缺血再灌注損傷課件整理

患者，男，54歲，因胸悶、大汗1h入急診病房。體查：血壓65/40mmHg，意識淡漠，心率37次/min，律齊。既往有高血壓病史10年，否認(rèn)冠心病史。心電圖示Ⅲ度房室傳導(dǎo)阻滯。給予阿托品、多巴胺、低分子右旋糖酐等進(jìn)行擴(kuò)冠治療。入院上午10時(shí)用尿激酶靜脈溶栓。10時(shí)40分出現(xiàn)陣發(fā)性心室顫動(dòng)（室顫），立即給予除顫，至11時(shí)20分反復(fù)發(fā)生室性心動(dòng)過速、室顫，共除顫7次，同時(shí)給予利多卡因、小劑量異丙腎上腺素后心律轉(zhuǎn)為竇性，血壓平穩(wěn)，意識清楚。冠狀動(dòng)脈造影證實(shí)：右冠狀動(dòng)脈上段85%狹窄，中段78%狹窄。病例分析為什么在溶栓后出現(xiàn)嚴(yán)重的心律失常?1簡史認(rèn)識就從這簡單現(xiàn)象開始1９５５年，Sewell結(jié)扎狗冠狀動(dòng)脈后，如突然解除結(jié)扎，恢復(fù)血流，動(dòng)物室顫而死亡.2

在心肌缺血恢復(fù)血流后，缺血心肌的損傷反而加重

１９６０年，Jennings第一次提出心肌再灌注損傷的概念3１９6７年，Bulkley和Hutchins發(fā)現(xiàn)冠脈搭橋血管再通后的病人發(fā)生心肌細(xì)胞反常性壞死(見后）4心臟介入手術(shù)經(jīng)皮腔內(nèi)冠脈血管成形術(shù)（PTCA）放置支架PTCA結(jié)合支架治療冠心病患者，成功率較高，長期生存率較高

5冠脈支架置入前后1967年，Bulkley和Hutchins發(fā)現(xiàn)冠脈血管再通后的病人發(fā)生心肌細(xì)胞反常性壞死。

6

１９８１年，Greenberg等證實(shí)貓小腸缺血3小時(shí)后再灌注時(shí)，粘膜損傷更嚴(yán)重。7鈣反常（calciumparadox）：以無鈣溶液灌流離體大鼠心臟2分鐘后再以含鈣溶液灌注時(shí)，心肌電信號異常、心臟功能、代謝及形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化，這種現(xiàn)象稱為鈣反常。氧反常（oxygenparadox）：預(yù)先用低氧溶液灌注組織器官或在缺氧條件下培養(yǎng)細(xì)胞一定時(shí)間后，再恢復(fù)正常氧供應(yīng)，組織及細(xì)胞的損傷不僅未能恢復(fù)，反而更趨嚴(yán)重，稱為氧反常。pH反常（pHparadox）：再灌注時(shí)迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而加重細(xì)胞損傷，稱為pH反常。81234h損傷程度加重單純?nèi)毖毖俟鄬?shí)驗(yàn)與臨床資料證明冠脈重新恢復(fù)血流后，有可能造成更嚴(yán)重的心肌損傷9缺血-再灌注損傷概念缺血-再灌注損傷（ischemia-reperfusioninjury,IRI）：

組織缺血一段時(shí)間，當(dāng)血流重新恢復(fù)后，組織的損傷程度較缺血時(shí)進(jìn)一步加重，甚至發(fā)生不可逆性損傷的現(xiàn)象。10第一節(jié)IRI原因和影響因素原因1.組織器官缺血后恢復(fù)血液供應(yīng)；如斷指再植和器官移植等2.一些新的醫(yī)療技術(shù)的應(yīng)用；如冠脈搭橋術(shù)；PTCA等3.體外循環(huán)下心臟手術(shù)；心臟驟停后心肺腦復(fù)蘇；影響因素

1.缺血時(shí)間缺血時(shí)間長，容易導(dǎo)致IRI

2.缺血程度:側(cè)支循環(huán)容易形成者，不易發(fā)生IRI;對氧的需求程度高，容易發(fā)生IRI

3.再灌注條件壓力、溫度、酸堿度和電解質(zhì)濃度等11第二節(jié)IRI的發(fā)生機(jī)制缺血期：

ATP合成減少嘌呤堿、細(xì)胞內(nèi)酸性分解代謝產(chǎn)物增多再灌期：恢復(fù)供氧產(chǎn)生自由基

Ca2+超載炎癥反應(yīng)12機(jī)制缺血再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制：自由基的作用細(xì)胞內(nèi)鈣超載白細(xì)胞的激活13自由基(freeradical):

