缺血再灌注損傷專家講座

缺血再灌注損傷

（Ischemia-reperfusioninjuryI/R）

一、定義：

在一定時間缺血基礎(chǔ)上，恢復(fù)缺血組織血流灌注后引發(fā)更為嚴重損傷稱之。I/R是在臨床實踐中采取了一些新技術(shù)、新方法后出現(xiàn)一新課題。比如，顯微外科技術(shù)用于斷肢（指、趾）再植、器官移植；血管搭橋術(shù)用于腦血管栓塞、介入治療用于心肌梗塞、腦血管梗塞等。這些新技術(shù)、新方法在臨床應(yīng)用大多取得預(yù)期療效，取得較滿意效果。不過也出現(xiàn)同一技術(shù)或同一方法治療同一個疾病不但未取得預(yù)期療效，反而使原來缺血組織出現(xiàn)更為嚴重損傷。所以，臨床工作需要迫切處理這一課題。這也是本章討論重點缺血再灌注損傷第1頁二、缺血再灌注損傷發(fā)生條件

為何同一個疾病使用同一個治療辦法會出現(xiàn)切然相反結(jié)果呢？這就是要介紹缺血再灌注損傷發(fā)生條件。（一）缺血時間：試驗證實結(jié)扎大鼠冠狀動脈時間少于5分鐘再解除結(jié)扎不會發(fā)生心肌損傷；結(jié)扎時間在5～10分鐘之內(nèi)再解除結(jié)扎發(fā)生心肌損傷。假如結(jié)扎時間超出10分鐘再解除結(jié)扎也不發(fā)生心肌損傷。因為結(jié)扎時間短心肌未受影響，而結(jié)扎時間過長，心肌已發(fā)生了最為嚴重損傷－壞死。缺血再灌注損傷第2頁（二）組織對缺氧耐受性：耗氧耗能多組織對缺氧敏感，也即對缺氧不耐受。一旦發(fā)生缺血缺氧，組織代謝、功效首先發(fā)生改變。所以，心肌、腦組織輕易發(fā)生缺血再灌注損傷，動物（大鼠）心肌也就成為人類研究缺血再灌注損傷發(fā)生機制理想材料。本教材中相關(guān)缺血再灌注損傷發(fā)生機制認識大多起源于動物試驗。相反，對缺氧耐受組織不輕易發(fā)生缺血再灌注損傷。

缺血再灌注損傷第3頁三、缺血再灌注損傷發(fā)生機制

（一）能量缺乏：動物試驗及臨床資料發(fā)覺，恢復(fù)缺血組織血流灌注后，缺血組織依然處于能量不足狀態(tài)。比如在心臟換瓣術(shù)中，在心臟停跳、停跳40分鐘、換瓣手術(shù)結(jié)束、恢復(fù)心肌血液灌注20分鐘等不一樣時間取少許心肌組織測定心肌內(nèi)ATP含量發(fā)覺，心臟停跳40分鐘時心肌內(nèi)ATP含量高于恢復(fù)心肌血液灌注20分鐘時心肌內(nèi)ATP含量。動物試驗深入證實心肌內(nèi)ATP含量恢復(fù)在術(shù)后6周。說明心肌經(jīng)歷一定時間缺血后即使恢復(fù)了心肌血液灌注，不過其能量代謝恢復(fù)需要較長時間。為何在恢復(fù)心肌血液灌注后，心肌能量代謝短時間內(nèi)不能恢復(fù)呢？深入研究證實與以下原因相關(guān)缺血再灌注損傷第4頁1、線粒體損傷：缺血組織內(nèi)鈣離子沉積、影響線粒體內(nèi)生物氧化酶活性，致使能量生成障礙；缺血組織內(nèi)氧自由基生成增多，氧自由基損傷線粒體，加重能量代謝障礙。2、缺乏合成ATP前身物質(zhì)：在缺血組織內(nèi)ATP降解產(chǎn)物腺苷、肌酐、次黃嘌呤等增多?；謴?fù)血流灌注后，血流將ATP降解產(chǎn)物運走。細胞物質(zhì)氧化產(chǎn)生能量缺乏與合成ATP前身物質(zhì)結(jié)合，所以恢復(fù)缺血組織血液灌注后，短時間內(nèi)缺血組織內(nèi)ATP含量未能恢復(fù)正常。依據(jù)此理論在灌注液中加入肌酐可促進能量代謝恢復(fù)。缺血再灌注損傷第5頁缺血組織能量缺乏臨床資料心臟換瓣手術(shù)開始心肌供血停頓心肌缺血換瓣手術(shù)進行40分鐘換瓣手術(shù)結(jié)束心肌供血恢復(fù)心肌供血恢復(fù)后20分鐘心肌組織內(nèi)ATP含量最高心肌組織內(nèi)ATP含量高于恢復(fù)心肌供血后20分鐘心肌組織內(nèi)ATP含量最低心肌組織內(nèi)ATP含量低于心肌缺血40分鐘時心臟換瓣手術(shù)過程中不一樣時間心肌組織內(nèi)ATP含量測定結(jié)果缺血再灌注損傷第6頁（二）鈣超載

