缺血-再灌注损伤课件

缺血-再灌注损伤第十章（ischemia-reperfusioninjury）PathophysiologydepartmentofJiningmedicaluniversity

简史认识就从这简单现象开始1９５５年，Sewell结扎狗冠状动脉后一段时间，解除结扎，恢复血流，动物室颤而死亡.

在心肌缺血恢复血流后，缺血心肌的损伤反而加重１９６０年，Jennings第一次提出心肌缺血-再灌注损伤的概念

心脏介入手术经皮冠状动脉腔内成形术（PTCA）放置支架

冠脉支架置入前后1967年，Bulkley和Hutchins发现冠脉血管再通后的病人发生心肌细胞反常性坏死。

概念缺血-再灌注损伤（ischemia-reperfusioninjury,IRI）：在缺血基础上恢复血流后，组织损伤反而加重，甚至发生不可逆性损伤的现象。

钙反常（calciumparadox）：以无钙溶液灌流离体大鼠心脏2分钟后再以含钙溶液灌注时，心肌电信号异常、心脏功能、代谢及形态结构发生异常变化，这种现象称为钙反常。氧反常（oxygenparadox）：预先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，称为氧反常。pH反常（pHparadox）：再灌注时迅速纠正缺血组织的酸中毒，反而加重细胞损伤，称为pH反常。

影响因素

1.缺血时间2.侧支循环3.对氧的需求程度4.再灌注的条件：压力，温度，pH值及电解质的浓度

自由基的作用细胞内钙超载白细胞的激活第二节缺血-再灌注损伤的发生机制

氧自由基(oxygenfreeradical,OFR)由氧诱发的自由基称为氧自由基。超氧阴离子(O2·)

羟自由基(OH·)单线态氧(1O2)过氧化氢（H2O2)氧自由基活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS）

氧自由基的代谢O298~99%1~2%NADPH氧化酶黄嘌呤氧化酶P450细胞色素单加氧酶O2·

H2O24e-+4H+细胞色素氧化酶系统H2OATPOH·e-e-+2H+e-+H+e-+H+H2OFenton反应O2

+H2O2O2+OH-+OHFe2或Cu2+H20

多价不饱和脂肪酸氧自由基烷自由基L·烷氧自由基LO·烷过氧自由基LOO·脂性自由基其他：Cl·，CH3·，NO·

1.黄嘌呤氧化酶形成增多OH·

2.中性粒细胞聚集及激活再灌注期(+)补体系统C3细胞膜分解黄嘌呤氧化酶的作用产生的自由基白三烯(+)(+)O2O2O2O2O2NADH氧化酶NADPH氧化酶O2_.呼吸爆发

3.线粒体功能受损缺血缺氧使ATP减少，Ca2+进入线粒体增多，氧化磷酸化功能障碍，电子传递链受损，经4价还原形成的水减少，单电子还原生成氧自由基增加。

（四）自由基引起缺血再灌注损伤的机制1.膜脂质过氧化增强自由基可与生物膜上多价不饱和脂肪酸作用使之发生过氧化，造成多种损害：⑴破坏膜的正常结构：不饱和脂肪酸与蛋白质比例失调，膜通透性增加。⑵间接抑制膜蛋白功能：钙泵,钠泵功能障碍,信号转导障碍⑶促进自由基及其他生物活性物质生成:磷脂酶被激活，增加自由基的生成，同时生成前列腺素、血栓素、白三烯等。⑷减少ATP生成：线粒体膜脂质过氧化

自由基对生物膜的损伤

2.蛋白质功能抑制自由基可使酶的巯基氧化形成二硫键；使氨基酸的残基氧化，胞浆蛋白、膜蛋白和酶之间交联，形成二聚体、多聚体，直接损伤蛋白质功能。如：膜通道蛋白受损，导致膜内外离子分布异常。肌纤维蛋白的损伤引起心肌收缩力减弱。肌浆网上的钙转运蛋白受损，使钙调节功能异常。

