缺血再灌注損傷

缺血-再灌注(guànzhù)損傷

Ischemia-reperfusioninjury

I/RI第一頁，共四十九頁。整理課件目錄一、概論*二、缺血-再灌注損傷的機(jī)制(jīzhì)**自由基（freeradical）鈣超載（calciumoverload）白細(xì)胞（leukocyte）

無復(fù)流現(xiàn)象（no-reflowphenomenon）三、心臟I/RI（MIRI）的主要表現(xiàn)四、缺血-再灌注損傷防治的病理生理學(xué)基礎(chǔ)第二頁，共四十九頁。整理課件缺血-再灌注(guànzhù)損傷(Ischemia-reperfusioninjury,I/RI):

給缺血組織恢復(fù)(huīfù)血液灌流，部分動物或患者缺血區(qū)的細(xì)胞功能代謝障礙及結(jié)構(gòu)破壞反而比永久性缺血區(qū)更為嚴(yán)重的反?，F(xiàn)象。其反?，F(xiàn)象(fǎnchánɡxiànxiànɡ)包括：氧反常、鈣反常、pH反常等。缺血性損傷（ischemicinjury）

組織供血量性減少細(xì)胞損傷一、概論第三頁，共四十九頁。整理課件氧反常(fǎncháng)：鈣反常：PH反常：

缺血-再灌注損傷，兩者是獨(dú)立而又相互聯(lián)系的病理過程，再灌注損傷實質(zhì)上是將在缺血損傷期處于可逆損傷的細(xì)胞(xìbāo)經(jīng)恢復(fù)血流轉(zhuǎn)化為不可逆損傷。第四頁，共四十九頁。整理課件血管(xuèguǎn)壞死(huàisǐ)組織瀕危(bīnwēi)組織正常組織缺血-再灌注損傷示意圖第五頁，共四十九頁。整理課件缺血再灌注損傷的普遍性：不同種屬、各種組織器官都可發(fā)生(fāshēng)再灌注損傷。1960年，Jenning提出心臟I/RI(MIRI)1968至今：相繼提出腦、腎、肺、腸、皮膚I/RI臨床現(xiàn)象:bypasssurgery(搭橋手術(shù))shocktreatment（休克治療）organtransplantation(器官移植)thrombolysis（溶栓療法）

第六頁，共四十九頁。整理課件I/RI的原因(yuányīn)和條件缺血時間：缺血20－40min再灌注為可逆性損傷期；缺血40－60min后再灌注為不可逆損傷期。側(cè)支循環(huán)：缺血后不易形成(xíngchéng)側(cè)支循環(huán)的組織再灌注條件:Ca2+、Na+濃度高需氧程度：對氧需求高的組織原因:①循環(huán)障礙后恢復(fù)血流---休克(xiūkè)

②組織器官缺血恢復(fù)血流---冠脈痙攣緩解、斷肢再植、器官移植、心臟體外循環(huán)后恢復(fù)血流③血管再通---溶栓療法、動脈搭橋術(shù)影響因素:以下條件更易發(fā)生I/RI

第七頁，共四十九頁。整理課件二、缺血-再灌注(guànzhù)損傷的機(jī)制自由基（freeradical）

鈣超載（calciumoverload）白細(xì)胞（leukocyte）第八頁，共四十九頁。整理課件（一）自由基的作用(zuòyòng)1.自由基的概念和代謝2.再灌注時氧自由基生成增多的機(jī)制(jīzhì)

3.自由基介導(dǎo)缺血再灌注損傷機(jī)制第九頁，共四十九頁。整理課件1）自由基（freeradical)的概念(gàiniàn)和類型H??O??????HH++OH????????–H?+OH???????自由基：外層(wàicénɡ)電子軌道有單個不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。又稱游離基。1.自由基的概念(gàiniàn)和代謝第十頁，共四十九頁。整理課件活性氧（reactiveoxygenspeciesROS）：

由氧自由基（O2?OH?）、H2O2和′O2

組成(zǔchénɡ)

-脂性自由基：是氧自由基與多聚不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝(dàixiè)產(chǎn)物，氧自由基：由氧誘發(fā)(yòufā)的自由基，屬非脂性自由基。

超氧陰離子自由基

O2?，羥自由基OH?

