病生再灌注

1、 （ischemia injury） （ischemia- reperfusion injury，IRI） 指在缺血基础上恢复血流后，指在缺血基础上恢复血流后，组织组织损伤损伤反而反而加重加重，甚至发生，甚至发生不可逆性损不可逆性损伤伤的现象，的现象，称为缺血称为缺血-再灌注损伤。再灌注损伤。定义定义 缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤 (ischemia-reperfusion injury)研究历史研究历史1955年年首次报道再灌注损伤现象首次报道再灌注损伤现象-结扎狗冠结扎狗冠状动脉后，如果突然解除结扎恢复血流，部分动物立即发状动脉后，如果突然解除结扎恢复血流，部分动物立即发生心室颤动而死亡

2、；生心室颤动而死亡；1960年年Jennings第一次提出第一次提出心肌再灌注损伤的概念心肌再灌注损伤的概念，证，证实再灌注会引起实再灌注会引起心肌超微结构不可逆坏死心肌超微结构不可逆坏死，包括爆发性水，包括爆发性水肿、组织结构崩解、收缩带形成、线粒体内磷酸钙颗粒形肿、组织结构崩解、收缩带形成、线粒体内磷酸钙颗粒形成。成。1968年，年，Ames率先报道率先报道脑脑缺血再灌注损伤；缺血再灌注损伤；1972年，年，Flore率先报道率先报道肾肾缺血再灌注损伤；缺血再灌注损伤；1978年，年，Modry率先报道率先报道肺肺缺血再灌注损伤；缺血再灌注损伤；1981年，年，Greenberg率先报道率

3、先报道肠肠缺血再灌注损伤；缺血再灌注损伤； 缺血再灌注损伤缺血再灌注损伤 (ischemia-reperfusion injury，IRI) 概述概述 案例案例1患者，男性，患者，男性，48岁。因岁。因胸痛胸痛约约1小时入院。小时入院。 经心电图诊断为经心电图诊断为急性心肌梗死急性心肌梗死（前间壁）。体（前间壁）。体格检查：血压格检查：血压100/75mmHg，心率，心率37次次/分，律齐，分，律齐，意识淡漠。既往有高血压病史意识淡漠。既往有高血压病史10年。年。 给予吸氧、心电监护，同时急查心肌酶、凝血给予吸氧、心电监护，同时急查心肌酶、凝血因子、电解质、血常规等。入院后约因子、电解质、血常

4、规等。入院后约1小时给予小时给予尿尿激酶激酶150万单位万单位静滴静滴（30min滴完）。滴完）。 用药完毕患者胸痛即消失。但用药后约用药完毕患者胸痛即消失。但用药后约10min时心电监护显示，出现时心电监护显示，出现室性早搏室性早搏、室上性心动过速室上性心动过速及及室颤室颤，血压，血压90/65mmHg。 立即给予除颤，同时给予利多卡因、小剂量异立即给予除颤，同时给予利多卡因、小剂量异丙肾上腺素，监护显示渐为窦性心律、血压达正常丙肾上腺素，监护显示渐为窦性心律、血压达正常范围。复查心电图为范围。复查心电图为广泛前壁心肌梗死广泛前壁心肌梗死。案例案例12.2.问问 题：题：1.1.目目 录录

5、一、原因一、原因r全身性因素全身性因素：休克时微循环休克时微循环痉挛的解除痉挛的解除、心脏、心脏骤停后心脑复苏骤停后心脑复苏、体外循环的建立与撤除等；、体外循环的建立与撤除等；r局部性因素：局部性因素：器官移植、断肢再植、器官移植、断肢再植、冠状动脉冠状动脉痉挛解除后、溶栓治疗、动脉搭桥术、痉挛解除后、溶栓治疗、动脉搭桥术、PTCH介介入治疗入治疗等。等。第一节第一节 再灌注损伤的原因再灌注损伤的原因及影响因素及影响因素心脏介入手术心脏介入手术采用经皮穿刺技术，将采用经皮穿刺技术，将特殊的球囊扩张导管特殊的球囊扩张导管插入冠状动脉的插入冠状动脉的狭窄部位，在严密监护下球囊狭窄部位，在严密监护下

6、球囊加压膨胀加压膨胀，使狭窄部位扩张，使狭窄部位扩张，血流增加的心导管介入治疗技术。血流增加的心导管介入治疗技术。 冠脉支架置入前后冠脉支架置入前后 部分冠脉血管再通的部分冠脉血管再通的病人，心肌细胞发生病人，心肌细胞发生反常反常性坏死性坏死。 PTCA结合支架治疗冠心结合支架治疗冠心病，病，治愈率较大提高。治愈率较大提高。二、再灌注损伤的影响因素二、再灌注损伤的影响因素& 缺血时间缺血时间& 侧支循环的形成情况侧支循环的形成情况 & 对氧需求程度对氧需求程度 & 再灌注条件再灌注条件压力、温度、压力、温度、pH值、值、电解质浓度电解质浓度 ( Na+、Ca2+、Mg2+) 等等目目 录录 钙

