学术讨论—缺血再灌注损伤09--2.ppt

第十章第十章 缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)损伤损伤 Ischemia-reperfusion injury1.缺血缺血-再灌注损伤、自由基、心肌再灌注损伤、自由基、心肌顿抑等顿抑等概念概念(ginin)2.缺血缺血-再灌注损伤的再灌注损伤的发生机制发生机制3.心肌缺血心肌缺血-再灌注损伤的再灌注损伤的变化变化学习学习(xux)要点：要点：第一页，共四十二页。在缺血基础在缺血基础(jch)上恢复血流后，上恢复血流后，组织损伤反而加重，甚至发生不可逆组织损伤反而加重，甚至发生不可逆性损伤的现象称之。性损伤的现象称之。缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤(snshng)(snshng)概念概念（Ischemia-reperfusion injuryIschemia-reperfusion injury）第二页，共四十二页。用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件下培用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件下培养养(piyng)(piyng)细胞一定时间后，再恢复正常氧的供应，细胞一定时间后，再恢复正常氧的供应，组织及细胞的损伤不仅未能恢复，反而更趋严重组织及细胞的损伤不仅未能恢复，反而更趋严重的现象。的现象。氧反常氧反常(fnchng)(fnchng)概念概念(oxygen paradox)(oxygen paradox)缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第三页，共四十二页。用无钙溶液灌流后再用含钙溶液灌流用无钙溶液灌流后再用含钙溶液灌流组织器官组织器官,可造成可造成(zo chn)(zo chn)细胞和器官代谢、细胞和器官代谢、功能以及结构破坏加重的现象。功能以及结构破坏加重的现象。钙反常钙反常(fnchng)(fnchng)概念概念(calcium paradox)(calcium paradox)缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第四页，共四十二页。缺血后再灌注时迅速纠正缺血组织缺血后再灌注时迅速纠正缺血组织(zzh)(zzh)的酸中毒的酸中毒,反而加重细胞损伤，称之。反而加重细胞损伤，称之。pHpH反常反常(fnchng)(fnchng)概念概念(pH paradox)(pH paradox)缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第五页，共四十二页。(Causes and condition of Ischemia-reperfusion injury)第六页，共四十二页。一、原因一、原因 1.1.组织器官缺血后恢复血液供应组织器官缺血后恢复血液供应 2.2.血管血管(xugun)(xugun)再通术再通术 3.3.心脏外科体外循环术心脏外科体外循环术 4.4.心脏骤停后心、肺、脑复苏心脏骤停后心、肺、脑复苏 5.5.其他（再植、移植术）其他（再植、移植术）缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第七页，共四十二页。二、条件二、条件 1.1.缺血时间的长短（缺血时间的长短（40-60min40-60min后再灌注）后再灌注）2.2.不易形成侧支循环的组织不易形成侧支循环的组织 3.3.需氧程度高的组织需氧程度高的组织 4.4.再灌注条件：压力、温度、再灌注条件：压力、温度、pHpH值以及值以及(yj)(yj)电解质的浓度（钠钙浓度高易诱发）等。电解质的浓度（钠钙浓度高易诱发）等。缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第八页，共四十二页。(Mechanism of Ischemia-reperfusion injury)第九页，共四十二页。