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1、缺血-再灌注损伤Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望掌握掌握：缺血再灌注损伤的概念缺血再灌注损伤的概念白细胞的作用白细胞的作用钙超载钙超载自由基的作用自由基的作用再灌注损伤的机制再灌注损伤的机制熟悉熟悉：缺血再灌注损伤的原因及条件缺血再灌注损伤的原因及条件 缺血再灌注损伤时机体的功能代谢变化缺血再灌注损伤时机体的功能代谢变化了解了解：缺血再灌注损伤防治的病理生理基础缺血再灌注损伤防治的病理生理基础19551955年，年，SewellSewell报道，在结扎狗冠状动脉后，报
2、道，在结扎狗冠状动脉后，如突然解除结扎，恢复血流，部分动物立即发如突然解除结扎，恢复血流，部分动物立即发生心室纤颤而死亡生心室纤颤而死亡 溶栓疗法溶栓疗法器官移植器官移植体外循环体外循环PTCA冠脉搭桥冠脉搭桥治疗手段的改进治疗手段的改进心脏介入手术经皮冠状动脉腔内经皮冠状动脉腔内成形术（成形术（PTCA）放置支架放置支架PTCAPTCA结合支架治疗冠心病患者，成功率较高，长期生存率较高结合支架治疗冠心病患者，成功率较高，长期生存率较高 冠脉支架置入前后19671967年，年，Bulkley Bulkley 和和HutchinsHutchins发现冠脉血管发现冠脉血管再通后的病人发生再通后的病
3、人发生心肌心肌细胞反常性坏死细胞反常性坏死。 患者：男，58岁，上午8时，起床后感到胸闷，30min后突感胸前区剧烈绞痛，9时入急诊病房。查体：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律转为窦性，血压平稳，意识清楚。病例分析病例分析第一节第一节概述概
4、述一、缺血再灌注损伤一、缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusioninjury，IRI）缺血基础上恢复血流后组织损伤反而加重，缺血基础上恢复血流后组织损伤反而加重，甚至发生不可逆损伤的现象。甚至发生不可逆损伤的现象。二、二、缺血再灌注损伤原因缺血再灌注损伤原因1、全身循环障碍后恢复血供、全身循环障碍后恢复血供如：心脏骤停后的心肺复苏如：心脏骤停后的心肺复苏如：心脏骤停后的心肺复苏如：心脏骤停后的心肺复苏2、组织器官缺血后血流恢复、组织器官缺血后血流恢复如：断肢再植和器官移植如：断肢再植和器官移植如：断肢再植和器官移植如：断肢再植和器官移植3、某一血管堵塞后血流恢复、某一血管堵塞后
5、血流恢复如：冠脉狭窄后采取治疗措施如：冠脉狭窄后采取治疗措施如：冠脉狭窄后采取治疗措施如：冠脉狭窄后采取治疗措施三、三、缺血再灌注损伤条件缺血再灌注损伤条件缺血时间的长短缺血时间的长短侧支循环的形成情况侧支循环的形成情况需氧程度需氧程度再灌注的再灌注的条件条件 低温、低压、低低温、低压、低低温、低压、低低温、低压、低pHpHpHpH、低钠、低钙液灌注、低钠、低钙液灌注、低钠、低钙液灌注、低钠、低钙液灌注pH反常（反常（pHparadox）在再灌注时迅速纠正缺血组织的酸中毒，反而会加重缺血在再灌注时迅速纠正缺血组织的酸中毒，反而会加重缺血细胞损伤，称为细胞损伤，称为pH值反常。值反常。O2反常（
6、反常（Oxygenparadox）低氧溶液灌注组织器官一定时间后，再恢复正常氧供应，低氧溶液灌注组织器官一定时间后，再恢复正常氧供应，组织损伤反而更趋严重，称为氧反常。组织损伤反而更趋严重，称为氧反常。Ca2+反常（反常（Calciumparadox）无钙溶液灌流大鼠心脏后，再用含钙溶液进行灌流，心肌无钙溶液灌流大鼠心脏后，再用含钙溶液进行灌流，心肌细胞的损伤反而加重，称为钙反常。细胞的损伤反而加重，称为钙反常。第二节第二节 缺血再灌注损伤的发生机制缺血再灌注损伤的发生机制白白细细胞胞的的作作用用 细细胞胞内内钙钙超超载载自自由由基基增增多多一、自由基生成增多一、自由基生成增多（一）概念与分类