7、反常钙反常（calcium paradox）氧反常氧反常（oxygen paradox）pH反常反常（ pH paradox）缺血缺血- -再灌注损伤的相关概念再灌注损伤的相关概念钙反常钙反常（calcium paradoxcalcium paradox）：对离体）：对离体大鼠心脏，先用无钙溶液灌注大鼠心脏，先用无钙溶液灌注2min2min，再，再用含钙溶液进行灌注，出现心肌酶释放用含钙溶液进行灌注，出现心肌酶释放增加、肌纤维过度收缩、心肌电信号异增加、肌纤维过度收缩、心肌电信号异常等现象。常等现象。缺血缺血- -再灌注损伤的相关概念再灌注损伤的相关概念氧反常氧反常（oxygen parado

8、xoxygen paradox）是指）是指预先预先用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件下培养细胞一下培养细胞一定定时间后时间后，再恢复正常氧再恢复正常氧供应供应，组织及细胞的损伤不仅未能恢复组织及细胞的损伤不仅未能恢复，反而更趋严重。反而更趋严重。缺血缺血- -再灌注损伤的相关概念再灌注损伤的相关概念pH反常反常( (pH paradox)pH paradox)是指是指再灌注时再灌注时，若若迅速纠正缺血组织的迅速纠正缺血组织的酸酸中毒中毒，细胞损，细胞损伤伤反而加重。反而加重。缺血缺血- -再灌注损伤的相关概念再灌注损伤的相关概念缺血缺血- -再灌注损伤的相关概

9、念再灌注损伤的相关概念pHpH反常反常(pH paradox)(pH paradox)再灌注时迅速纠酸再灌注时迅速纠酸损伤加重损伤加重氧反常氧反常(oxygen paradox)(oxygen paradox)钙反常钙反常(calcium paradox)(calcium paradox)无钙液灌注无钙液灌注含钙液含钙液心肌损伤加重心肌损伤加重 低氧灌注低氧灌注/ /缺氧培养缺氧培养复氧复氧损伤加重损伤加重第二节第二节 再灌注损伤的发生机制再灌注损伤的发生机制 （Mechanisms of I/R injury）1 自由基的作用自由基的作用1 钙超载钙超载1 白细胞的作用白细胞的作用 一、自由

10、基的作用一、自由基的作用（一）自由基的概念与分类（一）自由基的概念与分类（二）自由基的代谢（二）自由基的代谢（三）再灌注时自由基生成增多的机制（三）再灌注时自由基生成增多的机制（四）自由基引起再灌注损伤的机制（四）自由基引起再灌注损伤的机制指指在在外层电子轨道外层电子轨道上含有上含有单单个不配对电子个不配对电子的原子、原子的原子、原子团和分子的总称。团和分子的总称。（一）自由基的概念和分类（一）自由基的概念和分类分类分类(oxygen free radical，OFR) 即由氧诱发的自由基即由氧诱发的自由基。 包括包括（一）自由基的概念和分类（一）自由基的概念和分类非脂性自由基非脂性自由基 是

11、一种是一种激发态氧激发态氧（光敏剂存在下，由光作用于光敏剂存在下，由光作用于O2激发产生激发产生），易氧化不饱和脂肪酸。），易氧化不饱和脂肪酸。 氧化能力很强，可由氧化能力很强，可由 接收一个接收一个电子生成，也易接收一个电子生成电子生成，也易接收一个电子生成OH w是由氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用后生成是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。的中间代谢产物。%如如烷自由基（烷自由基（L 烷氧自由基（烷氧自由基（LO 烷过氧自由基（烷过氧自由基（LOO 等。等。（一）自由基的概念和分类（一）自由基的概念和分类（一）自由基的概念和分类（一）自由基的概念和分类（others）%氯

12、自由基氯自由基（ Cl 、甲基自由基（甲基自由基（CH3 过氧亚硝基阴离过氧亚硝基阴离子（子（ONOO ） O2 （二）自由基的代谢（二）自由基的代谢u 生理状态下，生理状态下，98% O2 e-+H+H2Oe-e-+2H+H2O2 e-+H+OHO2O2_u 1%2% O2经单电子还原经单电子还原:细胞色素细胞色素氧化酶系统氧化酶系统O2 + 4e- + 4H+ H2O （+ATP）u血红蛋白、肌红蛋白、儿茶酚胺等自氧化过程血红蛋白、肌红蛋白、儿茶酚胺等自氧化过程 抗氧化物：抗氧化物：（二）自由基的代谢（二）自由基的代谢细胞脂质部分细胞脂质部分：VitA、E细胞内外液相：细胞内外液相：半胱氨

13、酸、抗坏血酸、半胱氨酸、抗坏血酸、还原型谷胱甘肽（还原型谷胱甘肽（GSH）、）、NADPH等等低分子清除剂低分子清除剂酶性清除剂酶性清除剂l Cu2+、Zn2+-SOD（胞质）（胞质）l Mn2+-SOD（线粒体）（线粒体）过氧化氢酶、过氧化物酶：过氧化氢酶、过氧化物酶：清除清除H2O2（胞内）（胞内）超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）：）：清除清除O2 病理条件下，由于病理条件下，由于FR生成过多生成过多或或抗氧化防御能力抗氧化防御能力不足不足，均可导致体内自由基增多，引发氧化应激损，均可导致体内自由基增多，引发氧化应激损伤。伤。生理情况下，自由基的生成与清除处于动态平衡生理情况下，自

