第七章第七章 缺血缺血- -再灌注损伤再灌注损伤（IschemiaReperfusion injury） 患患者者，男男， 5 54 4岁岁，因因胸胸闷闷、大大汗汗 1 1h h入入急急诊诊病病房房。查查体体：血血压压 6 65 5/ / 4 40 0m m m m H H g g，意意识识淡淡漠漠，心心率率 3 37 7次次/ /m m i in n，律律齐齐。既既往往有有高高血血压压病病史史 1 10 0年年，否否认认冠冠心心病病史史。心心电电图图示示 度度房房室室传传导导阻阻滞滞。给给予予阿阿托托品品、多多巴巴胺胺、低低分分子子右右旋旋糖糖酐酐等等进进行行扩扩冠冠治治疗疗。入入院院上上午午1 10 0时时用用尿尿激激酶酶静静脉脉溶溶栓栓。 1 10 0时时4 40 0分分出出现现阵阵发发性性心心室室颤颤动动（室室颤颤），立立即即给给予予除除颤颤，至至 1 11 1时时2 20 0分分反反复复发发生生室室性性心心动动过过速速、室室颤颤，共共除除颤颤 7 7次次，同同时时给给予予利利多多卡卡因因、小小剂剂量量异异丙丙肾肾上上腺腺素素后后心心律律转转为为窦窦性性，血血压压平平稳稳，意意识识清清楚楚。冠冠状状动动脉脉造造影影证证实实：右右冠冠状状动动脉上段脉上段85%85%狭窄，中段狭窄，中段78%78%狭窄。狭窄。 病例分析病例分析为什么在溶栓后出现严重的心律失常为什么在溶栓后出现严重的心律失常? ?(Introduction)简简 史史认识就从这简单现象开始认识就从这简单现象开始 1年年，SewellSewell结扎结扎狗冠状动脉后，如突然解狗冠状动脉后，如突然解除结扎，恢复血流，动物除结扎，恢复血流，动物室颤而死亡室颤而死亡。 在心肌缺血恢复血流后，缺血心肌的损伤反在心肌缺血恢复血流后，缺血心肌的损伤反而加重，出现超微结构不可逆性损伤（爆而加重，出现超微结构不可逆性损伤（爆发性水肿、组织结构崩解、收缩带形成等）发性水肿、组织结构崩解、收缩带形成等） 年，年，Jennings第一第一次提出次提出心肌再灌注损伤心肌再灌注损伤的概念的概念 6 6年，年，Bulkley Bulkley 和和HutchinsHutchins发现冠脉搭桥血管再通发现冠脉搭桥血管再通后的病人发生心肌细胞反常性坏后的病人发生心肌细胞反常性坏死。此后发现几乎所有的器官都死。此后发现几乎所有的器官都可能发生缺血再灌注损伤。可能发生缺血再灌注损伤。 年，年，GreenbergGreenberg等证实等证实猫小肠缺血猫小肠缺血3 3小时后再灌注时，粘小时后再灌注时，粘膜损伤更严重。膜损伤更严重。临床临床 休克微循环再通休克微循环再通 冠脉解痉、各种动脉搭桥术冠脉解痉、各种动脉搭桥术 心脑血管栓塞再通（心脑血管栓塞再通（经皮腔内冠脉血经皮腔内冠脉血 管成形术管成形术- -PTCAPTCA) ) 心肺手术体外循环后心肺复苏心肺手术体外循环后心肺复苏 断肢再植、器官移植血供恢复等断肢再植、器官移植血供恢复等都可能发生都可能发生再灌注损伤再灌注损伤 缺血缺血-再灌注损伤概念再灌注损伤概念 ：缺血的：缺血的组织、器官经恢复血液灌注后不组织、器官经恢复血液灌注后不但不能使其功能和结构恢复，反但不能使其功能和结构恢复，反而加重其功能障碍和结构损伤的而加重其功能障碍和结构损伤的现象称为现象称为缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury).从实践到理论地总结从实践到理论地总结(Influence factors of ischemia-reperfusion injury) 1 1、原因、原因 先缺血，后再灌先缺血，后再灌2 2、条件、条件 缺血的时间和程度缺血的时间和程度 组织缺血前的状态组织缺血前的状态 功能状态、侧支循环、对氧的需求功能状态、侧支循环、对氧的需求量量 再灌注条件再灌注条件活性氧的作用活性氧的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用高能磷酸化合物生成障碍高能磷酸化合物生成障碍(Mechanisms of ischemia-reperfusion injury)（一）活性氧的基本概念（一）活性氧的基本概念一、活性氧的作用一、活性氧的作用氧自由基氧自由基 单线态氧单线态氧( (1O2) ) 过氧化氢过氧化氢( (H2O2) ) 1 1、活性氧、活性氧（reactive oxygen）：）：指指 化学性质活泼的含氧代谢物。