缺血再灌注损伤

1、缺血-再灌注损伤 （Ischemia-reperfusion injury, IRI ）,患者：男，58岁，上午8时，起床后感到胸闷，30min后突感 心胸前区剧烈绞痛，9时入急诊病房。 体查：血压75/50mmHg，意识淡漠，心率65次/min，律齐。 心电图示度房室传导阻滞。 冠状动脉造影：右冠状动脉上段85%狭窄，中段78%狭窄。 入院治疗：立即给予阿托品、多巴胺、低分子右旋糖酐等进 行扩冠治疗。上午10时静脉点滴尿激酶。10.30分患者 出现阵发性心室颤动（室颤），立即给予除颤，到下 午13时反复发生室性心动过速、室颤，共计6次。到下 午16时，经给予利多卡因、小剂量异丙肾上腺素后心

2、律转为窦性，血压平稳，意识清楚。,Case study,History of IRI,一、概念（Conception） 缺血的组织、器官经恢复血液灌注后不但不能使其功能 和结构恢复，反而加重其功能障碍和结构损伤的现象。,Usually blood reperfusion should reduce the ischemia injury. However, recent clinical observations and animal ex- periments showed that blood reperfusion sometimes indu- ces or aggravates th

3、e further reversible even irreversible cell damage, especially for a prolonged ischemia.,肠黏膜缺血-再灌注损伤,二、 原因和条件（ Etiology & Factors）,1原因（Etiology） 缺血（Ischemia） 组织缺血后恢复血供 新的医疗技术方法如动脉搭桥，溶栓疗法等应用 心脏手术 器官移植 断肢再造,2条件（Factors） 缺血时间的长短 侧支循环的形成情况 对氧需求程度 O2容易接受电子，对缺氧耐受的组织不容易发生缺血再灌注损伤。 再灌注的条件,二、 原因和条件（ Etiology

4、& Factors）,温度、速度、pH、钙离子,是指单位时间内的冠脉血流量减少，供给组织的氧量也减少，缺血必定存在缺氧，表明缺血缺氧两者在概念上并不完全等同，在后果上也有一定的区别。心肌缺血比单纯性心肌缺氧（无血流障碍）要严重，因为前者除了缺氧的影响之外，缺血组织也不能获得足够的营养物质，又不能及时清除各种代谢各种代谢产物带来的有害影响。,缺血,自学,一、自由基生成增多（Increase free radical） 1. 概念与分类 概念（Conception） 外层轨道上有单个不配对价电子的原子、原子团或分子。,（Free radical are a highly reactive grou

5、p of atoms, molecules or radicals, which carry unpaired electron in outer orbital. ）,化学性质非常活泼，极易与其生成部位的其它物质发生连锁反应。由氧诱发产生的自由基称为氧自由基。,氧自由基（Oxygen free radical，OFR） 以氧为中心的自由基称为氧自由基（由氧诱发的自由基称为氧自由基),超氧阴离子自由基（ ） 羟自由基（OH）,自由基,氧自由基 脂性自由基 氮中心自由基,1. 概念与分类,活性氧（ROS),氧自由基 过氧化氢 (H2O2),单线态氧（1O2),氧分子的单电子还原产物； OH 氧分

6、子的3电子还原产物； H2O2 氧分子的双电子还原产物； H2O 氧分子的4电子还原产物。,O2,+,4H,2H2O,o2,9899%,ATP,12%,NADPH氧化酶 黄嘌呤氧化酶 P450细胞色素单加氧酶,超氧阴离子 O2- 羟自由基 OH 单线态氧 1O2,SOD,H2O2,谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）过氧化氢酶（CAT） 髓过氧化物酶（MPO）,清除,线粒体,O2,超氧自由基,H2O2,羟自由基,H2O,H2O,脂性自由基 氧自由基与多聚不饱和脂肪酸发生脂质过氧化的链式反应后生成的中间代谢产物。,烷自由基（L） 烷氧自由（LO） 烷过氧自由基（LOO）,氮中心自由基 由氮形成，并

7、在分子组成上含有氮的一类化学性质非常活泼的物质。也称活性氮。,一氧化氮（NO） 过氧亚硝基阴离子（ONOO-）,3. 自由基的清除 酶性清除剂,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶 H2O2降解,清除, 非酶性清除剂 VE、VA、VC、半胱氨酸、谷胱甘肽、白蛋白、铜蓝蛋白 ROS生成、清除ROS,超氧阴离子降解,（Mn-SOD、 Zn-SOD）,清除,超氧化物岐化酶（SOD）,2. 自由基的特性,存在时间短 高度化学活泼性 氧化性强,4. 自由基增多机制（Mechanism of free radical increase）,98%O2 细胞色素C氧化酶,O2 H2O,4e-,O2,超氧自由基,H

8、2O2,羟自由基,H2O,H2O,【缺血】,OFR,【正常】,【再灌注】,【再灌注】,OFR,？,（1）黄嘌呤氧化酶形成增多,OH,再灌注，激活PMN，耗氧，摄入O2的70%-90%在NADPH，过氧化物酶和NADH过氧化物酶的催化下，接受电子形成OFR。,MPO：过氧化物酶,（2）中性粒细胞聚集及激活,OFR,(respiratory burst),（4）线粒体功能损伤,缺氧 ATP Ca2+进入线粒体电子传递链功能下降 O2还原能力减弱 ORF增多,交感-肾上腺髓质,香草扁桃酸（正常）,（3）儿茶酚胺自身氧化增强,活性氧使脂质、蛋白质、核酸氧化,（1）膜脂质过氧化增强 生物膜是自由基攻击主