14、由基的生成与清除处于动态平衡主要生理功能：参与主要生理功能：参与代谢储能、杀菌及抗肿瘤代谢储能、杀菌及抗肿瘤等等（二）自由基的代谢（二）自由基的代谢（三）再灌注时（三）再灌注时自由基生成增多的机制自由基生成增多的机制 1. 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶形成增多形成增多 2. 中性粒细胞中性粒细胞聚集及激活聚集及激活 3. 线粒体线粒体功能受损功能受损 4. 儿茶酚胺儿茶酚胺增多和自氧化增强增多和自氧化增强 缺血缺血期期再灌注期再灌注期ATPADPAMPCa2+Ca2+Ca2+（+）钙依赖性蛋白酶钙依赖性蛋白酶XDXO（+）次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸XOO2 +e-O2. +e- H2O2

15、O2. + H2O2 OHFe2/Cu2Fenton反应反应黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶（XO）由黄嘌呤脱氢酶由黄嘌呤脱氢酶(XD) 在在 Ca2+依赖性依赖性蛋白酶蛋白酶的催化作用下生成。的催化作用下生成。（正常，约（正常，约90以以XD的形式的形式存在于毛细血管内皮细胞）存在于毛细血管内皮细胞）缺血缺氧缺血缺氧时时，Ca2+进入细胞进入细胞， Ca2+依赖性蛋白酶依赖性蛋白酶，使使 XD转变为转变为 XO；同时同时ATP降解产物降解产物 次黄次黄嘌呤嘌呤大量堆积。大量堆积。再灌注再灌注时时，大量分子氧随血液进入缺血组织。大量分子氧随血液进入缺血组织。XO催化催化次次黄黄嘌呤嘌呤转变为转变为黄黄

16、嘌呤嘌呤进而进而转变为转变为尿酸尿酸的两步反应中的两步反应中，释放释放出大量电子出大量电子，为为分子氧分子氧接受后可产生大量接受后可产生大量O2 、H2O2 OH（金属离子参与下）金属离子参与下） 。 1.1.黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶的形成的形成增多增多：（三）再灌注时（三）再灌注时自由基生成增多的机制自由基生成增多的机制 1. 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶的形成增多的形成增多 2. 中性粒细胞中性粒细胞聚集及激活聚集及激活 缺血期，激活缺血期，激活补体系统补体系统，或经细胞膜分解产生多种具有，或经细胞膜分解产生多种具有趋化活性趋化活性的物质，如的物质，如C3片段、白三烯（片段、白三烯（LTB4）

17、等，可等，可吸吸引、激活引、激活中性粒细胞。中性粒细胞。再灌注再灌注期，组织重新获得氧供应，期，组织重新获得氧供应，激活的中性粒细胞激活的中性粒细胞经经呼吸爆发呼吸爆发产生大量氧自由基。产生大量氧自由基。2.2.中性粒细胞中性粒细胞聚集及聚集及激活激活： 激活的中性粒细胞，吞噬功能增激活的中性粒细胞，吞噬功能增强、强、耗氧量显著增加耗氧量显著增加，摄取的，摄取的O2约约7090%在在NADPH氧化酶氧化酶和和NADH氧化酶氧化酶的催化下，接收电子产生大的催化下，接收电子产生大量的氧自由基，称为量的氧自由基，称为“呼吸爆发呼吸爆发” (respiratory burst)。再再灌注期灌注期缺血期

18、缺血期(+)补体系统补体系统C3细胞膜分解细胞膜分解LTs(+)(+)“呼吸爆发呼吸爆发”O2O2O2NADPH氧化酶氧化酶NADH氧化酶氧化酶_（三）再灌注时（三）再灌注时自由基生成增多的机制自由基生成增多的机制 1. 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶的形成增多的形成增多 &中性粒细胞中性粒细胞的聚集及激活的聚集及激活 2.线粒体线粒体功能受损功能受损缺缺血血期期ATP线粒体线粒体Ca2+氧单电子还原氧单电子还原氧自由基氧自由基 MnSOD3.3.线粒体损伤线粒体损伤：清除减少清除减少生生成成增增多多再再灌灌注注期期（三）再灌注时（三）再灌注时自由基生成增多的机制自由基生成增多的机制 1. 黄嘌呤氧

19、化酶黄嘌呤氧化酶的形成增多的形成增多 2. 中性粒细胞中性粒细胞的聚集及激活的聚集及激活 3. 线粒体线粒体功能受损功能受损 4. 儿茶酚胺儿茶酚胺增多和自氧化增强增多和自氧化增强 4 4. .儿茶酚胺增多和自氧化增强儿茶酚胺增多和自氧化增强 ：缺血、缺氧缺血、缺氧交感肾上腺髓质系统交感肾上腺髓质系统儿茶酚胺儿茶酚胺再再灌灌注注期期自氧化增强自氧化增强氧自由基氧自由基（ 等等 ）O2 氧化应激损伤氧化应激损伤代偿调节代偿调节（三）再灌注时（三）再灌注时自由基生成增多的机制自由基生成增多的机制 1. 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶的形成增多的形成增多 2. 中性粒细胞中性粒细胞的聚集及激活的聚集及激活