化学性质活泼的含氧代谢物。脂质过氧化物脂质过氧化物及其裂解产物及其裂解产物 NONO 2 2、自由基、自由基 (free radical)：指外层轨指外层轨 道上含有单个不配对电子的道上含有单个不配对电子的各种各种 原子、原子团或分子。原子、原子团或分子。化学性质活化学性质活泼泼氧化性强氧化性强半衰期短半衰期短氧自由基氧自由基 (oxygen free radical)：以氧以氧为为 中心的自由基称为氧自由基。中心的自由基称为氧自由基。包括：超氧阴离子包括：超氧阴离子(O2 )、羟自由基羟自由基(OH)。 Fe2 或或Cu2+O2 + H2O2 O2 + OH + OHFenton反应反应O O2 2 是体内氧自由基存在的主要形式，主要来源于线粒体。是体内氧自由基存在的主要形式，主要来源于线粒体。 OH OH是体内最活跃的氧自由基，对机体危害也最大。是体内最活跃的氧自由基，对机体危害也最大。O2+e-O2. -3 3、单线态氧、单线态氧 (single oxygen)(single oxygen)：是一种激发态氧，其氧分子的同一或不是一种激发态氧，其氧分子的同一或不同外层轨道中有两个自旋方向相反的电同外层轨道中有两个自旋方向相反的电子。在紫外光谱中呈现一条单线，故称子。在紫外光谱中呈现一条单线，故称单线态氧。单线态氧。 化学性质活泼，能迅速氧化许化学性质活泼，能迅速氧化许多分子，特别是氧化蛋白质中发色基团。多分子，特别是氧化蛋白质中发色基团。对机体所起的生物学作用与自由基相同。对机体所起的生物学作用与自由基相同。4 4、H H2 2O O2 2：不是自由基。在不是自由基。在CuCu2+2+或或FeFe2+2+的作用下可生成的作用下可生成OHOH，或通过，或通过均裂生成均裂生成OH 。OHOH的生成是的生成是H H2 2O O2 2导致氧化应激的主要机制。导致氧化应激的主要机制。O2. -O2. -+H2O2+O22H+NONO的作用具有双重性，由内皮型的作用具有双重性，由内皮型NOSNOS合成的合成的NONO具有保护具有保护作用，由诱导型作用，由诱导型NOSNOS合成的合成的NONO显示毒性作用显示毒性作用。5 5 、一氧化氮、一氧化氮: : 是是L-L-精氨酸在一氧化氮合酶催精氨酸在一氧化氮合酶催化下产生的一种气体自由基。能与其他自由基反化下产生的一种气体自由基。能与其他自由基反应生成毒性更强的自由基：过氧亚硝酸根（应生成毒性更强的自由基：过氧亚硝酸根（ONOOONOO）、过氧亚硝酸（）、过氧亚硝酸（HOONOHOONO）和）和OHOH。NO+ ONO+ O2 2 ONOO HOONO ONOO HOONO OH+NOOH+NO2 2e +H+H+ 6 6、脂质自由基：、脂质自由基：为氧自由基与多聚为氧自由基与多聚不饱和脂肪酸作用后生成的中间代不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢产物，包括脂氧自由基谢产物，包括脂氧自由基（LO）、）、脂过氧自由基脂过氧自由基（LOO）。在缺血在缺血再灌注损伤中最重要的是氧自再灌注损伤中最重要的是氧自由基，它是其它自由基由基，它是其它自由基生成的基础。生成的基础。u线粒体产生活性氧增加线粒体产生活性氧增加u血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成增加血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成增加 u白细胞呼吸爆发产生大量活性氧白细胞呼吸爆发产生大量活性氧 u儿茶酚胺的自身氧化儿茶酚胺的自身氧化u 诱导型诱导型NOSNOS表达增强表达增强u体内清除活性氧的能力下降体内清除活性氧的能力下降 （二）缺血（二）缺血- -再灌注时活性氧增多的机制再灌注时活性氧增多的机制1 