缺血再灌注损伤

1缺血-再灌注损伤的概念缺血器官在恢复血液灌注后组织损伤进一步加重的现象，称为缺血－再灌注损伤(ischemia-reperfusioninjury)。1234h单纯缺血缺血-再灌注----实验与临床资料证明冠脉重新恢复血流后，有可能造成更严重的心肌损伤损伤损伤本文档共49页；当前第1页；编辑于星期二\5点44分1缺血-再灌注损伤的概念氧反常（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。本文档共49页；当前第2页；编辑于星期二\5点44分1缺血-再灌注损伤的概念钙反常（calciumparadox）：以无钙溶液短暂灌流离体大鼠心脏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。本文档共49页；当前第3页；编辑于星期二\5点44分2缺血-再灌注损伤的原因和条件组织器官缺血后恢复血液供应：

------休克时微循环的疏通，冠状动脉痉挛的缓解等一些新的医疗技术的应用：

------动脉搭桥，溶栓疗法，经皮冠状动脉血管成形术等体外循环下心脏手术心脏骤停后心、肺、脑复苏其他：断肢再植、器官移植等2-1原因本文档共49页；当前第4页；编辑于星期二\5点44分2缺血-再灌注损伤的原因和条件2-2条件缺血时间侧枝循环需氧程度再灌注条件本文档共49页；当前第5页；编辑于星期二\5点44分2缺血-再灌注损伤的原因和条件2-2条件缺血时间缺血时间短，不出现明显再灌注损伤，缺血时间过长，缺血器官发生不可逆的严重损伤阻断大鼠左冠状动脉---5～10min后恢复血流易出现心律失常---短于2min或者长于20min后恢复血流，很少发生心律失常本文档共49页；当前第6页；编辑于星期二\5点44分2缺血-再灌注损伤的原因和条件2-2条件缺血时间不同器官发生再灌注损伤所需的缺血时间不同家兔各器官发生再灌注损伤所需缺血时间：---心：40min---脑：30min---肝：45min---肾：60min---小肠：60min---骨骼肌：4hr小动物发生再灌注损伤所需缺血时间相对较短，大动物相对较长本文档共49页；当前第7页；编辑于星期二\5点44分2缺血-再灌注损伤的原因和条件2-2条件侧枝循环需氧程度再灌注条件压力、温度、pH值及电解质浓度再灌注压力越高，损伤越重适当降低灌注液的温度和pH值能减轻损伤减少灌注液中Ca2+、Na+含量，适当增加K+、Mg2+含量，有利于减轻再灌注损伤心、脑易发生可减轻缺血程度本文档共49页；当前第8页；编辑于星期二\5点44分3缺血-再灌注损伤的发生机制3-1自由基的损伤作用3-3白细胞的损伤作用3-2细胞内钙超载的损伤作用本文档共49页；当前第9页；编辑于星期二\5点44分自由基（freeradical）------含有未配对电子的原子、原子团或分子单电子具有成为成对电子的趋向，因此常发生失去电子或得到电子的反应而显示出极活泼的化学性质超氧阴离子：O2-.羟自由基：OH·基（radical）------化学中用来表示各种原子团甲基（CH3-）、羟基（OH-）3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用3-1-1自由基的相关概念本文档共49页；当前第10页；编辑于星期二\5点44分e-e-+2H+e-+H+e-+H+

O2O2-·H2O2OH•H2OH2O超氧阴离子：O2-.羟自由基：OH·过氧化氢：H2O2活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）------由氧形成、并在分子组成上含有氧的一类化学性质非常活泼的物质的总称从化学活性来说，氧自由基与活性氧同义3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用活性氧本文档共49页；当前第11页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用单线态氧1O2普通氧（基态）分子O2（自旋多重度为3）吸收一定能量后，2个未成对电子受激发从自旋平行转变为自旋反平行，自旋多重度为1，称单线态氧单线态氧是基态氧分子的激发态，化学反应活性明显升高本文档共49页；当前第12页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用自由基的分类脂质过氧化产生的烷自由基（L·）、烷氧基（LO·）、烷过氧基（LOO·）脂性自由基氧自由基其他自由基氯自由基（Cl·）、甲基自由基（CH3

·）、一氧化氮自由基（NO·）O2-·、OH·、H2O2、1O2OH·本文档共49页；当前第13页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用3-1-2自由基的代谢线粒体电子传递链产生自由基4CytC2++4H++O2———→4CytC3++2H2O细胞色素C氧化酶e-e-+2H+e-+H+e-+H+

