缺血再灌注損傷病理生理學(xué)

關(guān)于缺血再灌注損傷病理生理學(xué)缺血-再灌注損傷的概念多數(shù)情況下，血液再灌注可使缺血的組織器官功能得到恢復(fù)，損傷的結(jié)構(gòu)得到修復(fù)，患者病情好轉(zhuǎn)康復(fù)；但某些情況下，血液再灌注不僅不能使缺血的組織器官功能恢復(fù)，反而加重組織、器官的功能障礙和結(jié)構(gòu)損傷，甚至發(fā)生不可逆性損傷,尤其是長時間缺血時，這種現(xiàn)象稱為缺血-再灌注損傷。第2頁,共36頁，2024年2月25日，星期天第一章原因和影響因素1.原因

體外循環(huán)下心臟手術(shù)心臟驟停后心、肺復(fù)蘇其他：器官移植組織器官缺血后恢復(fù)血液供應(yīng)休克時微循環(huán)的疏通、冠狀動脈痙攣的緩解新醫(yī)療技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)皮腔內(nèi)冠脈血管成形術(shù)、溶栓療法第3頁,共36頁，2024年2月25日，星期天2.影響因素缺血時間的長短側(cè)支循環(huán)的形成情況對氧需求程度再灌注狀態(tài)

再灌注的速度再灌注液的成分第4頁,共36頁，2024年2月25日，星期天鈣反常氧反常3.實驗研究表明pH反常第5頁,共36頁，2024年2月25日，星期天第二章IRI發(fā)生的分子機(jī)制

自由基生成增多

細(xì)胞內(nèi)鈣超載

中性粒細(xì)胞活化第6頁,共36頁，2024年2月25日，星期天概念與特性是指外層電子軌道上含有單個不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。其特性為壽命短，化學(xué)性質(zhì)異常活潑，氧化能力強(qiáng)。1.自由基第7頁,共36頁，2024年2月25日，星期天分類氧自由基氮自由基脂性自由基其他：氯自由基、甲基自由基第8頁,共36頁，2024年2月25日，星期天氧自由基由氧形成、并在分子組成上含有氧的一類化學(xué)性質(zhì)異常活潑的物質(zhì)總稱。包括氧自由基和非自由基的過氧化氫（H2O2）和單線態(tài)氧（1O2）?！钚匝醯母拍頗2O2、1O2NonfreeradicalROSFreeradicalROSROSOFR（O2、OH?）.由氧形成的自由基，稱為氧自由基。第9頁,共36頁，2024年2月25日，星期天氮自由基脂性自由基由氮形成，并在分子組成上含有氮的一類化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷奈镔|(zhì)，也稱活性氮（RNS）。

一氧化氮自由基（NO?

）過氧亞硝基陰離子（ONOO

），硝?；庪x子（NO2）RNS是指氧自由基與多價不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物。烷自由基（L?）烷氧自由基（LO?）烷過氧自由基（LOO?）脂性自由基第10頁,共36頁，2024年2月25日，星期天自由基的代謝氧自由基的產(chǎn)生O2O2ˉ·eO2OH·+H2O3e3H+2eO2H2O2

2H+4eO22H2O4H+第11頁,共36頁，2024年2月25日，星期天▲OH?的生成Fe2+

+H2O2O2+OH?+OH+·O2H2OOH?+H?；H2OH++OH?異裂均裂▲·O2

的生成

電離輻射自然氧化酶氧化毒物O2e-線粒體O2·第12頁,共36頁，2024年2月25日，星期天自由基的清除酶性清除劑2O2+2H+H2O2+O2.-SOD2H2O22H2O+O2CATH2O2+2GSH2H2O+O2GSH-Px超氧化物岐化酶（SOD）過氧化氫酶(CAT)谷胱甘肽過氧化物酶