-一氧化氮（NO）：弱氧化劑，是一種氣體自由基。第十一頁，共四十九頁。整理課件

自由基和離子不同，前者是具有(jùyǒu)共價鍵的化合物發(fā)生均裂的產(chǎn)物，后者則是異裂的產(chǎn)物。自由基在體內(nèi)存在的時間短（平均壽命僅1ms），化學(xué)性質(zhì)極其活潑，易和其他物質(zhì)反應(yīng)(fǎnyìng)形成新的自由基，呈現(xiàn)自由基的連鎖反應(yīng)；易于失去電子和奪取電子，特別是氧化作用很強(qiáng)，具有強(qiáng)烈的引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用。第十二頁，共四十九頁。整理課件生理情況下，約有2％-4％的自由基產(chǎn)生。它們可經(jīng)細(xì)胞內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)、過氧化氫(ɡuòyǎnɡhuàqīnɡ)酶(CAT)等抗氧化酶及時清除，對機(jī)體并無有害影響。病理情況下，活性氧可引發(fā)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞損傷甚至死亡。第十三頁，共四十九頁。整理課件2）自由基的代謝(dàixiè)

O2O2–H2O2

OH2H2O

e-e-+2H+e-+H+e-+H+O2–的產(chǎn)生途徑(tújìng)：生理調(diào)節(jié)下，約1％-2％的氧接受一個電子生成O2–。

Hb、肌紅蛋白、兒茶酚胺、酶等氧化;毒物作用于細(xì)胞，電離輻射等。第十四頁，共四十九頁。整理課件

H2O2的生成途徑(tújìng)：

O2–歧化反應(yīng)：

SOD

O2–＋O2–＋2H

+

H2O2＋

O2

第十五頁，共四十九頁。整理課件O2–＋H2O2Fe3+Cu2+O2＋OH－＋OH

Fenton反應(yīng)(fǎnyìng)

OH

的生成途徑(tújìng)：

OH

是最活躍最強(qiáng)力的自由基。

第十六頁，共四十九頁。整理課件2.再灌注時氧自由基生成增多(zēnɡduō)的機(jī)制⑴黃嘌呤氧化酶形成增多：血管(xuèguǎn)內(nèi)皮細(xì)胞源性

黃嘌呤脫氫酶（XD）－氧化酶（XO）系統(tǒng)第十七頁，共四十九頁。整理課件⑵中性粒細(xì)胞----呼吸(hūxī)爆發(fā)：白細(xì)胞源性再灌注時中性粒細(xì)胞被激活，耗氧量增加，產(chǎn)生呼吸爆發(fā)，所攝氧絕大部分（70％-90%）經(jīng)磷酸(línsuān)戊糖旁路產(chǎn)生氧自由基。O2

O·2

一般認(rèn)為，XO源性自由基生成增加(zēngjiā)是原發(fā)性的，而中性粒細(xì)胞源性自由基增加(zēngjiā)則是繼發(fā)性的。－e-第十八頁，共四十九頁。整理課件⑶線粒體----單電子還原(huányuán)增多：ATP、Ca2+超載(chāozài)、細(xì)胞色素氧化酶功能障礙O2O2?e--⑷兒茶酚胺自氧化(yǎnghuà)增強(qiáng)：

單胺氧化酶腎上腺素腎上腺素紅＋O·2

第十九頁，共四十九頁。整理課件3.自由基介導(dǎo)缺血-再灌注(guànzhù)損傷1）生物膜脂質(zhì)過氧化

再灌注(guànzhù)時形成大量自由基，尤其OH?，可引發(fā)生物膜多價不飽和脂肪酸均裂，形成脂性自由基，產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化→生物膜多價不飽和脂肪酸/蛋白質(zhì)↓，使膜脂質(zhì)微環(huán)境改變，導(dǎo)致：

①膜結(jié)構(gòu)破壞②膜蛋白功能抑制③線粒體膜脂質(zhì)過氧化④其它生物活性物質(zhì)的形成第二十頁，共四十九頁。整理課件

誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)產(chǎn)生(chǎnshēng)

ROS激活PLA2

促進(jìn)自由基產(chǎn)生和脂質(zhì)過氧化

產(chǎn)生PGs、TXA2、LT等高度生物活性物質(zhì)

促進(jìn)血栓形成，加重再灌注(guànzhù)損傷！ROS激活轉(zhuǎn)錄因子(yīnzǐ)NF-kB

白細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞粘附第二十一頁，共四十九頁。整理課件2）蛋白質(zhì)變性和酶活性降低

自由基細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白和酶的活性中心的巰基氧化，形成二硫鍵，引起蛋白質(zhì)分子變性、聚合、降解甚至肽鏈斷裂。丙二醛（重要的交聯(lián)因子）胞漿蛋白和膜蛋白及某些酶交聯(lián)成二聚體，導(dǎo)致蛋白質(zhì)（酶）變性和功能(gōngnéng)喪失。大分子物質(zhì)交聯(lián)后沉積在細(xì)胞內(nèi)，呈褐色，與老年斑有關(guān)。第二十二頁，共四十九頁。整理課件第二十三頁，共四十九頁。整理課件3）DNA斷裂和染色體畸變

