病理生理学缺血再灌注损伤PPT学习教案

1、会计学1病理生理学缺血再灌注损伤病理生理学缺血再灌注损伤患者：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。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。第1页/共86页理

2、基础第2页/共86页第一节第一节 概概 述述(Introduction)第3页/共86页概概 念念 在缺血的基础上恢复血流后，在缺血的基础上恢复血流后，组织损伤反而加重组织损伤反而加重, ,甚至发生不可逆甚至发生不可逆损伤损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 (ischemia-reperfusion injury(ischemia-reperfusion injury, IRI, IRI) )。第一节第一节 概概 述述第4页/共86页历历 史史认识就从这简单的现象开始认识就从这简单的现象开始第5页/共86页 19661966年，年，JenningsJennings第一次

3、提出第一次提出心肌再灌注心肌再灌注损伤损伤的概念，证实再灌注会引起心肌超微的概念，证实再灌注会引起心肌超微结构不可逆坏死，包括爆发性水肿、组织结构不可逆坏死，包括爆发性水肿、组织结构崩解、收缩带形成和线粒体内磷酸钙结构崩解、收缩带形成和线粒体内磷酸钙颗粒形成颗粒形成在心肌缺血恢复血流后，缺在心肌缺血恢复血流后，缺血心肌的损伤反而加重血心肌的损伤反而加重第6页/共86页血血- -再灌注损伤再灌注损伤第7页/共86页第8页/共86页第二节第二节 缺血缺血- -再灌注损伤发生的再灌注损伤发生的原因和原因和条件条件第9页/共86页nn其他其他: : 如断肢再植，器官移植如断肢再植，器官移植第10页/共

4、86页冠脉搭桥(CABG)第11页/共86页PTCA第12页/共86页过长坏死缺血时间太长或太短均不易发生缺血时间太长或太短均不易发生IRIIRI过短功能恢复1、缺血时间的长短影响因素影响因素第13页/共86页缺血缺血时间时间（minmin）再灌注再灌注时间时间（minmin）n n心率心率不齐不齐（% %）异位异位节律节律（% %）室速室速(%)(%)室颤室颤（% %）死亡率死亡率（% %）2101000000510218038.147.647.625.810101060403040.010.015101199.09.000第14页/共86页2 2、侧支循环、侧支循环第15页/共86页3 3

5、、需氧程度、需氧程度第16页/共86页缺血缺血- -再灌注损伤的现象再灌注损伤的现象 氧反常氧反常 （oxygen paradoxoxygen paradox）pHpH反常反常 （pH paradoxpH paradox）钙反常钙反常 （calcium paradoxcalcium paradox）提示提示: :氧、钙和氧、钙和pHpH可能参与缺血可能参与缺血- -再灌注损伤的再灌注损伤的发生和发展发生和发展4 4、再灌注的条件、再灌注的条件低压、低温、低低压、低温、低pH、低钠、低钠第17页/共86页钙反常钙反常( (calcium paradoxcalcium paradox):): 以无

6、钙溶液以无钙溶液灌流离体大鼠心脏灌流离体大鼠心脏2min2min后再以含钙溶液后再以含钙溶液灌注时，心肌电信号异常、心脏功能、灌注时，心肌电信号异常、心脏功能、代谢和形态结构发生异常变化，这种代谢和形态结构发生异常变化，这种现象称为钙反常。现象称为钙反常。第18页/共86页氧反常氧反常(oxygen paradox):(oxygen paradox):预先用低预先用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件下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，再恢复正常氧培养细胞一定时间后，再恢复正常氧供应，组织及细胞的损伤不仅未能恢供应，组织及细胞的损伤不仅未能恢复，反而更趋严重，称为氧反常。复，反而

7、更趋严重，称为氧反常。第19页/共86页pHpH反常反常(pH paradox):(pH paradox):再灌注时再灌注时迅速纠正缺血组织的酸中毒，迅速纠正缺血组织的酸中毒，反而加重细胞损伤，称为反而加重细胞损伤，称为pHpH反常。反常。 第20页/共86页pHpH反常反常(pH paradox)(pH paradox)再灌注时纠酸再灌注时纠酸损伤加重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

