再灌注損傷(研)

1、（I Ischemiaschemia R Reperfusioneperfusion I Injurynjury）南昌大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院南昌大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室病理生理學(xué)教研室蔡震宇蔡震宇概念概念 ：缺血組織血液灌流恢復(fù)后，其功能和結(jié)構(gòu)不但不能恢復(fù)，且缺血性損傷反而進(jìn)一步加重，這樣的現(xiàn)象稱為缺血缺血- -再灌注損傷再灌注損傷(IRI(IRI）。從實踐到理論地總結(jié)從實踐到理論地總結(jié)缺血缺血- -再灌注損傷再灌注損傷1 1、缺血及損傷、缺血及損傷: :缺血的概念.原因/疾病、缺血性損傷及機(jī)制、血流的恢復(fù)措施及再通結(jié)果；、再灌注及損傷：再灌注及損傷：再灌注損傷機(jī)制的研究及思考、再灌注損傷的原因

2、.條件和機(jī)制、以及心臟再灌注損傷及保護(hù)措施。 、缺血的概念：、缺血的概念：血流中斷，組織缺血，導(dǎo)致缺血性損傷。、缺血的原因：、缺血的原因：血管破裂、血栓形成、管壁增厚、血管痙攣、扭曲受壓等。、缺血性疾?。骸⑷毖约膊。和鈧芷屏?、器官血栓形成、動脈粥樣硬化、 休克早期、器官蒂扭轉(zhuǎn)及腫瘤壓迫等。、缺血性損傷：、缺血性損傷：萎縮.變性.壞死、凋亡.消失；器官功能減弱； 能量合成下降。5 5、損傷的機(jī)制、損傷的機(jī)制: : 氧氣和營養(yǎng)素的缺乏；代謝產(chǎn)物自身中毒。第一節(jié)缺血及損傷第一節(jié)缺血及損傷臨床臨床血流的恢復(fù)血流的恢復(fù)措施措施：血流再通的實驗、臨床結(jié)果血流再通的實驗、臨床結(jié)果-再灌注損傷(部分案例

3、)1、2、1960年，Jennings第一次提出“心肌再灌注損傷”的概 念，即在心肌缺血恢復(fù)血流后，缺血心肌的損傷反而 加重;3、1967第二節(jié)再灌注損傷第二節(jié)再灌注損傷再灌注損傷機(jī)制的實驗研究再灌注損傷機(jī)制的實驗研究1、1978年Hearse最先提出”氧反常“概念；2、1967年Zimmerman首先發(fā)現(xiàn)”鈣反常”現(xiàn)象；3、實驗證明:迅速糾正缺血組織的酸中毒會出現(xiàn) “PH反?！艾F(xiàn)象；4、實驗證明:重新恢復(fù)血流，部分缺血區(qū)并不能得到 充分的血流灌流，即 “無復(fù)流現(xiàn)象”。再灌注損傷實驗現(xiàn)象的思考再灌注損傷實驗現(xiàn)象的思考 A.部分案例的缺血性損傷能夠恢復(fù)部分案例的缺血性損傷能夠恢復(fù)1、缺血、缺血缺

4、血性損傷缺血性損傷再灌注再灌注/ 結(jié)果結(jié)果 B.部分缺血性損傷反而加重部分缺血性損傷反而加重(再灌注損傷再灌注損傷) A.新?lián)p傷的新?lián)p傷的疊加疊加(氧自由基、鈣超載氧自由基、鈣超載) 2、再灌注損傷機(jī)制分析、再灌注損傷機(jī)制分析 B.缺血性損傷的缺血性損傷的延續(xù)延續(xù)(無復(fù)流現(xiàn)象無復(fù)流現(xiàn)象)再灌注損傷的再灌注損傷的影響因素影響因素/ /1、缺血時間：缺血時間過短過長都不易不易再灌注損傷；2、需氧程度：需氧程度越高如心腦等器官就越易易再灌注損傷；3、側(cè)支循環(huán)：缺血后側(cè)支循環(huán)容易建立者不易不易再灌注損傷；4、再灌注條件：低壓.低流.低溫.低PH.低氧.低鈣.低鈉 不易不易再灌注損傷。缺血時間過短過長都