自由基對細(xì)胞的毒性作用和損傷細(xì)胞基質(zhì)，主要表現(xiàn)為染色體畸變、核酸堿基改變或DNA斷裂。80％為OH?所致。

使核酸分子的完整性破壞，導(dǎo)致染色體畸變，發(fā)生遺傳(yíchuán)突變或細(xì)胞死亡。線粒體DNA損傷：誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。第二十四頁，共四十九頁。整理課件（二）細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)鈣超載

（Calciumoverload）

有人認(rèn)為I/RI的可逆期損傷主要與氧自由基損傷有關(guān)，而不可逆損傷則與鈣超載有關(guān)。

鈣反常、PH反常、氧反?！?xì)胞內(nèi)Ca2+濃度均有增加(zēngjiā)。

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。

機(jī)制第二十五頁，共四十九頁。整理課件1.細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)2.再灌注時細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制3.鈣超載引起(yǐnqǐ)再灌注損傷的機(jī)制

第二十六頁，共四十九頁。整理課件1.細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)Ca2+進(jìn)入胞液的途徑：是順濃度梯度的被動過程細(xì)胞膜鈣通道細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)鈣庫釋放通道Ca2+離開胞質(zhì)的途徑：是逆濃度梯度、耗能的主動過程鈣泵：存在于質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜和線粒體膜上Na+/

Ca2+交換：第二十七頁，共四十九頁。整理課件⑴Na+-Ca2+交換異常：

①細(xì)胞內(nèi)高Na+對Na+／Ca2+交換蛋白的直接激活

②細(xì)胞內(nèi)高H+對Na+／Ca2+交換蛋白的間接激活

缺血時：細(xì)胞內(nèi)Na+↑，細(xì)胞內(nèi)酸中毒H+↑再灌注時：能量和PH恢復(fù)，細(xì)胞內(nèi)外PH梯度(tīdù)差激活H+-Na+交換，細(xì)胞內(nèi)Na+↑↑→激活Na+-Ca2+交換蛋白→細(xì)胞外Ca2+大量內(nèi)流。

2.再灌注(guànzhù)時細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制

第二十八頁，共四十九頁。整理課件H+3Na+ischemiareperfusionNa+Ca2+IncreasedNa+-Ca2+exchange第二十九頁，共四十九頁。整理課件缺血、再灌注(guànzhù)時，內(nèi)源性兒茶酚胺釋放增多：α-受體：激活G蛋白-磷脂酶C（PLC）介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)磷脂酰肌醇（PIP2)分解，

→IP3→肌漿網(wǎng)釋放Ca2+↑→甘油二酯→蛋白激酶C（PKC）刺激H+-Na+交換，進(jìn)而Na+-Ca2+交換，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超載

β-受體：通過激活腺苷酸環(huán)化酶，使受體操縱性鈣通道和膜電壓依賴性L-型鈣通道開放，引起(yǐnqǐ)Ca2+內(nèi)流增加。③蛋白激酶C活化對Na+／Ca2+交換蛋白的間接(jiànjiē)激活第三十頁，共四十九頁。整理課件第三十一頁，共四十九頁。整理課件⑵生物膜損傷：

細(xì)胞膜損傷：缺血或無鈣液灌流時細(xì)胞外板與糖被表面分離；再灌注時磷脂酶激活→降解(jiànɡjiě)膜磷脂再灌注時氧自由基→細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化↑。

線粒體及肌漿網(wǎng)損傷→鈣泵功能↓線粒體膜損傷→氧化磷酸化障礙(zhàngài)→ATP生成↓→鈣泵功能↓→線粒體及肌漿網(wǎng)攝取鈣降低→胞漿內(nèi)游離鈣增多。第三十二頁，共四十九頁。整理課件3.鈣超載引起再灌注(guànzhù)損傷的機(jī)制第三十三頁，共四十九頁。整理課件Na+-Ca2+交換Ca2+超載的主要后果

Ca2+超載線粒體沉積激活磷脂酶ATP水解酶核酸內(nèi)切酶激活各種Ca2+依賴通路線粒體功能障礙產(chǎn)能↓耗能↑肌原纖維過度收縮激活蛋白水解酶自由基↑膜磷脂降解PGs、TXA2↑細(xì)胞變性壞死再灌注性心律失常XD→XO一過性內(nèi)向離子流肌肉攣縮、斷裂，細(xì)胞骨架破壞血栓形成生物膜損傷加重酸中毒細(xì)胞凋亡第三十四頁，共四十九頁。整理課件（三）白細(xì)胞的作用(zuòyòng)（leukocyte）

