第10章缺血-再灌注损伤.ppt

第10章缺血-再灌注损伤（Ischemia-reperfusioninjury),第1节概述,缺血再灌注钙反常氧反常pH反常概念及其重要性,概念：缺血的组织或器官在一定条件下恢复血流后，组织器官的损伤反而加重的现象称为缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusioninjury)。,特点：1.可逆损伤不可逆损伤；2.具有器官普遍性：人体各种组织器官（心、肝、肾、肺、胃肠、脑、肢体、皮肤等）都可发生再灌注损伤。,临床许多新技术新疗法有可能发生缺血再灌注损伤,休克、DIC微循环再通冠脉解痉、各种动脉搭桥术心脑血管栓塞再通（溶栓治疗、自然再通）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,与缺血再灌注损伤有关的概念：,钙反常氧反常pH反常：,钙反常：,钙反常(calciumparadox)：是指用无钙液灌流组织器官后用有钙液灌注，导致细胞和器官的代谢和功能障碍及结构破坏更加重的现象。,氧反常：,氧反常(oxygenparadox)：是指用缺氧溶液灌注组织器官或培养细胞一定时间后，再恢复正常氧供应，组织及细胞的损伤不仅未能恢复，反而加重损伤的现象。,氧反常、钙反常与缺血再灌损伤的主要区别是：,缺血不仅缺氧，还缺代谢基质，也包括钙离子。,“pH反常”（pHparadox),pH反常(pHparadox)：是指缺血后再灌注能迅速纠正缺血组织的酸中毒，反而加重缺血再灌注损伤的现象。通过H+-Na+交换导致细胞内钙超载损伤细胞是形成pH反常的机制。,第2节原因及条件,一、原因二、影响因素,一、原因,1、组织器官缺血后恢复血液供应，如休克时微循环再灌注、冠状动脉痉挛的解除；2、临床上应用的新医疗技术和方法，如动脉搭桥术、溶栓疗法、导管技术、心肺复苏、心脏外科体外循环、断肢再植、器官移植。,二、影响因素（条件）,1、缺血时间：2、侧支循环3、电解质浓度4、其它,1、缺血时间：,再灌注损伤与缺血时间长短有关。缺血时间过短和过长都不易发生再灌注损伤。通常缺血40-60min后再灌注易诱发再灌注损伤。在组织器官能耐受的缺血时间内再灌注，可使其功能恢复，一般不引起再灌注损伤；缺血时间过长使组织细胞坏死，也没有再灌注损伤发生的基础。不同组织对缺血耐受时间不同，发生再灌注损伤的缺血时间也不同。,2、侧支循环,缺血后不易构建侧支循环，对缺氧耐受差的组织器官，如心、脑、肾易发生缺血再灌注损伤。,3、电解质浓度,高钾、高镁对再灌注损伤有保护作用，而高钠、高钙可诱发再灌注损伤。,4、其它,低温，低压（250C）低pH可减轻心肌再灌注损伤。反之，高压，高温，高pH可诱发或加重再灌注损伤。,第3节发生机制（mechanism）,主要有以下认识：一、自由基（Freeradical）二、钙超载（Calciumoverload）三、白细胞的作用（EffectofWBC，leukocyte)此外还有：高能磷酸化合物的缺乏：内皮素，血管紧张素在缺血再灌注损伤中也起作用。,一、自由基,（一）自由基概念和类型概念：自由基外层轨道上具有单个不配对电子的原子、原子团和分子的总称。类型：1、氧自由基2、脂性自由基3、一氧化氮（NO）,1.氧自由基,氧自由基包括：超氧阴离子羟自由基（OH）、单线态氧（1O2）。其中是其它氧自由基产生的基础。,活性氧的生成与代谢途径,2.脂性自由基,是氧自由基与多聚不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢物，如烷自由基（L）、烷氧自由基（LO）、烷过氧自由基（LOO）等。H2O2及HOCL虽不是自由基，但化学性质与自由基相似，与氧自由基，一氧化氮(NO)和过氧亚硝酸根(ONOO)等同属于活性氧。,3、一氧化氮（NO）,NO是精氨酸在一氧化氮合酶（NOS）的催化下产生的。单核巨噬细胞、中性粒细胞中的NOS是诱导型的。缺血-再灌注损伤时，白细胞被激活后NOS的活性增强，可大量产生NO；NO有一个不配对电子，是一种气体自由基，能与氧自由基反应，产生多种毒性代谢产物。例如：NO与O2反应产生一种氧化性更强的自由基：过氧亚硝酸根（ONOO），ONOO很不稳定，能引起邻近细胞严重损伤。ONOO在生理pH条件下生成过氧亚硝酸（ONOOH），它不稳定，能释放出OH和NO2或NO3。,自由基是机体正常代谢产物，参与许多生理和病理过程。生理状态下，自由基参与了某些酶反应和药理作用。病理状态下，自由基参与了某些疾病和病理过程的发生与发展，如动脉粥样硬化、心脑血管疾病、中枢神经系统机能障碍、糖尿病、癌症、肌萎缩、关节炎、急性呼吸窘迫综合征、衰老、休克、氧中毒、炎症。,（二）缺血-再灌注时氧自由基生成增多的机制,1、黄嘌呤氧化酶增多（血管内皮源性）黄嘌呤氧化酶(XO)10%黄嘌呤脱氢酶(XD)90%XOxanthineoxidaseXDxanthinedehydrogenase,黄嘌呤氧化酶在缺血活性氧生成增多中的作用,2.中性粒细胞激活（白细胞源性）,缺血,补体等趋化活性物质,中性粒细胞激活,再灌注,呼吸暴发,产生自由基,3线粒体功能障碍,缺血缺氧,ATP,Ca2+进入线粒体,线粒体细胞色素氧化酶功能失调,氧经单电子还原,自由基,锰-超氧化物岐化酶,4.