缺血再灌注损伤的发病机制

缺血再灌注损伤发病机制缺血再灌注损伤的发病机制第1页Whatisreperfusioninjury?Whyisitimportant?

R.G.isa48-year-oldmanwhosufferedanacuteanteriormyocardialinfarctionandreceivedfibrinolytictherapy.Thepatientdied12hoursafterreperfusion.

K.R.isa68-year-olddiabeticwomanwhounderwentconventionalcoronaryarterybypassgraftsurgeryanddevelopedlowoutputsyndromeafterreperfusionpostoperatively.缺血再灌注损伤的发病机制第2页概念(Concept)

缺血器官在恢复血液灌注后缺血性损伤深入加重现象，称为缺血-再灌注损伤.缺血再灌注损伤的发病机制第3页概念(Concept)氧反常（oxygenparadox）：用低氧或无氧液灌注后再恢复正常氧供给器官损伤不见恢复反而更趋严重。pH反常（pHparadox）：器官在再灌注时pH从酸性恢复到正常时细胞损伤加重现象。钙反常（calciumparadox）：器官在无钙溶液灌流后恢复正常含钙溶液灌流造成细胞外钙离子大量内流而引发细胞损伤加重现象。缺血再灌注损伤的发病机制第4页缺血-再灌注损伤发生条件ConditionsPredisposingtoIschemia-Reperfusion(I/R)Injury缺血时间长短再灌注时灌流液条件（灌注液成份，灌流温度，压力等)

组织器官缺血前功效状态（缺氧耐受性，侧枝循环，高胆固醇血症，糖尿病，高血压）缺血再灌注损伤的发病机制第5页问题：缺血-再灌注损伤？氧反常,钙反常,和pH反常？缺血再灌注损伤的发病机制第6页缺血-再灌注损伤发生机制MechanismsofI/RInjury

自由基损伤作用（InjurybyFreeRadicals）钙超载（CalciumOverload）血管内皮细胞和中性粒细胞间相互作用（Interactionbetweenendothelialcellsandneutrophils）缺血再灌注损伤的发病机制第7页

指在外层电子轨道含有一个或多个不配对电子原子、原子团或分子。为表示不配对电子，经常在其分子式后方或上方加一个点（如R·）。自由基（FreeRadicals)缺血再灌注损伤的发病机制第8页氧自由基（OxygenFreeRadicals）活性氧（ReactiveOxygenSpecies,ROS):超氧阴离子,羟自由基,单线态氧(singletoxygen,1O2),过氧化氢(hydrogenperoxide,H2O2）.氧自由基:由氧衍生自由基.超氧阴离子（superoxideanion,O2）羟自由基（hydroxylradical,OH·）-·缺血再灌注损伤的发病机制第9页脂性自由基:氧自由基与不饱和脂肪酸作用后生成中间代谢产物.烷自由基（L·）烷氧自由基（LO·）烷过氧自由基（LOO·）脂性自由基（LipidFreeRadicals）其它:如氯自由基(Cl·),甲基自由基(CH3·),一氧化氮(NO),过氧亚硝基(OONO-)缺血再灌注损伤的发病机制第10页抗氧化物酶(AntioxidantEnzymes)OH.超氧物岐化酶过氧化氢酶O2_.H2O2H2OFe2+H2O2ROOHH2OROHNADP+谷胱甘肽氧化酶+H2O谷胱甘肽还原酶GSSGGSHNADPH

+H+缺血再灌注损伤的发病机制第11页问题：氧自由基？活性氧？超氧物岐化酶,过氧化氢酶,谷胱甘肽氧化酶催化何种反应?缺血再灌注损伤的发病机制第12页黄嘌呤氧化酶（XanthineOxidase）中性粒细胞（Neutrophils）线粒体（Mitochondria）活性氧与缺血-再灌注损伤ROS&I/RInjury缺血再灌注损伤的发病机制第13页黄嘌呤氧化酶与缺血-再灌注损伤XanthineOxidase&I/RInjury黄嘌呤+O2H2O2蛋白酶OH次黄嘌呤

ATPAMP黄嘌呤氧化酶黄嘌呤脱氢酶O2-..allopurinol

-缺血再灌注损伤的发病机制第14页黄嘌呤氧化酶理论一些注意点SomeIssuesRelatedtotheXanthineOxidaseHypothesis动物种类，器官，组织分布差异（主要存在于肝和肠道。在人，猪和兔心含量很低）。黄嘌呤脱氢酶转为氧化酶量及时间不能解释一些器官I/R发生。黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶作用下生成尿酸。尿酸为ROS,RNS去除剂。缺氧条件下黄嘌呤氧化酶可还原硝酸盐，亚硝酸盐为一氧化氮。一氧化氮可减轻I/R损伤。缺血再灌注损伤的发病机制第15页中性粒细胞与缺血-再灌注损伤Neutrophils