1、线粒体产生活性氧增加、线粒体产生活性氧增加H2Oe-_O2e-+2H+H2O2H2O OHO2e-+H+e-+H+线粒体内线粒体内O O2 29899%H H2 2O+ATP12%NADPH氧化酶氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶P450细胞色素单加氧酶细胞色素单加氧酶超氧阴离子超氧阴离子 O O2 2- -羟自由基羟自由基 OH单线态氧单线态氧 1 1O O2 2H H2 2O O2 2谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶（GSHpx）过氧化氢酶）过氧化氢酶（CAT）髓过氧化物酶（髓过氧化物酶（MPO）维生素维生素C C清清除除细胞缺氧使线粒体呼吸链上酶活性降低，不能细胞缺氧使线粒体呼吸链上酶活性降低，不能产生足够的电子，自由基生成增加；再灌注提产生足够的电子，自由基生成增加；再灌注提供大量的氧，产生大量活性氧，此时呼吸链复供大量的氧，产生大量活性氧，此时呼吸链复合体合体、和和均可产生活性氧均可产生活性氧。钙超载导致线粒体功能受损，线粒体氧化酶系钙超载导致线粒体功能受损，线粒体氧化酶系统受抑制，氧经单电子还原成氧自由基增多。统受抑制，氧经单电子还原成氧自由基增多。缺氧导致细胞中抗氧化酶活性降低，自由基清缺氧导致细胞中抗氧化酶活性降低，自由基清除减少。除减少。 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶( (XOXO) ) 10%10% 黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶( (XDXD) 90%) 90%CaCa2+2+依赖性蛋白酶依赖性蛋白酶 2 2血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成增加血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成增加 钙超载钙超载激活此酶激活此酶ATPATP降解降解再灌提供大量氧再灌提供大量氧呼吸爆发呼吸爆发(respiratory burst(respiratory burst )：白细白细胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象。胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象。3 3、白细胞呼吸爆发产生大量活性氧、白细胞呼吸爆发产生大量活性氧摄取摄取O2的的70%90%经细胞内的经细胞内的NADPH氧化酶氧化酶作用形成氧自由基，用以杀灭病原微生物。组作用形成氧自由基，用以杀灭病原微生物。组织缺血过程中大量中性粒细胞被激活，再灌注织缺血过程中大量中性粒细胞被激活，再灌注又提供大量氧，使活性氧大量增加。又提供大量氧，使活性氧大量增加。NADP+ + H+ +_O2NADPH氧化酶氧化酶NADPH + O2缺血再灌注（应激）缺血再灌注（应激）交感交感- -肾上腺髓质系统兴奋肾上腺髓质系统兴奋儿茶酚胺分泌增多儿茶酚胺分泌增多代偿调节作用代偿调节作用自氧化生成氧自由基自氧化生成氧自由基4 4、儿茶酚胺的自身氧化、儿茶酚胺的自身氧化单胺氧化酶单胺氧化酶 单核细胞和中性粒细胞中含有单核细胞和中性粒细胞中含有iNOSiNOS。缺血再灌注导致白细胞活化后，缺血再灌注导致白细胞活化后，iNOSiNOS表达表达上调，导致上调，导致NONO大量生成。大量生成。NONO及其代谢产物及其代谢产物过氧亚酸过氧亚酸 根（根（OONOOONO）、过氧亚硝酸）、过氧亚硝酸（HOONOHOONO）、羟自由基（）、羟自由基（OHOH）都可导致）都可导致组织损伤。组织损伤。