8、注含钙液含钙液心肌损伤加重心肌损伤加重 第21页/共86页第三节第三节 缺血再灌注损伤的发生机制缺血再灌注损伤的发生机制自由基的作用自由基的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用第22页/共86页 自由基自由基(free radical)(free radical)是指在是指在外层电子轨道含有单个不配对电子外层电子轨道含有单个不配对电子的原子、原子团或分子。的原子、原子团或分子。 一、自由基的损伤作用一、自由基的损伤作用化学性质活泼化学性质活泼氧化性强氧化性强半衰期短半衰期短O2第23页/共86页1. 1. 氧自由基氧自由基 (oxygen free radical(oxygen free

9、radical，OFR) OFR) ( (一一) )自由基的种类自由基的种类2. 2. 脂性自由基脂性自由基 (lipid free radical)(lipid free radical)3. 3. 其他其他(others)(others) ClCl. . ， CH CH3 3. . ， NO NO等等第24页/共86页1. 1. 氧自由基氧自由基 e-+H+H2Oe-_O2e-+2H+H2O2 e-+H+H2O OHO2 以氧为中心的自由基称为氧自由基，以氧为中心的自由基称为氧自由基，如超氧阴离子（如超氧阴离子（ ）、羟自由基（）、羟自由基（ ）。_O2OH98% 4e-+4H+ 细胞色素

10、氧化酶系细胞色素氧化酶系统统1%-2%SODO2O2第25页/共86页SLOW_O2第26页/共86页FAST_O2Fe3+第27页/共86页2. 2. 脂性自由基脂性自由基(lipid free radical)(lipid free radical)氧自由基氧自由基+ +多价不饱和脂肪酸多价不饱和脂肪酸L L. . ( (烷自由基烷自由基) )LOLO. . ( (烷氧自由基烷氧自由基) )LOOLOO. . ( (烷过氧自由烷过氧自由基基) )第28页/共86页3. 3. 氮中心自由基：氮中心自由基：NONO、ONOO-ONOO-L-精氨酸精氨酸L-胍氨酸胍氨酸 + NOINOSO2NA

11、DPHNADP+NO +ONOO-_O2ONOO-OH + H+NO2 +H2O第29页/共86页氧自由基氧自由基单线态氧（单线态氧（1O2） 过氧化氢（过氧化氢（H2O2）脂质过氧化物脂质过氧化物及其裂解产物及其裂解产物第30页/共86页单线态氧单线态氧 ( 1O2 )第31页/共86页第32页/共86页( (二二) )活性氧活性氧的的清除清除SOD过氧化氢酶（过氧化氢酶（CAT）过氧化物酶过氧化物酶抗氧化酶抗氧化酶Mn-SODCuZn-SOD清除清除H2O2 SOD _O2_O2 + 2H+ + H2O2 + O2 CAT 2H2O22H2O + O2第33页/共86页维生素维生素E维生素

12、维生素A非酶性抗氧化物非酶性抗氧化物还原还原 1O2 脂质自由基脂质自由基清除清除 1O2 ，抑制脂质过氧化抑制脂质过氧化GSHpx + 2GSHH2O2 2H2O + GSSG维生素维生素CGSH协助维持维生素协助维持维生素E的活性状态的活性状态_O2第34页/共86页氧自由基氧自由基单线态氧（单线态氧（1O2） 过氧化氢（过氧化氢（H2O2）脂质过氧化物脂质过氧化物及其裂解产物及其裂解产物第35页/共86页（三）（三）自由基自由基生成增多生成增多的机制的机制1.1.黄嘌呤氧化酶途径黄嘌呤氧化酶途径2.2.中性粒细胞途径中性粒细胞途径3.3.线粒体途径线粒体途径4.4.儿茶酚胺自身氧化途径儿

13、茶酚胺自身氧化途径第36页/共86页ATPAMP次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷ADP次黄嘌呤次黄嘌呤缺血期缺血期黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶 XD（90%）黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶XO（10%）Ca2+Ca2+依赖性蛋白水解酶依赖性蛋白水解酶再再 灌灌 注注 期期黄嘌呤黄嘌呤+ +H2O2尿酸尿酸+ +H2O2O2OH XO_O2_O21.1.黄嘌呤氧化酶途径黄嘌呤氧化酶途径第37页/共86页(+)(+)(+)(+)缺血缺血, ,缺氧缺氧补体补体趋化物趋化物质质中性粒细胞中性粒细胞聚集聚集, ,耗氧耗氧氧经氧经NADPHNADPH氧化氧化酶和酶和NADHNADH氧化酶氧化酶催化生成大