Na+-Ca2+交换蛋白Ca2+结合蛋白线粒体肌浆网Ca2+

Ca2+泵Ca2+Ca2+[Ca2+]e：10-3M[Ca2+]i:10-7M细胞内Ca2+的稳态调节Ca2+泵Ca2+Na+Ca2+Ca2+泵二.细胞内钙超载

钙超载（calciumoverload）：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障碍的现象。

(2)细胞内高H+对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活缺血时，无氧代谢增强使组织间液和细胞内H+增加;再灌注时，组织间液H+浓度迅速下降，而细胞内H+浓度仍高。膜两侧H+浓度差激活H+-Na+交换蛋白，促使细胞内H+排出，细胞外Na+内流，细胞内Na+升高，胞内高Na+继发性激活Na+/Ca2+交换蛋白反向转运，使Ca2+大量内流。Ca2+Na+Na+H+

PIP2PKCGqIP3DAGPLC儿茶酚胺α1受体

Ca2＋Ca2＋H+Na+3Na+Ca2+(3)蛋白激酶C(PKC)活化对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活

儿茶酚胺ATPL型Ca2+通道Ca2+β-R腺苷酸环化酶cAMP

2生物膜损伤（1）细胞膜损伤

（细胞膜对Ca2+的通透性增加）（3）线粒体膜损伤

抑制氧化磷酸化，使ATP生成减少，细胞膜、肌浆网钙泵功能障碍，促进钙超载的产生。（2）肌浆网膜损伤

肌浆网钙泵功能障碍，对Ca2+的摄取减少。

自由基的损伤作用及膜磷脂的降解

Na+-Ca2+交换蛋白Ca2+结合蛋白线粒体肌浆网Ca2+

Ca2+泵Ca2+Ca2+[Ca2+]e：10-3M[Ca2+]i:10-7M细胞内Ca2+的稳态调节Ca2+泵Ca2+Na+Ca2+Ca2+泵

1.促进氧自由基生成：增强钙依赖性蛋白酶活性，促使XD转变为XO.2.加重酸中毒:

ATP酶被激活，高能磷酸盐水解，释出H+3.破坏细胞（器）膜:激活磷脂酶4.线粒体功能障碍：Ca2+与含磷酸根的化合物结合，形成不溶性磷酸钙5.激活其他酶：蛋白酶，核酶（二）钙超载引起缺血-再灌注损伤的机制

（一）缺血-再灌注时白细胞增多的机制1.黏附分子生成增多2.趋化因子生成增多趋化因子：白三烯、血小板活化因子、补体及激肽黏附分子：整合素、选择素、细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子三、白细胞的作用

三、白细胞的作用

选择素整合素趋化因子粘附分子（adhesionmolecule)

（二）白细胞介导缺血-再灌注损伤的机制1.微血管损伤（1）微血管内血液流变学改变（2）微血管口径改变缩血管物质（内皮素、血管紧张素Ⅱ）↑,扩血管物质（NO）↓前列腺素与TXA2之间的失衡（3）微血管通透性增加白细胞释放的某些炎症介质的作用。无复流现象(no-reflowphenomenon)：结扎犬的冠状动脉造成局部心肌缺血后，再打开结扎的动脉，使血流重新开放，缺血区并不能得到充分的血流灌注。2.细胞损伤激活的N和EC释放的自由基、蛋白酶、溶酶体酶等

自由基钙超载白细胞作用缺血-再灌注损伤的发生机制XO增多中性粒细胞激活线粒体损伤儿茶酚胺自身氧化Na+/Ca2+交换异常生物膜损伤黏附分子↑趋化因子↑膜脂质过氧化增强蛋白质功能受抑制破坏核酸及染色体促进氧自由基生成加重酸中毒破坏细胞（器）膜线粒体功能障碍激活多种酶微血管损伤细胞损伤

第三节IRI时机体的功能及代谢变化

心功能变化心肌舒缩功能降低心肌缺血-再灌注损伤的变化心肌能量代谢变化心肌超微结构变化再灌注性心律失常

1.心肌舒缩功能降低心肌顿抑(myocardialstunning)：缺血心肌在恢复血液灌注后一段时间内出现可逆性收缩功能降低的现象。静止张力发展张力（一）心功能变化

2.再灌注性心律失常室性心律失常机制：再灌注心肌之间动作电位时程的不均一再灌注心肌动作电位后延迟后除极的形成心肌电生理特性改变颤动阈降低NO减少