缺血再灌注損傷分析

缺血—再灌注(guànzhù)損傷

Ischemia-ReperfusionInjury第十章第一頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件心臟介入(jièrù)手術(shù)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈(guānzhuàng-dòngmài)腔內(nèi)成形術(shù)（PTCA）放置(fàngzhì)支架PTCA結(jié)合支架治療冠心病患者，成功率較高，長(zhǎng)期生存率較高

第二頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件冠脈支架(zhījià)置入前后實(shí)驗(yàn)與臨床資料證明(zhèngmíng)冠脈重新恢復(fù)血流后，有可能造成更嚴(yán)重的心肌損傷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(fǎncháng)性壞死。

第三頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件經(jīng)過(guò)一定時(shí)間缺血的組織器官的功能和結(jié)構(gòu),在得到血液再灌注(guànzhù)時(shí)出現(xiàn)了明顯的障礙,甚至發(fā)生了不可逆的損傷變化,這種現(xiàn)象稱為~。由此引起的臨床疾病稱再灌注綜合征(reperfusionsyndrome)機(jī)體的許多器官都可發(fā)生再灌注損傷。其中對(duì)心臟的研究較多。缺血—再灌注(guànzhù)損傷（ischemia-reperfusioninjury）第四頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件第一節(jié)IRI原因和影響(yǐngxiǎng)因素原因引起(yǐnqǐ)血流重新恢復(fù)的因素：影響因素

1.缺血時(shí)間：一定范圍

2.側(cè)支循環(huán)：建立難易

3.對(duì)氧的需求(xūqiú)程度：越大越易損傷

4.再灌注條件：休克、溶栓、心臟手術(shù)、心肺復(fù)蘇、器官移植等第五頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件鈣反常（calciumparadox）：以無(wú)鈣溶液灌流離體大鼠心臟(xīnzàng)2分鐘后再以含鈣溶液灌注時(shí)，心肌電信號(hào)異常、心臟功能、代謝及形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化氧反常（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(sǔnshāng)不僅未能恢復(fù)，反而更趨嚴(yán)重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(xìbāo)損傷，稱為pH反常。

低壓、低溫、低流、低pH、低Ca2+、Na+、高M(jìn)g2+、K+第六頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件第二節(jié)缺血—再灌注損傷(sǔnshāng)的發(fā)生機(jī)制

根據(jù)大量(dàliàng)實(shí)驗(yàn)與臨床研究，目前對(duì)再灌注損傷認(rèn)為主要與自由基損傷及鈣超載有關(guān);而微血管損傷和白細(xì)胞激活在發(fā)病中起重要作用第七頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件一自由基(FreeRadical)的作用(zuòyòng)(一）自由基的概念、類型：自由基(FreeRadical)：在外層電子軌道上有單個(gè)不配對(duì)(pèiduì)電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱

1.氧自由基：由氧誘發(fā)的自由基如：超氧陰離子（O2.）、羥自由基（OH·）等活性氧（reactiveoxygen)：氧自由基、單線態(tài)氧1O2、H2O2等。2.脂性氧自由基：是氧自由基與多價(jià)不飽和脂肪酸作用生成的中間代謝產(chǎn)物如：烷氧自由基

LO.,烷過(guò)氧自由基

LOO.

3.其它：氯自由基（Cl·）、甲基自由基（CH3·）

單線態(tài)氧：氧分子吸收能量，使一個(gè)外層(wàicénɡ)電子從基態(tài)進(jìn)行電子自旋反轉(zhuǎn)，從而形成不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)電子。

第八頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件細(xì)胞色素氧化酶：

98％的氧通過(guò)線粒體細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)獲得4個(gè)電子(diànzǐ)，還原成水，1～2％經(jīng)單電子(diànzǐ)還原生成O2.，這是其它自由基和活性氧產(chǎn)生的基礎(chǔ)。O2O2.

