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1、,第十章 缺血再灌注损伤 ischemia-reperfusion injury, IRI,研究背景,溶栓疗法,器官移植,体外循环,PTCA,冠脉搭桥,治疗手段的改进,缺血后再灌注，缺血性损伤进一步加重的现象,缺血后再灌注 不能使组织、器官功能恢复 加重组织、器官的功能障碍和结构损伤,概 念,氧反常：是指低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件下培养细胞一定时间后，再恢复氧供应，组织细胞的损伤反而更趋严重的现象。 钙反常：组织缺钙灌流后再恢复钙供应，造成其损伤加重。 pH反常：缺血组织的酸中毒迅速纠正后，有时反而出现或加重缺血损伤。,以上提示：氧、钙、pH变化可能参与缺血再灌注损伤（IRI）的发生、发
2、展。再灌注损伤是在缺血损伤的基础上发展起来的；再灌注可能使缺血性损伤加重，亦能促使损伤由可逆性转化为不可逆性。,第一节 缺血-再灌注损伤的原因及条件,2、术后动脉搭桥 溶栓疗法 PTCA 体外循环 器官移植 断指再植,一、 原 因,1、组织器官缺血后恢复血液供应休克时微循环的疏通冠脉痉挛缓解心脑肺复苏,二、影响因素（条件）,再灌注条件 钠钙浓度,缺血时间：40-60分钟,侧支循环,需氧程度,的作用自由基,钙超载,的作用白细胞 损伤和微血管,第二节 缺血-再灌注损伤的 发生机制,物缺乏酸化合 高能磷,一、自由基 （一）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
3、类：很多。,自由基 化学性质非常活 泼，极易失去电子（氧化）或夺取 电子（还原），具有强烈脂质过氧化作用。,1、氧自由基：由氧诱发的自由基(OFR)。超氧阴离子（O2. ）；羟自由基(OH）。生理状态仅1-2%的氧生成O2.。H2O2、单线态氧（1O2）不是自由基， 是激发态氧与氧自由基组成活性氧 。（1）自由基的生成,线粒体内经单电子还原成O2. 。再接受一个电子生成氧化能力很强的H2O2，易生成OH。 （2）氧自由基的生成与代谢：活性氧生成反应：-e e-+2H+ e-+H+ e-+H+O2 O2. H2O2 OH H2OH2OO2.是其他自由基活性氧产生的基础。线粒体是再灌注时氧自由基产
4、生的主要部位。,2、脂性自由基：由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。如烷自由基（L）、烷氧自由基（LO）、烷过氧自由基（LOO）等。 3、其他：Cl、CH3、NO.。,（二）自由基在体内的代谢,1、生理状态氧自由基,O2,线粒体,8090%,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,多余的被（生化书P176-177）谷胱甘肽过氧化物酶 酶性抗氧化剂 过氧化氢酶 清除 髓过氧化物酶 VitC、
5、VitE、泛醌 非酶性抗氧化剂 胡萝卜素、半胱 清除。 氨酸、谷胱甘肽 2、生成过多：造成组织损伤。,心肌缺血-再灌注几秒至几分钟内血液、组织中氧自由基含量可升高数倍。缺血期电子受体的氧少，再灌注恢复供氧，电子受体，氧自由 基短期暴发性。,（三） 自由基生成增多的机制,1. 黄嘌呤氧化酶的形成增多2. 中性粒细胞3. 线粒体4. 儿茶酚胺的自身氧化,ATPADPAMP,缺血期,再灌注期,腺嘌呤核苷,次黄嘌呤核苷,次黄嘌呤,黄嘌呤脱氢酶,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤 O2 .- H2O2,O2,O2,黄嘌呤 氧化酶,尿酸+O2.- H2O2,OH ,Ca2+,1. 黄嘌呤氧化酶的形成增多,2. 中性粒细
6、胞NADPH氧化酶 中性粒细胞吞噬活动 氧自由基杀灭病耗O27090% NADH氧化酶 原微生物,呼吸爆发：再灌注期组织重新获得O2供应，激活的中性粒细胞耗氧，产生大量氧自由基又称氧爆发。注意：缺血-再灌注时，由XO产生的自由基，起原发的主要作用,3、线粒体功能受损：再灌注时受损的电子传递链，可能是氧自由基重要来源。缺 血 缺 氧 氧化磷酸化受损 （1） A T P 细胞色素氧化酶 氧单电Ca2+入线粒体 系统功能失调子还原生成自由基生成水。,（2） Ca2+入线粒体使锰-超氧化物歧化酶对自由基清除能力。4、CA自身氧化：缺血缺氧CA氧自由基生成证明：E 肾上腺红O2 .,（四） 自由基的损伤