指外層電子軌道上含有單個(gè)不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。

化學(xué)性質(zhì)活潑氧化性強(qiáng)半衰期短

一、自由基產(chǎn)生增多及其損害作用14自由基(freeradical):指外層電子軌道上含有單個(gè)不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。

種類：①氧自由基

②脂性自由基③活性氧④其它15

①氧自由基(oxygenfreeradical)：

以氧為中心的自由基稱為氧自由基。如：超氧陰離子(O2·)、羥自由基(OH·)

O216SLOW

O2

+H2O2O2+OH+OH

超氧陰離子的Haber-Weiss反應(yīng)(withoutFe3)17FASTFe3

O2

+H2O2O2+OH+OH

Fenton型Haber-Weiss反應(yīng)18②脂性自由基指氧自由基與多不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物，包括烷自由基（L·）、烷氧自由基（LO·）、烷過氧自由基（LOO·）等。19氧自由基

單線態(tài)氧(1O2)

過氧化氫(H2O2)

③活性氧(reactiveoxygenspecies,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20

④

氮中心自由基:包括一氧化氮（NO）、過氧亞硝基陰離子（ONOO-）2122霍金與CuZn-SOD突變所致的脊髓側(cè)索硬化癥232425氧化應(yīng)激反應(yīng)261.血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加2.中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧

3.線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加

4.兒茶酚胺的自身氧化

（三）缺血-再灌注時(shí)自由基增多的機(jī)制27

黃嘌呤氧化酶(XO)10%

黃嘌呤脫氫酶(XD)90%

Ca+2依賴性蛋白酶

1．血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加

28缺血期：缺血組織次黃嘌呤大量堆積；再灌注期：組織內(nèi)超氧陰離子，羥自由基和過氧化氫等大量增加。29

O2H2O2

HOCl

NADPHoxidaseNADPHMPOMPO

NADP+neutrophil

OHNO

O2-

OONO-

OH

中性粒細(xì)胞吞噬時(shí)伴耗氧量顯著增加，產(chǎn)生大量氧自由基的現(xiàn)象，稱呼吸爆發(fā)(RespiratoryBurst)或氧爆發(fā)。

2、中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧303、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加31應(yīng)激、缺氧

交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮

兒茶酚胺分泌增多

代償調(diào)節(jié)作用

氧化產(chǎn)生氧自由基4、兒茶酚胺的自身氧化3233自由基引起缺血再灌注損傷的機(jī)制1.膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)破壞膜的正常結(jié)構(gòu)；促進(jìn)自由基及其他生物活性物質(zhì)生成；改變血管的正常功能；減少ATP生成。34蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián)O二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化OHHO脂肪酸氧化OHHO2.蛋白質(zhì)功能抑制

353.核酸及染色體破壞

OH·毒性作用，堿基羥化、DNA斷裂36總結(jié)：自由基的作用再灌注能使自由基生成增多，自由基生成增多可加重細(xì)胞損傷，故自由基是再灌注損傷極為重要的發(fā)病學(xué)因素和環(huán)節(jié)。37二、鈣超載的作用

[鈣超載]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（calciumoverload）38Na+-Ca2+載體Ca2+

結(jié)合蛋白線粒體肌漿網(wǎng)Ca2+

Ca2+

Ca2+泵Ca2+Ca2+[Ca2+]e：10-3M[Ca2+]i：10-7MVOCROC細(xì)胞內(nèi)Ca2+的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)VOC:voltageoperatedCa2+channel,細(xì)胞膜上電壓依賴性鈣通道ROC:receptoroperatedCa2+channel,受體依賴性鈣通道細(xì)胞外鈣是細(xì)胞內(nèi)鈣濃度的萬倍，細(xì)胞內(nèi)外濃度差的維持涉及細(xì)胞鈣轉(zhuǎn)運(yùn)：39再灌注時(shí)細(xì)胞內(nèi)有過量Ca2+集聚，而且濃度升高的程度與細(xì)胞受損的程度乘正相關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明再灌注期是鈣內(nèi)流增加，而不是鈣外流減少。40

（一）

IRI引起鈣超載的機(jī)制1.Na+/Ca2+交換異常（Na+/Ca2+交換蛋白反向轉(zhuǎn)運(yùn)是主要途徑，有2種情況1）胞內(nèi)高Na+的影響—直接激活

再灌注時(shí)激活Na+/Ca2+交換蛋白，加速Na+外轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)大量Ca2+進(jìn)入胞質(zhì)。3Na+/Ca2+Na+↑Na+/H+