一、自由基一、自由基(free radical)的作用的作用(zuyng)(一一)概念概念 外层电子轨道上含有单个不配对电子的原外层电子轨道上含有单个不配对电子的原子子(yunz)(yunz)、原子、原子(yunz)(yunz)团和分子的总称。团和分子的总称。缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第十页，共四十二页。(二二)分类分类(fn li)(fn li)1.1.氧自由基氧自由基 由氧诱发的自由基称为氧自由基。由氧诱发的自由基称为氧自由基。O O2 2-，OH OH 活性氧：活性氧：指由氧形成并在分子组成上含有氧的一类指由氧形成并在分子组成上含有氧的一类化学性质非常活泼的物质总称化学性质非常活泼的物质总称(zn chn)，包括氧，包括氧自由基和非自由基的含氧产物，如：自由基和非自由基的含氧产物，如：H2O2、1O2。.缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第十一页，共四十二页。2.2.脂性自由基脂性自由基 氧自由基与多价不氧自由基与多价不饱饱和脂肪酸作用和脂肪酸作用后生成的中后生成的中间间(zhngjin)(zhngjin)代代谢产谢产物。物。L L-，LO LO-，LOOLOO-3.3.其它其它(qt)：Cl.、CH3.、NO.缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第十二页，共四十二页。（三）自由基特性（三）自由基特性(txng)(txng)1.1.体内存在时间短（均寿：体内存在时间短（均寿：1ms1ms）；）；2.2.化学性质极其活泼，氧化作用强；化学性质极其活泼，氧化作用强；（易与其他物质反应形成新的自由基）；（易与其他物质反应形成新的自由基）；(四四)自由基代谢自由基代谢(dixi)：P142缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第十三页，共四十二页。（五）缺血（五）缺血-再灌注时活性氧生成再灌注时活性氧生成(shn chn)(shn chn)机制机制 1.1.黄嘌呤氧化酶形成黄嘌呤氧化酶形成(xngchng)(xngchng)ATP合成合成钙泵失灵钙泵失灵细胞内细胞内Ca2+Ca2+依赖蛋白酶依赖蛋白酶 缺缺 ADP XD XO 血血 AMP腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤 再再 O O2 2 灌灌 黄嘌呤黄嘌呤+O O2 2-+H+H2 2O O2 2 注注 O O2 2 尿酸尿酸+O O2 2-+H+H2 2O O2 2.第十四页，共四十二页。再灌注再灌注(gunzh)摄氧摄氧经经NADPHNADPH氧化酶和氧化酶和NADHNADH氧化氧化酶酶 O O2 2-.缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)2.中性粒细胞聚集及激活中性粒细胞聚集及激活 呼吸呼吸(hx)爆发爆发(respiratory burst)或氧爆发或氧爆发(oxygen burst)缺血缺血补体、内皮细胞激活补体、内皮细胞激活C3a、LT 吸引并激活中性粒细胞；吸引并激活中性粒细胞；第十五页，共四十二页。3.3.线粒体功能受损线粒体功能受损 缺血缺氧缺血缺氧ATPCaATPCa2+2+进入线粒体进入线粒体使其功使其功能受损：能受损：(1)(1)细胞色素氧化酶系统功能失调细胞色素氧化酶系统功能失调(shtio)(shtio)使氧经使氧经单电子还原单电子还原形成形成O O2 2-。(2)MnSOD (2)MnSOD、过氧化氢酶和过氧化物酶活性、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,对对自由基的清除能力降低自由基的清除能力降低。.缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第十六页，共四十二页。4.4.儿茶酚胺儿茶酚胺自氧化增强自氧化增强(zngqing)(zngqing)缺血缺氧缺血缺氧儿茶酚胺儿茶酚胺自氧化自氧化O O2 2-.缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第十七页，共四十二页。（4 4）激活磷脂酶）激活磷脂酶自由基、自由基、炎症炎症(ynzhng)介质等介质等生成生成 (六六)自由基引起损伤自由基引起损伤(snshng)(snshng)的机制的机制（1 1）破坏破坏(phui)膜结构膜结构：1 膜脂质过氧化膜脂质过氧化（2 2）抑制抑制膜蛋白功能：膜蛋白功能：（3 3）线粒体受损，）线粒体受损，ATPATP生成生成 流动性流动性通透性通透性离子泵失灵离子泵失灵信号转导障碍信号转导障碍缺血缺血-再灌注再灌注第十八页，共四十二页。v诱导诱导(yudo)(yudo)炎症介质产生炎症介质产生:脂质过氧化脂质过氧化,细胞内细胞内CaCa2+2+超载超载 磷脂酶激活磷脂酶激活 花生四烯酸生成花生四烯酸生成 脂加氧酶脂加氧酶,环加氧酶环加氧酶 PG,TXA PG,TXA2 2,LTs,LTs 自由基自由基激活激活(j hu)转转录因子录因子炎性因子炎性因子(ynz)H2O2OH第十九页，共四十二页。2.抑制抑制(yzh)蛋白质功能蛋白质功能3.3.破坏破坏(phui)(phui)核酸及核酸及染色染色体体 蛋白质肽链断裂蛋白质肽链断裂 酶巯基氧化酶巯基氧化(ynghu)丙二醛交联作用丙二醛交联作用蛋白质变性、功能丧失以及酶活性蛋白质变性、功能丧失以及酶活性OH.缺血缺血-再灌注再灌注第二十页，共四十二页。二、钙超载二、钙超载(calcium overload)(calcium overload)(一一)钙超载机制钙超载机制(jzh)(jzh)1.Na+/Ca2+交换交换(jiohun)(jiohun)异常异常（1）细胞）细胞(xbo)内高内高Na+对对Na+/Ca2+直接激直接激活活缺血缺血：细胞内：细胞内ATP钠泵活性钠泵活性细胞内细胞内Na+再灌注再灌注：细胞内高：细胞内高Na+激活钠泵与激活钠泵与Na+/Ca2+交换交换Na+向细胞外转运向细胞外转运大量大量Ca2+进入细胞进入细胞缺血缺血-再灌注再灌注概念概念P145第二十一页，共四十二页。缺血缺血 无氧代谢无氧代谢(dixi)H+组织间液和细胞内组织间液和细胞内 pH（2）细胞内高）细胞内高H+对对Na+/Ca2+的的 间接间接(jin ji)激活激活再灌注再灌注组织间液组织间液H+浓度迅速浓度迅速(xn s)跨膜跨膜H+浓度梯度浓度梯度 Na+H+交换交换细胞外细胞外Na+内流内流Na+/Ca2+交换交换Ca2+内流内流缺血缺血-再灌注再灌注第二十二页，共四十二页。（3 3）PKCPKC活化活化(huhu)(huhu)对对NaNa+/Ca/Ca2+2+的间接激的间接激活活 缺血缺血-再灌注再灌注 儿茶酚胺儿茶酚胺+1 1受体受体 G G蛋白蛋白PLCPLC激活激活 IP IP3 3+DG+DG PKC 肌浆网肌浆网CaCa2+2+释放释放(shfng)(shfng)Na Na+H H+交换交换 Na Na+/Ca/Ca2+2+交换交换 细胞内细胞内CaCa2+2+受体受体 cAMP L型钙通道开放型钙通道开放(kifng)钙内流钙内流第二十三页，共四十二页。2.2.生物膜损伤生物膜损伤(snshng)(snshng)（1 1）细胞膜损伤）细胞膜损伤 缺血缺血细胞外板与糖被表面分离细胞外板与糖被表面分离(fnl)胞内胞内Ca2+经磷脂酶使膜磷脂降解经磷脂酶使膜磷脂降解 自由基致自由基致胞膜脂质过氧化胞膜脂质过氧化胞膜通透性胞膜通透性缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第二十四页，共四十二页。自由基自由基线粒体损伤线粒体损伤ATPATP钙泵功能钙泵功能 质膜钙泵功能质膜钙泵功能细胞内钙排出细胞内钙排出(pi ch)(pi ch)肌浆网膜钙泵功能肌浆网膜钙泵功能肌浆网钙摄取肌浆网钙摄取 细胞内细胞内CaCa2+2+（2）线粒体及肌浆网膜损伤）线粒体及肌浆网膜损伤(snshng)缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第二十五页，共四十二页。1.1.