7、机制,1. 膜脂质过氧化2. 蛋白质的功能抑制3. DNA断裂和染色体畸变,穿膜糖蛋白,膜表面蛋白,-SH,SH-,CH3-S-,磷脂,蛋白质断裂,蛋白质-蛋白质交联,-S-S-,CH3-S-,脂质-脂质交联,O,二硫交联,脂质-蛋白 质交联,氨基酸 氧化,OH,HO,脂肪酸氧化,OH,HO,从氧化的脂肪酸释出的 丙二醛,1. 膜脂质过氧化,（1） 破坏膜的正常结构,（2）间接抑制膜蛋白的功能,（3） 促进自由基及其它生物活性物质生成,（4） 减少ATP的生成,（1）破坏膜的正常结构：不饱和脂肪酸/蛋白质比例失调，使膜：液态性、流动性，通透性，细胞外Ca2+内流。（2）间接抑制膜蛋白功能：,脂
8、质间交联、聚合抑制膜蛋白功能。如：Ca2+泵、 Na+泵， Na+/Ca2+交换系统胞浆Na+、Ca2+浓度。 影响膜内信号转导分子移动 液态性,膜成分改变 抑制受体 细胞影响G蛋白与效应器偶联 信号转导功能障碍。 （3）促进自由基及其他生物活性物质生成： 膜脂质过氧化激活磷脂酶C、磷脂酶D,进一步分解膜磷脂自由基生成、脂过氧催化花生四烯酸代谢 化，生成多种生物活性物质如: PG、白三烯、血栓素等 。脂质过氧化产生多种醛类物质，如丙二醛。(4）ATP生成：线粒体膜脂质过氧化功能抑制ATP生成；,蛋白质断裂,蛋白质-蛋白质交联,-S-S-,CH3-S-,O,二硫交联,脂质-蛋白 质交联,氨基酸
9、氧化,2. 蛋白质的功能抑制,（1）酶的巯基氧化，形成二硫键。 （2）氨基酸残基氧化某些酶交联二聚体或更大的聚合物损伤蛋白质功能。 （3）损伤肌纤维蛋白巯基氧化对Ca2+反应性抑制心肌收缩力。 （4）肌浆网转运蛋白损伤调节Ca2+的功能异常。,3、破坏核酸和染色体：使碱基羟化或DNA断裂染色体畸变或细胞死亡。该作用主要由是OH所致。,二、钙超载,钙超载 是指Ca2+在细胞内大量聚集，引起细胞受损，组织器官功能障碍。,目前认为,细胞内外Ca2+平衡失调造成的细胞内Ca2+超载是细胞死亡的关键,细胞内Ca2+的稳态调节,（一）钙超载的机制：再灌注期的钙超载，主要原因是Ca2+内流，不是外流。1、
10、Na+/Ca2+交换蛋白反向转运：Na+/Ca2+交换蛋白反向转运是IRI时Ca2+进入细胞的主要途径。,（1）细胞内Na+，直接激活Na+/Ca2+交换蛋白。缺血ATPH+Na+泵活性细胞内Na+。,缺血无氧代谢细胞内外H+。细胞内H+激活细胞膜Na+/H+交换蛋白，以11将H+排出细胞，Na+进入细胞稳定细胞内pH。再灌注ECFH+与细胞内形成梯度激活Na+/H+交换蛋白ICFNa+激活Na+/Ca2+交换蛋白Ca2+内流。,2、儿茶酚胺（CA) IRI时CA:1-受体激活G蛋白-磷脂酶C（PLC）介导的细胞信号转导通路磷脂酰肌醇分解DG（甘油二酯）激活PKCNa+/H+交换 Na+/ C
11、a2+交换。IP3 促进细胞肌浆网内Ca2+释放。,蛋白激酶C（PKC）活化的影响,-受体兴奋AC L型Ca2+通道开放Ca2+内流（Ca2+通道开放Ca2+超载原因之一）。,2、生物膜受损细胞外Ca2+进入细胞内。通透性生物膜受损 或细胞内Ca2+分布异常。（1）细胞膜受损膜对Ca2+通透性 缺血细胞膜结构破坏对Ca2+透性Ca2+ 内流。,Ca2+超载激活磷脂酶膜磷脂降解透性更。再灌注自由基生成脂质过氧化膜结构破坏加重。 3、线粒体膜及肌浆网膜损伤自由基损伤和分解膜磷脂肌浆网膜受损摄Ca2+功能障碍。线粒体膜受损ATP。,4、儿茶酚胺增多,（三）引起缺血再灌注损伤的机制1、线粒体功能障碍：
12、再灌注后胞浆Ca2+线粒体钙泵摄 Ca2+ （1）ATP消耗；（2）线粒体内钙超载与线粒体内磷酸根结合成磷酸钙干扰氧化磷酸化ATP。2、促进细胞膜和机构蛋白的分解,（1）磷脂酶类膜磷脂分解核酸内切酶分解核酸染色体损伤； （2）激活蛋白酶细胞骨架受损。,3、心律失常：通过Na+/Ca2+交换一过性内向离子流延迟后除极，是心律失常原因之一。4、促进氧自由基生成：一些Ca2+ 依赖性蛋白酶活性XDXO自由基生成 。,5、肌原纤维过度收缩出现收缩带严重损害的一个标志，机制：（1）胞浆内Ca2+（2）再灌注使缺血区H+迅速移出H+抑制心肌收缩作用。结果：肌原纤维过度收缩，甚或不可逆损伤细胞骨架结构心肌纤
13、维断裂。,三、白细胞在IRI中的作用白细胞聚集、激活介导的微血管和细胞损伤在脏器IRI中起重要作用。中性粒细胞聚集、激活及其致炎细胞因子的释放，是微血管床和血液流变学改变及无复流现象的病生理基础。,（一）IRI时白细胞增多的机制可能：1、 组织损伤细胞膜磷脂降解花生四烯酸白三烯 代谢产物 血小板活化因子 强趋化作用 补体、激肽白细胞聚集,2、微血管损伤和白细胞的作用,血管内皮细胞与白细胞激活,内皮释放粘附分子,白细胞释放趋化介质,白细胞,内皮细胞,（二）介导的缺血-再灌注损伤1、微血管损伤(无复流现象，no-reflow phenomenon),微血管通透性自由基、粒细胞,血液流变学改变白细胞粘附聚集、血流缓慢,微血管口径的改变内皮细胞肿胀 缩血管物质 扩血管物质,1、微血管损伤无复流现象：是再灌注中，原缺血区未能恢复充足血液灌注的现象。,
