022年，8月28日2缺血-再灌注損傷的原因和條件2-2條件缺血時間側枝循環(huán)需氧程度再灌注條件第六頁，共五十頁，2022年，8月28日2缺血-再灌注損傷的原因和條件2-2條件缺血時間缺血時間短，不出現(xiàn)明顯再灌注損傷，缺血時間過長，缺血器官發(fā)生不可逆的嚴重損傷阻斷大鼠左冠狀動脈---5～10min后恢復血流易出現(xiàn)心律失常---短于2min或者長于20min后恢復血流，很少發(fā)生心律失常第七頁，共五十頁，2022年，8月28日2缺血-再灌注損傷的原因和條件2-2條件缺血時間不同器官發(fā)生再灌注損傷所需的缺血時間不同家兔各器官發(fā)生再灌注損傷所需缺血時間：---心：40min---腦：30min---肝：45min---腎：60min---小腸：60min---骨骼?。?hr小動物發(fā)生再灌注損傷所需缺血時間相對較短，大動物相對較長第八頁，共五十頁，2022年，8月28日2缺血-再灌注損傷的原因和條件2-2條件側枝循環(huán)需氧程度再灌注條件壓力、溫度、pH值及電解質濃度再灌注壓力越高，損傷越重適當降低灌注液的溫度和pH值能減輕損傷減少灌注液中Ca2+、Na+含量，適當增加K+、Mg2+含量，有利于減輕再灌注損傷心、腦易發(fā)生可減輕缺血程度第九頁，共五十頁，2022年，8月28日3缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制3-1自由基的損傷作用3-3白細胞的損傷作用3-2細胞內鈣超載的損傷作用第十頁，共五十頁，2022年，8月28日自由基（freeradical）------含有未配對電子的原子、原子團或分子單電子具有成為成對電子的趨向，因此常發(fā)生失去電子或得到電子的反應而顯示出極活潑的化學性質超氧陰離子：O2-.羥自由基：OH·基（radical）------化學中用來表示各種原子團甲基（CH3-）、羥基（OH-）3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用3-1-1自由基的相關概念第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日e-e-+2H+e-+H+e-+H+

O2O2-·H2O2OH?H2OH2O超氧陰離子：O2-.羥自由基：OH·過氧化氫：H2O2活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）------由氧形成、并在分子組成上含有氧的一類化學性質非?；顫姷奈镔|的總稱從化學活性來說，氧自由基與活性氧同義3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用活性氧第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用單線態(tài)氧1O2普通氧（基態(tài)）分子O2（自旋多重度為3）吸收一定能量后，2個未成對電子受激發(fā)從自旋平行轉變?yōu)樽孕雌叫?，自旋多重度?，稱單線態(tài)氧單線態(tài)氧是基態(tài)氧分子的激發(fā)態(tài)，化學反應活性明顯升高第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用自由基的分類脂質過氧化產生的烷自由基（L·）、烷氧基（LO·

）、烷過氧基（LOO·

）脂性自由基氧自由基其他自由基氯自由基（Cl·）、甲基自由基（CH3

·

）、一氧化氮自由基（NO·

）O2-·、OH·

、H2O2、1O2OH·第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用3-1-2自由基的代謝線粒體電子傳遞鏈產生自由基4CytC2++4H++O2———→4CytC3++2H2O細胞色素C氧化酶e-e-+2H+e-+H+e-+H+

O2O2-·H2O2OH?H2OH2O------生理情況下，約有2%的氧生成活性氧其他產生途徑------兒茶酚胺氧化、黃嘌呤氧化酶、中性粒細胞呼吸爆發(fā)等第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用通過fenton反應生成生物體內化學性質最活潑的羥自由基O2-·+H2O2

—→O2+OH·+OH-

Fe2+NO轉換為過氧化硝基陰離子（ONOO-）O2-·+NO→ONOO-

ONOO-+H+→OH·+NO2

第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用抗氧化防御系統(tǒng)酶性抗氧化劑非酶性抗氧化劑超氧化物歧化酶過氧化氫酶谷胱甘肽過氧化物酶谷胱甘肽轉硫酶維生素E類胡蘿卜素維生素C谷胱甘肽第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用機體活性氧的來源及抗氧化防御系統(tǒng)第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日生理功能活性氧活性氮清除生成活性氧活性氮生成清除生成損傷效應疾病抗氧化防御系統(tǒng)3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用3-1-3缺血-再灌注時自由基生成增多的機制黃嘌呤氧化酶形成增多中性粒細胞聚集及激活線粒體功能受損兒茶酚胺增加和氧化第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用黃嘌呤氧化酶形成增多次黃嘌呤+NAD++H2O—→黃嘌呤+NADH+H+正常情況下：黃嘌呤脫氫酶缺氧ATP↓鈣泵功能障礙細胞內Ca2+↑黃嘌呤脫氫酶黃嘌呤氧化酶Ca2+依賴性蛋白水解酶激活缺血時：第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用次黃嘌呤+2O2+2H2O—→黃嘌呤+2O2-·+H+黃嘌呤氧化酶黃嘌呤+2O2+2H2O—→尿酸+2O2-·+H+黃嘌呤氧化酶缺血時：ATP—→ADP—→AMP—→腺嘌呤核苷—→次黃嘌呤核苷—→次黃嘌呤第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用中性粒細胞聚集及激活自由基作用于細胞膜后產生白三烯及補體系統(tǒng)激活后產生的補體C3片段等可吸引大量中性粒細胞聚集缺血再灌注后，缺血區(qū)可見大量中性粒細胞浸潤激活的中性粒細胞通過NADPH氧化酶和NADH氧化酶產生大量自由基NADPH：尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

