再灌注损伤课件

第十章缺血-再灌注损伤Ischemiareperfusioninjury组织经缺血一再灌注后，损伤进一步加重称之为缺血-再灌注损伤。

概念：第十章缺血-再灌注损伤Ischemiareperf1缺血-再灌注损伤的现象氧反常（oxygenparadox）用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，再恢复正常氧供应，组织及细胞的损伤不仅未能恢复，反而更趋严重。钙反常（calciumparadox）预先用无钙溶液灌流大鼠心脏2min，再用含钙溶液进行灌流时，心肌细胞酶释放增加、肌纤维过度收缩及心肌电信号异常pH反常（pHparadox）缺血-再灌时，迅速纠正缺血组织的酸中毒，反而会加重缺血-再灌注损伤。缺血-再灌注损伤的现象氧反常2

一、原因1．全身循环障碍后恢复血液供应如休克微血管痉挛解除后、心脏骤停后心脑肺复苏等。2．组织器官缺血后血流恢复

如器官移植及断肢再植术后

3．某一血管再通后动脉搭桥术、PTCA、溶栓疗法等以及冠状动脉痉挛的缓解后。第一节缺血一再灌注损伤一、原因第一节缺血一再灌注损伤3

l.缺血时间2．侧支循环3．需氧程度4．再灌注条件压力、温度、酸碱度、钠离子、钙离子二、条件：二、条件：4第二节缺血一再灌注损伤

的发生机制

一、自由基的作用二、钙超载三、白细胞的作用

第二节缺血一再灌注损伤

的发生机制一、自由基的作5（－）自由基的概念与类型概念：

自由基（freeradical）是指在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。

类型：1．氧自由基(O2.OH·)2.脂性自由基(L·LO·LOO·)3．其它如氯自由基（Cl·）、甲基自由基（CH3·）和一氧化氮等。一、自由基的作用（－）自由基的概念与类型一、自由基的作用6O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O●活性氧生成反应式O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-7

（二）氧自由基生成增多的机制

1．黄瞟吟氧化酶的形成增多

2．中性粒细胞3．线粒体4.儿茶酚胺的自身氧化（二）氧自由基生成增多的机制

1．黄瞟吟氧化酶的形成增多8ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤黄嘌呤脱氢酶(XD)黄嘌呤氧化酶(XO)黄嘌呤↑→←+O2+H2O2O2XOO2+H2O2+尿酸OH↓缺血期再灌注期O2●●●

1．黄瞟吟氧化酶的形成增多

Ca2+ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷92．中性粒细胞中性粒细胞吞噬↑：

O2→氧自由基↑↓杀灭病原微生物组织缺血→趋化因子(C3、白三烯等）→中性粒细胞↑→再灌注↑

氧自由基↑→

正常NADPHNADH

氧化酶O2组织损伤

2．中性粒细胞中性粒细胞吞噬↑：O2→氧自由基↑↓103．线粒体缺血缺氧→ATP↓线粒体内Ca2+↑线粒体功能受损↓氧自由基↑3．线粒体缺血缺氧→ATP↓线粒体内Ca2+↑线粒体功能受11

4.儿茶酚胺的自身氧化缺血缺氧→→↓→儿茶酚胺调节作用氧化产物氧自由基缺血缺氧→→↓→儿茶酚胺调节作用氧化产物氧自由基12

（三）自由基的损伤作用

1．膜脂质过氧化（lipidperoxidation）增强①破坏膜的正常结构②间接抑制膜蛋白功能③促进自由基及其它生物活性物质生成④减少ATP生成

2．蛋白质功能抑制3．破坏核酸及染色体（三）自由基的损伤作用

1．膜脂质过氧化（lipidp13-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常细胞膜结构示意图-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常细胞膜结14OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH3-S-O-S-S-蛋白质断裂蛋白质-蛋白质交联二硫交联脂质-蛋白质交联氨基酸氧化从氧化的脂肪酸释出的丙二醛脂质-脂质交联脂肪酸氧化OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH15

二、钙超载

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（calciumoverload）二、钙超载

各种原因引起的细胞内钙含16（－）细胞内钙超载的机制

1．Na+／Ca2+交换异常（l）细胞内高Na+对Na+／Ca2+交换蛋白的直接激活（2）细胞内高H+对Na+／Ca2+交换蛋白的间接激活（3）蛋白激酶C（PKC）活化对Na+／Ca2+交换蛋白的间接激活（－）细胞内钙超载的机制1．Na+／Ca2+交换异常17GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌丝肌浆网去甲肾上腺素PIP2蛋白激酶C对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活示意图GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂PKCH+3Na18

2．生物膜损伤（l）细胞膜损伤（2）线粒体及肌浆网膜损伤2．生物膜损伤19（二）钙超载引起缺血一再灌注损伤的机制

1．线粒体功能障碍2．激活磷脂酶3.缺血一再灌注性心律失常（室速、室颤）

Na+／Ca2+交换→一过性内向离子流→迟后除极4．促进氧自由基生成5．肌原纤维过度收缩——收缩带

①缺血-再灌注→细胞内钙超载→肌原纤维过度收缩

②缺血一再灌注使缺血或堆积的H+迅速移出，减轻或消除了H+对心肌收缩的抑制作用。（二）钙超载引起缺血一再灌注损伤的机制

1．线粒体功能障20

三、白细胞的作用与无复流现象

（no-reflowphenomenon）

（一）再灌注白细胞激活再灌注损伤

细胞膜磷脂降解激活中性粒细胞中性粒细胞和内皮细胞

花生四烯酸代谢产物↑

释放趋化作用的炎性介质

表达和释放粘附分子

中性粒细胞粘附、聚集和浸润三、白细胞的作用与无复流现象

（no-reflo21（二）中性粒细胞介导的缺血一再灌注损伤

1．微血管损伤

（l）微血管血液流变学改变（2）微血管口径的改变（3）微血管通透性增高无复流现象（no-reflowphenomenon）是指组织缺血后，重新恢复血流，缺血区并不能得到充分的血液灌流。（二）中性粒细胞介导的缺血一再灌注损伤1．微血管损伤222．细胞损伤

激活的血管内皮细胞与中性粒细胞释放的大量生物活性物质，通过改变自身的结构和功能，使周围组织细胞受到损伤。2．细胞损伤23缺血

再灌注

中性粒细胞

致炎因子↑

氧自由基↑无复流细胞损伤

缺血一再灌注损伤的主要发病机制

钙超载

细胞坏死

缺血损伤恢复

O2

Ca2+

缺血再灌注中性粒细胞致炎因子↑氧自由基↑无复24第三节缺血一再灌注损伤时机体的

功能及代谢变化

一、心脏缺血一再灌注损伤的变化（一）心功能变化1.心律失常（室速、室颤）机制：⑴、钙超载-持续性内向电流→延迟后除极→传导缓慢→心律失常⑵、再灌注心肌动作电位时程的不均一性→多个兴奋折返环路形成。第三节缺血一再灌注损伤时机体的

功能及代谢25

2．心肌舒缩功能降低

表现为心输出量减少，心室内压最大变化速率降低(±dp/dtmax)，左室舒张末期压力（LVEDP）升高，出现心肌顿抑。2．心肌舒缩功能降低表现为心输出量减少，心室内26心肌顿抑（myocardialstunning）

概念：心肌缺血后-再灌注，血流已恢复或基本恢复正常后，一定时间内心肌出现可逆性收缩功能降低的现象。

机制：自由基生成↑、钙超载心肌顿抑（myocardialstunning）概念：27可逆性缺血-再灌注损伤胞浆Na+超载Na+/Ca2

+交换↑脂质过氧化蛋白质及酶失活O2H2O2OH肌浆网钙转运蛋白↓质膜通透性↑离子泵活性↓线粒体损伤收缩蛋白损伤钙超载ATP生成↓Ca2

+敏感性↓心肌收缩功能↓心肌顿抑的发生机制可逆性缺血-再灌注损伤胞浆Na+超载Na+/Ca2+交换↑28

（二）心肌代谢变化

缺血期心肌ATP及磷酸肌酸含量降低，ADP、AMP及其降解产物含量升高。再灌注后心肌ATP及磷酸肌酸↓ADP、AMP及其降解产物↓（三）心肌超微结构的变化

表现为细胞膜破坏，线粒体肿胀、嵴断裂、溶解、空泡形成，基质内致密颗粒增多，肌原纤维断裂、节段性溶解，出现收缩带，心肌出血、坏死。（二）心肌代谢变化

缺血期心肌ATP及磷酸肌酸29

二、脑缺血一再灌注损伤的变化（－）脑缺血一再灌注损伤时细胞代谢的变化

ATP、CP、Gs、糖原↓乳酸↑↑cAMP↑cGMP↓病理性慢波缺血再灌注cAMP↑↑cGMP↓↓病理性慢波加重抑制性神经递质↑兴奋性神经递质↓二、脑缺血一再灌注损伤的变化（－）脑缺血一再灌注损伤时细30三、其它器官缺血一再灌注损伤的变化