7、（一）概念与分类自由基自由基外层电子轨道上含有单个不配对电子的原子、原子团或分子的总称。自由基分类氧自由基、脂性自由基、氯自由基等氧氧 自自 由由 基基 （ Oxygen free radical，OFR） 由氧诱发的自由基称为由氧诱发的自由基称为氧自由基，包括氧自由基，包括超氧阴离子超氧阴离子O-2和羟自由基和羟自由基OH脂性自由基脂性自由基（Lipidradicals）氧自由基与多聚不饱和脂肪酸发生脂质过氧化的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。包括烷自由基链式反应后生成的中间代谢产物。包括烷自由基（L）、烷氧自由基（）、烷氧自由基（LO）烷过氧自由基（
8、）烷过氧自由基（LOO）活性氧活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）由氧形成的、化学性质较基态氧活泼的含氧代谢物质，由氧形成的、化学性质较基态氧活泼的含氧代谢物质，包括氧自由基（包括氧自由基（超氧阴离子超氧阴离子O-2和羟自由基和羟自由基OH）和非自由基，如单线态氧（和非自由基，如单线态氧（1O2）和过氧化氢）和过氧化氢（H2O2）O O2 2线线粒粒体体9899%H H2 2O O12%NADPHNADPH氧化酶氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶P450P450细胞色素单加氧酶细胞色素单加氧酶超氧阴离子超氧阴离子 O O2 2-.-.羟自由基羟自由基 OHOH单线态氧单线态
9、氧 1 1O O2 2SODSODH H2 2O O2 2谷胱甘肽过氧化物酶（谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PXGSH-PX）过氧化氢酶（过氧化氢酶（CATCAT）髓过氧化物酶（髓过氧化物酶（MPOMPO）清清除除（二）自由基的代谢（二）自由基的代谢在血红蛋白、肌红蛋白、儿茶酚胺及黄嘌呤在血红蛋白、肌红蛋白、儿茶酚胺及黄嘌呤氧化酶等氧化过程中也会生成氧化酶等氧化过程中也会生成超氧阴离子超氧阴离子O-2。O-2可以在可以在Fe3或或Cu2的催化下的催化下与过氧化氢生成羟自由基与过氧化氢生成羟自由基OH，这种由金，这种由金属离子催化的反应称为属离子催化的反应称为Fenton反应反应。（三）氧自由基生
10、成增多的机制（三）氧自由基生成增多的机制1.黄嘌呤氧化酶途径黄嘌呤氧化酶途径2.中性粒细胞途径中性粒细胞途径3.线粒体功能受损线粒体功能受损4.儿茶酚胺增加和氧化儿茶酚胺增加和氧化（三）缺血再灌注氧自由基生成增多的机制1、黄嘌呤氧化酶途径黄嘌呤氧化酶途径OH2、中性粒细胞途径、中性粒细胞途径 吞噬过程中，吞噬过程中，激活的激活的PMN耗氧量显著增加，耗氧量显著增加，摄入摄入O2的的70%90%在在NADPH和和NADH氧化氧化酶酶的催化下，接受电子形成氧自由基的催化下，接受电子形成氧自由基。 缺血缺血过程中，补体系统激活，细胞膜分解产生过程中，补体系统激活，细胞膜分解产生过程中，补体系统激活，
11、细胞膜分解产生过程中，补体系统激活，细胞膜分解产生C C3 3片断、白三烯等趋化因子，吸引中性粒细胞。片断、白三烯等趋化因子，吸引中性粒细胞。片断、白三烯等趋化因子，吸引中性粒细胞。片断、白三烯等趋化因子，吸引中性粒细胞。再灌注期再灌注期组织重新获得氧气供应，激活的中性粒组织重新获得氧气供应，激活的中性粒细胞耗氧量显著增加，产生大量氧自由基，称为细胞耗氧量显著增加，产生大量氧自由基，称为呼吸爆发（氧爆发）呼吸爆发（氧爆发）3、线粒体途径线粒体途径缺血细胞线粒体内钙离子沉积，影缺血细胞线粒体内钙离子沉积，影响细胞色素氧化酶系传递电子的能力，响细胞色素氧化酶系传递电子的能力，恢复血液灌注后，弥散到
12、组织内的氧恢复血液灌注后，弥散到组织内的氧部分经单电子还原生成氧自由基。部分经单电子还原生成氧自由基。4、儿茶酚胺增加和氧化、儿茶酚胺增加和氧化l各种应激情况下，儿茶酚胺分泌增加，一各种应激情况下，儿茶酚胺分泌增加，一方面起到代偿作用，另外一方面，儿茶酚方面起到代偿作用，另外一方面，儿茶酚胺氧化产生氧自由基造成细胞损害胺氧化产生氧自由基造成细胞损害（四）自由基的损伤作用（四）自由基的损伤作用1.膜脂质过氧化作用增强膜脂质过氧化作用增强2.抑制蛋白质的功能抑制蛋白质的功能3.破坏核酸和染色体破坏核酸和染色体(1) (1) 破坏膜的正常结构破坏膜的正常结构脂质脂质过氧化过氧化膜不饱和膜不饱和脂肪酸