5、不易再灌注損傷的機(jī)制缺血時間過短過長都不易再灌注損傷的機(jī)制 過短過短 再灌注損傷期再灌注損傷期 過長過長 機(jī)制機(jī)制: : 缺血缺血 耐受期耐受期 可逆性損傷可逆性損傷 不可逆損傷不可逆損傷 可可IPCIPC化化 萎縮萎縮. .變性變性 細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡心肌預(yù)處理心肌預(yù)處理/ /預(yù)激預(yù)激(IPC)(IPC)概念概念: :經(jīng)過短暫缺血(5-15分鐘)，短暫再灌注（5-10分鐘）之后， 能延長隨后較長時間的缺血耐受時間(2040分鐘)。保護(hù)效應(yīng)保護(hù)效應(yīng): :IPC化是機(jī)體激發(fā)內(nèi)源性自我保護(hù)機(jī)制而產(chǎn)生的一種抵抗 缺血損傷的特殊狀態(tài)。機(jī)制機(jī)制: :ATP儲備顯著增多；糖元儲備減少；洗脫H、NH、無機(jī)磷酸

6、鹽 等代謝產(chǎn)物。價值價值: :延長心臟手術(shù)時間；無心絞痛病史要比有心絞痛病史的患者 心肌梗塞損傷更大?；钚匝趸钚匝?氧自由基的作用氧自由基的作用鈣超載微血管損傷/白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙機(jī)制一、氧自由基機(jī)制一、氧自由基/ /活性氧的作用活性氧的作用 自由基自由基 (free radical):(free radical):指外層電子軌道上含有單個不配對電子指外層電子軌道上含有單個不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。性質(zhì)性質(zhì): :化學(xué)性質(zhì)活化學(xué)性質(zhì)活潑潑氧化性強(qiáng)氧化性強(qiáng)半衰期短半衰期短O2種類：種類：1.1.氧自由基氧自由基; ; 2. 2.脂性自由基脂性

7、自由基; ; 3. 3.氮中心自由基氮中心自由基; ;1 1、氧自由基、氧自由基 (oxygen free radical)(oxygen free radical)概念概念: :以氧為中心的自由基稱為氧自由基。以氧為中心的自由基稱為氧自由基。種類種類: :超氧陰離子超氧陰離子(O(O2 2)、羥自由基、羥自由基(OH)(OH)作用作用: :強(qiáng)氧化性。強(qiáng)氧化性。O2 活性氧的概念活性氧的概念. .種類種類. .生成生成氧自由基 單線態(tài)氧(1O2) 過氧化氫(H2O2) 活性氧活性氧(reactive oxygen species, ROS) 指化學(xué)性質(zhì)活潑的含氧代謝物。脂氫過氧化物及其裂解產(chǎn)物

8、活性氧生成的反應(yīng)式活性氧生成的反應(yīng)式: :O2SLOW2Haber-WeissHaber-Weiss反應(yīng)反應(yīng) (without Fe (without Fe 3 3 ) )FAST2FentonFenton型型Haber-WeissHaber-Weiss反應(yīng)反應(yīng) 2 2、脂性自由基、脂性自由基概念概念: :是指氧自由基與多價不飽和脂肪酸作用后 生成的中間代謝產(chǎn)物。種類：種類： 烷自由基（L）、烷氧自由基（LO）、 烷過氧自由基（LOO）等。3、氮中心自由基氮中心自由基包括一氧化氮（NO）、過氧亞硝基陰離子（ONOO-）1.黃嘌呤氧化酶形成增加 2.白細(xì)胞呼吸爆發(fā)3.線粒體損傷4.兒茶酚胺的自身

9、氧化5.體內(nèi)清除活性氧的能力下降 黃嘌呤氧化酶(XO) 10% 黃嘌呤脫氫酶(XD) 90%Ca+2依賴性蛋白酶 1 白細(xì)胞吞噬時伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象，稱白細(xì)胞吞噬時伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象，稱呼吸爆發(fā)呼吸爆發(fā). . 2 2、白細(xì)胞、白細(xì)胞呼吸爆發(fā)呼吸爆發(fā) 3 3、線粒體損傷、線粒體損傷缺氧缺氧交感交感- -腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮兒茶酚胺分泌增多兒茶酚胺分泌增多代償調(diào)節(jié)作用代償調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)生氧自由基氧化產(chǎn)生氧自由基4 4、兒茶酚胺的自身氧化、兒茶酚胺的自身氧化氧自由基的損傷作用氧自由基的損傷作用/ /即強(qiáng)氧化損傷即強(qiáng)氧化損傷 1.膜:生物膜的脂質(zhì)過氧化 2.質(zhì):蛋白質(zhì)和酶系功能