O2O2-·H2O2OH•H2OH2O------生理情况下，约有2%的氧生成活性氧其他产生途径------儿茶酚胺氧化、黄嘌呤氧化酶、中性粒细胞呼吸爆发等本文档共49页；当前第14页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用通过fenton反应生成生物体内化学性质最活泼的羟自由基O2-·+H2O2

—→O2+OH·+OH-

Fe2+NO转换为过氧化硝基阴离子（ONOO-）O2-·+NO→ONOO-

ONOO-+H+→OH·+NO2

本文档共49页；当前第15页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用抗氧化防御系统酶性抗氧化剂非酶性抗氧化剂超氧化物歧化酶过氧化氢酶谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽转硫酶维生素E类胡萝卜素维生素C谷胱甘肽本文档共49页；当前第16页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用机体活性氧的来源及抗氧化防御系统本文档共49页；当前第17页；编辑于星期二\5点44分生理功能活性氧活性氮清除生成活性氧活性氮生成清除生成损伤效应疾病抗氧化防御系统3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用本文档共49页；当前第18页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用3-1-3缺血-再灌注时自由基生成增多的机制黄嘌呤氧化酶形成增多中性粒细胞聚集及激活线粒体功能受损儿茶酚胺增加和氧化本文档共49页；当前第19页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用黄嘌呤氧化酶形成增多次黄嘌呤+NAD++H2O—→黄嘌呤+NADH+H+正常情况下：黄嘌呤脱氢酶缺氧ATP↓钙泵功能障碍细胞内Ca2+↑黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶Ca2+依赖性蛋白水解酶激活缺血时：本文档共49页；当前第20页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用次黄嘌呤+2O2+2H2O—→黄嘌呤+2O2-·+H+黄嘌呤氧化酶黄嘌呤+2O2+2H2O—→尿酸+2O2-·+H+黄嘌呤氧化酶缺血时：ATP—→ADP—→AMP—→腺嘌呤核苷—→次黄嘌呤核苷—→次黄嘌呤本文档共49页；当前第21页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用中性粒细胞聚集及激活自由基作用于细胞膜后产生白三烯及补体系统激活后产生的补体C3片段等可吸引大量中性粒细胞聚集缺血再灌注后，缺血区可见大量中性粒细胞浸润激活的中性粒细胞通过NADPH氧化酶和NADH氧化酶产生大量自由基NADPH：尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

NADH：尼可酰胺腺嘌呤二核苷酸本文档共49页；当前第22页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用O2O2-·NADPHNADP+NADPH氧化酶O2O2-·NADHNAD+NADH氧化酶呼吸爆发本文档共49页；当前第23页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用线粒体功能受损4CytC2++4H++O2———→4CytC3++2H2O缺血时线粒体呼吸链受损，再灌注时O2涌入而生成大量的自由基Ca2+进入线粒体内可使超氧化物歧化酶减少，对自由基的清除能力降低e-e-+2H+e-+H+e-+H+

