病理生理学-11-缺血与再灌注损伤

缺血-再灌注损伤(Ischemia-reperfusioninjury)广西医科大学病理生理教研室缺血器官在恢复血液灌注后缺血性损伤进一步加重的现象，称为缺血－再灌注损伤(ischemia-reperfusioninjury)。概念：1、组织器官缺血后恢复血液供应。2、动脉搭桥术、溶栓疗法等血管再通术后、心脏外科体外循环术、器官移植及断肢再植术后等。第一节缺血一再灌注损伤的原因及条件一、原因

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、影响因素缺血-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）预先用无钙液短暂灌流后，恢复正常含钙溶液灌流，导致细胞外Ca2+大量内流而引起细胞损伤进一步加重象。。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。第二节缺血-再灌注损伤的发生机制三、微血管损伤和白细胞的作用

二、钙超载一、自由基的作用O2H2O2OHH2OO2e-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O●活性氧生成反应式

（二）氧自由基生成↑的机制1、黄嘌呤氧化酶的形成↑2、中性粒细胞3、线粒体4、儿茶酚胺的自身氧化ATP→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、黄嘌呤氧化酶的形成↑Ca2+Ca2+依赖性蛋白酶PMN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）PMN↑再灌注

氧自由基↑↑正常NADPHNADH

氧化酶O2细胞损伤

2、中性粒细胞呼吸爆发或氧爆发缺血缺氧ATP↓线粒体内Ca2+↑线粒体功能受损氧自由基↑3、线粒体细胞色素氧化酶系统功能失调再灌注O2+SOD↓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再灌注O2+

（三）自由基的损伤作用

膜脂质过氧化（lipidperoxidation）↑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生成蛋白质功能抑制破坏核酸及染色体(1)破坏膜的正常结构膜脂质过氧化膜不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸/蛋白质比例失调膜液态性流动性膜通透性Ca2+内流1.膜脂质过氧化作用增强(enhancedlipidperoxidationofmembrane)(2)间接抑制膜蛋白功能膜脂质之间交联(-)钙泵、钠泵Na2+/Ca2+交换蛋白胞内Na2+、Ca2+钙超载、细胞肿胀(3)促进自由基及其它生物活性物质生成膜脂质过氧化磷脂酶C磷脂酶D膜磷脂分解花生四烯酸脂氧合酶白三烯过氧化物环氧合酶前列腺素内过氧化物OH.TXA2PG自由基(+)(4)减少ATP生成核酸碱基的羟化，DNA的断裂染色体的断裂3.引起DNA断裂和染色体畸变

(DNAdisruptionandchromosomeaberration)二硫键形成蛋白质交联脂质-蛋白质交联

脂质-脂质交联

蛋白质-胶原交联二聚体，大聚合物2.导致蛋白质变性和酶活性降低(proteindenaturalizationanddecreasedactivityofenzymes)二、钙超载

各种原因引起的细胞内钙含量异常↑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）（－）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高Na+对Na+／Ca2+交换蛋白的直接激活缺血细胞内ATP↓钠泵活性↓细胞内Na+↑缺血-再灌注激活钠泵、Na+/Ca2+交换蛋白

Na+向外转运↑，Ca2+运入细胞↑。细胞重新获得氧、营养物质供应+细胞内高H+对Na+／Ca2+交换蛋白的间接激活缺血缺血-再灌注无氧代谢H+生成↑组织间液、细胞内pH↓↓组织间液H+↓↓，而细胞内H+仍很高跨膜H+浓度梯度差激活Na+/H+交换蛋白H+外流↑、Na+内流↑

继发性激活Na+/Ca2+交换蛋白Ca2+内流↑钙超载GqPLCα1Ca2+Ca2+IP3DGPKCH+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（2）线粒体及肌浆网膜损伤2．生物膜损伤（l）细胞膜损伤通透性↑；离子分布异常。线粒体及肌浆网膜损伤缺血-再灌注自由基损伤、膜磷脂分解肌浆网膜损伤钙泵功能抑制肌浆网摄钙↓胞浆钙浓度↑线粒体膜损伤ATP生成↓细胞膜、肌浆网钙泵能量供应不足1.线粒体功能障碍线粒体摄Ca2+消耗ATP磷酸钙↓抑制氧化磷酸化2.激活磷脂酶Ca2+(+)ATP磷脂酶膜磷脂分解膜受损花生四烯酸、溶血磷脂(二)钙超载引起缺血－再灌注损伤的机制(Mechanismofischemia-reperfusioninjuryinducedbycalciumoverload)3.致心肌心律失常Na+-Ca2+交换Ca2+入致一过性内向离子流迟后除极4.促进氧自由基生成Ca2+(+)Ca2+依赖性蛋白酶(XD→XO)5.肌原纤维过度收缩胞内Ca2+收缩再灌注H+H+对心肌收缩的抑制三、微血管损伤和白细胞的作用