20、 3. 线粒体线粒体功能受损功能受损 4. 儿茶酚胺儿茶酚胺增加和氧化增加和氧化 （四）（四）自由基自由基引起再灌注引起再灌注损伤的损伤的机制机制 自由基化学性质极为活泼自由基化学性质极为活泼( (特别是其特别是其氧化作用氧化作用强强) )，一旦，一旦生成，即可形成生成，即可形成连锁反应，连锁反应，通过通过中间代谢产物中间代谢产物不断扩展生不断扩展生成新的活性氧。成新的活性氧。e-+2H+H2O2 e-+H+OHO2_ 1.1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强 2 2. .抑制蛋白质抑制蛋白质的的功能功能 3 3. .破坏核酸及染色体破坏核酸及染色体（四）（四）自由基自由基引起再灌注引起再灌注

21、损伤的损伤的机制机制 自由基可与各种细胞成分发生反应，造成细胞结构损伤自由基可与各种细胞成分发生反应，造成细胞结构损伤和功能代谢障碍，甚至细胞死亡。和功能代谢障碍，甚至细胞死亡。 破坏膜的正常结构；破坏膜的正常结构； 间接抑制膜蛋白功能；间接抑制膜蛋白功能； 促进自由基及其他生物活性物质生成；促进自由基及其他生物活性物质生成； 破坏细胞器膜破坏细胞器膜1.1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强（四）（四）自由基自由基引起再灌注引起再灌注损伤的损伤的机制机制 脂质自由基脂质自由基多聚不饱和多聚不饱和脂肪酸脂肪酸脂氧自由基脂氧自由基 LO脂过氧自由基脂过氧自由基 LOO（四）（四）自由基自由基引起再

22、灌注引起再灌注损伤的损伤的机制机制 1.1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强 破坏膜的正常结构破坏膜的正常结构1.1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强膜脂质膜脂质过氧化过氧化膜不饱和膜不饱和脂肪酸脂肪酸流动性流动性通透性通透性CaCa2+2+内流内流破坏膜结构破坏膜结构 间接抑制膜蛋白的功能间接抑制膜蛋白的功能膜脂质发生膜脂质发生交联、聚合交联、聚合( () )膜蛋白功能膜蛋白功能( (钙泵钙泵, ,钠泵钠泵,Na,Na+ +/Ca/Ca2+2+交换蛋白交换蛋白) )胞浆胞浆NaNa+ + 、CaCa2+2+ 细胞肿胀、钙超载细胞肿胀、钙超载膜膜脂脂质质过过氧氧化化膜流动性膜流动性膜成分改变膜

23、成分改变受体、受体、G蛋白与效应蛋白与效应器的偶联器的偶联细胞信号细胞信号转导功能异常转导功能异常 促进自由基及其他生物活性物质生成促进自由基及其他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酶C磷脂酶磷脂酶D膜磷脂分解膜磷脂分解花生四烯酸花生四烯酸白三烯白三烯前列腺素内过氧化物前列腺素内过氧化物TXA2PG自由基自由基 破坏细胞器膜破坏细胞器膜膜脂质膜脂质过氧化过氧化抑制线粒抑制线粒体功能体功能细胞能量代细胞能量代谢障碍加重谢障碍加重线粒体膜线粒体膜溶酶体膜溶酶体膜肌浆网膜肌浆网膜溶酶体酶溶酶体酶释放释放破坏细胞破坏细胞结构结构对钙的摄取对钙的摄取与储存与储存 破坏膜的正常结构；破坏膜

24、的正常结构； 间接抑制膜蛋白功能；间接抑制膜蛋白功能； 促进自由基及其他生物活性物质生成；促进自由基及其他生物活性物质生成； 破坏细胞器膜破坏细胞器膜1.1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强2 2. .抑制蛋白质抑制蛋白质的的功能功能（四）（四）自由基自由基引起再灌注引起再灌注损伤的损伤的机制机制 自由基可自由基可使细胞结构蛋白和酶使细胞结构蛋白和酶的的巯巯基基氧化形成二硫键；使氨基酸残基氧化，氧化形成二硫键；使氨基酸残基氧化，胞胞浆及膜浆及膜蛋白和蛋白和某些某些酶之间交联酶之间交联，形成形成二聚体、多聚体二聚体、多聚体，直接损伤蛋白质的功，直接损伤蛋白质的功能。能。2.2.抑制蛋白质的功能抑

