再灌注损伤(研)

1、（I Ischemiaschemia R Reperfusioneperfusion I Injurynjury）南昌大学基础医学院南昌大学基础医学院病理生理学教研室病理生理学教研室蔡震宇蔡震宇概念概念 ：缺血组织血液灌流恢复后，其功能和结构不但不能恢复，且缺血性损伤反而进一步加重，这样的现象称为缺血缺血- -再灌注损伤再灌注损伤(IRI(IRI）。从实践到理论地总结从实践到理论地总结缺血缺血- -再灌注损伤再灌注损伤1 1、缺血及损伤缺血及损伤: :缺血的概念.原因/疾病、缺血性损伤及机制、血流的恢复措施及再通结果；、再灌注及损伤：再灌注及损伤：再灌注损伤机制的研究及思考、再灌注损伤的原因.

2、条件和机制、以及心脏再灌注损伤及保护措施。 、缺血的概念：、缺血的概念：血流中断，组织缺血，导致缺血性损伤。、缺血的原因：、缺血的原因：血管破裂、血栓形成、管壁增厚、血管痉挛、扭曲受压等。、缺血性疾病：、缺血性疾病：外伤血管破裂、器官血栓形成、动脉粥样硬化、 休克早期、器官蒂扭转及肿瘤压迫等。、缺血性损伤：、缺血性损伤：萎缩.变性.坏死、凋亡.消失；器官功能减弱； 能量合成下降。5 5、损伤的机制、损伤的机制: : 氧气和营养素的缺乏；代谢产物自身中毒。第一节缺血及损伤第一节缺血及损伤临床临床血流的恢复血流的恢复措施措施：血流再通的实验、临床结果血流再通的实验、临床结果-再灌注损伤(部分案例)

3、1、2、1960年，Jennings第一次提出“心肌再灌注损伤”的概 念，即在心肌缺血恢复血流后，缺血心肌的损伤反而 加重;3、1967第二节第二节再灌注损伤再灌注损伤再灌注损伤机制的实验研究再灌注损伤机制的实验研究1、1978年Hearse最先提出”氧反常“概念；2、1967年Zimmerman首先发现”钙反常”现象；3、实验证明:迅速纠正缺血组织的酸中毒会出现 “PH反常“现象；4、实验证明:重新恢复血流，部分缺血区并不能得到 充分的血流灌流，即 “无复流现象”。再灌注损伤实验现象的思考再灌注损伤实验现象的思考 A.部分案例的缺血性损伤能够恢复部分案例的缺血性损伤能够恢复1、缺血、缺血缺血

4、性损伤缺血性损伤再灌注再灌注/ 结果结果 B.部分缺血性损伤反而加重部分缺血性损伤反而加重(再灌注损伤再灌注损伤) A.新损伤的新损伤的叠加叠加(氧自由基、钙超载氧自由基、钙超载) 2、再灌注损伤机制分析、再灌注损伤机制分析 B.缺血性损伤的缺血性损伤的延续延续(无复流现象无复流现象)再灌注损伤的再灌注损伤的影响因素影响因素/ /1、缺血时间：缺血时间过短过长都不易不易再灌注损伤；2、需氧程度：需氧程度越高如心脑等器官就越易易再灌注损伤；3、侧支循环：缺血后侧支循环容易建立者不易不易再灌注损伤；4、再灌注条件：低压.低流.低温.低PH.低氧.低钙.低钠 不易不易再灌注损伤。缺血时间过短过长都不

5、易再灌注损伤的机制缺血时间过短过长都不易再灌注损伤的机制 过短过短 再灌注损伤期再灌注损伤期 过长过长 机制机制: : 缺血缺血 耐受期耐受期 可逆性损伤可逆性损伤 不可逆损伤不可逆损伤 可可IPCIPC化化 萎缩萎缩. .变性变性 细胞死亡细胞死亡心肌预处理心肌预处理/ /预激预激(IPC)(IPC)概念概念: :经过短暂缺血(5-15分钟)，短暂再灌注（5-10分钟）之后， 能延长随后较长时间的缺血耐受时间(2040分钟)。保护效应保护效应: :IPC化是机体激发内源性自我保护机制而产生的一种抵抗 缺血损伤的特殊状态。机制机制: :ATP储备显著增多；糖元储备减少；洗脱H、NH、无机磷酸盐

6、 等代谢产物。价值价值: :延长心脏手术时间；无心绞痛病史要比有心绞痛病史的患者 心肌梗塞损伤更大。活性氧活性氧/氧自由基的作用氧自由基的作用钙超载微血管损伤/白细胞的作用高能磷酸化合物生成障碍机制一、氧自由基机制一、氧自由基/ /活性氧的作用活性氧的作用 自由基自由基 (free radical):(free radical):指外层电子轨道上含有单个不配对电子指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。的原子、原子团和分子的总称。性质性质: :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O2种类：种类：1.1.氧自由基氧自由基; ; 2. 2.脂性自由基脂性自

