馬小茹缺血再灌注損傷

馬小茹缺血再灌注損傷第1頁(yè)/共44頁(yè)教學(xué)目標(biāo)1掌握缺血-再灌注損傷的概念及英語(yǔ)詞匯2掌握缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制3熟悉心肌、腦缺血-再灌注損傷的變化4了解其他內(nèi)容第2頁(yè)/共44頁(yè)血液再灌注后缺血性損傷進(jìn)一步加重的現(xiàn)象

I/R是在臨床實(shí)踐中采用了一些新技術(shù)、新方法后出現(xiàn)的一新課題。這些新技術(shù)、新方法在臨床的應(yīng)用大多取得預(yù)期的療效，取得較滿意的效果。但是也出現(xiàn)同一技術(shù)或同一方法治療同一種疾病不僅未取得預(yù)期療效，反而使原來(lái)缺血的組織出現(xiàn)更為嚴(yán)重的損傷。因此，臨床工作需要迫切解決這一課題。這也是本章討論的重點(diǎn)。概

念第3頁(yè)/共44頁(yè)研究背景溶栓療法器官移植體外循環(huán)PTCA冠脈搭橋治療手段的改進(jìn)第4頁(yè)/共44頁(yè)I/R研究概況：1955年Sewell報(bào)道，結(jié)扎狗冠脈后，如突然解除結(jié)扎恢復(fù)血流，部分動(dòng)物立即發(fā)生室顫而死亡。1960年Jennings第一次提出了心肌I/R概念1968年Ames率先報(bào)道了腦I/R1972年Flore腎I/R1978年Modry肺I/R1981年Greenberg腸I/R第5頁(yè)/共44頁(yè)氧反常鈣反常pH反常低氧/缺氧正常氧供無(wú)鈣含鈣損傷加重酸中毒糾正酸中毒第6頁(yè)/共44頁(yè)第一節(jié)缺血-再灌注

損傷的原因及條件第7頁(yè)/共44頁(yè)組織器官缺血后恢復(fù)血液供應(yīng)

休克時(shí)微循環(huán)的疏通冠脈痙攣緩解心腦肺復(fù)蘇術(shù)后

動(dòng)脈搭橋溶栓療法PTCA

體外循環(huán)器官移植斷指再植原因第8頁(yè)/共44頁(yè)缺血再灌注損傷的發(fā)生條件

為什么同一種疾病使用同一種治療措施會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果呢？這就是要介紹的缺血再灌注損傷的發(fā)生條件。（一）缺血時(shí)間：實(shí)驗(yàn)證明結(jié)扎大鼠冠狀動(dòng)脈時(shí)間少于5分鐘再解除結(jié)扎不會(huì)發(fā)生心肌損傷；結(jié)扎時(shí)間在5～10分鐘之內(nèi)再解除結(jié)扎發(fā)生心肌損傷。如果結(jié)扎時(shí)間超過(guò)10分鐘再解除結(jié)扎也不發(fā)生心肌損傷。因?yàn)榻Y(jié)扎時(shí)間短心肌未受影響，而結(jié)扎時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，心肌已發(fā)生了最為嚴(yán)重的損傷－壞死。（二）側(cè)枝循環(huán)第9頁(yè)/共44頁(yè)（三）組織對(duì)缺氧的耐受性：

耗氧耗能多的組織對(duì)缺氧敏感，也即對(duì)缺氧不耐受。一旦發(fā)生缺血缺氧，組織的代謝、功能首先發(fā)生改變。因此，心肌、腦組織容易發(fā)生缺血再灌注損傷，動(dòng)物（大鼠）的心肌也就成為人類研究缺血再灌注損傷發(fā)生機(jī)制的理想材料。本教材中有關(guān)缺血再灌注損傷發(fā)生機(jī)制的認(rèn)識(shí)大多來(lái)源于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。相反，對(duì)缺氧耐受的組織不容易發(fā)生缺血再灌注損傷。（四）再灌注條件：低壓、低溫、低PH、低鈉、低鈣液灌流，可使心肌再灌注損傷減輕，反之加重再灌注損傷。第10頁(yè)/共44頁(yè)第二節(jié)缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制的作用自由基鈣超載的作用白細(xì)胞第11頁(yè)/共44頁(yè)一、自由基的作用