&I/RInjury呼吸暴发（respiratoryburst）或氧暴发（oxygenburst）：中性粒细胞在吞噬活动时耗氧量显著增加现象。缺血再灌注损伤的发病机制第16页线粒体与活性氧Mitochondria&ROS缺血再灌注损伤的发病机制第17页线粒体与活性氧Mitochondria&ROSNADH(SiteI)Succinate(SiteII)CytochromeOxidaseFe-Sc1CytcUbiquinoneUbisemiquinoneUbiquinolO2H2O.O2_.H2O2泛醌泛半醌二氢泛醌hypoxianormoxiarotenone

myxothiazol

antimycinATTFA缺血再灌注损伤的发病机制第18页线粒体与缺血-再灌注损伤Mitochondria&I/RInjuryI/R增加ROS释放，抑制线粒体源ROS生成可降低I/R损伤。I/R降低线粒体超氧物岐化酶活性，含量，及mRNA。升高线粒体内ROS去除剂含量可降低I/R损伤。缺血再灌注损伤的发病机制第19页Plasmamembrane:lipoxygenases,cyclooxygenases,NADPHoxidaseMitochondria:

electrontransportsystem Cytosol:xanthineoxidase,hemoglobin,catecholamines,riboflavin,Transitionmetals(Fe2+/3+,Cu1+/2+)Peroxisome:oxidases,flavoproteinsEndoplasmicreticulum:mixed-functionoxidasecytochromesP-450andb5CellularSourcesofFreeRadicals缺血再灌注损伤的发病机制第20页氧自由基损伤发生机制MechanismUnderlyingtheInjuryCausedbyOxygenFreeRadicals1.膜脂质过氧化膜结构破坏,膜蛋白质功效抑制,ATP生成降低2.蛋白质分子肽链断裂,酶巯基氧化,蛋白及一些酶相互交联、聚合蛋白质变性和酶活性降低3.DNA断裂和染色体畸变4.诱导炎症介质产生缺血再灌注损伤的发病机制第21页问题：氧自由基损伤发生机制?缺血再灌注损伤的发病机制第22页钙超载发生机制:激活Na+/Ca2+交换MechanismofCalciumOverload:ActivationofNa+/Ca2+Exchanger缺血缺氧

无氧酵解

H+H+/Na+交换胞内Na+ATP

钠泵

Na+/Ca2+交换Ca2+内流

钙超载缺血再灌注损伤的发病机制第23页钙超载发生机制:生物膜损伤MechanismofCalciumOverload:MembraneInjury

缺血缺氧

钙超载Ca2+通透性细胞膜:肌浆网:钙泵排Ca2+

Ca2+内流

贮Ca2+Ca2+通透性钙泵Ca2+释出

缺血缺氧

缺血再灌注损伤的发病机制第24页钙超载引发缺血再灌注损伤机制MechanismofI/RInjuryInducedbyCalciumOverload

激活Ca2+依赖性磷脂酶膜磷脂分解,膜受损激活Ca2+依赖性蛋白酶，①加速XD转化为XO，促进ROS生成;②膜受损大量Ca2+在线粒体内以磷酸钙形式沉积，干扰氧化磷酸化过程，使ATP生成降低4.核酸内切酶核染色质受损缺血再灌注损伤的发病机制第25页问题：钙超载发生Na+/Ca2+交换机制?缺血再灌注损伤的发病机制第26页血管内皮细胞和中性粒细胞间相互作用InteractionbetweenEndothelialCellsandNeutrophils再灌注时:趋化因子(chemokines)生成增多:膜磷脂分解LTs,PGs,PAF,补体,激肽.内皮细胞与中性粒细胞细胞黏附分子生成增多:如选择素（selectin）如整合素（integrin)等.中性粒细胞滚动,黏附,进入缺血组织。释放ROS.缺血再灌注损伤的发病机制第27页MechanismsMediatingIncreasedLeukocyte-EndothelialAdhesion缺血再灌注损伤的发病机制第28页缺血再灌注损伤的发病机制第29页缺血-再灌注损伤时机体功效改变FunctionalChangesinI/RInjury一些其它器官在缺血-再灌注损伤过程中改变特点：心脏,脑，肺，胃肠道。缺血再灌注损伤的发病机制第30页缺血再灌注损伤的发病机制第31页缺血-再灌注对心脏损伤FunctionalChangesoftheHeartinI/RInjury无复流现象心肌顿抑再灌注性心律失常心肌坏死缺血再灌注损伤的发病机制第32页无复流现象(No-ReflowPhenomenon)

解除缺血原因后缺血组织得不到充分血液灌流。受损血管内皮细胞肿胀血小板及纤维蛋白栓塞中性粒细胞与内皮细胞黏附,嵌顿,堵塞毛细血管ROS中性粒细胞黏附,微血管通透性增高，组织水肿缺血组织收缩，微血管被挤压缺血再灌注损伤的发病机制第33页GenesisofNo-FlowPhenomenonCoronaryocclusionReperfusionEndothelialdamageTissueedemaOxygenfreeradicalPlatelet/fibrinLeukocytesTissuecontracture缺血再灌注损伤的发病机制第34页问题：无复流现象及机制?缺血再灌注损伤的发病机制第35页