O2O2-·H2O2OH•H2OH2O本文档共49页；当前第24页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用儿茶酚胺增加和氧化缺氧等应激条件下，交感-肾上腺髓质系统的激活可产生大量儿茶酚胺类物质儿茶酚胺的氧化可产生自由基本文档共49页；当前第25页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用3-3自由基引起缺血-再灌注损伤的机制脂质过氧化损伤蛋白质功能抑制核酸及染色体破坏本文档共49页；当前第26页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用脂质过氧化损伤各种膜性结构含有丰富的不饱和脂肪酸，极易遭受自由基攻击，引起脂质过氧化脂质过氧化是一个自由基链式反应，生成一系列脂自由基LH+OH·→L·+H2OL·+O2→LOO·LOO·+LH→LOOH+L·LOOH+Fe2+→LO·+OH·+Fe3+L·脂自由基LOO·脂过氧自由基LOOH脂氢过氧化物类Fenton反应本文档共49页；当前第27页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用1）破坏膜的正常结构膜不饱和脂肪酸减少，膜液态流动性降低膜通透性增高，Ca2+内流增加2）间接抑制膜蛋白功能钠泵、钙泵失灵，引起细胞肿胀和钙超载膜受体信号转导障碍本文档共49页；当前第28页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用3）促进自由基及其它生物活性物质生成4）线粒体损伤减少ATP生成膜脂质过氧化膜磷脂分解花生四烯酸白三烯TXA2PG自由基(+)磷脂酶C磷脂酶D本文档共49页；当前第29页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用蛋白质功能抑制最易被氧化修饰的是-SH，形成二硫键可引起氨基酸残基的修饰、交联、肽链断裂常导致蛋白质变性和功能抑制肌纤维蛋白受损心肌收缩力↓肌浆网钙转运蛋白受损钙调节异常膜离子通道蛋白受损跨膜离子梯度异常本文档共49页；当前第30页；编辑于星期二\5点44分3-1缺血-再灌注损伤的发生机制---自由基的作用核酸及染色体破坏OH·DNA攻击碱基修饰骨架断裂DNA交联OH·嘌呤攻击8-羟基鸟嘌呤8-羟基腺嘌呤C8位OH·嘧啶攻击羟基嘧啶二羟基嘧啶C5、C6位OH·脱氧核糖攻击磷酸二酯键骨架断裂C4位本文档共49页；当前第31页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载3-2-1钙超载的相关概念钙超载（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代谢障碍的现象，严重者可造成细胞死亡。再灌注损伤时，再灌注区细胞内有大量Ca2+集聚Ca2+浓度升高程度与细胞受损程度呈正相关本文档共49页；当前第32页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载3-2-2钙超载发生机制Na+-Ca2+交换异常生物膜损伤Na+-Ca2+交换异常细胞内高Na+对Na+/Ca2+交换蛋白的直接激活细胞内高H+对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活蛋白激酶C活化对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活本文档共49页；当前第33页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载细胞内高Na+和H+对Na+/Ca2+交换蛋白的激活Ca2+↑缺血酸中毒ATP不足H+↑Na+Ca2+Na+↑Na+Ca2+H+Na+本文档共49页；当前第34页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载蛋白激酶C对Na+/Ca2+交换蛋白的激活PIP2α1受体IP3DAG肌浆网Ca2＋胞浆Ca2+↑PLCPKC肾上腺素H+Na+Na+Ca2+Na+↑肾上腺素β受体Ca2+PIP2：磷脂酰肌醇DAG：甘油二酯IP3：三磷酸肌醇本文档共49页；当前第35页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载生物膜损伤细胞膜损伤肌浆网膜损伤线粒体膜损伤缺血-再灌注对Ca2+通透性↑Ca2+泵功能↓ATP产生↓细胞内Ca2+↑磷脂酶本文档共49页；当前第36页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载3-2-3钙超载引起再灌注损伤的机制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其他酶的活性本文档共49页；当前第37页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载促进氧自由基生成加重酸中毒破坏细胞（器）膜激活钙依赖性蛋白酶，促使黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶激活ATP酶，水解高能磷酸盐释放H+激活磷脂酶，降解膜磷脂膜磷脂降解产物花生四烯酸和溶血磷脂可加重细胞功能紊乱本文档共49页；当前第38页；编辑于星期二\5点44分3-2缺血-再灌注损伤的发生机制---钙超载线粒体功能障碍激活其他酶的活性线粒体内Ca2+与磷酸根形成不溶性磷酸钙，干扰线粒体的氧化磷酸化过程蛋白酶：细胞结构蛋白分解核酶：染色体损伤其他损伤效应心肌细胞肌原纤维挛缩、断裂，细胞骨架破坏引起心率失常本文档共49页；当前第39页；编辑于星期二\5点44分3-3缺血-再灌注损伤的发生机制---白细胞的作用3-3-1缺血-再灌注时白细胞增多的机制趋化因子生成增多黏附分子生成增多白三烯血小板活化因子补体激肽整合素选择素细胞间粘附分子血管细胞粘附分子本文档共49页；当前第40页；编辑于星期二\5点44分3-3缺血-再灌注损伤的发生机制---白细胞的作用本文档共49页；当前第41页；编辑于星期二\5点44分3-3缺血-再灌注损伤的发生机制---白细胞的作用3-3-2白细胞介导缺血-再灌注损伤的机制微血管损伤微血管内血液流变学改变：------白细胞嵌顿、堵塞微循环血管------无复流现象微血管口径的改变：官腔狭窄------内皮细胞肿胀------缩血管物质增多，舒血管物质减少微血管通透性增高：------白细胞释放炎症介质引起------导致组织水肿、血液浓缩本文档共