促进促进(cjn)(cjn)氧自由基生成氧自由基生成(1)XDXO (1)XDXO O O2 2-(2)(2)磷脂酶磷脂酶A A2 2：AA AA脂加氧酶脂加氧酶,环加氧酶环加氧酶 H H2 2O O2 2,OH,OH.(二二)钙超载引起再灌注损伤钙超载引起再灌注损伤(snshng)(snshng)的机的机制制 缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第二十六页，共四十二页。2.2.加重酸中毒加重酸中毒 激活某些激活某些ATPATP酶，高能酶，高能(gonng)(gonng)磷酸盐水解，释磷酸盐水解，释H+3.3.破坏破坏(phui)(phui)生物膜生物膜激活钙依赖性降解酶激活钙依赖性降解酶（磷脂酶）（磷脂酶）生物膜受损生物膜受损 花生四烯酸花生四烯酸自由基、自由基、细细胞因子胞因子 细胞细胞(xbo)功能紊乱功能紊乱缺血缺血-再灌注再灌注第二十七页，共四十二页。4.4.线粒体功能障碍线粒体功能障碍 细胞内钙细胞内钙 摄钙消耗摄钙消耗ATP ATP 磷酸钙沉积磷酸钙沉积 干干扰扰(gnro)(gnro)线线粒体的氧化磷酸化粒体的氧化磷酸化 ATP ATP 消耗消耗生成生成缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第二十八页，共四十二页。5.5.激活其他激活其他(qt)(qt)酶酶 蛋白水解酶、核酸内切酶蛋白水解酶、核酸内切酶 细胞骨架破坏细胞骨架破坏、核酸分解、核酸分解 染色体损伤染色体损伤6.6.引起心律失常引起心律失常(xn l sh chn)(xn l sh chn)Na+/Ca2+交换交换形成延迟后除极形成延迟后除极心律失常心律失常缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第二十九页，共四十二页。三、白细胞的作用三、白细胞的作用(zuyng)(一一)缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)时白细胞时白细胞的机制的机制1.1.黏附因子生成黏附因子生成缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)时时中性粒细胞、血管内皮细胞表中性粒细胞、血管内皮细胞表达黏附分子达黏附分子2.2.趋化因子生成趋化因子生成膜磷脂降解释放趋化因子膜磷脂降解释放趋化因子白细胞、白细胞、血管内皮细胞血管内皮细胞激活后释放激活后释放趋化因子趋化因子缺血缺血-再灌注再灌注第三十页，共四十二页。(二二)白细胞介导再灌注白细胞介导再灌注(gunzh)(gunzh)损损伤伤 1.1.微血管损伤微血管损伤（1 1）微血管内血液流变学改变）微血管内血液流变学改变(gibin)(gibin)（2 2）微血管口径改变）微血管口径改变（3 3）微血管通透性增高）微血管通透性增高 2.2.组织细胞损伤组织细胞损伤释放释放(shfng)自自由基由基蛋白酶蛋白酶溶酶体酶溶酶体酶缺血缺血-再灌注再灌注第三十一页，共四十二页。(Ischemia-reperfusion injury on effect of organism)第三十二页，共四十二页。（一）心功能变化（一）心功能变化(binhu)(binhu)1.心肌舒缩功能心肌舒缩功能 一、心脏一、心脏缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤(snshng)(snshng)的变化的变化缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)静止张力静止张力心耗氧心耗氧发发展展张张力力心心缩缩力力(1)(1)心肌顿抑概念：心肌顿抑概念：P149P149(2)(2)心肌顿抑心肌顿抑机制：机制：自由基爆发性自由基爆发性和钙超载和钙超载 P150：图：图10-5第三十三页，共四十二页。2.2.