7、由基; ; 3. 3.氮中心自由基氮中心自由基; ;1 1、氧自由基、氧自由基 (oxygen free radical)(oxygen free radical)概念概念: :以氧为中心的自由基称为氧自由基。以氧为中心的自由基称为氧自由基。种类种类: :超氧阴离子超氧阴离子(O(O2 2) )、羟自由基、羟自由基(OH(OH) )作用作用: :强氧化性。强氧化性。O2 活性氧的概念活性氧的概念. .种类种类. .生成生成氧自由基 单线态氧(1O2) 过氧化氢(H2O2) 活性氧活性氧(reactive oxygen species, ROS) 指化学性质活泼的含氧代谢物。脂氢过氧化物及其裂解

8、产物活性氧生成的反应式活性氧生成的反应式: :O2SLOW2HaberHaber-Weiss-Weiss反应反应 (without Fe (without Fe 3 3 ) )FAST2FentonFenton型型HaberHaber-Weiss-Weiss反应反应 2 2、脂性自由基、脂性自由基概念概念: :是指氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用后 生成的中间代谢产物。种类：种类： 烷自由基（L）、烷氧自由基（LO）、 烷过氧自由基（LOO）等。3、氮中心自由基氮中心自由基包括一氧化氮（NO）、过氧亚硝基阴离子（ONOO-）1.黄嘌呤氧化酶形成增加 2.白细胞呼吸爆发3.线粒体损伤4.儿茶酚胺的

9、自身氧化5.体内清除活性氧的能力下降 黄嘌呤氧化酶(XO) 10% 黄嘌呤脱氢酶(XD) 90%Ca+2依赖性蛋白酶 1 白细胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象，称白细胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象，称呼吸爆发呼吸爆发. . 2 2、白细胞、白细胞呼吸爆发呼吸爆发 3 3、线粒体损伤、线粒体损伤缺氧缺氧交感交感- -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氧化产生氧自由基氧化产生氧自由基4 4、儿茶酚胺的自身氧化、儿茶酚胺的自身氧化氧自由基的损伤作用氧自由基的损伤作用/ /即强氧化损伤即强氧化损伤 1.膜:生物膜的脂质过氧化 2.质:蛋白质和酶系

10、功能的抑制 3.核:核酸及染色体的破坏氧自由基的损伤作用氧自由基的损伤作用/即强氧化损伤即强氧化损伤生物膜生物膜脂质过氧化脂质过氧化的结果的结果 1 1、膜结构的破坏、膜结构的破坏: : A.细胞膜细胞膜脂质过氧化: 导致膜的液态性、流动性和通透性的改变； B.细胞器膜细胞器膜脂质过氧化： 导致溶酶体破裂、线粒体ATP减少、内质网钙处理 障碍钙超载发生； 2 2、膜蛋白功能的抑制、膜蛋白功能的抑制: : 膜的受体功能、酶泵功能、离子通道和信号转运功能。-S-S-CH3-S-脂质脂质- -脂质交联脂质交联OOHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂肪从氧化的脂肪酸释出的酸释出的 丙二醛丙二醛

11、MDAMDA细胞膜结构的破坏细胞膜结构的破坏 氨基酸残基氨基酸残基 蛋白质和酶系功能抑制蛋白质和酶系功能抑制的机制的机制 氧自由基导致脂质过氧化、蛋白质过氧化、氧自由基导致脂质过氧化、蛋白质过氧化、 酶巯基过氧化，其结果可被酶巯基过氧化，其结果可被丙二醛丙二醛广泛交联，致广泛交联，致 使使蛋白质和酶系失活。蛋白质和酶系失活。蛋白质蛋白质断裂断裂蛋白质蛋白质- -蛋蛋白质交联白质交联-S-S-CH3-S-脂质脂质- -脂质交联脂质交联O二硫交联二硫交联脂质脂质- -蛋白蛋白 质交联质交联氨基酸氨基酸 氧化氧化OHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO 蛋白质和酶系失活蛋白质和酶系失活 核酸及染色体的破

12、坏核酸及染色体的破坏DNADNA损伤损伤活性氧/氧自由基的作用钙超载钙超载微血管损伤/白细胞的作用高能磷酸化合物生成障碍机制二、钙超载机制二、钙超载1、概念2、细胞内钙的稳态调节3、钙超载的产生机制4、钙超载的损伤作用概念概念 : 各种原因引起的细胞内钙含量异常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增多并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象，称为障碍的现象，称为钙超载钙超载。细胞内细胞内CaCa2+2+的稳态调节的稳态调节Na Na + + -Ca -Ca 2+2+载体载体Ca2+2+ B Pr线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca 2+2+ Ca 2+2+ Ca2+泵Ca2+C