(GSH-Px)▲▲▲維生素-E、-A、-C；半胱氨酸；谷胱甘肽；白蛋白；別嘌呤醇；銅藍(lán)蛋白非酶性清除劑第13頁,共36頁，2024年2月25日，星期天自由基增加的分子機(jī)制缺血ATP↓Ca2+超載Ca2+依賴性蛋白酶↑內(nèi)皮細(xì)胞中黃嘌呤氧化酶形成增加第14頁,共36頁，2024年2月25日，星期天中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)IRI使補體和內(nèi)皮細(xì)胞激活，產(chǎn)生C3a、白三烯等趨化因子，吸引并激活中性粒細(xì)胞，使之?dāng)z取大量分子氧，通過呼吸爆發(fā)產(chǎn)生氧自由基。第15頁,共36頁，2024年2月25日，星期天95%O2細(xì)胞色素C氧化酶

O2H2O【正常】4e-O2

OFR【缺血】2%O2呼吸鏈酶活性↓、遞電子↓4e-95%O2呼吸鏈酶活性↓O2H2O↓【再灌注】e-Ca2+超載╳線粒體內(nèi)單電子還原增加第16頁,共36頁，2024年2月25日，星期天兒茶酚胺（CA）自身氧化增強(qiáng)缺血缺氧（+）CA釋放↑單胺氧化酶氧自由基（OFR）↑腎上腺素紅交感-腎上腺髓質(zhì)香草扁桃酸（正常）第17頁,共36頁，2024年2月25日，星期天自由基引起IRI的作用機(jī)制自由基異?；顫?，易與脂類、蛋白質(zhì)和核酸發(fā)生相互作用。氧自由基與膜脂的不飽和脂肪酸相互作用，進(jìn)一步引起脂類的過氧化反應(yīng)，這將導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)和功能異常。圖活性氧使脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸氧化

膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)第18頁,共36頁，2024年2月25日，星期天▲

膜結(jié)構(gòu)破壞▲

膜蛋白功能抑制膜脂質(zhì)過氧化增加使細(xì)胞膜不飽和狀態(tài)的異常改變，這將導(dǎo)致膜的流動性和通透性的降低。膜脂質(zhì)過氧化增加可抑制膜受體和膜離子泵，引起細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能障礙?！?/p>

線粒體功能受損膜脂質(zhì)過氧化增加導(dǎo)致線粒體功能抑制，ATP生成減少。第19頁,共36頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞內(nèi)鈣超載DNA損傷和染色體畸變蛋白質(zhì)變性和酶活性降低其他：介導(dǎo)一系列促使IRI發(fā)生的重要事件，比如：炎癥因子的釋放；一氧化氮降低；促進(jìn)黏附分子的表達(dá)，從而進(jìn)一步增加中性粒細(xì)胞和血管內(nèi)皮的黏附作用。第20頁,共36頁，2024年2月25日，星期天概念是指由各種原因引起的細(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。2.鈣超載IRI引起鈣超載的發(fā)生機(jī)制Na+-Ca2+交換異常Na+/Ca2+

交換蛋白▲Na+/H+

交換蛋白▲蛋白激酶C(PKC)▲第21頁,共36頁，2024年2月25日，星期天細(xì)胞膜通透性增加在缺血-再灌注過程中，細(xì)胞膜的完整性和通透性均受到破壞。這些損傷不僅發(fā)生于肌漿網(wǎng)，而且也發(fā)生于線粒體、溶酶體和其他膜性結(jié)構(gòu)。因此，Ca2+通過損傷的細(xì)胞膜順離子濃度梯度流入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。

線粒體損傷兒茶酚胺增多第22頁,共36頁，2024年2月25日，星期天鈣超載引起IRI的分子機(jī)制

促進(jìn)氧自由基生成

加重酸中毒

破壞細(xì)胞膜

線粒體功能障礙

激活其他酶的活性（蛋白酶、核酸酶）第23頁,共36頁，2024年2月25日，星期天3.中性粒細(xì)胞活化目前發(fā)現(xiàn)，由中性粒細(xì)胞活化介導(dǎo)的毛細(xì)血管損傷和功能異常在缺血再灌注損傷中發(fā)揮了重要作用。第24頁,共36頁，2024年2月25日，星期天IRI引起中性粒細(xì)胞累積