2)胞內(nèi)高H+的影響—間接激活

再灌注時(shí)，激活Na+/H+交換蛋白，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)H+排出，細(xì)胞內(nèi)Na+增加，再灌注后，促進(jìn)Na+/Ca2+交換，引起大量Ca2+內(nèi)流。41IRI引起鈣超載的機(jī)制2.蛋白激酶C（PKC）激活

再灌注時(shí)，內(nèi)源性兒茶酚胺釋放增加，激活G蛋白-PLC信號通路，生成IP3和DG。PIP2PKCGqIP3DGPLCβNEα1受體

Ca2＋Ca2＋H+Na+3Na+Ca2+423.生物膜損傷

細(xì)胞膜通透性增加線粒體膜損傷溶酶體膜損傷肌漿網(wǎng)膜損傷

IRI引起鈣超載的機(jī)制43（二）鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制破壞細(xì)胞膜線粒體功能障礙激活多種酶加重酸中毒細(xì)胞內(nèi)鈣超載是另一個(gè)重要的發(fā)病學(xué)因素和環(huán)節(jié)。44鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制線粒體肌漿網(wǎng)損傷刺激肌漿Ca2+↑ATP酶ATP↓磷脂酶磷脂分解蛋白酶膜和骨架蛋白破壞核酶染色體損傷45三、白細(xì)胞的作用46（一）IRI時(shí)白細(xì)胞增多的機(jī)制SELECTINS

ProgressiveActivationINTEGRINS

CaptureSlowRollingFirmAdhesionTransmigrationRolling趨化因子

粘附分子（adhesionmolecule)

三、白細(xì)胞的作用47缺血再灌注時(shí)白細(xì)胞增多的機(jī)制：1粘附分子生成增多2趨化因子生成增多48

粘附分子（adhesionmolecule)

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。功能：維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)49細(xì)胞損傷（二）白細(xì)胞介導(dǎo)再灌注損傷的機(jī)制微血管損傷微血管內(nèi)血液流變學(xué)改變＃微血管口徑改變微血管通透性增加再灌注損傷50無復(fù)流現(xiàn)象(no-reflowphenomenon

)

恢復(fù)血液灌注后，缺血區(qū)依然得不到充分血流灌注的現(xiàn)象稱無復(fù)流現(xiàn)象

.

1.微血管內(nèi)血液流變學(xué)改變

51總結(jié):IRI的主要發(fā)病機(jī)制再灌注中性粒細(xì)胞無復(fù)流致炎因子↑氧自由基↑鈣超載細(xì)胞損傷缺血O2Ca2+細(xì)胞壞死缺血損傷恢復(fù)52O2-

H2O2HOCl

OH

gut

heart&vessels

airways

brain&nerves第三節(jié)

IRI時(shí)機(jī)體的功能及代謝變化53一、心肌缺血再灌注（MIR）損傷的變化

再灌注性心律失常心肌動(dòng)作電位時(shí)程不均一鈣超載心肌電生理特性改變纖顫閾降低NO減少

心功能變化

心肌舒縮功能降低心肌頓抑鈣超載自由基爆發(fā)性生成54（一）、心功能變化心肌頓抑（myocardialstunning):指心肌經(jīng)短暫缺血并恢復(fù)供血后，在一段較長時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)可逆性舒縮功能降低的現(xiàn)象。

1.缺血-再灌注性心律失常2.心肌舒縮功能下降自由基爆發(fā)性生成和鈣超載是心肌頓抑的主要發(fā)生機(jī)制心功能變化55

心肌代謝變化

ATP含量降低ATP合成的前體物質(zhì)不足缺血心肌對氧利用障礙細(xì)胞膜破壞肌原纖維結(jié)構(gòu)破壞線粒體損傷心肌超微結(jié)構(gòu)變化IRI對心功能的影響561968年由Ames率先報(bào)道腦缺血-再灌注損傷。有人提出細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣聚積及氧自由基導(dǎo)致的脂質(zhì)過氧化在遲發(fā)性神經(jīng)元死亡中起重要作用。二、腦IRI損傷的變化57腦組織富含磷脂，脂質(zhì)過氧化是腦損傷的主要特征腦IRI損傷的變化（一）腦能量代謝變化58腦IRI損傷的變化（二）腦組織形態(tài)學(xué)變化興奮性氨基酸降低（谷氨酸、天門冬氨酸）抑制性氨基酸增多（丙氨酸、γ-氨基丁酸）腦水腫腦細(xì)胞壞死（三）缺血-再灌注引起腦損傷的機(jī)制氨基酸代謝改變自由基的作用59三、小腸的IRI粘膜損傷為主要特征:上皮細(xì)胞損傷、炎性細(xì)胞浸潤、出血和潰瘍1981年Greenberg介紹了腸缺血-再