2020缺血再灌注损伤.ppt

缺血-再灌注损伤,ischemia-reperfusioninjury,学习目标1.（1）描述缺血-再灌注损伤、氧自由基、活性氧、钙超载的概念；（2）分析缺血-再灌注损伤的发生机制。2.概述心、脑、肠、肾等重要器官缺血-再灌注损伤的特点。3.列出缺血再灌在损伤的发生原因、条件，并运用所学知识制定防治原则。,学习内容1.概念与病因学2.缺血-再灌注损伤的发生机制（活性氧、钙超载、白细胞的损伤作用）3.心、脑缺血-再灌注损伤4.防治的病理生理学基础,案例患者，男，54岁，因胸闷、大汗1h入急诊病房。体查：血压65/40mmHg，意识淡漠，心率37次/min，律齐。既往有高血压病史10年，否认冠心病史。心电图示度房室传导阻滞，冠状动脉造影证实：右冠状动脉上段85%狭窄，中段78%狭窄。给予阿托品、多巴胺、低分子右旋糖酐等进行治疗。入院上午10时用尿激酶静脉溶栓。10时40分出现阵发性心室颤动（室颤），立即给予除颤，至11时20分反复发生室性心动过速、室颤，共除颤7次，同时给予利多卡因、小剂量异丙肾上腺素后心律转为窦性，血压平稳，意识清楚。问：为什么患者在溶栓后出现严重的心律失常?,1955年，Sewell结扎狗冠状动脉后，如突然解除结扎，恢复血流，动物室颤而死亡。,第一节概念与病因学,1960年，Jennings第一次提出心肌再灌注损伤的概念,在心肌缺血恢复血流后缺血心肌的损伤反而加重,1967年，Bulkley和Hutchins发现冠脉搭桥血管再通后的病人发生心肌细胞反常性坏死,1968-Ames率先报道了脑缺血再灌注损伤。1972-Flore肾缺血再灌注损伤。1978-Modry肺缺血再灌注损伤。1981-Greenberg等证实猫小肠缺血3小时后再灌注时，粘膜损伤更严重。,一、缺血-再灌注损伤的概念缺血-再灌注损伤（ischemia-reperfusioninjury，IRI）：组织器官缺血后恢复血流供应不仅未使其功能得到恢复、损伤结构得到修复，反而加重组织、器官功能障碍及结构损伤的现象。,一句话：凡是组织器官缺血后恢复血液供应的情况休克、DIC微循环再通。冠脉解痉、PTCA、各种动脉搭桥术心脑血管栓塞再通断肢再植、器官移植心肺手术体外循环后心肺复苏等。,二、缺血-再灌注损伤的原因,三、缺血-再灌注损伤的条件,缺血时间和程度,侧支循环,再灌注条件,组织器官的结构，功能和代谢特点,条件,5低：低压，低温，低pH,低钠，低钙,第二节发生机制,活性氧的损伤作用钙超载白细胞的损伤作用,一、活性氧的损伤作用（一）活性氧的基本概念活性氧（reactiveoxygen）:化学性质活泼的含氧代谢物。,自由基(freeradical)：外层轨道上具有单个不配对电子的各种原子、原子团和分子的总称。又称游离基。,存在时间短；高度化学活泼性；氧化性强。,自由基的特点,生命体内的自由基与生俱来，具有杀灭细菌和寄生虫，参与排除毒素等作用。但当人体中的自由基超过一定的量，并失去控制时，则带来伤害。人类社会，自由也是有限度的。,1.氧自由基：以氧为中心的自由基。,主要包括：,OH,(超氧阴离子),(羟自由基),O2+4e-+4H+=2H2O,O2+e-+2H+=H2O2,2%,机体正常氧代谢,98%,O2+e-=O2,高能量激发态氧氧分子外层轨道中有两个自旋方向相反的电子,这种分子称为单线态氧。,（1）Fenton反应,均裂,（2）均裂反应,3.H2O2,4.NO,HOONO,+NO,-,H+,过氧亚硝酸根,5.