儿茶酚胺,缺血缺氧,儿茶酚胺释放,儿茶酚胺及其氧化产物,（三）氧自由基（OFR）的损伤机制,1膜脂质过氧化(lipidperoxidation)（1）膜脂质微环境改变（2）膜蛋白功能受抑制（3）线粒体膜：ATP生成障碍,2.对蛋白质的损伤作用,2.对蛋白质的损伤作用,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,OH,HO,脂肪酸氧化,OH,HO,从氧化的脂肪酸释出的丙二醛MDA,2.对蛋白质的损伤作用,3.破坏染色体及核酸,80%由OH所致,二、钙超载（calciumoverload）,Na+-Ca2+载体,Ca2+BPr,Mt,SR,Ca2+,Ca2+,-细胞内钙自稳调节紊乱及钙积聚,Ca2+泵,Ca2+,Ca2+,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,细胞膜,细胞内,维持因素,肌浆网（SR）钙结合蛋白（CaBP)线粒体摄取,(一)钙超载的机制,1、Na+-Ca2+异常交换胞内Na+、H+、NE-1R-PLC-PKC2、细胞膜损伤，通透性疏松、膜磷脂降解、OFR3、线粒体受损,Na+-Ca2+交换异常（钙超载时进入细胞的主要途径）正常：3个Na+1个Ca2+影响因素：（1）跨膜钠浓度梯度（2）细胞内的氢浓度此外还有Ca2+ATPMg2+,Ca2+,3Na+,K+,Na+,（1）细胞内高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,ATP,Na+,Ca2+,(2)细胞内高H+间接激活Na+-Ca2+交换蛋白质膜Na+/H+交换蛋白主要受细胞内H+的变化调节Na+oH+oNa+iH+i缺血时：无氧代谢产生H+增多再灌时：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,Na+,H+,再灌时H+,H+,Na+,Ca2+,缺血时H+,（3）PKC间接激活Na+-Ca2+交换蛋白如1肾上腺素能受体激活G蛋白-PLCH+/Na+交换激活,(二）钙超载引起组织细胞损伤的机制1.线粒体功能障碍胞浆Ca2+线粒体摄钙早期：代偿晚期：磷酸钙形成ATP消耗、生成2.激活膜磷脂酶分解膜磷脂细胞膜和细胞器膜的损伤3.再灌注性心律失常一过性内向离子流,4.促进氧自由基生成激活XO5.使肌原纤维过度收缩(1)胞浆内高Ca2+(2)再灌注期消除了H+对心肌收缩的抑制作用,三、微血管损伤和白细胞的作用,（一）缺血-再灌注时VEC与白细胞激活VEC激活表现为:释放多种细胞粘附分子（adhesionmolecule）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。,白细胞组织浸润的机制,趋化（PAF、LTs）,粘附,初始粘附牢固粘附,定位释放,组织,持续的缺血缺氧,CAMs上调,（二）血管内皮细胞与中粒的损伤作用,1.微血管损伤引起无复流(no-reflowphenomenon)现象血流变、管径、壁通透性改变OFR、溶酶、细胞因子细胞粘附、聚集、堵塞血管增加血管通透性组织水肿2.细胞损伤,第4节缺血-再灌注损伤时机体的功能、代谢变化,一、心脏的缺血-再灌注损伤二、脑的缺血-再灌注损伤三、其它器官的缺血-再灌注损伤四、细胞凋亡,一、心肌缺血-再灌注损伤的变化,（一）心功能变化1、再灌注性心律失常特点：室性心律失常为主电生理改变：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，Q波出现,心律失常,影响因素：,缺血时间缺血心肌的数量缺血的程度再灌注血流速度及电解质紊乱情况发生机制：缺血心肌与正常心肌之间传导性和不应期差异，易形成兴奋折返-R对CA反应性、自律性、室颤阈KATP激活，心肌电解质紊乱,2.心肌舒缩功能：CO心肌顿抑myocardialstunning，又称迟呆心肌：指心肌短时间缺血后恢复再灌一段时间内心肌出现的可逆性收缩功能降低的现象。自由基的作用和钙超载是心肌顿抑的主要机制,心肌顿抑的发生机制,（二）心肌代谢变化：ATP及CP减少、核苷酸类物质下降。（三）心肌超微结构变化肌纤维孪缩、严重时有收缩带形成、肌丝断裂、溶解、线粒体损伤(空泡形成、嵴肿胀、断裂、溶解等。),二、脑缺血-再灌注损伤的变化（一）能量代谢障碍,（二）脑结构变化脑水肿,脑细胞坏死.,第5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、ATP3、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。4、减轻钙超载Ca2+离子阻断剂5、其他内外源性细胞保护剂药物预处理等,小结,各种原因造成组织血液灌注量减少，可使细胞发生缺血性损伤。再灌注具有双重性，多数情况使缺血组织和器官功能结构修复，患者病情得到控制；部分患者再灌注不仅没使组织器官功能恢复，反而使缺血所致功能代谢障碍和结构破坏进一步加重。这种现象为缺血-再灌注损伤。再灌注损伤是否发生取决于缺血时间，侧支循环、需氧程度及电解质浓度。,缺血-再灌注时氧自由基生成增多，通过破坏生物膜，促成Ca2+超载，DNA断裂和染色体畸变，诱导炎症介质产生，发生再灌注损伤。再灌注时细胞内钙超载，通过损害线粒体功能；激活钙依赖性降解酶；促进氧自由基生成；引起心律失常；肌原纤维挛缩和破坏细胞骨架发生再灌注损伤。缺血-再灌注时局部白细胞增多，机械阻塞微血管出现无复流现象；使炎症反应失控。此外，