13、脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸/ /蛋白质比例失调蛋白质比例失调膜液态性膜液态性流动性流动性膜通透性膜通透性CaCa2+2+内流内流1.膜脂质过氧化作用增强膜脂质过氧化作用增强 (enhancedlipidperoxidationofmembrane)(2) (2) 间接抑制膜蛋白功能间接抑制膜蛋白功能脂质之间交联脂质之间交联(-)(-)钙泵、钠泵钙泵、钠泵NaNa2+2+/Ca/Ca2+2+交换蛋白交换蛋白胞内胞内NaNa2+2+、CaCa2+2+钙超载、细胞肿胀钙超载、细胞肿胀(3) (3) 促进自由基及其它生物活性物质生成促进自由基及其它生物活性物质生成膜脂质膜脂质过氧化过氧化磷脂酶磷脂
14、酶C C磷脂酶磷脂酶D D膜磷脂分解膜磷脂分解花生四烯酸花生四烯酸脂氧合酶脂氧合酶白三烯白三烯过氧化物过氧化物环氧合酶环氧合酶前列腺素内过氧化物前列腺素内过氧化物OHOH. .血栓素血栓素A A2 2前列腺素前列腺素自由基自由基(+)(+)(4) (4) 减少减少ATPATP生成（线粒体）生成（线粒体）例：例： 肌纤维蛋白对肌纤维蛋白对CaCa2+2+反应性反应性心肌收缩力心肌收缩力肌浆网钙转运蛋白受损肌浆网钙转运蛋白受损钙调节异常钙调节异常2.抑制蛋白质的功能抑制蛋白质的功能染色体畸变，核酸碱基的羟化，染色体畸变，核酸碱基的羟化，DNADNA的断裂的断裂（羟自由基）（羟自由基）3.破坏核酸和
15、染色体破坏核酸和染色体自由基使细胞结构蛋白和酶的巯基氧化，自由基使细胞结构蛋白和酶的巯基氧化，形成形成二硫键二硫键；或使氨基酸残基；或使氨基酸残基氧化氧化，蛋白，蛋白和酶发生交联形成聚合物损伤蛋白功能和酶发生交联形成聚合物损伤蛋白功能各种原因引起的细胞内钙含量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异常增多并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍。能代谢障碍。二、钙超载（二、钙超载（calcium overloadcalcium overload）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
16、Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVOCROC细胞内细胞内CaCa2+2+的稳态调节的稳态调节1.1.生物膜损伤致细胞内钙超载生物膜损伤致细胞内钙超载(2) (2) 线粒体及肌浆网膜损伤线粒体及肌浆网膜损伤(1) (1) 细胞膜损伤细胞膜损伤缺血缺血膜外板与糖被膜分离膜外板与糖被膜分离CaCa2+2+(+)(+)磷脂酶磷脂酶膜磷脂降解膜磷脂降解自由基自由基膜脂质过氧化膜脂质过氧化膜通透性膜通透性细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制2. Na2. Na2. Na2. Na+ + + +-Ca-Ca-Ca-Ca2+2+2+2+交换异常交换异常交换异常
17、交换异常 缺血缺血胞内胞内pH再灌注再灌注Na+-H+交换交换胞内胞内Na+Na+-Ca2+交换交换细胞外细胞外Ca2+内流内流钙超载钙超载ATPATP含量下降含量下降细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制PKC对对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活1去甲肾上腺素去甲肾上腺素GqPLCP1IP3Ca2+Ca2+肌浆网肌浆网DGPKCH+Na+Ca2+肌丝肌丝PKC对对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活钙超载引起缺血钙超载引起缺血-再灌注损伤的机制再灌注损伤的机制1.促进氧自由基生成促进氧自由基生成2.加重酸中毒加重酸中毒3.破坏细胞器膜：激活磷脂酶，加重膜损伤