25、制蛋白质的功能（四）（四）自由基自由基引起再灌注引起再灌注损伤的损伤的机制机制 自由基对细胞的损伤机制自由基对细胞的损伤机制主要由主要由OH所致所致3.3.破坏核酸及染色体破坏核酸及染色体碱基羟化碱基羟化DNA断裂断裂 （四）（四）自由基自由基引起再灌注引起再灌注损伤的损伤的机制机制 染色体畸变染色体畸变死亡死亡 1.1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强 2 2. .抑制蛋白质抑制蛋白质的的功能功能 3 3. .破坏核酸及染色体破坏核酸及染色体（四）（四）自由基自由基引起再灌注引起再灌注损伤的损伤的机制机制 自由基可与各种细胞成分发生反应，造成细胞结构损伤自由基可与各种细胞成分发生反应，造成细

26、胞结构损伤和功能代谢障碍，甚至细胞死亡。和功能代谢障碍，甚至细胞死亡。第二节第二节 再灌注损伤的发生机制再灌注损伤的发生机制 （Mechanisms of I/R injury）1 自由基的作用自由基的作用1 钙超载钙超载1 白细胞的作用白细胞的作用 二、钙超载（二、钙超载（Calcium overload） 各种原因引起的各种原因引起的细胞内细胞内游离游离钙含量异常增多钙含量异常增多并并导致导致细胞结构损伤细胞结构损伤和和功能代谢障碍功能代谢障碍的现象称的现象称为为钙超载钙超载。 缺血缺血-再灌注损伤时，再灌注区再灌注损伤时，再灌注区Ca2+i，且其浓，且其浓度升高的程度往往与度升高的程度往

27、往与细胞受损程度细胞受损程度呈正相关。呈正相关。v 钙超载的钙超载的发生发生机制机制v 钙超载钙超载引起缺血引起缺血-再灌注损伤的机制再灌注损伤的机制 l 细胞外细胞外Ca2+：10-310-2mol/L（血钙（血钙2.252.75mM） l 细胞内细胞内Ca2+：10-810-7mol/Ll 细胞内钙：约细胞内钙：约 44%存在于胞内钙库（存在于胞内钙库（，而游离钙仅为细胞内钙的，而游离钙仅为细胞内钙的0.005%；l 正常生理条件下，细胞内处于正常生理条件下，细胞内处于低钙微环境。低钙微环境。ICF：ECF：Ca2+ Ca2+ Ca2+进入胞液：进入胞液： Ca2+离开胞液：离开胞液：Na

28、+/Ca2+交换蛋白交换蛋白线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca 2+ 钙泵钙泵Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCa2+i：10-7M电压门控性电压门控性钙通道钙通道受体操控性受体操控性钙通道钙通道 图图. . 细胞内细胞内CaCa2+2+稳态的平衡调节稳态的平衡调节Ca2+ Na+ Ca 2+ （一）钙超载的一）钙超载的发生发生机制机制 1. Na+ - Ca2+ 交换异常交换异常 2. 生物膜损伤生物膜损伤1. Na+/Ca2+交换异常交换异常 Na+/Ca2+ 交换蛋白交换蛋白3Na+/Ca2+3Na+Ca2+Ca2+3Na+正向转运机制正向转运机制:反向转运机制反向转运机制:Na+/Ca

29、2+交换交换蛋白蛋白 Na+/Ca2+ 交换蛋白 是再灌损时Ca2+进入细胞的主要途径。 细胞内细胞内高钠高钠对对Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白的的直接激活直接激活 细胞内细胞内高高H+对对Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白的的间接激活间接激活 蛋白激酶蛋白激酶C（PKC）活化活化对对Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白的的 间接激活间接激活 细胞内细胞内高钠高钠 对对 NaNa+ +/Ca/Ca2+2+交换蛋白交换蛋白的的直接激活直接激活1.Na1.Na+ +/Ca/Ca2+2+交换异常交换异常 Na+/Ca2+交换交换蛋白蛋白反向转运反向转运再再灌灌注注缺血期缺血期能量不足能量不足Na+i钠泵

30、钠泵细胞膜通透性细胞膜通透性胞外胞外Na+内流内流Na+Ca2+ 细胞内细胞内 高高H+ 对对Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白的的间接激活间接激活 1.Na1.Na+ +/Ca/Ca2+2+交换异常交换异常 (+)(+)再灌注再灌注缺血缺血局部局部酸中毒酸中毒组织间液组织间液 H+细胞内细胞内 H+ 仍较高仍较高H+/Na+交换蛋白交换蛋白Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白H+Na+Ca2+Na+H+H+H+K+H+Na+ 为什么再灌注为什么再灌注时，若用时，若用pH较高较高的溶液灌注，更的溶液灌注，更容易引发再灌注容易引发再灌注损伤？损伤？v胞内高胞内高Na+的的直接影响直接影响v胞内高胞内高

31、H+的的间接影响间接影响3Na3Na+ +/Ca/Ca2+2+NaNa+ +H+ NaNa+ +/H/H+ +1.Na+/Ca2+交换异常交换异常 蛋白激酶蛋白激酶C 活化对活化对Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白的的间接激活间接激活Gq蛋白蛋白磷脂酶磷脂酶CPIP2DG+IP3肌浆网肌浆网Ca2+ 1 1受体受体细胞膜细胞膜内源性内源性儿茶酚胺儿茶酚胺（）H H+ +-Na-Na+ +交交换蛋白换蛋白NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换交换（）PIP2PKCGqIP3 DGPLCNE1受体受体 Ca2H+Na+3Na+Ca2+ 蛋白激酶蛋白激酶C 活化对活化对Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白