研究發(fā)覺缺血組織細胞內(nèi)鈣離子增多。

細胞內(nèi)鈣離子增多機制：1、缺血缺氧致使組織內(nèi)ATP不足，糖酵解增強乳酸生成增多，細胞內(nèi)氫離子與細胞外鈉離子交換，細胞內(nèi)鈉離子增多與細胞外鈣離子交換，致使細胞內(nèi)鈣離子增多。2、缺血組織因能量不足，細胞膜及肌漿網(wǎng)膜鈣離子泵活性降低，不能有效將細胞內(nèi)鈣離子泵至細胞外或攝入肌漿網(wǎng)，胞漿中鈣離子增多。3、自由基損傷細胞膜，細胞外鈣離子順濃度差進入細胞內(nèi)。以上是缺血組織內(nèi)鈣離子超載發(fā)生機制。缺血再灌注損傷第7頁細胞內(nèi)鈣超載機制能量缺乏H＋Ｎa+Na+Ca2+自由基損傷膜通透性增加肌漿網(wǎng)鈣ATP酶鈣離子轉(zhuǎn)運障礙123缺血再灌注損傷第8頁

鈣超載對細胞影響：1、細胞內(nèi)鈣離子增多，以鈣鹽形式沉積在線粒體內(nèi)，損傷線粒體，加重能量代謝障礙。2、細胞內(nèi)鈣離子增多，促進氧自由基生成，氧自由基生成量超出組織去除能力時，氧自由基又加重組織損傷。

缺血再灌注損傷第9頁（三）自由基

1、定義：

外層軌道含有一個不配對電子原子（團）、分子總稱。由氧誘發(fā)產(chǎn)生自由基稱為氧自由基。288原子核缺血再灌注損傷第10頁2、氧自由基生成：生物氧化過程中，分子氧依次與三羧酸循環(huán)過程中脫下4個氫逐一結(jié)合而被還原成2分子水。在此過程中先后產(chǎn)生超氧自由基、過氧化氫和羥自由基。所以，在正常物質(zhì)代謝過程中就有氧自由基生成。只是在長久生物進化過程中，細胞內(nèi)存在強大自由基去除系統(tǒng)。包含超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫（物）酶等。缺血再灌注損傷第11頁正常代謝過程中氧自由基生成O2+4H＋＝2H2O氧自由基生成O2＋e超氧自由基＋eH2O2+e羥自由基H2O+eH2O缺血再灌注損傷第12頁3、氧自由基生成增多機制