NADH：尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用O2O2-·NADPHNADP+NADPH氧化酶O2O2-·NADHNAD+NADH氧化酶呼吸爆發(fā)第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用線粒體功能受損4CytC2++4H++O2———→4CytC3++2H2O缺血時線粒體呼吸鏈受損，再灌注時O2涌入而生成大量的自由基Ca2+進入線粒體內可使超氧化物歧化酶減少，對自由基的清除能力降低e-e-+2H+e-+H+e-+H+

O2O2-·H2O2OH?H2OH2O第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用兒茶酚胺增加和氧化缺氧等應激條件下，交感-腎上腺髓質系統(tǒng)的激活可產生大量兒茶酚胺類物質兒茶酚胺的氧化可產生自由基第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用3-3自由基引起缺血-再灌注損傷的機制脂質過氧化損傷蛋白質功能抑制核酸及染色體破壞第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用脂質過氧化損傷各種膜性結構含有豐富的不飽和脂肪酸，極易遭受自由基攻擊，引起脂質過氧化脂質過氧化是一個自由基鏈式反應，生成一系列脂自由基LH+OH·→L·+H2OL·+O2→LOO·LOO·+LH→LOOH+L·LOOH+Fe2+→LO·+OH·+Fe3+L·脂自由基LOO·脂過氧自由基LOOH脂氫過氧化物類Fenton反應第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用1）破壞膜的正常結構膜不飽和脂肪酸減少，膜液態(tài)流動性降低膜通透性增高，Ca2+內流增加2）間接抑制膜蛋白功能鈉泵、鈣泵失靈，引起細胞腫脹和鈣超載膜受體信號轉導障礙第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用3）促進自由基及其它生物活性物質生成4）線粒體損傷減少ATP生成膜脂質過氧化膜磷脂分解花生四烯酸白三烯TXA2PG自由基(+)磷脂酶C磷脂酶D第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用蛋白質功能抑制最易被氧化修飾的是-SH，形成二硫鍵可引起氨基酸殘基的修飾、交聯(lián)、肽鏈斷裂常導致蛋白質變性和功能抑制肌纖維蛋白受損心肌收縮力↓肌漿網鈣轉運蛋白受損鈣調節(jié)異常膜離子通道蛋白受損跨膜離子梯度異常第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日3-1缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---自由基的作用核酸及染色體破壞OH·DNA攻擊堿基修飾骨架斷裂DNA交聯(lián)OH·嘌呤攻擊8-羥基鳥嘌呤8-羥基腺嘌呤C8位OH·嘧啶攻擊羥基嘧啶二羥基嘧啶C5、C6位OH·脫氧核糖攻擊磷酸二酯鍵骨架斷裂C4位第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載3-2-1鈣超載的相關概念鈣超載（calciumoverload）：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(xiàn)象，嚴重者可造成細胞死亡。再灌注損傷時，再灌注區(qū)細胞內有大量Ca2+集聚Ca2+濃度升高程度與細胞受損程度呈正相關第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載3-2-2鈣超載發(fā)生機制Na+-Ca2+交換異常生物膜損傷Na+-Ca2+交換異常細胞內高Na+對Na+/Ca2+交換蛋白的直接激活細胞內高H+對Na+/Ca2+交換蛋白的間接激活蛋白激酶C活化對Na+/Ca2+交換蛋白的間接激活第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載細胞內高Na+和H+對Na+/Ca2+交換蛋白的激活Ca2+↑缺血酸中毒ATP不足H+↑Na+Ca2+Na+↑Na+Ca2+H+Na+第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載蛋白激酶C對Na+/Ca2+交換蛋白的激活PIP2α1受體IP3DAG肌漿網Ca2＋胞漿Ca2+↑PLCPKC腎上腺素H+Na+Na+Ca2+Na+↑腎上腺素β受體Ca2+PIP2：磷脂酰肌醇DAG：甘油二酯IP3：三磷酸肌醇第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載生物膜損傷細胞膜損傷肌漿網膜損傷線粒體膜損傷缺血-再灌注對Ca2+通透性↑Ca2+泵功能↓ATP產生↓細胞內Ca2+↑磷脂酶第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載3-2-3鈣超載引起再灌注損傷的機制促進氧自由基生成加重酸中毒破壞細胞（器）膜線粒體功能障礙激活其他酶的活性第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載促進氧自由基生成加重酸中毒破壞細胞（器）膜激活鈣依賴性蛋白酶，促使黃嘌呤脫氫酶轉變?yōu)辄S嘌呤氧化酶激活ATP酶，水解高能磷酸鹽釋放H+激活磷脂酶，降解膜磷脂膜磷脂降解產物花生四烯酸和溶血磷脂可加重細胞功能紊亂第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日3-2缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---鈣超載線粒體功能障礙激活其他酶的活性線粒體內Ca2+與磷酸根形成不溶性磷酸鈣，干擾線粒體的氧化磷酸化過程蛋白酶：細胞結構蛋白分解核酶：染色體損傷其他損傷效應心肌細胞肌原纖維攣縮、斷裂，細胞骨架破壞引起心率失常第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日3-3缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---白細胞的作用3-3-1缺血-再灌注時白細胞增多的機制趨化因子生成增多黏附分子生成增多白三烯血小板活化因子補體激肽整合素選擇素細胞間粘附分子血管細胞粘附分子第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日3-3缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---白細胞的作用第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日3-3缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制---白細胞的作用3-3-2白細胞介導缺血-再灌注損傷的機制微血管損傷微血管內血液流變學改變：

------白細胞嵌頓、堵塞微循環(huán)血管

------無復流現(xiàn)象微血管口徑的改變：官腔狹窄

------內皮細胞腫脹

------縮血管物質增多，舒血管物質減少微血管通透性增高：

------白細