肠：粘膜功能障碍与损伤：间质性水肿

上皮与绒毛分离、坏死、固有层破损、出血及溃疡肾：可发生急性肾小管坏死，导致急性肾功能衰竭。线粒体：高度肿胀、变形、嵴减少，排列紊乱，甚至崩解，空泡形成等，骨骼肌：肌肉微血管和细胞损伤，自由基生成增多，脂质过氧化增强。三、其它器官缺血一再灌注损伤的变化肠：粘膜功能障碍31

第四节防治缺血一再灌注损伤的

病理生理基础

一、减轻缺血性损伤，控制再灌注条件二、改善缺血组织的代谢三、清除自由基（一）低分子清除剂：存在于细胞脂质部分的自由基清除剂存在于细胞内外水相中的自由基清除剂（二）酶性清除剂

四、减轻钙超载五、其它第四节防治缺血一再灌注损伤的

病理生理基础一、减32第十章缺血-再灌注损伤Ischemiareperfusioninjury组织经缺血一再灌注后，损伤进一步加重称之为缺血-再灌注损伤。

概念：第十章缺血-再灌注损伤Ischemiareperf33缺血-再灌注损伤的现象氧反常（oxygenparadox）用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，再恢复正常氧供应，组织及细胞的损伤不仅未能恢复，反而更趋严重。钙反常（calciumparadox）预先用无钙溶液灌流大鼠心脏2min，再用含钙溶液进行灌流时，心肌细胞酶释放增加、肌纤维过度收缩及心肌电信号异常pH反常（pHparadox）缺血-再灌时，迅速纠正缺血组织的酸中毒，反而会加重缺血-再灌注损伤。缺血-再灌注损伤的现象氧反常34

一、原因1．全身循环障碍后恢复血液供应如休克微血管痉挛解除后、心脏骤停后心脑肺复苏等。2．组织器官缺血后血流恢复

如器官移植及断肢再植术后

3．某一血管再通后动脉搭桥术、PTCA、溶栓疗法等以及冠状动脉痉挛的缓解后。第一节缺血一再灌注损伤一、原因第一节缺血一再灌注损伤35

l.缺血时间2．侧支循环3．需氧程度4．再灌注条件压力、温度、酸碱度、钠离子、钙离子二、条件：二、条件：36第二节缺血一再灌注损伤

的发生机制

一、自由基的作用二、钙超载三、白细胞的作用

第二节缺血一再灌注损伤

的发生机制一、自由基的作37（－）自由基的概念与类型概念：

自由基（freeradical）是指在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。

类型：1．氧自由基(O2.OH·)2.脂性自由基(L·LO·LOO·)3．其它如氯自由基（Cl·）、甲基自由基（CH3·）和一氧化氮等。一、自由基的作用（－）自由基的概念与类型一、自由基的作用38O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O●活性氧生成反应式O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-39

（二）氧自由基生成增多的机制

1．黄瞟吟氧化酶的形成增多

2．中性粒细胞3．线粒体4.儿茶酚胺的自身氧化（二）氧自由基生成增多的机制

1．黄瞟吟氧化酶的形成增多40ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤黄嘌呤脱氢酶(XD)黄嘌呤氧化酶(XO)黄嘌呤↑→←+O2+H2O2O2XOO2+H2O2+尿酸OH↓缺血期再灌注期O2●●●

1．黄瞟吟氧化酶的形成增多

Ca2+ATP→ADP→↓↓↓AMP腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷412．中性粒细胞中性粒细胞吞噬↑：

O2→氧自由基↑↓杀灭病原微生物组织缺血→趋化因子(C3、白三烯等）→中性粒细胞↑→再灌注↑

氧自由基↑→

正常NADPHNADH

氧化酶O2组织损伤

2．中性粒细胞中性粒细胞吞噬↑：O2→氧自由基↑↓423．线粒体缺血缺氧→ATP↓线粒体内Ca2+↑线粒体功能受损↓氧自由基↑3．线粒体缺血缺氧→ATP↓线粒体内Ca2+↑线粒体功能受43

