第10章 缺血-再灌注损伤.ppt

第十三章缺血再灌注损伤,Ischemia-reperfusionInjury,缺血-再灌注损伤的定义,组织、器官在缺血后，结构和功能受到一定程度的损伤，但是在恢复血流后，不仅不能使组织器官功能恢复，反而加重的现象称为缺血再灌注损伤。,概述,一、研究简史,1.发现,1955年Sewell结扎狗冠状动脉复灌室颤死亡未提出概念、也未引起重视,2.缺血-再灌注损伤概念的提出,1960年Jenning提出心肌缺血-再灌注损伤结扎冠脉恢复再灌心肌损伤暴发水肿结构崩解收缩带形成线粒体内Ca2+积聚1968年Ames率先报道了脑缺血-再灌损伤,心肌缺血-再灌注损伤的提出,3.临床应用,普遍关注，广泛应用溶栓疗法、动脉搭桥术、导管技术、经皮腔内血管成形术(PTCA)、断肢再植、器官移植等,4.机制的认识,可发生器官：几乎全部器官机制的认识：自由基损伤钙超载白细胞的作用,相关概念：,氧反常(Oxygenparadox)钙反常(Caldiumparadox)pH反常(pHparadox)提示：氧、钙、pH可能参与再灌注损伤,第一节缺血再灌注损伤,的原因和条件,一、原因,所有在缺血基础上的血液再灌注的因素全身循环障碍后恢复血液供应组织器官缺血后血流恢复某一血管再通后,二、条件,缺血时间：不同动物、器官，不一致侧支循环：容易形成者、不易发生需氧程度：高者易再灌注条件：低压、低温、低pH、低钠、低钙时损伤轻,第一节缺血再灌注损伤,的发生机制,一、自由基的作用,EffectofFreeRadical,(一)自由基的概念与类型,概念：外层电子轨道上含有单个不配对电子的原子、原子团和分子的总称种类：繁多，最重要的是氧自由基氧自由基分为非脂质氧自由基：脂质氧自由基,(二)自由基的代谢,MetabolizabilityofFreeRadical,1.自由基的生成,线粒体：其他自由基和活性氧产生基础O2O2H2O2OHH2OH2O其它氧化过程：Fenton反应：在Fe3+、Cu2+催化下与H2O2反应生成OH,ee+2H+e+H+e+H+,-,2.自由基的作用,生理条件下：生成=清除参与电子转移杀菌物质代谢病理条件下：生成清除氧化应激反应导致细胞损伤或死亡,(三)缺血-再灌注时,氧自由基生成增多的机制,1.黄嘌呤氧化酶途径,AMPADPATP腺嘌呤核苷黄嘌呤脱氢酶Ca2+依赖性蛋白酶次黄嘌呤核苷黄嘌呤氧化酶O2次黄嘌呤黄嘌呤尿酸+O2+H2O2OH,-,正常时产生大量自由基缺血时吸引白细胞再灌时：中性粒细胞呼吸暴发,2.中性粒细胞,激活补体系统趋化活性物质,3.线粒体,缺血ATPCa2+进入线粒体线粒体功能障碍细胞色素氧化酶系统再灌注时O2经单电子还原氧自由基,(四)自由基损伤的机制,自由基会形成级联反应至遇自由基清除剂为止,1.膜脂质过氧化增强,破坏膜的正常结构Ca超载间接抑制膜蛋白的功能Ca超载、细胞肿胀、信号转导障碍促进自由基及其他生物活性物质生成减少ATP生成能量代谢障碍,2.抑制蛋白质的功能,结构蛋白和酶肌纤维蛋白自由基二硫键形成巯基化氨基酸残基氧化对Ca2+反应性交联成二聚体心肌收缩力,3.破坏核酸及染色体,多由OH所致碱基的羟化或DNA断裂染色体的畸变或细胞死亡,改变细胞其它功能：,灭活NO，血管舒缩功能促进白细胞粘附到血管壁多种因子促进组织因子生成和释放，加重DIC丙二醛的作用,二、钙超载,CalciumOverload,(一)细胞内钙超载的机制,钙超载主要发生在再灌注期钙超载主要是内流,1.Na+/Ca2+交换异常,激活异常的反向转运,正常时Na+/Ca2+交换蛋白,正向转运：正常时3Na+：Ca2+Ca2+出细胞反向转运：细胞内高Na+、膜正电位时Ca2+入细胞,(1)细胞内高Na+直接激活,缺血ATPNa泵细胞内Na再灌注氧供应恢复钠泵Na+/Ca2+反向转运大量Ca2+进入细胞,缺血ATP细胞内高H+再灌注时：Na+/H+交换蛋白激活细胞内Na+不能及时被Na泵排出时Na+/Ca2+交换蛋白,(2)细胞内高H+间接激活,(3)蛋白激酶C(PKC)活化间接激活,内源性儿茶酚胺释放1受体兴奋磷脂酰肌醇G蛋白-磷脂酶CIP3DG细胞内促进Ca2+释放Na+/H+交换,PKC,2.