5 5、诱导型、诱导型NOSNOS（iNOSiNOS）表达增强）表达增强生物体内存在着完整的抗氧化系统生物体内存在着完整的抗氧化系统（1）抗氧化酶类：）抗氧化酶类：超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(SOD)清除氧自由基清除氧自由基过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶清除过氧化氢过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶清除过氧化氢谷胱甘肽硫转移酶清除脂性自由基等谷胱甘肽硫转移酶清除脂性自由基等（2）非酶性抗氧化物：）非酶性抗氧化物：维生素维生素E、谷胱甘肽、白蛋白、铜蓝蛋白等也可、谷胱甘肽、白蛋白、铜蓝蛋白等也可清除活性氧或控制活性氧的生成。清除活性氧或控制活性氧的生成。6 6、体内清除活性氧的能力下降、体内清除活性氧的能力下降 适量时参与化学反应、信适量时参与化学反应、信号转导、基因调控号转导、基因调控 过多时造成组织细胞损伤过多时造成组织细胞损伤 活性氧清除能力下降活性氧清除能力下降 活性氧大量产生活性氧大量产生霍金与霍金与CuZn-SODCuZn-SOD突变所致的脊髓侧索硬化症突变所致的脊髓侧索硬化症英国物理学家霍金的故事：霍金被称为英国物理学家霍金的故事：霍金被称为“宇宙之王宇宙之王”，他因，他因患患Cu,Zn-SOD基因突变导致家族性脊髓侧索硬化症（是一种基因突变导致家族性脊髓侧索硬化症（是一种致死的神经退化性疾病致死的神经退化性疾病 ,发病初期影响上下肢的运动神经元发病初期影响上下肢的运动神经元 ,进而引起皮质、脑干和脊索中的运动神经元变性、退化进而引起皮质、脑干和脊索中的运动神经元变性、退化 ,最最后导致进行性瘫痪和死亡）。霍金被禁锢在一把轮椅上达后导致进行性瘫痪和死亡）。霍金被禁锢在一把轮椅上达40年之久，现在全身只有面部肌肉会动，演讲和问答只能通过年之久，现在全身只有面部肌肉会动，演讲和问答只能通过语音合成器来完成，他是物理天才，研究黑洞普通物理学定语音合成器来完成，他是物理天才，研究黑洞普通物理学定理不再适用的时空领域和宇宙起源大爆炸原理。理不再适用的时空领域和宇宙起源大爆炸原理。（三）活性氧的损伤作用（三）活性氧的损伤作用2. 蛋白质失活蛋白质失活3. DNA损伤损伤1. 膜脂质过氧化膜脂质过氧化 4. 细胞间基质破坏细胞间基质破坏 活性氧能和膜磷脂、蛋白质、核酸等活性氧能和膜磷脂、蛋白质、核酸等多种细胞成分发生反应，破坏细胞的多种细胞成分发生反应，破坏细胞的结构和功能，造成细胞损伤。结构和功能，造成细胞损伤。 活性氧的作用活性氧的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用高能磷酸化合物生成障碍高能磷酸化合物生成障碍二、钙超载二、钙超载( calcium overload)( calcium overload)各种原因引起的细胞内钙含量异各种原因引起的细胞内钙含量异常增多并导致细胞结构损伤和功常增多并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象，称为能代谢障碍的现象，称为钙超载钙超载（calcium overload）。 ( (一一) )细胞内细胞内Ca Ca 2+2+的稳态调节的稳态调节细胞内钙浓度细胞内钙浓度：1010-7 -7 mol/Lmol/L细胞外钙浓度细胞外钙浓度：1010-3 -3 mol/Lmol/L浓度梯度的维持有赖于浓度梯度的维持有赖于膜对钙的不膜对钙的不自由通透性自由通透性和和钙转运系统的调节钙转运系统的调节细胞内细胞内Ca2+细胞内钙库（线粒体和内质网）细胞内钙库（线粒体和内质网） 44%细胞核细胞核 50%细胞膜细胞膜 5%细胞质（细胞质（0.5%结合钙，结合钙，0.005%游离钙）游离钙） Ca Ca2+2+进入胞液的途径进入胞液的途径u质膜钙通道：质膜钙通道：电压依赖性钙通道电压依赖性钙通道 受体操纵性钙通道受体操纵性钙通道u细胞内钙库释放通道：细胞内钙库释放通道： 1,4,5-三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）敏感钙池）敏感钙池 ：由由IP3系统调控。依赖于一定浓度的胞浆钙浓度。系统调控。依赖于一定浓度的胞浆钙浓度。 IP3不敏感钙池不敏感钙池 ：由二氢吡啶受体：由二氢吡啶受体(RYR)系统调控。