（1）黃嘌呤氧化酶形成：在血管內(nèi)皮細胞內(nèi)含有豐富黃嘌呤脫氫酶。細胞內(nèi)鈣離子超載，激活鈣依賴蛋白水解酶，使黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶。黃嘌呤氧化酶催化次黃嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤并深入轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩徇^程中都是脫電子過程。所以，恢復(fù)血液灌注后，隨血流進入組織氧不能完全被還原為水，其中部分氧因不能依次結(jié)合4個電子而生成氧自由基缺血再灌注損傷第13頁缺血－再灌注損傷時氧自由基生成增多機制之一組織缺血ATP降解ADPAMP腺苷肌酐次黃嘌呤細胞內(nèi)鈣超載激活鈣依賴蛋白水解酶黃嘌呤脫氫酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤尿酸脫電子O2接收電子氧自由基損傷組織缺血再灌注損傷第14頁（2）中性粒細胞：缺血組織區(qū)域因白細胞趨化物質(zhì)（LTB4）作用，中性粒細胞浸潤、聚集，中性粒細胞在呼吸暴發(fā)過程中就有氧自由基生成。（3）缺血組織細胞內(nèi)鈣離子沉積，影響細胞色素氧化酶系傳遞電子能力，恢復(fù)血液灌注后，彌散到組織內(nèi)氧部分經(jīng)單電子還原生成氧自由基。

缺血再灌注損傷第15頁4、自由基損傷

因自由基外層軌道上有一個不配正確電子，其化學(xué)性質(zhì)十分活潑，從其它物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)外層軌道上奪取電子，引發(fā)一個生成新自由基連鎖反應(yīng)。被奪取電子物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)因缺乏一個電子發(fā)生結(jié)構(gòu)改變受損同時生成新自由基。自由基對細胞損傷包含細胞各種結(jié)組成份。缺血再灌注損傷第16頁（1）細胞膜：細胞膜為雙層脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中含有多個不飽和脂肪酸，即含有多個雙鍵結(jié)構(gòu)（存在共用電子對，化學(xué)鍵鍵力相對較弱）此處電子（氫離子）往往是自由基攻擊（奪?。┠繕?。細胞膜雙層脂質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了細胞膜含有流動性、液態(tài)性。細胞膜內(nèi)相嵌有蛋白質(zhì)、細胞膜表面也有蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)含有受體、離子泵、離子通道等各種功效。蛋白質(zhì)巰基（－SH）上氫也是自由基奪取目標。在自由基攻擊下細胞膜脂質(zhì)之間、蛋白質(zhì)之間、脂質(zhì)與蛋白質(zhì)之間結(jié)合。破壞細胞膜分子結(jié)構(gòu)。發(fā)生各種功效障礙。

缺血再灌注損傷第17頁

（2）蛋白質(zhì)：不但細胞膜蛋白受損，細胞內(nèi)蛋白質(zhì)在自由基攻擊下蛋白質(zhì)之間、蛋白質(zhì)與脂質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)、聚合。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)空間構(gòu)型發(fā)生改變，蛋白質(zhì)功效喪失。

（3）核酸：核酸結(jié)構(gòu)中堿基受自由基作用發(fā)生斷裂、畸變。遺傳信息改變。是腫瘤發(fā)生主要原因。

缺血再灌注損傷第18頁（四）白細胞作用

缺血組織損傷產(chǎn)生白細胞趨化物質(zhì)；缺血組織區(qū)域毛細血管內(nèi)皮腫脹，血流中白細胞嵌頓。所以大量試驗資料證實缺血組織區(qū)域有大量白細胞浸潤、聚集。嵌頓白細胞不但加重循環(huán)障礙還可釋放炎癥介質(zhì)、溶酶體酶、氧自由基等加重組織損傷。缺血再灌注損傷第19頁穿膜糖蛋白膜表面蛋白磷脂蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)之間交聯(lián)二硫交聯(lián)脂質(zhì)之間交聯(lián)脂肪酸氧化脂質(zhì)蛋白質(zhì)交聯(lián)缺血再灌注損傷第20頁（五）無復(fù)流現(xiàn)象

試驗中發(fā)覺，缺血組織恢復(fù)血