㈠自由基的概念與類型

外層軌道上含有單個(gè)不配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱

1.氧自由基：O2·－

OH·2.脂性自由基：L·LO·LOO·3.其它：Cl·CH3·NO概念類型第12頁(yè)/共44頁(yè)體內(nèi)主要活性氧的生物效應(yīng)及其清除劑活性氧生物效應(yīng)清除劑或阻斷劑超氧陰離子引發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化超氧化物歧化酶\VE和VＡ\別嘌呤醇\鎢羥自由基氧化/還原其它生物活性物質(zhì)二甲基亞砜\甘露醇\VC\VE\谷胱甘肽過(guò)氧化氫產(chǎn)生羥自由基,

過(guò)氧化氫酶\谷胱甘肽過(guò)氧化物酶\髓過(guò)氧化物酶\VC單線態(tài)氧強(qiáng)氧化劑,使脂肪酸自氧化谷胱甘肽\金\尿酸\VC\VE烷過(guò)氧基抑制酶活性磷脂氫過(guò)氧化物谷胱烷氧基使生物活性物質(zhì)交聯(lián)磷脂氫過(guò)氧化物谷胱第13頁(yè)/共44頁(yè)O2O2·－OH·H2O2H2Oe-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O第14頁(yè)/共44頁(yè)㈡自由基生成增多的機(jī)制

1.血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶的形成增多

2.中性粒細(xì)胞

3.線粒體

4.兒茶酚胺的自身氧化

5.誘導(dǎo)型NOS表達(dá)增強(qiáng)

6.體內(nèi)清除活性氧的能力下降第15頁(yè)/共44頁(yè)ATP→ADP→AMP缺血期再灌注期腺嘌呤核苷次黃嘌呤核苷次黃嘌呤黃嘌呤脫氫酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤＋

O2·－＋H2O2O2O2黃嘌呤氧化酶尿酸+O2·－＋H2O2OH·Ca2+1.黃嘌呤氧化酶的形成增多第16頁(yè)/共44頁(yè)組織缺血ATP降解ADPAMP腺苷肌酐次黃嘌呤細(xì)胞內(nèi)鈣超載激活鈣依賴的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接受電子氧自由基損傷組織第17頁(yè)/共44頁(yè)2.中性粒細(xì)胞：呼吸爆發(fā)3.線粒體

4.兒茶酚胺的自身氧化

單胺氧化酶腎上腺素腎上腺素紅+

O2·－5.誘導(dǎo)型NOS表達(dá)增強(qiáng)，NO生成增多6.體內(nèi)清除活性氧的能力下降缺血激活補(bǔ)體系統(tǒng)細(xì)胞膜分解趨化物質(zhì)激活中性粒細(xì)胞細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào)Ca2+進(jìn)入線粒體使Mn-SOD減少，清除OFR的能力↓第18頁(yè)/共44頁(yè)㈢自由基的損傷作用

1.膜脂質(zhì)過(guò)氧化

2.蛋白質(zhì)的功能抑制

3.破壞核酸和染色體

4.細(xì)胞間基質(zhì)破壞

第19頁(yè)/共44頁(yè)1.

膜脂質(zhì)過(guò)氧化

①破壞膜的正常結(jié)構(gòu)

②間接抑制膜蛋白的功能

③促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成

④減少ATP的生成第20頁(yè)/共44頁(yè)穿膜糖蛋白膜表面蛋白-SHSH-CH3-S-磷脂第21頁(yè)/共44頁(yè)蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián)O二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化OHHO脂肪酸氧化OHHO從氧化的脂肪酸釋出的丙二醛第22頁(yè)/共44頁(yè)1.

膜脂質(zhì)過(guò)氧化

①破壞膜的正常結(jié)構(gòu)

②間接抑制膜蛋白的功能

③促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成

④減少ATP的生成第23頁(yè)/共44頁(yè)

2.蛋白質(zhì)的功能抑制第24頁(yè)/共44頁(yè)蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-O二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化第25頁(yè)/共44頁(yè)

3.破壞核酸和染色體堿基羥化/DNA斷裂染色體畸變/細(xì)胞死亡自由基可使堿基羥化或DNA斷裂，從而引起染色體畸變或細(xì)胞死亡，這種作用80%為OH.所致，因OH.易與脫氧核酸及堿基反應(yīng)并使其結(jié)構(gòu)改變。4.細(xì)胞間基質(zhì)破壞

