缺血-再灌注损伤Ischemia-reperfusion injury I/R马小茹缺血再灌注损伤v教学目标v1掌握缺血-再灌注损伤的概念及英语词汇v2掌握缺血-再灌注损伤的发生机制v3熟悉心肌、脑缺血-再灌注损伤的变化v4了解其他内容马小茹缺血再灌注损伤血液再灌注后缺血性损伤进一步加重的现象 I/R是在临床实践中采用了一些新技术、新方法后出现的一新课题。这些新技术、新方法在临床的应用大多取得预期的疗效，取得较满意的效果。但是也出现同一技术或同一方法治疗同一种疾病不仅未取得预期疗效，反而使原来缺血的组织出现更为严重的损伤。 因此，临床工作需要迫切解决这一课题。这也是本章讨论的重点。概 念马小茹缺血再灌注损伤研究背景溶栓疗法器官移植体外循环PTCA冠脉搭桥治疗手段的改进马小茹缺血再灌注损伤 I/R研究概况：1955年 Sewell报道，结扎狗冠脉后，如突然解除结扎恢复血流，部分动物立即发生室颤而死亡。1960年 Jennings第一次提出了心肌I/R概念1968年 Ames率先报道了 脑I/R1972年 Flore 肾I/R1978年 Modry 肺I/R1981年 Greenberg 肠I/R马小茹缺血再灌注损伤氧反常钙反常pH反常低氧/缺氧正常氧供无钙含钙损伤加重酸中毒纠正酸中毒马小茹缺血再灌注损伤第一节 缺血-再灌注损伤的原因及条件马小茹缺血再灌注损伤v组织器官缺血后恢复血液供应 休克时微循环的疏通 冠脉痉挛缓解 心脑肺复苏v术后 动脉搭桥 溶栓疗法 PTCA 体外循环 器官移植 断指再植原 因马小茹缺血再灌注损伤缺血再灌注损伤的发生条件v 为什么同一种疾病使用同一种治疗措施会出现相反的结果呢？这就是要介绍的缺血再灌注损伤的发生条件。v（一）缺血时间：v实验证明结扎大鼠冠状动脉时间少于5分钟再解除结扎不会发生心肌损伤；结扎时间在510分钟之内再解除结扎发生心肌损伤。如果结扎时间超过10分钟再解除结扎也不发生心肌损伤。因为结扎时间短心肌未受影响，而结扎时间过长，心肌已发生了最为严重的损伤坏死。v（二）侧枝循环马小茹缺血再灌注损伤v（三）组织对缺氧的耐受性：v耗氧耗能多的组织对缺氧敏感，也即对缺氧不耐受。一旦发生缺血缺氧，组织的代谢、功能首先发生改变。v因此，心肌、脑组织容易发生缺血再灌注损伤，动物（大鼠）的心肌也就成为人类研究缺血再灌注损伤发生机制的理想材料。v本教材中有关缺血再灌注损伤发生机制的认识大多来源于动物实验。v相反，对缺氧耐受的组织不容易发生缺血再灌注损伤。v（四）再灌注条件：v低压、低温、低PH、低钠、低钙液灌流，可使心肌再灌注损伤减轻，反之加重再灌注损伤。马小茹缺血再灌注损伤第二节 缺血-再灌注损伤的发生机制的作用自由基钙超载的作用白细胞马小茹缺血再灌注损伤一、自由基的作用自由基的概念与类型外层轨道上含有单个不配对电子的原子、原子团和分子的总称1.氧自由基：O2OH2.脂性自由基：LLOLOO3.其它：ClCH3NO概念类型马小茹缺血再灌注损伤体内主要活性氧的生物效应及其清除剂活性氧生物效应清除剂或阻断剂超氧阴离子引发脂质过氧化超氧化物歧化酶VE和V别嘌呤醇钨羟自由基氧化/还原其它生物活性物质二甲基亚砜甘露醇VCVE谷胱甘肽过氧化氢产生羟自由基,过氧化氢酶谷胱甘肽过氧化物酶髓过氧化物酶VC单线态氧强氧化剂,使脂肪酸自氧化谷胱甘肽金尿酸VCVE烷过氧基抑制酶活性磷脂氢过氧化物谷胱烷氧基使生物活性物质交联磷脂氢过氧化物谷胱马小茹缺血再灌注损伤O2O2OH H2O2H2Oe-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O马小茹缺血再灌注损伤自由基生成增多的机制1.血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶的形成增多2.中性粒细胞3.线粒体4.儿茶酚胺的自身氧化5.诱导型NOS表达增强6.体内清除活性氧的能力下降马小茹缺血再灌注损伤ATPADPAMP缺血期再灌注期腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤 O2H2O2O2O2黄嘌呤氧化酶尿酸+O2H2O2OH Ca2+1.