研究表明

用除去白细胞的血液进行再灌注，可以防

止水肿和减轻再灌注损伤，反之再灌注损伤加

重，用补体抑制药降低补体，减少白细胞浸润，可减轻组织损伤。因此，白细胞在缺血/再灌注损伤中的作用日益受到重视。

（一）再灌注时白细胞激活机制1、再灌注时可使细胞膜磷脂降解释放促大量趋化因子，如白三烯（LTs）、血小板活化因子（PAF）、补体和激肽等。2、激活中性粒细胞可释放具有趋化作用的炎症介质，如白三烯。3、再灌注时中性粒细胞和血管内皮细胞表达粘附分子增加，加剧了缺血组织内白细胞聚集和激活。（二）血管内皮细胞与中性粒细胞介导的

缺血-再灌注损伤

1、微血管损伤

（l）微血管血液流变学改变微血管血流阻塞（2）微血管口径的改变口径变小（3）微血管通透性↑

无复流现象（no-reflowphenomenon）是指组织缺血后，重新恢复血流，部分缺血区并不能得到充分的血液灌流。无复流现象示意图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，不但可改变自身的结构和功能，而且使周围组织细胞受到损伤。2、细胞损伤（一）心功能变化第三节缺血-再灌注损伤时机体的功能及代谢变化2、心肌舒缩功能↓一、心脏缺血-再灌注损伤的变化1、缺血-再灌注性心律失常机制：自由基↑、钙超载、ATP↓、纤颤阈值↓、电解质紊乱。1、心律失常（室速、室颤）影响因素：缺血时间、缺血心肌的数量、缺血的程度、再灌注血流的速度、电解质紊乱等。2．心肌舒缩功能↓表现为：心输出量↓，心室内压最大变化速率(±dp/dtmax)↓，左室舒张末期压力（LVEDP）↑，出现心肌顿抑(myocardialstunning)。心肌顿抑（myocardialstunning）

定义：心肌缺血-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↓的现象。

机制：自由基生成↑、钙超载。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（二）心肌代谢变化

缺血期心肌ATP及磷酸肌酸含量↓，ADP、AMP及其降解产物含量↑。

再灌注后心肌ATP及磷酸肌酸↓↓，ADP、AMP及其降解产物↓。自由基、钙超载→线粒体损伤血流冲洗（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↑，肌原纤维断裂、节段性溶解，出现收缩带，心肌出血、坏死。二、脑缺血-再灌注损伤的变化（－）脑缺血-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↓↓病理性慢波加重兴奋性神经递质↓抑制性神经递质↑（二）脑缺血-再灌注损伤时组织学变化最明显的组织学变化是：脑水肿及脑细胞坏死。脂质过氧化→膜结构破坏；钠泵功能障碍。三、其它器官缺血-再灌注损伤的变化

肠：粘膜功能障碍与损伤：肠管cap.通透性↑↑→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：以急性肾小管坏死最为严重，可导致急性肾功能衰竭或肾移植失败。

表现：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。血清肌酐↑↑。

骨骼肌：肌肉微血管和细胞损伤，自由基生成↑，脂质过氧化↑。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：

1、存在于细胞脂质部分的自由基清除剂：维生素E、A

2、存在于细胞内外水相中的自由基清除剂：GSH、NADPH（二）酶性清除剂：CAT、SODO2.↓四、减轻钙超载

2H2O22H2O+O2五、其它：细胞保护剂、腺苷…第四节防治缺血-再灌注损伤的病理生理基础磷酸己糖、ATP、细胞色素C、氢醌减轻缺血性损伤尽早恢复血流，多次短暂缺血预处理缺血预处理（ischeminpreco