1.再灌注時白細(xì)胞聚集、激活機(jī)理：

⑴趨化因子生成增多：細(xì)胞膜磷脂(línzhī)降解→白三烯、PAF、補(bǔ)體、激肽。⑵白細(xì)胞本身釋放炎癥介質(zhì)：IL-8等。⑶粘附分子增加：

第三十五頁，共四十九頁。整理課件微血管損傷：無復(fù)流現(xiàn)象

微血管內(nèi)血液流變學(xué)改變:滾動現(xiàn)象微血管口徑狹窄:縮血管物質(zhì)(wùzhì)的釋放(ET、TXA2),內(nèi)皮細(xì)胞腫脹微血管通透性增高2.白細(xì)胞聚集(jùjí)在再灌注損傷中的作用

細(xì)胞損傷:激活的白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞都可釋放生物(shēngwù)活性物使自身及周圍組織細(xì)胞受到損傷。第三十六頁，共四十九頁。整理課件概念：缺血后重新恢復(fù)血流，缺血區(qū)并不能得到充分灌注現(xiàn)象，這是缺血的延續(xù)和疊加，使缺血區(qū)損傷(sǔnshāng)加重。機(jī)制：中性粒細(xì)胞引起的毛細(xì)血管栓塞可能是主要因素。

毛細(xì)血管內(nèi)塞外壓無復(fù)流現(xiàn)象

無復(fù)流現(xiàn)象(xiànxiàng)（no-reflowphenomenon）第三十七頁，共四十九頁。整理課件

綜上，目前認(rèn)為氧自由基和細(xì)胞內(nèi)鈣超載是缺血-再灌注損傷的基本(jīběn)機(jī)制，細(xì)胞內(nèi)鈣超載是細(xì)胞不可逆損傷的共同通路。第三十八頁，共四十九頁。整理課件

缺血

再灌注(guànzhù)

中性(zhōngxìng)粒細(xì)胞

致炎因子(yīnzǐ)↑

氧自由基↑無復(fù)流細(xì)胞損傷

缺血-再灌注損傷的主要發(fā)病機(jī)制

鈣超載

細(xì)胞壞死

缺血損傷恢復(fù)

O2

Ca2+

總結(jié)第三十九頁，共四十九頁。整理課件三、心臟I/RI的主要(zhǔyào)表現(xiàn)

（一）心功能變化：

1.心肌舒縮功能降低：靜止張力↑發(fā)展(fāzhǎn)張力↓2.再灌注性心律失常

3.再灌注性心肌頓抑（二）心肌能量代謝改變：（三）心肌超微結(jié)構(gòu)改變:第四十頁，共四十九頁。整理課件

心肌(xīnjī)舒縮功能降低

表現(xiàn)(biǎoxiàn)為心輸出量減少，心室內(nèi)壓最大變化速率降低(±dp/dtmax)，左室舒張末期壓力（LVEDP）升高，出現(xiàn)心肌頓抑。第四十一頁，共四十九頁。整理課件心律失常

（室速、室顫）

機(jī)制：⑴鈣超載-持續(xù)性內(nèi)向電流→延遲后除極→傳導(dǎo)緩慢→心律失常⑵再灌注心肌(xīnjī)動作電位時程的不均一性→多個興奮折返環(huán)路形成。第四十二頁，共四十九頁。整理課件心肌(xīnjī)頓抑（myocardialstunning）

概念：心肌缺血后-再灌注，血流已恢復(fù)或基本恢復(fù)正常后，一定時間內(nèi)心肌出現(xiàn)可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。機(jī)制(jīzhì)：自由基生成↑、鈣超載第四十三頁，共四十九頁。整理課件腦I/RI的主要(zhǔyào)表現(xiàn)

1.能量代謝障礙：ATP、CP、G明顯下降，乳酸(rǔsuān)明顯增高2.病理性腦電慢波、腦水腫、腦細(xì)胞壞死。其它(qítā)：肝I/RI腎I/RI胃腸道I/RI肺I/RI

I/RI嚴(yán)重時可→SIRS和MODS！第四十四頁，共四十九頁。整理課件四、缺血-再灌注損傷(sǔnshāng)防治的病理生理學(xué)基礎(chǔ)控制灌流條件

降低缺血損傷、縮短組織缺血時間，盡快恢復(fù)血液(xuèyè)灌流；多次短暫缺血預(yù)處理可增強(qiáng)細(xì)胞對缺血的耐受性。

低壓、低流、低溫、低pH、低鈉、低鈣

改善細(xì)胞能量代謝：

清除自由基：VitE、半胱氨酸、SOD等

抑制炎癥反應(yīng)：抗炎、糖皮質(zhì)激素、羥基脲等減輕鈣超載：鈣拮抗劑（維拉帕米）第四十五頁，共四十九頁。整理課件清除(qīngchú)自由基低分子清除劑：VitE、VitA、VitC：O2–