生物膜损伤,(1)细胞膜损伤,细胞膜外板和糖被膜被Ca2+紧密联结无Ca灌流二者分离肌膜屏障Ca2+顺浓度差入细胞对Ca通透性磷脂酶激活膜磷脂降解自由基生成,再灌注,(2)线粒体及肌浆网膜损伤,自由基损伤+膜磷脂分解肌浆网膜损伤线粒体膜损伤钙泵抑制ATP肌浆网摄CaCa泵能量供应Ca超载,(二)钙超载引起,再灌注损伤的机制,1.线粒体功能障碍,代偿：线粒体摄Ca失代偿：摄Ca过多ATP消耗Ca2+磷酸根不溶性的磷酸钙,2.激活多种酶,ATP酶ATP磷脂酶磷脂分解蛋白酶膜和骨架蛋白破坏核酶染色体损伤,3.再灌注性心律失常,Na+/Ca2+交换一过性内向电流心肌动作电位后形成延迟后除极,4.促进氧自由基生成,Ca2+Ca2+依赖性蛋白水解酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶,5.肌原纤维过度收缩收缩带形成,机制：Ca2+肌原纤维过度收缩细胞骨架结构损伤心肌纤维断裂缺血期堆积的H+迅速移出减轻或消除H+对心肌收缩的抑制作用,三、白细胞的作用,是无复流现象产生的基础,(一)白细胞聚集与激活的机制,细胞磷脂降解大量趋化因子释放激活的中性粒细胞释放具有趋化作用的炎性介质内皮细胞表达粘附分子,(二)中性粒细胞,介导的再灌注损伤,1.微血管损伤,(1)微血管内血液流变学的改变,表现：中性粒细胞粘附在VEC上血小板沉积红细胞缗线状聚集机制：活性氧VEC合成P选择素白细胞激活P选择素受体整合素、E选择素等粘附分子-固定粘附,-低亲合粘附,(2)微血管口径的改变无复流现象,缩血管物质：白细胞释放-内皮素、AT-、TXA2扩血管物质：NO毛细血管内皮细胞肿胀管腔狭窄,(3)微血管通透性增高,自由基损伤中性粒细胞粘附、游走到细胞间隙：释放细胞因子细胞损伤,2.细胞损伤,中性粒C和VEC释放大量致炎物质改变自身的结构和功能周围组织细胞受到损伤,第三节缺血再灌注损伤时,机体的功能及代谢变化,一、心脏的功能、代谢变化,心功能的变化心肌代谢变化心肌超微结构变化,(一)心功能变化,1.再灌注性心律失常,最常见：室性心律失常发生的相关因素：缺血时间缺血心肌的数量缺血的程度再灌注血流的速度电解质紊乱,机制(未完全阐明),钙超载：Na+/Ca2+交换蛋白的反向转运动作电位时程的不均一性：缺血2030分钟可与不可逆的分界点再灌注K+、H+电生理紊乱磷脂酰肌醇的作用,2.心肌舒缩功能降低心肌顿抑,心肌顿抑(myocardialstunning)概念心肌顿抑在临床上的应用机制：自由基爆发性生成钙超载,(二)心肌代谢变化,高能磷酸化合物缺乏呼吸链抑制还原型谷胱甘肽含量进行性减少,(三)心肌的超微结构变化,细胞膜破坏线粒体肿胀、嵴断裂、溶解、空泡形成基质内致密颗粒增多Ca2+肌原纤维断裂、节段性溶解、出现收缩带心肌的出血、坏死,二、脑的功能、代谢变化,(一)细胞代谢变化,cAMP磷脂酶激活膜磷脂降解游离脂肪酸自由基的作用生物电的改变：病理性慢波神经递质的改变：抑制性、兴奋性,过氧化脂质,(二)组织学变化,脑水肿：细胞膜结构破坏-脂质过氧化钠泵功能障碍脑细胞坏死,三、其他器官的变化,肠：间质水肿、粘膜损伤(特征)肾：肾功能障碍、组织学上的损伤骨骼肌：肌肉微血管、细胞损伤全身炎性反应综合征多器官功能障碍,第四节防治的病生基础,一、减轻缺血性损伤，控制再灌条件,减轻缺血性损伤：多次短暂缺血预处理：控制再灌注条件：,二、改善缺血组织的代谢,补充糖酵解底物外源性ATP氢醌、细胞色素C治