脂质自由基氧自由基与多聚不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢产物。,脂氧自由基(LO)脂过氧自由基(LOO),（二）缺血再灌注时活性氧增多的机制,1.线粒体产生活性氧增多,Ca2+超载,Increasexanthineoxidase(XO)inVEC,缺血ATPCa2+超载Ca2+依赖性蛋白酶,2.黄嘌呤氧化酶途径产生活性氧增加,缺血ATPCa2+超载Ca2+依赖性蛋白酶,3.白细胞呼吸爆发产生大量活性氧,呼吸爆发（respiratoryburst）：白细胞吞噬时伴有耗氧量显著增加的现象。（氧爆发）,激活的白细胞耗氧量显著增加，摄入O2的70%90%在NADPH氧化酶催化下，形成OFR。,缺血缺氧（+）CA释放单胺氧化酶氧自由基（OFR）肾上腺素红,MPO：过氧化物酶,交感-肾上腺髓质,4.儿茶酚胺自身氧化增强,5.诱导型NOS表达增强,NOSnNOSeNOSiNOS,抗氧化剂酶性抗氧化剂,非酶性抗氧化剂VE、VA、VC、半胱氨酸、谷胱甘肽、白蛋白、铜蓝蛋白ROS生成、清除ROS,6.体内清除活性氧能力下降,(三)活性氧引起缺血再灌注损伤的机制,1.膜脂质过氧化,（1）破坏膜结构细胞膜结构破坏：膜脂质过氧化膜不饱和性异常膜流动性、通透性膜蛋白功能抑制受体失活、泵失灵,自由基对膜的损伤,正常血细胞,自由基损伤,严重自由基损伤,细胞器膜结构破坏：溶酶体：酶破坏作用线粒体：ATP减少肌质网:摄取钙减少，钙超载,（2）促进其他生物活性物质生成,脂质过氧化反应,（3）细胞信号转导功能异常,受体失活、G蛋白偶联障碍,2.蛋白质失活,活性氧+蛋白质多肽链上的巯基，氨基酸残基,氧化反应,错误折叠、变性、聚合、降解、断裂,3.DNA损伤,（2）线粒体DNA损伤裸露，更伤害,OH.,4.细胞间基质破坏活性氧降解透明质酸酶、胶原等，基质疏松弹性差。,1自由基是指：A极易被电离的原子、原子团和分子B极易起氧化还原反应的原子、原子团和分子C具有单价的原子、原子团和分子D外层轨道上具有配对电子的原子、原子团和分子E外层轨道上具有不配对电子的原子、原子团和分子,2.活力最强的活性氧是：AO2BH2O2COHDO2ELOO-,-,3黄嘌呤氧化酶存在于：A白细胞内B肌细胞内C巨噬细胞内D血管内皮细胞内E结缔组织内,4XD转化为XO，依赖于：A黄嘌呤B次黄嘌呤C钙依赖性蛋白酶DATPEAMP,膜脂质过氧化反应的结果，例外的是A.细胞膜受损B.线粒体肿胀，ATP少C.抑制生物活性物质生产D.细胞钙超载E.细胞信号转导异常,缺血再灌注损伤发生机制,自由基的损伤作用钙超载白细胞的损伤作用,二、钙超载,钙超载(calciumoverload)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能代谢障碍的现象称为钙超载。,（一）细胞内Ca2+稳态调节,(二)细胞内钙超载的发生机制,1.细胞膜通透性增加正常时细胞膜外板和糖萼由Ca2+紧密联结在一起；缺血时细胞膜外板和糖萼分离，Ca2+通透性增加；再灌注时细胞内Ca2+增加可激活磷脂酶，促进膜磷脂降解，进一步增加膜通透性。,2.ATP依赖性离子泵功能障碍,你学习过的钙通道阻滞剂（如维拉帕米）在缺血再灌注损伤中具有什么样的作用？,3.