当电压控制性钙通道开放后，系统调控。当电压控制性钙通道开放后，小剂量钙内流，钙与小剂量钙内流，钙与RYR结合后触发结合后触发ER/SRER/SR释释放钙，即放钙，即CaCa2+2+诱发诱发CaCa2+2+释放。释放。 CaCa2+2+离开胞液的途径离开胞液的途径CaCa2+2+泵的作用：泵的作用： CaCa2+2+-ATP-ATP酶，活性依赖酶，活性依赖CaCa2+ 2+ 、MgMg2+2+。 NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换：交换：非耗能，双向转运，非耗能，双向转运，3 3个个NaNa+ +交换交换1 1个个CaCa2+2+ H H+ +-Ca-Ca2+2+交换：交换：主要见于线粒体，双向转运主要见于线粒体，双向转运 Ca2+2+BPr线粒体线粒体肌浆网肌浆网 SRCa 2+2+ Ca 2+2+ Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7-7M M电压依赖电压依赖性钙通道性钙通道受体操纵受体操纵性钙通道性钙通道Ca2+泵Ca2+NaNa+ +-Ca-Ca2+2+载体载体Ca2+膜电位达一定膜电位达一定程度时开放程度时开放细胞内钙库释放：细胞内钙库释放：IPIP3 3敏敏感和不敏感两类钙库感和不敏感两类钙库H H+ +-Ca-Ca2+2+与激动剂结与激动剂结合后开放合后开放Ca2+Ca2+（二）细胞内钙超载的产生机制（二）细胞内钙超载的产生机制u 细胞膜通透性增加细胞膜通透性增加u NaNa+ +CaCa2+2+交换增加交换增加 u 儿茶酚胺增多儿茶酚胺增多 ( (三三) ) 钙超载引起细胞损伤的机钙超载引起细胞损伤的机制制损伤线粒体功能和结构损伤线粒体功能和结构激活钙依赖性降解酶激活钙依赖性降解酶 促进活性氧生成促进活性氧生成 破坏细胞骨架破坏细胞骨架 活性氧的作用活性氧的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用高能磷酸化合物生成障碍高能磷酸化合物生成障碍 缺血再灌注后的炎症反应是以白细胞缺血再灌注后的炎症反应是以白细胞聚集并穿过微血管壁、浸润周围组织，同聚集并穿过微血管壁、浸润周围组织，同时伴有微血管功能紊乱及局部组织中液体时伴有微血管功能紊乱及局部组织中液体及蛋白质积聚为标志的急性炎症反应。及蛋白质积聚为标志的急性炎症反应。三、白细胞的作用三、白细胞的作用（一）（一）白细胞聚集的机制白细胞聚集的机制1. 趋化因子生成增多趋化因子生成增多 (increased production of chemokines)2. 细胞黏附分子生成增多细胞黏附分子生成增多 (increased production of adhesion molecules) 无复流现象无复流现象(no-reflow phenomenon) 恢复血液灌注后，缺血区依然恢复血液灌注后，缺血区依然得不到充分血流灌注的现象称无复流现得不到充分血流灌注的现象称无复流现象象。( (二二) )白细胞聚集在缺血白细胞聚集在缺血- -再灌注损伤中的作用再灌注损伤中的作用1. 阻塞微循环阻塞微循环2. 2. 释放活性氧释放活性氧 3. 3. 释放各种颗粒成分释放各种颗粒成分4. 4. 产生各种促炎性细胞因子产生各种促炎性细胞因子 活性氧的作用活性氧的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用高能磷酸化合物生成障碍高能磷酸化合物生成障碍四、高能磷酸化合物生成障碍四、高能磷酸化合物生成障碍1. 1. 线粒体受损线粒体受损 2. ATP2. ATP合成的前身物质减少合成的前身物质减少缺血缺血- -再灌注区再灌注区ATPATP生成能力下降的机制为：生成能力下降的机制为： OO2 2 - -H H2 2OO2 2HOClHOCl OOH Hgutheart & vesselsairwaysbrain &nerves一、心脏缺血一、心脏缺血- -再灌注损伤再灌注损伤心肌顿抑（心肌顿抑（myocardial stunning):myocardial stunning):指心肌经短暂缺指心肌经短暂缺血并恢复供血后，在一段较长时间内处于血并恢复供血后，在一段较长时间内处于“低功能低功能状态状态”，常需数小时或数天才可恢复正常功能的现，常需数小时或数天才可恢复正常功能的现象。