再灌注性心律失常再灌注性心律失常发生机制：发生机制：（1 1）心肌间动作电位时程的不均一性）心肌间动作电位时程的不均一性（2 2）钙内流）钙内流动动作作电电位延位延迟迟后除极形成后除极形成（3）自由基）自由基、ATPATP造成静息膜造成静息膜电电位震位震荡荡，电电生理生理(shngl)异常；异常；（4）再灌注使心肌室）再灌注使心肌室颤阈颤阈（5）一氧化氮水平下降）一氧化氮水平下降缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第三十四页，共四十二页。（二）心肌（二）心肌(xnj)能量代谢变化能量代谢变化 当当缺血缺血时间时间(shjin)(shjin)较长较长：氧化磷酸化功能障碍氧化磷酸化功能障碍ATPATP缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)自由基与钙超载损伤线粒体自由基与钙超载损伤线粒体再灌注冲洗了再灌注冲洗了ATPATP合成底物合成底物第三十五页，共四十二页。(三三)心肌超微结构的变化心肌超微结构的变化 基底膜缺失基底膜缺失(qu sh)(qu sh),质膜破坏质膜破坏,肌原纤维肌原纤维出现收缩带、肌丝断裂、溶解出现收缩带、肌丝断裂、溶解,线粒体线粒体肿胀、脊断裂、溶解、空泡形成、基质肿胀、脊断裂、溶解、空泡形成、基质内磷酸盐沉积形成的致密物增多。内磷酸盐沉积形成的致密物增多。缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第三十六页，共四十二页。第四节第四节 缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤防治的病理防治的病理(bngl)(bngl)生理基础生理基础 1.消除缺血原因、尽早恢复血流消除缺血原因、尽早恢复血流2.控制再灌注条件控制再灌注条件 低压、低流、低温、低低压、低流、低温、低pH、低钠、低钙、低钠、低钙3.改善改善(gishn)缺血组织代谢缺血组织代谢缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第三十七页，共四十二页。4.抗氧化、清除自由基抗氧化、清除自由基 5.减轻钙超载、调节血管张力减轻钙超载、调节血管张力 6.调控调控(dio kn)炎症反应炎症反应 （1）稳定生物膜药物）稳定生物膜药物 （2）中性粒细胞抑制剂）中性粒细胞抑制剂 （3）细胞因子拮抗剂）细胞因子拮抗剂缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)第三十八页，共四十二页。7.缺血预适应缺血预适应，调动内源性保护，调动内源性保护(boh)机制机制（1）概念）概念(ginin)：短期缺血应激使机体组织对随后更短期缺血应激使机体组织对随后更长时间缺血长时间缺血-再灌注损伤产生明显保护再灌注损伤产生明显保护作用的一种作用的一种(y zhn)适应性机制。适应性机制。缺血缺血-再灌注再灌注第三十九页，共四十二页。（2）预适应）预适应(shyng)特点：特点：有限记忆性：有限记忆性：72h72h保护作用保护作用(zuyng)(zuyng)丧失丧失 呈双峰分布：呈双峰分布：初始初始(ch sh)阶段阶段缺血缺血-再灌注再灌注延迟阶段延迟阶段 非特异性：方法各异但均可保护心肌非特异性：方法各异但均可保护心肌 普遍性：不同种属不同器官均可观察到普遍性：不同种属不同器官均可观察到第四十页，共四十二页。（3）缺血预适应缺血预适应(shyng)可能可能机制：机制：激活激活(j hu)G蛋蛋白白PKC、酪氨酸激酶、酪氨酸激酶(jmi)效应蛋白磷酸化（效应蛋白磷酸化（HSP27、KATP开放）开放）保护细胞保护细胞缺血缺血-再灌注再灌注缓激肽受体缓激肽受体腺苷受体等腺苷受体等第四十一页，共四十二页。内容(nirng)总结第十章 缺血-再灌注损伤。用无钙溶液灌流后再用含钙溶液灌流组织器官,可造成细胞和器官代谢、功能以及结构破坏加重的现象。4.再灌注条件：压力(yl)、温度、pH值以及电解质的浓度（钠钙浓度高易诱发）等。(2)MnSOD、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,对自由基的清除能力降低。PG,TXA2,LTs。自由基致胞膜脂质过氧化胞膜通透性。质膜钙泵功能细胞内钙排出。肌浆网膜钙泵功能肌浆网钙摄取第四十二页，共四十二页。