H2O2OH.H2O.e-e-/H+H2Oe-/2H+e-/H+黃嘌呤氧化酶：催化的反應(yīng)(fǎnyìng)是O2.產(chǎn)生的另一重要來(lái)源超氧化物(chāoyǎnɡhuàwù)岐化酶（superoxidedismutase,SOD）第九頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件OH·是最活躍(huóyuè)最強(qiáng)力的氧自由基Haber—Weiss反應(yīng)：O2.和歧化物H2O2相互作用產(chǎn)生OH·的反應(yīng)。（慢）Fenton反應(yīng):Fe3+或Cu2+離子(lízǐ)催化的Haber—Weiss反應(yīng)。（快）第十頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件機(jī)體(jītǐ)內(nèi)抗氧化酶類：超氧化物歧化酶（superoxidedismutase,SOD）；谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathioneperoxidase,GSH-PX）過(guò)氧化氫酶（catalase,CAT）H2O2+2GSH2H2O+GSSGGSH-PX2H2O22H2O+O2CAT非酶類抗氧化劑：維生素C、維生素E、類胡蘿卜素(húluóbosù)等第十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件（二）氧自由基生成(shēnɡchénɡ)增多的機(jī)制黃嘌呤氧化酶（XO）形成增多中性粒細(xì)胞的大量聚集和激活(jīhuó)線粒體功能受損兒茶酚胺增加和氧化第十二頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件（二）氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在(cúnzài)部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O；缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制(jīzhì)1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O；缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制(jīzhì)1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O；缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O；缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O；缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O；缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O；缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

（二）氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常：XO(10%)/XD(90%)存在部位：毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程：缺血再灌細(xì)胞內(nèi)鈣增加激活鈣依賴性蛋白酶XD大量轉(zhuǎn)變?yōu)閄O缺血ATPADPAMP次黃嘌呤

第十三頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件XO在氧自由基生成(shēnɡchénɡ)增多中的作用

第十四頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件2.中性(zhōngxìng)粒細(xì)胞的大量聚集和激活：缺血細(xì)胞膜損傷釋放趨化因子和炎癥介質(zhì)中性粒細(xì)胞聚集、激活釋放大量(dàliàng)氧自由基（此時(shí)氧耗量顯著增加呼吸爆發(fā)）

中性粒細(xì)胞激活時(shí)70－90％的氧經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的NADPH氧化酶和NADH氧化酶的作用(zuòyòng)形成氧自由基，用于殺滅病原微生物第十五頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件3.線粒體功能(gōngnéng)受損缺氧ATP減少線粒體Ca2+超載線粒體功能受損細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào)經(jīng)單電子還原生成的氧自由基增多經(jīng)4電子還原形成(xíngchéng)的水減少。錳-超氧化物歧化酶含量減少：自由基清除減少第十六頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件4.兒茶酚胺增加(zēngjiā)和氧化缺血時(shí)兒茶酚胺釋放增加；兒茶酚胺的氧化可以(kěyǐ)產(chǎn)生氧自由基；第十七頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件（三）自由基的損傷(sǔnshāng)作用1.細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化（lipidperoxidation):第十八頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件（三）自由基的損傷(sǔnshāng)作用a.破壞膜的正常結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜流動(dòng)性下降，通透性增加；b.間接抑制膜蛋白功能：鈉泵、鈣泵、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；c.激活磷脂酶C、D，促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)（PG、LTs、TX）生成(shēnɡchénɡ)；

d.減少ATP生成：線粒體膜脂質(zhì)過(guò)氧化

1.膜脂質(zhì)過(guò)氧化（lipidperoxidation):膜磷脂雙鍵(shuānɡjiàn)被氧化第十九頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件2.抑制蛋白質(zhì)的功能(gōngnéng)：細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白、細(xì)胞內(nèi)酶的巰基及氨基酸側(cè)鏈氧化蛋白質(zhì)交聯(lián)、酶活性受抑第二十頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件3.破壞(pòhuài)核酸及染色體主要表現(xiàn)(biǎoxiàn)為：堿基羥化、DNA斷裂，（脫氧核糖轉(zhuǎn)變?yōu)楹颂菑?fù)制障礙）導(dǎo)致染色體畸變，細(xì)胞死亡。這種作用80%為OH·