象。1. 1. 缺血缺血- -再灌注性心律失再灌注性心律失常常2. 2. 心肌舒缩功能下降心肌舒缩功能下降3. 3. 心肌结构的变化心肌结构的变化自由基和钙自由基和钙超载造成的超载造成的心肌损伤及心肌损伤及再灌注后细再灌注后细胞内外离子胞内外离子分布紊乱分布紊乱 心肌缺血性损伤和再灌注性损伤的主要表现心肌缺血性损伤和再灌注性损伤的主要表现 缺血性缺血性缺血性缺血性损伤损伤损伤损伤 再灌注性再灌注性再灌注性再灌注性损伤损伤损伤损伤发病环节发病环节发病环节发病环节 缺血、缺氧缺血、缺氧缺血、缺氧缺血、缺氧再灌注再灌注再灌注再灌注微小血管微小血管微小血管微小血管 早期无堵塞现象早期无堵塞现象早期无堵塞现象早期无堵塞现象微小血管堵塞、出现无复流现象微小血管堵塞、出现无复流现象微小血管堵塞、出现无复流现象微小血管堵塞、出现无复流现象心肌功能心肌功能心肌功能心肌功能 进行性下降进行性下降进行性下降进行性下降心肌顿抑心肌顿抑心肌顿抑心肌顿抑心律失常心律失常心律失常心律失常 多缓慢发生多缓慢发生多缓慢发生多缓慢发生多突然发生多突然发生多突然发生多突然发生较少为室颤较少为室颤较少为室颤较少为室颤很快转化为室颤很快转化为室颤很快转化为室颤很快转化为室颤-阻滞剂有效阻滞剂有效阻滞剂有效阻滞剂有效-阻滞剂有效阻滞剂有效阻滞剂有效阻滞剂有效心电图心电图心电图心电图STSTSTST段抬高，段抬高，段抬高，段抬高，R R R R波增波增波增波增高高高高STSTSTST段不抬高，段不抬高，段不抬高，段不抬高，R R R R波降低，出现病理波降低，出现病理波降低，出现病理波降低，出现病理性性性性u u u u波波波波二、脑缺血再灌注损伤二、脑缺血再灌注损伤临床表现：临床表现：感觉、运动或意识严重障碍感觉、运动或意识严重障碍脑电图：脑电图：病理性慢波病理性慢波组织学变化：组织学变化：脑水肿脑水肿脑缺血再灌注损伤的发生机制的特点：脑缺血再灌注损伤的发生机制的特点： 兴奋性氨基酸的神经毒性作用兴奋性氨基酸的神经毒性作用 脑细胞更易受活性氧损伤脑细胞更易受活性氧损伤尽早恢复血流，减少缺血时间尽早恢复血流，减少缺血时间采用低压、低温、低钙再灌注液采用低压、低温、低钙再灌注液清除活性氧清除活性氧钙拮抗剂的使用钙拮抗剂的使用抗白细胞疗法抗白细胞疗法 补充能量及促进能量生成补充能量及促进能量生成启动细胞内源性保护机制启动细胞内源性保护机制启动细胞内源性保护机制启动细胞内源性保护机制（1 1）缺血预适应：）缺血预适应：最有效最有效组织器官经反复短暂缺血后，会明显增强对随后组织器官经反复短暂缺血后，会明显增强对随后较长时间缺血及再灌注损伤的抵抗力的现象。较长时间缺血及再灌注损伤的抵抗力的现象。（2 2）缺血后适应）缺血后适应在全面恢复再灌注前短暂多次预再灌、停灌处理，在全面恢复再灌注前短暂多次预再灌、停灌处理，可减轻缺血可减轻缺血再灌注损伤。再灌注损伤。脑缺血预处理的脑保护作用脑缺血预处理的脑保护作用A: 7 d after an ischemic preconditioning for A: 7 d after an ischemic preconditioning for 3 min; 3 min; B: ischemic insult for 8 min; B: ischemic insult for 8 min; C: preconditioning+ ischemic insultC: preconditioning+ ischemic insultACB肢体缺血预处理的脑保护作用肢体缺血预处理的脑保护作用B: 7 d after LIP; B: 7 d after LIP; C: ischemic insult for 8 C: ischemic insult for 8 min; min; D: LIP + ischemic insultD: LIP + ischemic insult THE END1、膜脂质过氧化（、膜脂质过氧化（ lipid peroxidation）生物膜的主要成分是极性脂质（磷脂、胆固醇）和生物膜的主要成分是极性脂质（磷脂、胆固醇）和膜蛋白（酶等），是活性氧攻击的主要部位。