32、的的间接激活间接激活Ca2+IP3受体受体肌肌浆浆网网cAMPPKA（）（） 1受体受体 L-L-型钙通道型钙通道 蛋白激酶蛋白激酶C 活化对活化对Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白的的间接激活间接激活NECa2+v胞内胞内高高Na+的的直接激活直接激活v胞内胞内高高H+的的间接激活间接激活v蛋白激酶蛋白激酶C 活化活化的的间接激活间接激活Na+Ca+H+Na+1. Na+/Ca2+交换异常交换异常 Ca2+（一）钙超载的一）钙超载的发生发生机制机制（一）钙超载的一）钙超载的发生发生机制机制 1. Na+-Ca2+交换异常交换异常 2. 生物膜损伤生物膜损伤2. 生物膜损伤生物膜损伤 细胞膜损伤

33、细胞膜损伤 肌浆网膜损伤肌浆网膜损伤 线粒体线粒体膜损伤膜损伤 细胞膜损伤细胞膜损伤再灌再灌注期注期膜脂质过氧膜脂质过氧化化膜通透性膜通透性磷脂酶磷脂酶膜磷脂降膜磷脂降解解缺血期缺血期细胞膜结构破坏细胞膜结构破坏Ca2+内流内流自由基自由基钙泵钙泵Ca2+泵出泵出 肌浆网膜损伤肌浆网膜损伤肌浆网肌浆网膜损伤膜损伤磷脂酶磷脂酶自由基自由基Ca2+i通透性通透性Ca2+释放释放钙泵钙泵Ca2+摄取摄取缺血缺血2.2. 生物膜损伤生物膜损伤 细胞膜损伤细胞膜损伤 肌浆网膜损伤肌浆网膜损伤 线粒体线粒体膜损伤膜损伤（一）钙超载的一）钙超载的发生发生机制机制线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca 2+ 钙泵钙泵C

34、a2+Ca2+Ca2+ Na+ Ca 2+ （一）钙超载的一）钙超载的发生发生机制机制 1. Na+-Ca2+交换异常交换异常 2. 生物膜损伤生物膜损伤( (二二) ) 钙超载引起钙超载引起再灌注损伤再灌注损伤的机制的机制 1 1. .促进促进氧自由基氧自由基生成生成2.2.激活激活其它酶的活性其它酶的活性3.3.加重加重酸中毒酸中毒4.4.线粒体线粒体功能障碍功能障碍5.5.肌原纤维肌原纤维过度收缩过度收缩6.6.再灌注性再灌注性心律失常心律失常1 1. .促进氧自由基生成促进氧自由基生成(+)钙依赖性蛋白酶钙依赖性蛋白酶氧自由基氧自由基Ca2+i黄嘌呤脱氢酶（黄嘌呤脱氢酶（XD）( (二

35、二) ) 钙超载引起钙超载引起IRIRI I的机制的机制 黄嘌呤氧化酶（黄嘌呤氧化酶（XO）再灌注再灌注2.2.激活其它酶的活性激活其它酶的活性蛋白酶蛋白酶促进膜蛋白和促进膜蛋白和结构蛋白分解结构蛋白分解核核 酶酶染色体损伤染色体损伤( (二二) ) 钙超载引起钙超载引起IRIRI I的机制的机制 Ca2+i(+)磷脂酶磷脂酶（PLC、PLA2）膜磷脂降解膜磷脂降解损伤生损伤生物膜物膜花生四烯酸、溶血花生四烯酸、溶血磷脂等降解产物磷脂等降解产物3.3.加重细胞内酸中毒加重细胞内酸中毒ATP酶酶H高能磷酸高能磷酸盐水解盐水解( (二二) ) 钙超载引起钙超载引起IRIRI I的机制的机制 Ca2

36、+i(+)( (二二) ) 钙超载引起钙超载引起IRIRI I的机制的机制 4.4.线粒体功能障碍线粒体功能障碍ATP消耗消耗能量代谢紊乱能量代谢紊乱ATP生成生成Ca2+i(+)线粒体内线粒体内Ca2+(磷酸钙磷酸钙)功能受损功能受损钙依赖的各钙依赖的各种酶的激活种酶的激活( (二二) ) 钙超载引起钙超载引起I/RI/R损伤的机制损伤的机制 5.5.肌原纤维肌原纤维过度收缩过度收缩挛缩挛缩 崩解、断裂崩解、断裂心肌超微结构中出现心肌超微结构中出现 收缩带收缩带再灌注损伤的特征性标志再灌注损伤的特征性标志6.6.再灌注性心律失常再灌注性心律失常一过性内向电流一过性内向电流心肌动作电位后心肌动