9、要部位。 脂肪酸、芳香环的不饱和键 OFR（ROS） 脂质过氧化 细胞膜结构损伤和破坏,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、细胞内Ca2+超载信号传递障碍 线粒体功能受损 ATP生成减少,（2）DNA损伤和染色体畸变 胸腺嘧啶 5，6-双键 胸腺嘧啶自由基,OH,（占80%活性氧）,加成反应,碱基发生修饰、断裂、交联,染色体畸变、断裂,（3）蛋白质变性和酶活性降低,破坏酶的活性中心巯基 破坏酶活性所必需的脂质微环境 酶之间形成多聚物 攻击酶活性中心部位的氨基酸 激活磷脂酶A2 PG、LT生成 炎症反应加剧,氧化还原剂作用 脂质过氧化、细

10、胞内钙超载 激活PLA2 PG、TXA2、LT， 转录因子作用 细胞因子、粘附分子启动NF-B 激活WBC 转录、合成、表达,PLA2 ：磷脂酶A2、LT：白三烯,炎症介质,（4）诱导炎症介质产生,二、钙超载（Calcium overload） 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。,Ca2+泵 Na+-Ca2+交换 Ca2+-H+交换。,1Ca2+进入胞液途径 质膜钙通道 电压依赖性Ca2+通道（VOC） 受体操纵性Ca2+通道（ROC） 细胞内钙库释放通道,2Ca2+离开胞液的途径,（一）细胞内Ca2+稳态调节,（二）钙超载产生（Calcium overloa

11、d production),1. Na+-Ca2+交换异常 缺血 胞内pH 再灌注 Na+-H+交换 胞内Na+ Na+-Ca2+交换 细胞外Ca2+内流,3Na+/Ca2+,Na+,G蛋白-磷脂酶C IP3 肌浆网Ca2+通道开放 DAG 激活PKC,受体,CA L型钙通道开放,2.儿茶酚胺（CA）增多,PKC对Na+-Ca2+交换的间接激活,受体,Na+-H+交换,Na+-Ca2+交换,CA,胞浆Ca2+,钙超载,（1）细胞膜损伤（Membrane permeability increase） 缺血 胞膜外板与糖被分离 胞膜通透性 膜磷脂降解 激活PLA2 胞内Ca2+ 微管和微丝收缩 细

12、胞膜通透性 心肌间紧密连接破坏,再灌注 Ca2+大量进入细胞内 OFR 细胞膜脂质过氧化 细胞膜通透性 Ca2+超载,2.生物膜损伤,（2）肌浆网膜损伤,2.生物膜损伤,（三）钙超载引起细胞损伤的机制 1线粒体功能障碍 线粒体内Ca2+ 线粒体内磷酸钙沉积 ATP 心肌收缩性,5心律失常,4肌原纤维挛缩和细胞骨架破坏,2激活钙依赖性降解酶 胞内Ca2+ PLA2激活 膜磷脂水解和受损 蛋白酶、核酸内切酶激活 心肌纤维损伤,3促进氧自由基生成 XD 损害组织细胞 钙超载 激活Ca2+依赖性蛋白酶 环加氧酶、脂加氧酶 XO OFR PLA2激活 花生四烯酸 H2O2和OH,三、中性粒细胞的作用（R

13、ole of neutrophils） （一）PMN聚集（增加）（Collect of WBC） 1细胞粘附分子生成增多（Cell adhesion molecules） 缺血-再灌注 PMN表达P-选择素 与VEC受体呈间歇性结合 不稳定黏附,心肌无复流发生机制 心肌细胞肿胀 VEC肿胀 微血管壁通透性增加 微血管痉挛和栓塞 心肌细胞挛缩 补体的作用 钙超载 心肌痉挛、收缩 压迫冠脉 心肌缺血加重,五、内皮素的作用 六、血管紧张素（angiotension ）的作用,四、高能磷酸化合物缺乏 1氧化磷酸化脱偶联 再灌注 线粒体损伤 氧化磷酸化脱偶联 ATP,第三节 主要器官缺血-再灌注损伤,心

14、电图变化（Change of ECG ） 缺血：ST段抬高，R波振幅增加。 再灌注损伤：R波振幅迅速降低，ST段高度恢复到原水平， Q波很快出现，由窦性心律转变为心室颤动。,（三）心功能的影响 （Heart functional changes） 主要表现为心肌舒缩功能下降（心肌顿抑） 心肌顿抑（Myocardial stunning） 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。,（五）心肌超微结构变化 （Alterations of myocardium ultrastructure） 基底膜缺失、肌原纤维结构破坏、心内膜下出血性梗死等。,表 比较心肌缺血损伤和再灌注损伤,二、脑缺血-再灌注损伤 （Ischemia-reperfusion injury to brain）,细胞内酸中毒,胶质细胞、VEC肿胀，周围间隙增大、白质纤维间隙疏松，微血栓形成。,1. 缩短缺血时间，尽早恢复血流 2. 低压、低流、低温、低pH、低钠、 低钙液灌流 3. 清除活性氧 4. 钙