所致

第二十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件二、鈣超載（calciumoverload)氧反常、鈣反常、pH反常均可見(jiàn)細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)鈣濃度增加，形成鈣超載。細(xì)胞內(nèi)鈣濃度與細(xì)胞受損程度成正相關(guān)鈣超載（calciumoverload）：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。目前認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)外鈣平衡失調(diào)是造成細(xì)胞內(nèi)鈣超負(fù)荷的關(guān)鍵，主要原因是鈣內(nèi)流增加，而不是外流減少。第二十二頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)鈣代謝：細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)鈣代謝內(nèi)外(nèiwài)濃度差：1萬(wàn)倍第二十三頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件鈣超載的發(fā)生(fāshēng)機(jī)制（一）Na+—Ca2+交換增加：(主要機(jī)制)1.細(xì)胞內(nèi)高Na+對(duì)Na+-Ca2+交換蛋白(dànbái)的直接激活：缺血→細(xì)胞內(nèi)ATP↓→鈉泵失活→Na+↑再灌注后恢復(fù)能量供應(yīng)→Na+-Ca2+交換↑2.細(xì)胞內(nèi)高H+對(duì)Na+-Ca2+交換蛋白的間接激活：缺血缺氧細(xì)胞內(nèi)酸中毒Ｈ＋增加，再灌注時(shí)細(xì)胞內(nèi)外形成pH梯度差，激活Ｈ＋-Na+交換↑

第二十四頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件3.蛋白激酶C(PKC)活化(huóhuà)→Na+—Ca2+交換↑

α1受體激活→蛋白Gq磷脂酶CPIP2

分解→IP3↑

、DG↑IP3↑→Ca2+釋放

DG↑→PKC激活→Ｈ＋—Na+交換↑

→Na+—Ca2+交換↑β受體激活：ATP→cAMP↑→L-鈣通道開(kāi)放第二十五頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件PKC活化(huóhuà)→Na+—Ca2+交換↑第二十六頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件（二）生物膜損傷(sǔnshāng)，鈣通透性增強(qiáng)：細(xì)胞膜損傷：外板和糖被分離→Ca2+↑Ca2+激活磷脂酶，膜磷脂降解，膜通透性↑自由基損傷→膜通透性線粒體、肌漿網(wǎng)損傷：線粒體損傷，ATP生成減少，線粒體及肌漿網(wǎng)膜上鈣泵失活，鈣的攝取下降；鈉泵功能障礙使細(xì)胞(xìbāo)內(nèi)Na+增多，Na+—Ca2+交換增強(qiáng)；第二十七頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件1、激活鈣依賴性蛋白酶：XDXO,促進(jìn)(cùjìn)FR的生成;2、激活A(yù)TPase,ATP水解增加，細(xì)胞內(nèi)酸中毒；3、激活蛋白酶和磷脂酶---造成細(xì)胞損害；4、激活核酶，引起染色體損傷；5、損傷線粒體,ATP生成減少；6、再灌注性心律失常：Na+/Ca2+交換，遲后除極;7、肌原纖維過(guò)度收縮：恢復(fù)能量供應(yīng)、鈣超載--肌原纖維過(guò)度收縮缺血—再灌注使缺血期堆積的H+迅速移出、減少H+對(duì)心肌的抑制作用鈣超載引起(yǐnqǐ)再灌注損傷的可能機(jī)制第二十八頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件鈣超負(fù)荷激活多種酶---造成細(xì)胞(xìbāo)損害第二十九頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件在大多數(shù)可見(jiàn)細(xì)胞中，心肌纖維的橫紋丟失，細(xì)胞核模糊。注意(zhùyì)在纖維上有許多無(wú)規(guī)律暗紅的呈波浪狀的收縮帶經(jīng)過(guò)。收縮(shōusuō)帶壞死：第三十頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件三微血管的損傷(sǔnshāng)和白細(xì)胞的作用（一）再灌注時(shí)，血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷與白細(xì)胞激活的機(jī)制(jīzhì)：1、血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的機(jī)制：2、白細(xì)胞激活的機(jī)制：1）粘附分子大量釋放、合成增加；2）膜磷脂降解,釋放趨化因子:如白三烯、PAF；

3）白細(xì)胞本身釋放具有趨化作用的炎癥介質(zhì)；粘附分子（adhesionmolecule）：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)之間粘附的一大類分子(fēnzǐ)的總稱，如整合素、選擇素、細(xì)胞間粘附分子(fēnzǐ)、血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子(fēnzǐ)等，在維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。第三十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件（二）血管(xuèguǎn)內(nèi)皮和中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的缺血再灌損傷1.微血管損傷：微血管血液流變學(xué)的改變：白細(xì)胞粘附；