14、量氧催化生成大量氧自由基自由基中性粒细胞中性粒细胞的呼吸爆发的呼吸爆发(respiratory (respiratory burst)burst)2.2.中性粒细胞途径中性粒细胞途径C3aC3a，C5aC5a白三烯白三烯NADHNADHNADPHNADPH+ + O O2 2NADPHNADPH氧化酶氧化酶H H+ + + +NADHNADH氧化酶氧化酶_O2第38页/共86页第39页/共86页缺氧ATP线粒体Ca2+细胞色素氧化酶功能抑制氧单电子还原氧自由基细胞内氧分压含Mn的SOD3.线粒体途径线粒体途径第40页/共86页 e-+H+H2Oe-_O2e-+2H+H2O2 e-+H+H2O

15、OHO298% 4e-+4H+ 细胞色素氧化酶系细胞色素氧化酶系统统1%-2%SODONOO-NO第41页/共86页缺血缺血, ,缺氧缺氧激活交感激活交感- -肾上腺髓质系统肾上腺髓质系统儿茶酚胺儿茶酚胺单胺氧化酶单胺氧化酶氧自由基氧自由基4.4.儿茶酚胺自身氧化途径儿茶酚胺自身氧化途径第42页/共86页( (四四) )自由基的损伤作用自由基的损伤作用 第43页/共86页(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.

16、1.膜脂质过氧化作用增强膜脂质过氧化作用增强第44页/共86页脂肪酸氧化脂肪酸氧化-S-S-CH3-S-OOHHOOHHO脂质脂质- -脂质交联脂质交联从氧化的脂肪从氧化的脂肪酸释出的酸释出的 丙丙二醛二醛MDAMDA第45页/共86页(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、细胞肿胀第46页/共86页(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

17、脂酶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. .TXATXA2 2PGPG自由基自由基(+)(+)(4) (4) 减少减少ATPATP生成生成第47页/共86页 蛋白质变性蛋白质变性 蛋白质蛋白质( (酶酶) )交联交联例：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2.2.蛋白质功能抑制蛋白质功能抑制 第48页/共86页蛋白质蛋白质断裂断裂蛋白质蛋白质- -蛋蛋白质交联白

18、质交联脂质脂质- -脂质交联脂质交联二硫交联二硫交联脂质脂质- -蛋白蛋白 质交联质交联氨基酸氨基酸 氧化氧化脂肪酸氧化脂肪酸氧化-S-S-CH3-S-OOHHOOHHO从氧化的脂肪从氧化的脂肪酸释出的酸释出的 丙二醛丙二醛MDAMDA第49页/共86页3.3.核酸及染色体破坏核酸及染色体破坏80%80%由由OH所致所致第50页/共86页第三节第三节 缺血再灌注损伤的发生机制缺血再灌注损伤的发生机制自由基的作用自由基的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用第51页/共86页NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换蛋交换蛋白白CaCa2+2+泵泵Ca2+CaCa2+2+ee：1010-3-3M

19、MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVOCROC细胞内细胞内CaCa2+2+的稳态调节的稳态调节结合于质膜结合于质膜糖被的糖被的CaCa2+2+ 线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca2+IP3受体通道受体通道CaCa2+2+泵泵NaNa+ +CaCa2+2+第52页/共86页二、细胞钙超载二、细胞钙超载引起再灌注损伤引起再灌注损伤 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的现象称为钙超载（calcium overload）。第53页/共86页钙反常钙反常( (calcium paradoxcalcium paradox):): 19661966年年Zimmerman

20、Zimmerman和和HulsmannHulsmann发现用发现用无钙无钙的的“生理盐水溶液生理盐水溶液” 灌流大鼠离体心脏，灌流大鼠离体心脏，短时间内即发生肌膜损伤，随后恢复短时间内即发生肌膜损伤，随后恢复正常含钙的生理正常含钙的生理溶液，溶液，心脏心脏发生更为发生更为严重的结构和功能改变。严重的结构和功能改变。第54页/共86页( (一一) )细胞钙超载的机制细胞钙超载的机制第55页/共86页2.肌浆网膜损伤肌浆网膜损伤3.线粒体膜损伤线粒体膜损伤1.细胞膜损伤细胞膜损伤3.儿茶酚胺增加儿茶酚胺增加1.细胞内高细胞内高Na+Na+H+2.细胞内高细胞内高H+第56页/共86页缺血缺血ATP