黄嘌呤氧化酶的形成增多黄嘌呤氧化酶的形成增多马小茹缺血再灌注损伤组织缺血ATP降解ADPAMP腺苷肌酐次黄嘌呤细胞内钙超载激活钙依赖的蛋白水解酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤尿酸脱电子O2接受电子氧自由基损伤组织马小茹缺血再灌注损伤2.中性粒细胞：呼吸爆发3.线粒体4.儿茶酚胺的自身氧化 单胺氧化酶肾上腺素肾上腺素红+O25.诱导型NOS表达增强，NO生成增多6.体内清除活性氧的能力下降缺血激活补体系统细胞膜分解趋化物质激活中性粒细胞细胞色素氧化酶系统功能失调Ca2+进入线粒体使Mn-SOD减少，清除OFR的能力马小茹缺血再灌注损伤自由基的损伤作用1.膜脂质过氧化2.蛋白质的功能抑制3.破坏核酸和染色体4.细胞间基质破坏马小茹缺血再灌注损伤1. 膜脂质过质过 氧化 破坏膜的正常结结构 间间接抑制膜蛋白的功能 促进进自由基及其它生物活性物质质生成 减少ATP的生成马小茹缺血再灌注损伤穿膜糖 蛋白膜表面蛋白-SHSH-CH3-S-磷脂马小茹缺血再灌注损伤蛋白质断裂蛋白质-蛋白质交联-S-S-CH3-S-脂质-脂质交联O二硫交联脂质-蛋白 质交联氨基酸 氧化OHHO脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂肪酸释出的 丙二醛马小茹缺血再灌注损伤1. 膜脂质过质过 氧化 破坏膜的正常结结构 间间接抑制膜蛋白的功能 促进进自由基及其它生物活性物质质生成 减少ATP的生成马小茹缺血再灌注损伤2.蛋白质的功能抑制马小茹缺血再灌注损伤蛋白质断裂蛋白质-蛋白质交联-S-S-CH3-S-O二硫交联脂质-蛋白 质交联氨基酸 氧化马小茹缺血再灌注损伤3.破坏核酸和染色体v碱基羟化/DNA断裂v染色体畸变/细胞死亡v自由基可使碱基羟化或DNA断裂，从而引起染色体畸变或细胞死亡，这种作用80%为OH.所致，因OH.易与脱氧核酸及碱基反应并使其结构改变。4.细胞间基质破坏细胞间基质破坏 自由基可使透明质酸酶降解、胶原蛋白交自由基可使透明质酸酶降解、胶原蛋白交联，从而使细胞间基质变得疏松，弹性减退。联，从而使细胞间基质变得疏松，弹性减退。马小茹缺血再灌注损伤第二节 缺血-再灌注损伤的发生机制的作用自由基钙超载的作用白细胞马小茹缺血再灌注损伤 二、钙超载（calcium overload）各种原因引起细胞内钙含量异常增多并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象。正常:细胞外Ca2+10-3mol/L细胞内Ca2+10-7mol/L细胞外Ca2+是细胞内Ca2+10000倍依赖ATP的钙泵钠钾泵Na+-Ca2+交换系统 肌浆网（SR）钙结合蛋白（CaBP) 线粒体摄取细胞膜细胞内维持因素马小茹缺血再灌注损伤二、钙超载（calcium overload）细胞内钙超载的机制1.Na+/Ca2+交换异常（1）Na+直接激活Na+/Ca2+交换蛋白缺血ATPNa+泵细胞内Na+激活Na+-Ca2+交换蛋白Ca2+进入细胞（2）H+间接激活Na+/Ca2+交换蛋白v缺血时：无氧代谢产生H+增多v再灌时：组织间液H+迅速减少细胞内外较高的H+浓度差激活Na+/H+交换蛋白细胞内Na+激活钠泵激活Na+/Ca2+交换蛋白（3）PKC活化间接激活Na+/Ca2+交换蛋白 Na+/H+马小茹缺血再灌注损伤1去甲肾上腺素GqPLCP1IP3Ca2+Ca2+肌浆网DGPKCH+Na+Ca2+肌丝(3)PKC对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活如如11肾上腺素能受体激活肾上腺素能受体激活G G蛋白蛋白-PLC H + /Na +-PLC H + /Na +交换激活交换激活马小茹缺血再灌注损伤二、钙超载细胞内钙超载的机制1.Na+/Ca2+交换异常 2.生物膜损伤 细胞膜损伤 线粒体及肌浆网膜损伤 缺血组织因能量不足，细胞膜及肌浆网膜的钙离子泵活性降低，不能有效将细胞内的钙离子泵至细胞外或摄入肌浆网，胞浆中钙离子增多。 