13、a2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVOCROC钙超载钙超载/ /即细胞内钙增多即细胞内钙增多的机制的机制钙超载形成机制钙超载形成机制: :1 1、膜钙通透性增高、膜钙通透性增高: :膜外板膜外板- -糖被分离、氧自由基糖被分离、氧自由基 膜过氧化、钙膜磷脂酶激活；膜过氧化、钙膜磷脂酶激活；2 2、钙泵功能减弱、钙泵功能减弱: :缺血缺血ATPATP减少；减少；3 3、Na-CaNa-Ca交换逆向增强及交换逆向增强及NaNaH H交换的间接激活；交换的间接激活；4 4、钙离子通道的开放、钙离子通道的开放: :儿茶酚胺增多受体通道开放；儿茶酚胺增多受体通道开放

14、； 钙超载原因分析钙超载原因分析: :1 1、细胞内钙浓度与细胞受损程度呈正相关；、细胞内钙浓度与细胞受损程度呈正相关；2 2、缺血数分钟，心肌内钙开始升高、缺血数分钟，心肌内钙开始升高；再灌注数分钟，；再灌注数分钟，则显著升高，且持续较长时间；则显著升高，且持续较长时间；3 3、钙超载主要原因是由于钙内流增加，而不是钙外流、钙超载主要原因是由于钙内流增加，而不是钙外流减少；减少；Na-CaNa-Ca交换逆向增强及交换逆向增强及NaNaH H交换的间接激活交换的间接激活1、 Na-CaNa-Ca交换蛋白具有双向转运作用交换蛋白具有双向转运作用: :取决于细胞内外Na梯度。生理状态是Na向内而C

15、a往外，即正向调节；再灌注时因胞内Na多，则逆向交换增强，即钙超载；2 2、 NaNaH H交换增强间接激活交换增强间接激活Na-CaNa-Ca逆向交换逆向交换: :再灌注时胞外H迅速冲洗，则H往外而Na向内激活Na往外而Ca向内，即间接激活Na-Ca逆向交换，导致钙超载； 钙超载的损伤作用钙超载的损伤作用1.1.线粒体功能障碍线粒体功能障碍: :钙线粒体转移ATP消耗增加，且钙盐沉积， 影响线粒体功能；2.2.激活磷脂酶激活磷脂酶: : 钙激活磷脂酶，水解膜磷脂，损伤生物膜； 3.3.促进氧自由基的生成促进氧自由基的生成: :钙激活钙依赖性蛋白质激酶，催化 氧自由基的形成，产生损伤放大效应；

16、 4.4.再灌注性心律失常再灌注性心律失常: :以快速型心律失常为主， 机制是Na-Ca交换形成一过性离子流；5.5.肌原纤维过度收缩肌原纤维过度收缩: :钙超载持续收缩，收缩带出现，心肌纤维 断裂，甚至心肌出血。 活性氧/氧自由基的作用钙超载微血管损伤微血管损伤/白细胞的作用白细胞的作用高能磷酸化合物生成障碍机制三、微血管损伤机制三、微血管损伤/ /白细胞的作用白细胞的作用微血管损伤微血管损伤/ /无复流现象的出现无复流现象的出现: :主要是由于再灌注时血管内皮细主要是由于再灌注时血管内皮细胞和白细胞的强烈激活及其相互作用的结果。胞和白细胞的强烈激活及其相互作用的结果。1、再灌注时血管内皮细

17、胞被激活且释放并大量合成粘附分子粘附分子，再加上白三烯和炎症介子的强烈趋化作用，导致它们大量聚集/粘附/激化，从而造成微血管损伤和无复流现象的出现；2、无复流现象的机制就是激活的血管内皮细胞和白细胞相互作用对血液流变学、微血管口径及血管通透性的影响。 粘附分子（粘附分子（adhesion molecule)adhesion molecule) 指细胞合成的、可促进细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间粘附的一类大分子的总称，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。 具有维持细胞结构完整；加强细胞信号转导的作用具有维持细胞结构完整；加强细胞信号转导的作用. .

18、白细胞的聚集过程白细胞的聚集过程SELECTINSProgressive ActivationINTEGRINSCaptureSlow RollingFirm AdhesionTransmigrationRolling趋化因子趋化因子粘附分子（粘附分子（adhesion molecule)微血管损伤微血管损伤/ /白细胞的作用白细胞的作用结果结果: :阻塞微循环阻塞微循环 / /无复流现象无复流现象 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象 . 机制四、高能磷酸化合物生成障碍机制四、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心脏缺血心脏缺血- -再灌注损伤再灌注损伤心肌顿抑（心肌顿抑（myocardial stunning):myocardial stunning):指心肌经短暂缺血并恢复供血后，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。 自由基和钙超载造成的心肌损伤及再灌注后细胞内外离子分布紊乱 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