10、的抑制 3.核:核酸及染色體的破壞氧自由基的損傷作用氧自由基的損傷作用/即強(qiáng)氧化損傷即強(qiáng)氧化損傷生物膜生物膜脂質(zhì)過氧化脂質(zhì)過氧化的結(jié)果的結(jié)果 1 1、膜結(jié)構(gòu)的破壞、膜結(jié)構(gòu)的破壞: : A.細(xì)胞膜細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化: 導(dǎo)致膜的液態(tài)性、流動性和通透性的改變； B.細(xì)胞器膜細(xì)胞器膜脂質(zhì)過氧化： 導(dǎo)致溶酶體破裂、線粒體ATP減少、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣處理 障礙鈣超載發(fā)生； 2 2、膜蛋白功能的抑制、膜蛋白功能的抑制: : 膜的受體功能、酶泵功能、離子通道和信號轉(zhuǎn)運功能。-S-S-CH3-S-脂質(zhì)脂質(zhì)- -脂質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)交聯(lián)OOHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO從氧化的脂肪從氧化的脂肪酸釋出的酸釋出的 丙二醛丙二醛MD

11、AMDA細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞 氨基酸殘基氨基酸殘基 蛋白質(zhì)和酶系功能抑制蛋白質(zhì)和酶系功能抑制的機(jī)制的機(jī)制 氧自由基導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)過氧化、氧自由基導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)過氧化、 酶巰基過氧化，其結(jié)果可被酶巰基過氧化，其結(jié)果可被丙二醛丙二醛廣泛交聯(lián)，致廣泛交聯(lián)，致 使使蛋白質(zhì)和酶系失活。蛋白質(zhì)和酶系失活。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)斷裂斷裂蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -蛋蛋白質(zhì)交聯(lián)白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-脂質(zhì)脂質(zhì)- -脂質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)交聯(lián)O二硫交聯(lián)二硫交聯(lián)脂質(zhì)脂質(zhì)- -蛋白蛋白 質(zhì)交聯(lián)質(zhì)交聯(lián)氨基酸氨基酸 氧化氧化OHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO 蛋白質(zhì)和酶系失活蛋白質(zhì)和酶系失活 核酸及染色體的破壞核

12、酸及染色體的破壞DNADNA損傷損傷活性氧/氧自由基的作用鈣超載鈣超載微血管損傷/白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙機(jī)制二、鈣超載機(jī)制二、鈣超載1、概念2、細(xì)胞內(nèi)鈣的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)3、鈣超載的產(chǎn)生機(jī)制4、鈣超載的損傷作用概念概念 : 各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象，稱為障礙的現(xiàn)象，稱為鈣超載鈣超載。細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)CaCa2+2+的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)Na Na + + -Ca -Ca 2+2+載體載體Ca2+2+ B Pr線粒體線粒體肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)Ca 2+2+ Ca 2+2+ Ca2+泵Ca2+Ca2

13、+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVOCROC鈣超載鈣超載/ /即細(xì)胞內(nèi)鈣增多即細(xì)胞內(nèi)鈣增多的機(jī)制的機(jī)制鈣超載形成機(jī)制鈣超載形成機(jī)制: :1 1、膜鈣通透性增高、膜鈣通透性增高: :膜外板膜外板- -糖被分離、氧自由基糖被分離、氧自由基 膜過氧化、鈣膜磷脂酶激活；膜過氧化、鈣膜磷脂酶激活；2 2、鈣泵功能減弱、鈣泵功能減弱: :缺血缺血ATPATP減少；減少；3 3、Na-CaNa-Ca交換逆向增強(qiáng)及交換逆向增強(qiáng)及NaNaH H交換的間接激活；交換的間接激活；4 4、鈣離子通道的開放、鈣離子通道的開放: :兒茶酚胺增多受體通道開放；兒茶酚胺增多受體通道開放；

14、鈣超載原因分析鈣超載原因分析: :1 1、細(xì)胞內(nèi)鈣濃度與細(xì)胞受損程度呈正相關(guān)；、細(xì)胞內(nèi)鈣濃度與細(xì)胞受損程度呈正相關(guān)；2 2、缺血數(shù)分鐘，心肌內(nèi)鈣開始升高、缺血數(shù)分鐘，心肌內(nèi)鈣開始升高；再灌注數(shù)分鐘，；再灌注數(shù)分鐘，則顯著升高，且持續(xù)較長時間；則顯著升高，且持續(xù)較長時間；3 3、鈣超載主要原因是由于鈣內(nèi)流增加，而不是鈣外流、鈣超載主要原因是由于鈣內(nèi)流增加，而不是鈣外流減少；減少；Na-CaNa-Ca交換逆向增強(qiáng)及交換逆向增強(qiáng)及NaNaH H交換的間接激活交換的間接激活1、 Na-CaNa-Ca交換蛋白具有雙向轉(zhuǎn)運作用交換蛋白具有雙向轉(zhuǎn)運作用: :取決于細(xì)胞內(nèi)外Na梯度。生理狀態(tài)是Na向內(nèi)而Ca往