钠钙交换增强缺血缺氧时，细胞内酸中毒，再灌注时细胞外H+被冲走，pH梯度差增大，Na+-H+交换增强，H+外流、钠内流增加细胞内钠增加进而激活钠钙交换钙内流增加。,4.儿茶酚胺增多,（1）受体cAMPPKAL型钙通道开放钙内流,（2）受体G蛋白PLCIP3,(三)钙超载引起缺血再灌注损伤的机制,1.损伤线粒体功能和结构（1）ATP生成减少（2）线粒体通透性转运孔道（MPTP）开放MPTP：位置：内外膜交界处组成：多种蛋白质组成的复合体功能：促进线粒体基质中的质子外流与ATP/ADP在线粒体与细胞质间转换,MPTP持久开放的后果;ATP生成减少氧自由基生成增多诱发细胞凋亡促进细胞坏死,2激活其他酶活性胞内Ca2+PLA2激活膜磷脂水解和受损蛋白酶、核酸内切酶激活细胞损伤,1再灌注使细胞内钙超载发生的直接机制是：AH+-Ca2+交换体加强BNa+-Ca2+交换体加强CK+-Ca2+交换体加强DMg2+-Ca2+交换体加强EK+-Na+交换加强,2下列哪一项与细胞内钙超载发生无关A细胞膜通透性增加BNa+-Ca2+交换加强C儿茶酚胺减少D钙泵功能障碍E线粒体功能障碍,缺血-再灌注损伤发生机制,自由基的作用钙超载白细胞的作用,三、白细胞的作用,（一）白细胞增多、聚集的机制1.趋化因子增多细胞膜磷脂降解，花生四烯酸代谢产物增多，如白三烯的趋化作用；血浆炎症介质(补体C3aC5a)增多；激肽,再灌注WBC表达2-整合素与VEC(ICAM-1)牢固黏附,2粘附分子生成增多细胞合成，促进细胞之间、细胞与细胞外基质之间黏附的一类分子的总称,（二）白细胞聚集引起缺血再灌注损伤的机制,1.阻塞微循环无复流现象（no-reflowphenomenon）：恢复血液灌注后缺血区未得到充分血流灌注的现象。,2.释放活性氧白细胞呼吸爆发产生大量活性氧,3.释放各种颗粒成分（1）酶性成分：如弹性蛋白酶、胶原酶、明胶酶等（2）非酶性成分：次氯酸、氯胺等,4产生各种促炎因子,TNF-IL-1,多种细胞,大量细胞因子,上调黏附分子的表达,1.对白细胞有趋化作用的是A整合素B选择素C血小板活化因子D细胞间黏附分子E血小板内皮细胞黏附分子,1.白细胞聚集，损伤机制中，错误的是A阻塞微循环B释放活性氧C释放多种颗粒成分D产生各种抗炎因子E释放TNF-，IL-1,第三节缺血再灌注损伤时机体的功能与代谢变化,一、心脏缺血一再灌注损伤,（一）心肌结构变化,心肌钙超载，挛缩，僵硬。“石头心”,（二）心肌功能代谢变化,缺血心肌与正常心肌电生理差异传导性与不应期的暂时不统一,儿茶酚胺刺激受体,细胞内外离子分布紊乱电位不稳定,室颤阈值降低,2.心肌顿抑与微血管顿抑（1）心肌顿抑是指心肌经短暂缺血并恢复血供后，在一段较长时间内处于低功能状态，常需数小时或数天才可恢复正常功能的现象。（2）微血管顿抑是指心肌冠状血供经短暂缺血并恢复血供后，在一段较长时间内对扩血管物质反应迟钝的现象。,二、脑缺血一再灌注损伤,表现为脑水肿，脑细胞坏死,第四节缺血再灌注损伤防治的病理生理学基础,一、减轻缺血性损伤，控制再灌注条件,二、改善缺血组织的代谢,改善代谢,提供外源性ATP,应用氢醌、细胞色素C等治疗,补充糖酵解底物,三、清除自由基,1.低分子清除剂,低分子清除剂,细胞脂质部分：维生素E和A,细胞内外水相：半胱氨酸、抗坏血酸、还原型谷胱甘肽（GSH）和NADPH,能还原O2、1O2、脂质自由基,能还原H2O2、过氧化脂质、二硫化物等,超氧化物岐化酶（SOD）CuZn-SOD（胞浆）Mn-SO