膜磷膜蛋白（酶等），是活性氧攻击的主要部位。膜磷脂富含多价不饱和脂肪酸，易发生脂质过氧化。脂富含多价不饱和脂肪酸，易发生脂质过氧化。（1）细胞膜结构破坏）细胞膜结构破坏离子通道变构离子通道变构细细胞膜受体失活胞膜受体失活酶活性改变酶活性改变（2）细胞器膜结构破坏）细胞器膜结构破坏线粒体肿胀、功能障碍，线粒体肿胀、功能障碍，产能减产能减少；少；线粒体膜通透性增强，凋亡线粒体膜通透性增强，凋亡因子溢出，诱导凋亡因子溢出，诱导凋亡 溶酶体破裂释放溶酶体酶，引起溶酶体破裂释放溶酶体酶，引起细胞细胞结构破坏结构破坏肌浆网肌浆网Ca2+-ATP酶活性降低，摄酶活性降低，摄取的取的Ca2+减少，减少，导致细胞内钙超载导致细胞内钙超载（3）脂质信号分子生成异常）脂质信号分子生成异常磷脂是细胞膜所特有的成分，其中肌醇磷磷脂是细胞膜所特有的成分，其中肌醇磷脂在信号转导过程中十分重要。它的脂质脂在信号转导过程中十分重要。它的脂质过氧化不会影响膜的稳定性，但却会使前过氧化不会影响膜的稳定性，但却会使前列腺素（列腺素（PGs）、）、1，4，5-三磷酸肌醇三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（）和二酰甘油（DG）等生成障碍，）等生成障碍，使细胞信号转导异常。使细胞信号转导异常。2 2、蛋白质失活、蛋白质失活活性氧对酶活性的影响包括：活性氧对酶活性的影响包括：破坏氧化酶的活性中心破坏氧化酶的活性中心巯基；巯基；破坏酶活性所必需的脂质微环境破坏酶活性所必需的脂质微环境 ；在酶蛋白之间发生交联形成多聚物；在酶蛋白之间发生交联形成多聚物；攻击酶活性中心部位的氨基酸；攻击酶活性中心部位的氨基酸；可激活一些酶，加剧炎症反应。可激活一些酶，加剧炎症反应。使蛋白质变性、聚合、降解或肽链断裂，使蛋白质变性、聚合、降解或肽链断裂，使酶、受体、离子通道等产生功能障碍。使酶、受体、离子通道等产生功能障碍。3 3、DNADNA损伤损伤造成造成DNA损伤的活性氧主要是损伤的活性氧主要是OHOH和和NONO，可造成，可造成碱基修饰、断裂和交联。碱基修饰、断裂和交联。（1 1）细胞核）细胞核DNADNA损伤损伤 碱基修饰：碱基修饰：活性氧与碱基发生加成反应，改变活性氧与碱基发生加成反应，改变DNADNA结构，结构， 影响遗传信息的正确表达。影响遗传信息的正确表达。 DNADNA断裂：断裂：破坏核酸分子的完整性，导致遗传突变。破坏核酸分子的完整性，导致遗传突变。 DNADNA交链：交链：导致导致DNADNA复制、转录障碍，遗传信息表达受阻复制、转录障碍，遗传信息表达受阻（2 2）线粒体）线粒体DNADNA损伤损伤 导致线粒体的生长、分化和功导致线粒体的生长、分化和功 能障碍；活化凋亡蛋白酶，诱导细胞凋亡。能障碍；活化凋亡蛋白酶，诱导细胞凋亡。4 4、细胞间基质破坏、细胞间基质破坏 氧自由基可使透明质酸酶降解、氧自由基可使透明质酸酶降解、胶原蛋白交联，从而使细胞间基胶原蛋白交联，从而使细胞间基质变得疏松、弹性降低。质变得疏松、弹性降低。 细胞膜通透性增加细胞膜通透性增加1、缺血导致细胞膜外板与外层的糖被分离、缺血导致细胞膜外板与外层的糖被分离细胞膜对钙的通透性增加，钙进入细胞内。细胞膜对钙的通透性增加，钙进入细胞内。2、磷脂酶被激活，膜磷脂被降解，细胞膜、磷脂酶被激活，膜磷脂被降解，细胞膜对钙的通透性增加，钙进入细胞内。对钙的通透性增加，钙进入细胞内。3、大量的活性氧破坏细胞质膜和细胞器质、大量的活性氧破坏细胞质膜和细胞器质膜，膜通透性增加、结构损伤，胞外钙内流膜，膜通透性增加、结构损伤，胞外钙内流增加，胞内肌浆网和内质网钙转运障碍。增加，胞内肌浆网和内质网钙转运障碍。