18、破坏细胞器膜：激活磷脂酶，加重膜损伤4.线粒体功能障碍线粒体功能障碍5.激活其他酶的活性激活其他酶的活性Ca2+PO33+Ca3(PO3)2(黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶)ATP三、中性粒细胞的作用三、中性粒细胞的作用 无复流现象（无复流现象（no-reflowphenomenonno-reflowphenomenon）解除缺血原因并没使缺血区得到充分血流灌注的反常现象。解除缺血原因并没使缺血区得到充分血流灌注的反常现象。三、三、白细胞的作用白细胞的作用（一）（一）再灌注时白细胞增多的机制再灌注时白细胞增多的机制内皮释放内皮释放粘附分子粘附分子白细胞释放白细胞释放趋化介质趋
19、化介质白细胞白细胞内皮细胞内皮细胞白三烯、血小板活化因子、补体、激肽整合素整合素选择素选择素2. 2. WBCWBC介导缺血介导缺血- -再灌注损伤的机制再灌注损伤的机制 微血管损伤微血管损伤( (无复流现象无复流现象 no-reflow phenomenon) no-reflow phenomenon) 细胞损伤细胞损伤微血管通透性微血管通透性自自由基、粒细胞由基、粒细胞血液流变学改变血液流变学改变白细胞粘附聚集、白细胞粘附聚集、血流缓慢血流缓慢微血管口径的改微血管口径的改变变内皮细胞肿胀内皮细胞肿胀缩血管物质缩血管物质扩血管物质扩血管物质IRIIRI的主要发病机制的主要发病机制再灌注再灌注
20、中性粒细胞中性粒细胞无复流无复流致炎因子致炎因子氧自由基氧自由基钙超载钙超载细胞损伤细胞损伤缺血缺血O O2 2CaCa2+2+细胞坏死细胞坏死缺血损伤恢复缺血损伤恢复第三节第三节缺血再灌注损伤时机体缺血再灌注损伤时机体的功能代谢变化的功能代谢变化心脏心脏脑脑其他器官（肺、肠、肾、骨骼肌）其他器官（肺、肠、肾、骨骼肌）一、心肌缺血再灌注损伤一、心肌缺血再灌注损伤1.再灌注性心律失常再灌注性心律失常(reperfusionarrhythmia) 在心肌缺血再灌注过程中在心肌缺血再灌注过程中出现的心律失常。出现的心律失常。发生率：发生率：50-80%，室性心律失常多见室性心律失常多见心肌并未因缺血
21、发生不可逆损伤，但在心肌并未因缺血发生不可逆损伤，但在再灌注血流恢复后一段时间内，心肌出现再灌注血流恢复后一段时间内，心肌出现可逆性的收缩功能降低，称为心肌顿抑。可逆性的收缩功能降低，称为心肌顿抑。2.心肌顿抑心肌顿抑(myocardialstunning)3.再灌注对心肌代谢的影响再灌注对心肌代谢的影响 (Influenceofreperfusiononmyocardiummetabolism)线粒体受损线粒体受损能量合成能量合成再灌注再灌注底物冲走底物冲走高能磷酸高能磷酸化合物化合物4.再灌注对心肌超微结构的影响再灌注对心肌超微结构的影响二、脑的缺血再灌注损伤二、脑的缺血再灌注损伤脑代谢异
22、常脑代谢异常脂质过氧化损伤脂质过氧化损伤水肿、坏死水肿、坏死神经递质改变神经递质改变1.小肠小肠黏膜屏障通透性黏膜屏障通透性 菌血症或内毒素血症菌血症或内毒素血症2.2.急性肾功能衰竭急性肾功能衰竭三三、其他器官、组织的缺血再灌注其他器官、组织的缺血再灌注损伤损伤1 1、尽量缩短脏器缺血时间，控制再灌、尽量缩短脏器缺血时间，控制再灌注条件注条件2 2、改善缺血组织代谢（磷酸己糖、外、改善缺血组织代谢（磷酸己糖、外源性源性ATPATP等）等）第四节第四节 防治的病理生理基础防治的病理生理基础3 3、l清除自由基及活性氧清除自由基及活性氧l减轻钙超载：钙拮抗剂减轻钙超载：钙拮抗剂 Na Na+ +
23、 / Ca / Ca2+2+ 、 Na Na+ + /H/H+ +交换抑制剂交换抑制剂l中性粒细胞抑制剂（抗中性粒细胞代谢药中性粒细胞抑制剂（抗中性粒细胞代谢药物：羟基脲）物：羟基脲）l其它药物：其它药物： 细胞保护剂细胞保护剂 扩管扩管 稳膜等稳膜等l缺血预处理缺血预处理复习思考题复习思考题l1试述线粒体在缺血试述线粒体在缺血-再灌注损伤发生再灌注损伤发生中的作用。中的作用。2为什么说氧自由基产生过多和细胞内为什么说氧自由基产生过多和细胞内钙超载互为因果关系？钙超载互为因果关系？3试述缺血试述缺血-再灌注时通过黄嘌呤氧化再灌注时通过黄嘌呤氧化酶途径引起氧自由基增多的机制。酶途径引起氧自由基增多的机制。4试分析白细胞在发生缺血试分析白细胞在发生缺血-再灌注损再灌注损伤中的作用。伤中的作用。5.心肌缺血损伤和再灌注损伤的表现有心肌缺血损伤和再灌注损伤的表现有何不同？何不同？6.为什么脑细胞更易受活性氧损伤？为什么脑细胞更易受活性氧损伤？7.试述缺血试述缺血-再灌注区再灌注区ATP生成能力下降生成能力下降的机制。的机制。