無(wú)復(fù)流現(xiàn)象（no-reflowphenomenon）:缺血組織恢復(fù)血液供應(yīng)后，部分(bùfen)缺血組織不能得到充分的血液灌流微血管口徑的改變：內(nèi)腫、外壓、縮血管物質(zhì)釋放；微血管通透性增高：自由基損傷、中性粒細(xì)胞粘附；2.細(xì)胞損傷：激活的中性粒可產(chǎn)生氧自由基或釋放溶酶體酶，損傷、破壞細(xì)胞；無(wú)復(fù)流加重組織(zǔzhī)缺氧第三十二頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件四高能(gāonéng)磷酸化合物缺乏1、缺血再灌通過(guò)(tōngguò)鈣超載、自由基生成增多損傷線粒體；2、線粒體功能受損，氧的利用能力下降；3、ATP合成的前體，如腺苷、肌苷等流失；第三十三頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件第三節(jié)再灌注損傷時(shí)機(jī)體的功能、代謝(dàixiè)變化第三十四頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件

1.心肌(xīnjī)舒縮功能降低：

表現(xiàn)：心輸出量減少；心室內(nèi)壓最大變化速率降低；左室舒張(shūzhāng)末壓升高；心肌頓抑（myocardialstunning）:

缺血心肌在血已經(jīng)恢復(fù)或基本恢復(fù)正常后一定(yīdìng)時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)的可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。心肌頓抑是缺血－再灌的表現(xiàn)形式之一，自由基爆發(fā)性生成和鈣超載是其主要發(fā)病機(jī)制(一)、心臟功能變化：一、心肌缺血再灌注損傷的變化：第三十五頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件

第三十六頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件再灌注性心律失常發(fā)生(fāshēng)的機(jī)制：1、心肌損傷傳導(dǎo)性與不應(yīng)期的暫時(shí)不均一性折返激動(dòng)(jīdòng)2、缺血兒茶酚胺釋放增加心肌自律性提高；3、鈣超載Na+/Ca2+交換增加一過(guò)性內(nèi)向離子流遲后除極4、缺血再灌使心肌纖顫閾降低2.再灌注(guànzhù)性心律失常：室性心律失常最多見(jiàn)，冠脈再通時(shí)發(fā)生率50－80％。第三十七頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件

（二）心肌能量代謝變化能量代謝變化：1、ATP減少，ATP/ADP↓；

磷酸肌酸（CP）含量(hánliàng)降低。2、ADP、AMP及其降解產(chǎn)物含量升高原因：1、線粒體損傷；2、ATP合成的前身物質(zhì)（腺苷、肌苷、次黃嘌呤等）在再灌注時(shí)被沖洗出去。第三十八頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件1．心肌細(xì)胞腫脹和間質(zhì)水腫高能磷酸化合物儲(chǔ)備減少→細(xì)胞內(nèi)酸中毒→鈉泵失活→細(xì)胞內(nèi)鈉離子增加→水腫2．心肌超微結(jié)構(gòu)變化膜磷脂的破壞、肌原纖維結(jié)構(gòu)的破壞、線粒體損傷(sǔnshāng)、收縮帶壞死。（三）心肌(xīnjī)超微結(jié)構(gòu)變化第三十九頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件二腦的缺血-再灌注(guànzhù)損傷

一、腦能量代謝變化：1.ATP、CP、Glu↓，乳酸明顯增加2.cAMP，激活磷脂酶，膜磷脂降解3.自由基增加，膜脂質(zhì)過(guò)氧化二、腦氨基酸代謝變化：興奮性氨基酸減少(jiǎnshǎo)：谷氨酸、天冬氨酸抑制性氨基酸增多：γ-氨基丁酸、甘氨酸三、腦組織學(xué)變化：腦水腫、腦細(xì)胞壞死第四十頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件三其他器官(qìguān)的變化腸：粘膜損傷（特征性損害）——廣泛上皮與絨毛分離(fēnlí)，上皮壞死，固有層破損，出血及潰瘍形成腎：腎功能受損，以急性腎小管壞死(huàisǐ)最嚴(yán)重骨骼?。杭∪馕⒀芎蛯?shí)質(zhì)損傷小腸血管內(nèi)皮細(xì)胞中的XD、XO活性在體內(nèi)各臟器中是最高的，再灌注時(shí)易產(chǎn)生大量自由基第四十一頁(yè)，共四十六頁(yè)。整理課件

凋亡(apoptosis):

又稱程序性細(xì)胞死亡(programmedcelldeath,PCD),指細(xì)胞在一定的生理、病理?xiàng)l件下，遵循自身的程序(chéngxù)，自