37、作电位后形成形成 延迟后延迟后除极除极+30 0-30-60 -9001234Ca2+Na+( (二二) ) 钙超载引起钙超载引起IRIRI I的机制的机制 Ca2+超载超载激活钙依赖激活钙依赖性蛋白酶性蛋白酶自由基自由基激活其激活其它酶它酶膜磷脂、蛋白、膜磷脂、蛋白、核酸降解核酸降解破坏细胞结构破坏细胞结构沉积于沉积于线粒体线粒体线粒体功线粒体功能障碍能障碍产能产能、耗能、耗能 肌原纤维肌原纤维过度收缩过度收缩激活激活ATP酶酶ATP水解水解 释放释放H+加重加重 酸中毒酸中毒Na+/Ca2+反反向转运激活向转运激活延迟后延迟后除极除极再灌注性再灌注性心律失常心律失常第二节第二节 再灌注损伤

38、的发生机制再灌注损伤的发生机制 （Mechanisms of I/R injury）1 自由基的作用自由基的作用1 钙超载钙超载1 白细胞的白细胞的作用作用 三、三、白细胞的白细胞的作用作用（一）再灌注时白细胞聚集和激活的机制（一）再灌注时白细胞聚集和激活的机制 &1.黏附分子的表达和释放增多黏附分子的表达和释放增多 &2.趋化因子和炎症介质的释放趋化因子和炎症介质的释放n由细胞合成，介导细胞与细胞之间、细胞与细胞由细胞合成，介导细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间相互黏附的一大类分子。外基质之间相互黏附的一大类分子。n包括：包括：选择素、整合素、细胞间黏附分子、血管选择素、整合素、细胞间黏附

39、分子、血管细胞黏附分子细胞黏附分子等；等；n主要作用：主要作用：维持细胞结构完整；维持细胞结构完整；介导细胞信介导细胞信号转导。号转导。&黏附分子的表达和释放增多黏附分子的表达和释放增多 黏附分子黏附分子（）组织组织 正常情况下，血管内皮细胞与中性粒细胞膜正常情况下，血管内皮细胞与中性粒细胞膜上有黏附分子的基础表达（主要以上有黏附分子的基础表达（主要以蛋白前体蛋白前体形式存形式存在），不具有活性，在），不具有活性， 不能介导细胞间黏附，确保不能介导细胞间黏附，确保微血管内血流的畅通。微血管内血流的畅通。组织组织 再灌注时黏附分子的释放和表达增多再灌注时黏附分子的释放和表达增多蛋白前体活化蛋白前

40、体活化释放释放IL-1、IL-6、TNF等等牢固粘附牢固粘附间歇性粘附间歇性粘附（“滚动滚动”现象）现象） 三、三、白细胞的白细胞的作用作用（一）再灌注时白细胞聚集和激活的机制（一）再灌注时白细胞聚集和激活的机制 &1.黏附分子的表达和释放增多黏附分子的表达和释放增多 &2.趋化因子和炎症介质的释放趋化因子和炎症介质的释放& 趋化因子的释放趋化因子的释放再灌注再灌注膜磷脂降解膜磷脂降解花生四烯酸代谢花生四烯酸代谢释放释放出大量出大量趋化因子趋化因子（LTs、PAF、补体、激肽等、补体、激肽等）促进促进WBC聚集、黏附、激活聚集、黏附、激活& 炎症介质的释放炎症介质的释放激活的中性粒细胞可释放出

41、具有趋化活性的炎激活的中性粒细胞可释放出具有趋化活性的炎症介质（症介质（如如IL-1、IL-6、IL-8、TNF- 、TXA2、等等）促进促进WBC聚集、黏附、激活聚集、黏附、激活组织组织趋化因子趋化因子（PAFPAF、LTsLTs、补体、激、补体、激肽等）肽等）炎症介质炎症介质( (TNF TNF IL-1IL-1、6 6、8 8）再灌注再灌注黏附分子黏附分子（L-L-选择选择素、素、CD/CD18CD/CD18、E-E-选择素、细胞间选择素、细胞间黏附分子等）黏附分子等）2.2.细胞损伤细胞损伤1.1.微血管损伤微血管损伤WBC的大量的大量聚集和激活聚集和激活三、三、白细胞的作用白细胞的作

42、用（二）（二）白细胞介导的再灌注损伤机制白细胞介导的再灌注损伤机制组织组织再灌注再灌注v无复流现象无复流现象（no-reflow phenomenon）：）：缺血组织在缺血组织在重新放开血流后，重新放开血流后，有些区域并不能得到血液灌注有些区域并不能得到血液灌注，这，这一现象称为一现象称为无复流现象无复流现象。1 1、微血管损伤微血管损伤（二）（二）白细胞介导的再灌注损伤机制白细胞介导的再灌注损伤机制 微血管堵塞微血管堵塞 无复流现象无复流现象白细胞大量聚集、粘附、贴壁白细胞大量聚集、粘附、贴壁主要机制：主要机制： 管腔狭窄、堵塞管腔狭窄、堵塞血小板大量聚集、黏附血小板大量聚集、黏附 血栓形成