自由基损伤细胞膜，细胞外钙离子顺浓度差进入细胞内。 以上是缺血组织内钙离子超载的发生机制。马小茹缺血再灌注损伤钙超载引起缺血-再灌注损伤的机制1.线粒体功能障碍2.激活磷脂酶：加重膜损伤3.心律失常4.促进自由基生成5.肌原纤维过度收缩v(1)胞浆内高Ca2+v(2)再灌注期消除了H+对心肌收缩的抑制作用Ca2+PO33+Ca3(PO3)2(黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶)ATPNa+/Ca2+ 一过性内向离子流马小茹缺血再灌注损伤第二节 缺血-再灌注损伤的发生机制的作用自由基钙超载的作用白细胞马小茹缺血再灌注损伤三、白细胞的作用1.血管内皮细胞与白细胞激活 粘附分子（adhesionmolecule）：是指由细胞合成的、可促进细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间粘附的一大类分子的总称，如整合素、选择素、细胞间粘附分子、血管细胞粘附分子及血小板内皮细胞粘附分子等。在维持细胞结构完整和细胞信号转导中起重要作用。内皮释放粘附分子白细胞释放趋化介质白细胞内皮细胞马小茹缺血再灌注损伤2.介导的损伤 微血管损伤(无复流现象，no-reflow phenomenon)机制：（1）微血管血液流变学改变：白细胞粘附（2）微血管口径改变：内皮肿胀；缩血管物质的释放（3）微血管通透性增高 细胞损伤激活的VEC和N可释释放大量生物活性物质质如FR、蛋白酶、细胞因子微血管通透性自由基、粒细胞血液流变学改变白细胞粘附聚集、血流缓慢微血管口径的改变内皮细胞肿胀缩血管物质扩血管物质马小茹缺血再灌注损伤第三节 缺血-再灌注损伤时机体的功能及代谢变化一、心脏缺血-再灌注损伤的变化心功能变化1.心律失常电生理改变：兴奋性、传导性ECG改变:缺血心肌对应部位ST段抬高，R波振幅再灌使R波振幅迅速，ST段高度恢复原水平，U波出现心律失常发生率：50-80%室性心律失常多见与缺血t、缺血范围、缺血程度、再灌V、电解质紊乱有关兴奋折返、-R兴奋自律性、纤颤阈电解质紊乱马小茹缺血再灌注损伤2. 心肌舒缩功能降低心肌顿抑myocardial stunning可逆性损伤不可逆性损伤心肌舒缩功能器质性损伤心肌顿抑:在再灌注血流已恢复后一定时间内，心机出现的可逆性收缩功能降低的现象。马小茹缺血再灌注损伤可逆性I-R损伤胞浆Na+超载Na+/Ca2+：O2.-H2O2OH.脂质过氧化蛋白质及酶失活肌浆网钙转运蛋白质膜通离子泵线粒体损伤收缩蛋白损伤钙超载ATPCa2+敏感性心肌舒缩功能(可逆性抑制可持续12小时)心肌顿抑的发生机制:马小茹缺血再灌注损伤 (二)心肌代谢变化（ATP） (三)心肌超微结构的变化 线粒体损伤 基质内Ca2+蓄积颗粒增多 肌原纤维断裂马小茹缺血再灌注损伤二、脑缺血-再灌注损伤的变化 细胞代谢的变化 组织学变化三、其它器官缺血-再灌注损伤的变化如肾，线粒体损伤，急性肾小管坏死 急性肾衰或肾移植失败乳酸堆积、cAMP、氧化脂质生成脑水肿、脑细胞坏死马小茹缺血再灌注损伤第四节 防治原则1.尽早恢复血流、控制再灌注条件低压、低流、低温、低PH、低钠、低钙2.改善缺血组织的代谢补充糖酵解底物：葡萄糖、ATP、氢醌、CytC3.清除自由基（1）低分子清除剂:VitEVitAVitC半胱氨酸GSH和NADPH等。（2）酶性清除剂：SODCAT。CAT能清除H2O2，SOD能岐化O-2。4.减轻钙超载Ca2+离子阻断剂：维拉帕米5.其他内外源性细胞保护剂缺血预处理IPC、药物预处理等马小茹缺血再灌注损伤复习思考题名词解释：缺血-再灌注损伤、钙反常、OxygenparadoxpH反常、Freeradical、活性氧、粘附分子心肌顿抑、钙超载、no-reflowphenomenon再灌注性心律失常1.缺血再灌注时氧自由基生成增多的机制是什么？2.简述自由基的损伤作用。3.论述缺血-再灌注损伤细胞内Ca2+超载的机制？4.灌注损伤时氧自由基的增多与钙超载的关系如何？马小茹缺血再灌注损伤THANK YOU !谢 谢 !病理生理教研室马小茹缺血再灌注损伤马小茹缺血再灌注损伤