21、ATP钠泵活性钠泵活性NaNa+ + i i(+)(+)NaNa+ +-Ca-Ca2+2+蛋白蛋白酸中毒酸中毒再灌注再灌注组织间隙组织间隙H H+ +细胞内细胞内H H+ +仍高仍高(+)(+)NaNa+ +-H-H+ +交换交换 细胞内细胞内NaNa+ +对对NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换蛋白的直接激活交换蛋白的直接激活胞内钙胞内钙 细胞内细胞内H H+ +对对NaNa2+2+-Ca-Ca2+2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活1、Na2+-Ca2+交换异常交换异常第57页/共86页 PKCPKC活化对活化对NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活第

22、58页/共86页(+)(+)2.2.生物膜损伤致细胞内钙超载生物膜损伤致细胞内钙超载(1) (1) 细胞膜损伤细胞膜损伤无钙液无钙液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(2) (2) 肌浆网膜及线粒体膜损伤肌浆网膜及线粒体膜损伤肌浆网肌浆网CaCa2+2+摄取摄取钙泵能量不足钙泵能量不足膜通透性膜通透性线粒体线粒体ATPATP产生产生膜磷脂降解膜磷脂降解膜脂质过氧化膜脂质过氧化第59页/共86页( (二二) )细胞内钙超载引起缺血细胞内钙超载引起缺血再灌注损伤的机制再灌注损伤的机制(+)(+)1 1. .促进氧

23、自由基生成促进氧自由基生成CaCa2+2+CaCa2+2+依赖性蛋白酶依赖性蛋白酶 (XDXO)(XDXO)2.2.加重酸中毒加重酸中毒(+)(+)CaCa2+2+激活某些激活某些ATPATP酶酶细胞高能磷酸盐水解细胞高能磷酸盐水解释放大量释放大量 H H+ +加重细胞内酸中毒加重细胞内酸中毒第60页/共86页3.3.破坏细胞（器）膜破坏细胞（器）膜CaCa2+2+磷脂酶磷脂酶膜磷脂分解膜磷脂分解膜受损膜受损花生四烯酸、溶血磷脂花生四烯酸、溶血磷脂(+)(+)4.4.线粒体功能障碍线粒体功能障碍线粒体线粒体摄摄CaCa2+2+消耗消耗ATPATP磷酸钙磷酸钙抑制氧化抑制氧化磷酸化磷酸化ATPA

24、TP5.5.激活其它酶的活性激活其它酶的活性激活蛋白酶激活蛋白酶 细胞膜和结构蛋白的分解细胞膜和结构蛋白的分解激活核酶激活核酶 染色体损伤染色体损伤第61页/共86页第三节第三节 缺血再灌注损伤的发生机制缺血再灌注损伤的发生机制自由基的作用自由基的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用第62页/共86页三、白细胞的作用三、白细胞的作用1.1.细胞粘附分子生成增多细胞粘附分子生成增多2 2. .趋化因子生成增多趋化因子生成增多( (一一) )再灌注时白细胞聚集的机制再灌注时白细胞聚集的机制第63页/共86页第64页/共86页第65页/共86页( (二二) )白细胞介导缺血再灌注损伤的白细胞介导

25、缺血再灌注损伤的机制机制 1. 微血管损伤微血管损伤 无复流现象无复流现象 (no-reflow phenomenon) 恢复血液灌注后，缺血区的微血管依然得恢复血液灌注后，缺血区的微血管依然得不到充分血流灌注的现象称无复流现象不到充分血流灌注的现象称无复流现象。 2. 细胞损伤细胞损伤 释放大量的致炎物质，如自由基、释放大量的致炎物质，如自由基、蛋白酶、溶酶体酶等。蛋白酶、溶酶体酶等。第66页/共86页无复流现象无复流现象(no-flow phenomenon)(no-flow phenomenon)第67页/共86页机制小结：机制小结：自由基自由基钙超载钙超载白细胞白细胞？缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤第68页/共86页第四节第四节 缺血再灌注损伤时缺血再灌注损伤时机体的功能及代谢变化机体的功能及代谢变化第69页/共86页一、心肌缺血再灌注损伤一、心肌