4.儿茶酚胺的自身氧化缺血缺氧→→↓→儿茶酚胺调节作用氧化产物氧自由基缺血缺氧→→↓→儿茶酚胺调节作用氧化产物氧自由基44

（三）自由基的损伤作用

1．膜脂质过氧化（lipidperoxidation）增强①破坏膜的正常结构②间接抑制膜蛋白功能③促进自由基及其它生物活性物质生成④减少ATP生成

2．蛋白质功能抑制3．破坏核酸及染色体（三）自由基的损伤作用

1．膜脂质过氧化（lipidp45-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常细胞膜结构示意图-SHHS-CH3-S-磷脂穿膜糖蛋白膜表面蛋白正常细胞膜结46OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH3-S-O-S-S-蛋白质断裂蛋白质-蛋白质交联二硫交联脂质-蛋白质交联氨基酸氧化从氧化的脂肪酸释出的丙二醛脂质-脂质交联脂肪酸氧化OHOOHOHHOOOHHOOOHHOHOOOHHOOHCH47

二、钙超载

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（calciumoverload）二、钙超载

各种原因引起的细胞内钙含48（－）细胞内钙超载的机制

1．Na+／Ca2+交换异常（l）细胞内高Na+对Na+／Ca2+交换蛋白的直接激活（2）细胞内高H+对Na+／Ca2+交换蛋白的间接激活（3）蛋白激酶C（PKC）活化对Na+／Ca2+交换蛋白的间接激活（－）细胞内钙超载的机制1．Na+／Ca2+交换异常49GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌丝肌浆网去甲肾上腺素PIP2蛋白激酶C对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活示意图GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂PKCH+3Na50

2．生物膜损伤（l）细胞膜损伤（2）线粒体及肌浆网膜损伤2．生物膜损伤51（二）钙超载引起缺血一再灌注损伤的机制

1．线粒体功能障碍2．激活磷脂酶3.缺血一再灌注性心律失常（室速、室颤）

Na+／Ca2+交换→一过性内向离子流→迟后除极4．促进氧自由基生成5．肌原纤维过度收缩——收缩带

①缺血-再灌注→细胞内钙超载→肌原纤维过度收缩

②缺血一再灌注使缺血或堆积的H+迅速移出，减轻或消除了H+对心肌收缩的抑制作用。（二）钙超载引起缺血一再灌注损伤的机制

1．线粒体功能障52

三、白细胞的作用与无复流现象

（no-reflowphenomenon）

（一）再灌注白细胞激活再灌注损伤

细胞膜磷脂降解激活中性粒细胞中性粒细胞和内皮细胞

花生四烯酸代谢产物↑

释放趋化作用的炎性介质

表达和释放粘附分子

中性粒细胞粘附、聚集和浸润三、白细胞的作用与无复流现象

（no-reflo53（二）中性粒细胞介导的缺血一再灌注损伤

1．微血管损伤

（l）微血管血液流变学改变（2）微血管口径的改变（3）微血管通透性增高无复流现象（no-reflowphenomenon）是指组织缺血后，重新恢复血流，缺血区并不能得到充分的血液灌流。（二）中性粒细胞介导的缺血一再灌注损伤1．微血管损伤542．细胞损伤

激活的血管内皮细胞与中性粒细胞释放的大量生物活性物质，通过改变自身的结构和功能，使周围组织细胞受到损伤。2．细胞损伤55缺血

再灌注

中性粒细胞

致炎因子↑

氧自由基↑无复流细胞损伤

缺血一再灌注损伤的主要发病机制

钙超载

细胞坏死

缺血损伤恢复

O2

Ca2+

缺血再灌注中性粒细胞致炎因子↑氧自由基↑无复56第三节缺血一再灌注损伤时机体的

功能及代谢变化

一、心脏缺血一再灌注损伤的变化（一）心功能变化1.心律失常（室速、室颤）机制：⑴、钙超载-持续性内向电流→延迟后除极→传导缓慢→心律失常⑵、再灌注心肌动作电位时程的不均一性→多个兴奋折返环路形成。第三节缺血一再灌注损伤时机体的

功能及代谢57

2．心肌舒缩功能降低

表现为心输出量减少，心室内压最大变化速率降低(±dp/dtmax)，左室舒张末期压力（LVEDP）升高，出现心肌顿抑。2．心肌舒缩功能降低表现为心输出量减少，心室内58心肌顿抑（myocardialstunning）

概念：心肌缺血后-再灌注，血流已恢复或基本恢复正常后，一定时间内心肌出现可逆性收缩功能降低的现象。

机制：自由基生成↑、钙超载心肌顿抑（myocardialstunning）概念：59可逆性缺血-再灌注损伤胞浆Na+超载Na+/Ca