43、血栓形成激活的中性粒细胞及血管内皮，释放缩血管物质激活的中性粒细胞及血管内皮，释放缩血管物质（ET、Ang、TXA2等）等） 血管收缩血管收缩血管内皮损伤、通透性血管内皮损伤、通透性 内皮肿胀、内皮肿胀、 组织水肿组织水肿2 2、细胞损伤、细胞损伤（二）（二）白细胞介导的再灌注损伤机制白细胞介导的再灌注损伤机制1 1、微血管损伤、微血管损伤 无复流现象无复流现象组织组织再灌注再灌注自由基（自由基（“呼吸爆发呼吸爆发”）炎症介质炎症介质蛋白酶、溶酶体酶等蛋白酶、溶酶体酶等缺血缺血- -再灌注损伤的主要发病机制：再灌注损伤的主要发病机制：再灌注再灌注中性粒细胞中性粒细胞无复流无复流 致炎因子致炎因

44、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O2Ca2+细胞损伤细胞损伤损伤恢复损伤恢复目目 录录 案例案例1患者，男性，患者，男性，48岁。因岁。因胸痛胸痛约约1小时入院。小时入院。 经心电图诊断为经心电图诊断为急性心肌梗死急性心肌梗死（前间壁）。体（前间壁）。体格检查：血压格检查：血压100/75mmHg，心率，心率37次次/分，律齐，分，律齐，意识淡漠。既往有高血压病史意识淡漠。既往有高血压病史10年。年。 给予吸氧、心电监护，同时急查心肌酶、凝血给予吸氧、心电监护，同时急查心肌酶、凝血因子、电解质、血常规等。入院后约因子、电解质、血常规等。入院后约1小时给予小时给予尿尿激酶激

45、酶150万单位万单位静脉溶栓静脉溶栓（30min滴完）。滴完）。 用药完毕患者胸痛即消失。但用药后约用药完毕患者胸痛即消失。但用药后约10min时心电监护显示，出现时心电监护显示，出现室性早搏室性早搏、室上性心动过速室上性心动过速及及室颤室颤，血压，血压90/65mmHg。 立即给予除颤，同时给予利多卡因、小剂量异立即给予除颤，同时给予利多卡因、小剂量异丙肾上腺素，监护显示渐为窦性心律、血压达正常丙肾上腺素，监护显示渐为窦性心律、血压达正常范围。复查心电图为范围。复查心电图为广泛前壁心肌梗死广泛前壁心肌梗死。案例案例12.2.问问 题：题：1.1. 溶栓溶栓再灌注性心律失常再灌注性心律失常心肌

46、顿抑心肌顿抑l以以室性心律失常室性心律失常最为多见最为多见；l与与缺血时间缺血时间密切相关密切相关l机制机制：钙超载钙超载延迟后除极延迟后除极动作电位时程的动作电位时程的不均一不均一 兴奋折返环路兴奋折返环路心肌心肌电生理特性的电生理特性的改变改变室颤阈值降低室颤阈值降低 心脏缺血心脏缺血- -再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化+30 0-30-60 -9001234 心脏缺血心脏缺血- -再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化2 2. . 心肌舒缩功能降低心肌舒缩功能降低 L心肌顿抑心肌顿抑 (myocardial stunning) 指指缺血缺血心肌心肌在在恢复血恢复血液液灌注后灌注后出现出现的的

47、可逆性可逆性心肌心肌收缩功能降低收缩功能降低的现象的现象。机制机制： 1.自由基爆发性生成自由基爆发性生成 2. 钙超载钙超载 再灌注性心肌顿抑再灌注性心肌顿抑3.3.心肌能量代谢心肌能量代谢变化变化：p缺血期，能量生成不足缺血期，能量生成不足 ATP、磷酸肌酸磷酸肌酸；而；而ADP、AMP、腺苷、肌苷、次黄嘌呤等、腺苷、肌苷、次黄嘌呤等 p再灌注期再灌注期，高能磷酸化合物含量可进高能磷酸化合物含量可进一一步降低步降低 心脏缺血心脏缺血- -再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化l合成底物的缺乏（合成底物的缺乏（血流冲刷、无复流血流冲刷、无复流）；）；l线粒体损伤线粒体损伤（自由基、钙超载）；自由基

48、、钙超载）；l消耗增加（消耗增加（酶、交换蛋白的激活、酶、交换蛋白的激活、ATP酶）酶）4.4.心肌心肌结构变化结构变化：l组织结构损伤：组织结构损伤：l超微结构变化超微结构变化： 心脏缺血心脏缺血- -再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化第四节第四节 再灌注损伤再灌注损伤防治的病理生理基础防治的病理生理基础一、消除缺血原因，尽早恢复血流一、消除缺血原因，尽早恢复血流二、控制再灌注条件二、控制再灌注条件三、改善缺血组织的代谢三、改善缺血组织的代谢四、清除自由基四、清除自由基五、减轻钙超载五、减轻钙超载六、拮抗白细胞的应用六、拮抗白细胞的应用七、其他七、其他 患者，男，患者，男，5454岁，因岁，因胸闷、大汗胸闷、大汗1h1h急诊入病房。查急诊入病房。查体：体：血压血压65/40mmHg65/40mmHg，意识淡漠，心率，意识淡漠，心率3737次次/min/min，律，律齐齐。既往有。既往有高血压病史高血压病