细胞内高细胞内高HH+ + 促进促进NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换交换胞内胞内HH+ + H H+ +-Na-Na+ +交交换换胞内胞内NaNa+ + 钠钙交换蛋白钠钙交换蛋白NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换增加交换增加钙超载钙超载缺血缺血缺氧缺氧再灌注再灌注胞外低胞外低HH+ + 胞内高胞内高HH+ + H H+ +- Na- Na+ +交换蛋白交换蛋白Na2+H+Ca2+Na+Ca2+交换增加交换增加酸中毒酸中毒细胞内高钠直接促进细胞内高钠直接促进NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换交换缺血缺血ATPATP减少减少钠泵功钠泵功能障碍能障碍 胞内胞内 NaNa+ + nNaNa+ +向细胞外转移向细胞外转移nCaCa2+2+向细胞内转移向细胞内转移钙钙超超载载儿茶酚胺增多儿茶酚胺增多促进钙内流促进钙内流1、受体使腺苷酸环化酶活化受体使腺苷酸环化酶活化激活激活PKAL-型钙通道磷酸化型钙通道磷酸化2、受体使磷脂酶受体使磷脂酶C激活激活产生产生IP3内质网、肌浆网钙通道开放内质网、肌浆网钙通道开放钙库释放钙钙库释放钙cAMP，细胞内细胞内u ATP ATP生成较少：生成较少：线粒体基质中线粒体基质中CaCa2+2+浓度增高浓度增高使线粒体内形成磷酸钙沉积，影响电子传递和氧使线粒体内形成磷酸钙沉积，影响电子传递和氧化磷酸化，导致化磷酸化，导致ATPATP合成减少。合成减少。u 线粒体通透性转运孔道开放：线粒体通透性转运孔道开放：线粒体钙线粒体钙超载使线粒体渗透性转运孔道呈高通透性持久开超载使线粒体渗透性转运孔道呈高通透性持久开放状态，导致放状态，导致 氧化磷酸化脱偶联，氧化磷酸化脱偶联，ATPATP产生终止产生终止 氧自由基大量产生氧自由基大量产生 线粒体细胞色素线粒体细胞色素C C释放入胞质，诱发细胞凋亡释放入胞质，诱发细胞凋亡 细胞膜受损崩解，细胞坏死。细胞膜受损崩解，细胞坏死。损伤线粒体功能和结构损伤线粒体功能和结构胞质内高浓度的胞质内高浓度的CaCa2+2+使线粒体摄取使线粒体摄取CaCa2+2+增加，增加，这一过程需要消耗这一过程需要消耗ATPATP。同时，线粒体基质。同时，线粒体基质中中CaCa2+2+浓度增高使线粒体内形成磷酸钙沉浓度增高使线粒体内形成磷酸钙沉积，影响积，影响ATPATP合成，导致合成，导致ATPATP合成减少。此合成减少。此外，线粒体基质内高钙还可激活线粒体脱外，线粒体基质内高钙还可激活线粒体脱氢酶，引起内膜氧化损伤。这些因素都可氢酶，引起内膜氧化损伤。这些因素都可使使ATPATP不断减少，甚至耗竭。不断减少，甚至耗竭。损伤线粒体功能和结构损伤线粒体功能和结构激活磷脂酶：促进膜磷脂水解，造成激活磷脂酶：促进膜磷脂水解，造成细胞膜及细胞器膜受损细胞膜及细胞器膜受损激活蛋白酶：分解细胞骨架；激活蛋白酶：分解细胞骨架； 促使黄促使黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶激活核酸内切酶：使核酸分解激活核酸内切酶：使核酸分解 激活钙依赖性降解酶激活钙依赖性降解酶u 钙钙超超载载激激活活钙钙敏敏蛋蛋白白水水解解酶酶，促促使使黄黄嘌嘌 呤呤脱脱氢氢酶酶转转变变为为黄黄嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶，致致使使活活 性氧生成增加，损害组织细胞。性氧生成增加，损害组织细胞。u 钙钙超超载载激激活活磷磷脂脂酶酶 A A2 2，通通过过环环加加氧氧酶酶和和 脂脂加加氧氧酶酶，在在花花生生四四烯烯酸酸降降解解过过程程中中产产 生生H H2 2O O2 2和和OHOH。 促进活性氧生成促进活性氧生成破坏细胞骨架破坏细胞骨架 细细胞胞骨骨架架的的微微丝丝和和微微管管构构成成网网络络以以维维持持细细胞胞的的正正常常形形态态。胞胞 内内 C Ca a2 2+ +浓浓度度增增加加使使激激动动蛋蛋白白丝丝同同肌肌辅辅助助蛋蛋白白分分离离，促促使使质质膜膜大大泡泡（细细胞胞表表面面出出现现多多个个突突起起物物）形形成，质膜易于破裂，细胞解体。成，质膜易于破裂，细胞解体。