心肌并未因缺血发生不可逆性损伤，但在再灌注血流已恢复或基本恢复正常后一定时间内心肌出现可逆性收缩功效降低现象。心肌顿抑（MyocardialStunning）缺血再灌注损伤的发病机制第36页可逆性I/R损伤OH.脂质过氧化，蛋白质及酶失活线粒体损伤收缩蛋白损伤肌浆网钙转运蛋白膜通透性离子泵活性钙超载ATP钙敏感性心肌收缩功效胞内Na+超载Na+/Ca2+交换心肌顿抑发生机制MechanismsofMyocardialStunning缺血再灌注损伤的发病机制第37页再灌注性心律失常ReperfusionArrhythmias缺血心肌和正常心肌之间因传导性和不应期存在差异，可造成兴奋折返发生增多儿茶酚胺作用于α受体，使得心肌自律性增高、纤颤阈值降低活性氧和钙超载造成心肌细胞损伤、ATP生成降低、ATP敏感性钾通道激活等改变心肌电生理特征缺血再灌注损伤的发病机制第38页问题：心肌顿抑定义及发生机制？缺血再灌注损伤的发病机制第39页胃肠道在缺血-再灌注损伤过程中改变特点(I/R

InjuryofGastrointestinal

Tract)小肠血管内皮细胞中黄嘌呤脱氢酶和黄嘌呤氧化酶活性为各脏器中最高，再灌注时易于产生大量ROS。严重肠I/R损伤特征为广泛肠上皮坏死，固有层破损、出血及溃疡，造成广泛肠吸收功效障碍，肠黏膜通透性增高，大量细菌、内毒素等入血，造成菌血症或内毒素血症。缺血再灌注损伤的发病机制第40页脑在缺血-再灌注损伤过程中改变特点(I/RInjuryoftheBrain)

脑对缺氧最敏感，其活动主要靠有氧氧化提供能量，缺血时间长可引发不可逆性损伤。脑是一个富含磷脂器官，脂质过氧化是脑I/R损伤主要原因。脑最显著组织学改变是脑水肿及脑细胞坏死。脂质过氧化是脑水肿主要原因。缺血再灌注损伤的发病机制第41页肺在缺血-再灌注损伤过程中改变特点(I/RInjuryoftheLungs)

肺是全身静脉血液回流滤器。创伤和休克复苏时常造成代谢产物、炎症细胞及炎症介质等从缺血周围组织流出滞留于肺，产生大量ROS等毒性物质，造成肺损伤。肺I/R损伤主要表现为肺水肿和肺出血缺血再灌注损伤的发病机制第42页缺血-再灌注损伤防治标准PrinciplesoftheTreatmentofI/RInjury)尽可能缩短缺血时间控制再灌注条件(低压低流灌流可防止再灌注时因氧和液体量供给突然增加而引发大量ROS生成及组织水肿；低温可降低降低代谢产物聚积；低pH可抑制磷脂酶和蛋白酶对细胞分解，减轻Na+/H+交换过分激活；低钙可减轻钙超载所致细胞损伤)。缺血再灌注损伤的发病机制第43页缺血-再灌注损伤防治标准PrinciplesoftheTreatmentofI/RInjury)去除氧自由基补充能量中性粒细胞抑制剂腺苷可经过①解除微血管痉挛；②抑制中性粒细胞粘附，降低ROS生成；③降低血小板聚集；④恢复内皮细胞和心肌细胞能量贮备等机制减轻I/R损伤。缺血再灌注损伤的发病机制第44页缺血-再灌注损伤防治标准PrinciplesoftheTreatmentofI/RInjury)细胞保护剂,在缺血期使用山莨菪碱、牛磺酸、糖皮质激素等细胞保护剂或稳定细胞膜制剂，可减轻细胞I/R损伤。重复短暂缺血能够调动机体组织内在保护机制，使机体对随即出现更长时间严重缺血产生耐受性，称为缺血预处理（ischemicpreconditioning,IPC）。缺血再灌注损伤的发病机制第45页

Thesizeofaninfarctresultingfroma40-minocclusionofabranchofadog’scoronaryarterycouldbegreatlyreducediftheheartweresubjectedto4briefperiodsof5minofischemiaand5minofreperfusionpriortosustainedischemia.Theheartadapteditselfwithinminutestobecomeresistanttoischemia-inducedinfarction.MurryCEetal.Preconditioningwithischemia:adelayoflethalcellinjuryinischemicmyocardium.Circulation74:1124–1136,1986.IschemicPreconditioning(PC,IPC)

缺血再灌注损伤的发病机制第46页Acutepreconditioning:(classicalpreconditioning)within~2hproteinsynthesis-independentDelayedpreconditioning:(ischemictolerance)24h-72haftertheinitialinsultalteredgeneexpression→synthesisofproteins(antioxidantenzymes,NOsynthase,etc.).缺血再灌注损伤的发病机制第47页LimitorspareinfarctsizeMitigatemyocardialstunningImpr