15、外，即正向調(diào)節(jié)；再灌注時因胞內(nèi)Na多，則逆向交換增強(qiáng)，即鈣超載；2 2、 NaNaH H交換增強(qiáng)間接激活交換增強(qiáng)間接激活Na-CaNa-Ca逆向交換逆向交換: :再灌注時胞外H迅速沖洗，則H往外而Na向內(nèi)激活Na往外而Ca向內(nèi)，即間接激活Na-Ca逆向交換，導(dǎo)致鈣超載； 鈣超載的損傷作用鈣超載的損傷作用1.1.線粒體功能障礙線粒體功能障礙: :鈣線粒體轉(zhuǎn)移ATP消耗增加，且鈣鹽沉積， 影響線粒體功能；2.2.激活磷脂酶激活磷脂酶: : 鈣激活磷脂酶，水解膜磷脂，損傷生物膜； 3.3.促進(jìn)氧自由基的生成促進(jìn)氧自由基的生成: :鈣激活鈣依賴性蛋白質(zhì)激酶，催化 氧自由基的形成，產(chǎn)生損傷放大效應(yīng)； 4

16、.4.再灌注性心律失常再灌注性心律失常: :以快速型心律失常為主， 機(jī)制是Na-Ca交換形成一過性離子流；5.5.肌原纖維過度收縮肌原纖維過度收縮: :鈣超載持續(xù)收縮，收縮帶出現(xiàn)，心肌纖維 斷裂，甚至心肌出血。 活性氧/氧自由基的作用鈣超載微血管損傷微血管損傷/白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙機(jī)制三、微血管損傷機(jī)制三、微血管損傷/ /白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用微血管損傷微血管損傷/ /無復(fù)流現(xiàn)象的出現(xiàn)無復(fù)流現(xiàn)象的出現(xiàn): :主要是由于再灌注時血管內(nèi)皮細(xì)主要是由于再灌注時血管內(nèi)皮細(xì)胞和白細(xì)胞的強(qiáng)烈激活及其相互作用的結(jié)果。胞和白細(xì)胞的強(qiáng)烈激活及其相互作用的結(jié)果。1、再灌注時血管內(nèi)皮細(xì)胞被

17、激活且釋放并大量合成粘附分子粘附分子，再加上白三烯和炎癥介子的強(qiáng)烈趨化作用，導(dǎo)致它們大量聚集/粘附/激化，從而造成微血管損傷和無復(fù)流現(xiàn)象的出現(xiàn)；2、無復(fù)流現(xiàn)象的機(jī)制就是激活的血管內(nèi)皮細(xì)胞和白細(xì)胞相互作用對血液流變學(xué)、微血管口徑及血管通透性的影響。 粘附分子（粘附分子（adhesion molecule)adhesion molecule) 指細(xì)胞合成的、可促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間粘附的一類大分子的總稱，如整合素、選擇素、細(xì)胞間粘附分子、血管細(xì)胞粘附分子及血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子等。 具有維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整；加強(qiáng)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用具有維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整；加強(qiáng)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用. .白細(xì)

18、胞的聚集過程白細(xì)胞的聚集過程SELECTINSProgressive ActivationINTEGRINSCaptureSlow RollingFirm AdhesionTransmigrationRolling趨化因子趨化因子粘附分子（粘附分子（adhesion molecule)微血管損傷微血管損傷/ /白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用結(jié)果結(jié)果: :阻塞微循環(huán)阻塞微循環(huán) / /無復(fù)流現(xiàn)象無復(fù)流現(xiàn)象 恢復(fù)血液灌注后，缺血區(qū)依然得不到充分血流灌注的現(xiàn)象稱無復(fù)流現(xiàn)象 . 機(jī)制四、高能磷酸化合物生成障礙機(jī)制四、高能磷酸化合物生成障礙1. 1. 線粒體受損線粒體受損 2. ATP2. ATP合成的前身物質(zhì)減少合成的前身物質(zhì)減少心臟缺血心臟缺血- -再灌注損傷再灌注損傷心肌頓抑（心肌頓抑（myocardial stunning):myocardial stunning):指心肌經(jīng)短暫缺血并恢復(fù)供血后，在一段較長時間內(nèi)處于“低功能狀態(tài)”，常需數(shù)小時或數(shù)天才可恢復(fù)正常功能的現(xiàn)象。 自由基和鈣超載造成的心肌損傷及再灌注后細(xì)胞內(nèi)外離子分布紊亂 心肌缺血性損傷和再灌注性損傷的主要表現(xiàn)心肌缺血性損