炎癥因子或趨化因子的增加活化的中性粒細(xì)胞黏附于內(nèi)皮細(xì)胞或血細(xì)胞表面并趨于邊緣化，然后發(fā)生聚集并釋放炎癥因子，如：TXA2，白三烯和前列腺素等等，從而進(jìn)一步增加血管內(nèi)皮細(xì)胞的通透性。

細(xì)胞黏附分子的增加活化的中性粒細(xì)胞能夠有效地誘導(dǎo)細(xì)胞黏附分子的表達(dá)增加，其包括選擇素、整合素（CD11/CD18）和免疫球蛋白（ICAM-1,VCAM-1）。第25頁,共36頁，2024年2月25日，星期天白細(xì)胞介導(dǎo)IRI的分子機(jī)制

微血管損傷微血管內(nèi)血液流變學(xué)改變—無復(fù)流現(xiàn)象是指解除缺血原因并沒使缺血區(qū)得到充分血流灌注的反?，F(xiàn)象。

炎癥反應(yīng)失控

機(jī)械阻塞作用第26頁,共36頁，2024年2月25日，星期天第三章

IRI的機(jī)體功能和代謝變化

心肌IRI的變化腦IRI的變化

其他臟器IRI的變化第27頁,共36頁，2024年2月25日，星期天1.心肌IRI的變化心肌IRI主要包括心律失常、心肌發(fā)生可逆性收縮功能的異常改變以及心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)與代謝的異常變化。心肌舒縮功能降低

心肌頓抑缺血心肌在恢復(fù)血液灌注后一段時間內(nèi)出現(xiàn)可逆性收縮功能異常降低的現(xiàn)象，稱之為心肌頓抑?！荌RI的一種表現(xiàn)形式，即可逆性的心肌收縮功能的降低▲其機(jī)制與氧自由基的產(chǎn)生與鈣負(fù)荷增加有關(guān)第28頁,共36頁，2024年2月25日，星期天再灌注性心率失常

發(fā)生再灌注性心率失常的條件主要體現(xiàn)在室性心動過速和心室顫動?！俟嘧⑶叭毖獣r間的長短▲缺血的程度▲再灌注區(qū)必須存在功能上可以恢復(fù)的心肌細(xì)胞▲再灌注血液的速度

再灌注性心率失常的發(fā)生機(jī)制▲ORF和鈣超載▲鈉和鉀的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定▲再灌注心肌之間動作電位時程的不均一性第29頁,共36頁，2024年2月25日，星期天心肌能量代謝的變化ATP和磷酸肌酸的生成降低

線粒體功能障礙心肌超微結(jié)構(gòu)的改變

細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞

線粒體腫脹、嵴斷裂和溶解

肌絲斷裂和收縮帶出現(xiàn)第30頁,共36頁，2024年2月25日，星期天2.腦IRI的變化腦IRI主要包括腦細(xì)胞水腫和壞死，從而進(jìn)一步引起顱內(nèi)高壓，出現(xiàn)嘔吐和昏迷等癥狀。腦能量代謝的變化

脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的增加在缺血再灌注損傷過程中，由于腦磷脂的降解增多，導(dǎo)致游離脂肪酸即花生四烯酸和硬脂酸生成增多，并進(jìn)一步通過脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)生氧自由基和脂質(zhì)過氧化。第31頁,共36頁，2024年2月25日，星期天腦氨基酸代謝變化

興奮性氨基酸降低

抑制性氨基酸增加▲谷氨酸▲天冬氨酸▲丙氨酸▲

-氨基丁酸氨酸▲?；撬帷拾彼崮X組織學(xué)變化

腦水腫

腦細(xì)胞壞死第32頁,共36頁，2024年2月25日，星期天3.其他器官IRI的變化IRI除了發(fā)生在心臟和腦外，也可發(fā)生于其他臟器，比如肝臟和腎臟等。另外，這種現(xiàn)象也可見于一些臨床疾病的發(fā)生中，如：外傷，低血容量性和內(nèi)毒素性休克以