自由基可使透明質(zhì)酸酶降解、膠原蛋白交聯(lián)，從而使細(xì)胞間基質(zhì)變得疏松，彈性減退。第26頁(yè)/共44頁(yè)第二節(jié)缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制的作用自由基鈣超載的作用白細(xì)胞第27頁(yè)/共44頁(yè)

二、鈣超載（calciumoverload）各種原因引起細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象。正常:細(xì)胞外[Ca2+]10-3mol/L

細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]10-7mol/L細(xì)胞外[Ca2+]是細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]10000倍 依賴ATP的鈣泵鈉鉀泵

Na+-Ca2+交換系統(tǒng)

肌漿網(wǎng)（SR）鈣結(jié)合蛋白（CaBP)

線粒體攝取細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)維持因素第28頁(yè)/共44頁(yè)

二、鈣超載（calciumoverload）㈠細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制Na+/Ca2+交換異常

（1）[Na+]↑直接激活Na+/Ca2+交換蛋白缺血→ATP↓→Na+泵↓→細(xì)胞內(nèi)Na+↑→激活Na+-Ca2+交換蛋白→Ca2+進(jìn)入細(xì)胞

（2）

[H+]↑間接激活Na+/Ca2+交換蛋白缺血時(shí)：無(wú)氧代謝↑→產(chǎn)生H+增多再灌時(shí)：組織間液H+迅速減少→細(xì)胞內(nèi)外較高的H+濃度差→激活Na+/H+交換蛋白→細(xì)胞內(nèi)[Na+]↑激活鈉泵激活Na+/Ca2+交換蛋白

（3）

PKC活化間接激活Na+/Ca2+交換蛋白

Na+/H+第29頁(yè)/共44頁(yè)α1去甲腎上腺素GqPLCP1IP3Ca2+Ca2+肌漿網(wǎng)DGPKCH+Na+Ca2+肌絲(3)PKC對(duì)Na+/Ca2+交換蛋白的間接激活如α1腎上腺素能受體激活G蛋白-PLC→H+/Na+交換激活第30頁(yè)/共44頁(yè)二、鈣超載㈠細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制1.Na+/Ca2+交換異常2.生物膜損傷細(xì)胞膜損傷線粒體及肌漿網(wǎng)膜損傷缺血組織因能量不足，細(xì)胞膜及肌漿網(wǎng)膜的鈣離子泵活性降低，不能有效將細(xì)胞內(nèi)的鈣離子泵至細(xì)胞外或攝入肌漿網(wǎng)，胞漿中鈣離子增多。自由基損傷細(xì)胞膜，細(xì)胞外鈣離子順濃度差進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。以上是缺血組織內(nèi)鈣離子超載的發(fā)生機(jī)制。第31頁(yè)/共44頁(yè)㈡鈣超載引起缺血-再灌注損傷的機(jī)制

1.線粒體功能障礙

2.激活磷脂酶：加重膜損傷

3.心律失常

4.促進(jìn)自由基生成

5.肌原纖維過(guò)度收縮(1)胞漿內(nèi)高Ca2+(2)再灌注期消除了H+對(duì)心肌收縮的抑制作用Ca2++PO33+→Ca3(PO3)2(黃嘌呤脫氫酶→黃嘌呤氧化酶)ATP↓Na+/Ca2+→一過(guò)性內(nèi)向離子流第32頁(yè)/共44頁(yè)第二節(jié)缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制的作用自由基鈣超載的作用白細(xì)胞第33頁(yè)/共44頁(yè)三、白細(xì)胞的作用

1.血管內(nèi)皮細(xì)胞與白細(xì)胞激活

粘附分子（adhesionmolecule）：是指由細(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)之間粘附的一大類分子的總稱，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。在維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。內(nèi)皮釋放粘附分子白細(xì)胞釋放趨化介質(zhì)白細(xì)胞內(nèi)皮細(xì)胞第34頁(yè)/共44頁(yè)

2.介導(dǎo)的損傷①微血管損傷(無(wú)復(fù)流現(xiàn)象，no-reflowphenomenon)機(jī)制：（1）微血管血液流變學(xué)改變：白細(xì)胞粘附（2）微血管口徑改變：內(nèi)皮腫脹；縮血管物質(zhì)的釋放（3）微血管通透性增高②細(xì)胞損傷激活的VEC和N可釋放大量生物活性物質(zhì)如FR、蛋白酶、細(xì)胞因子微血管通透性↑自由基、粒細(xì)胞血液流變學(xué)改變白細(xì)胞粘附聚集、血流緩慢微血管口徑的改變內(nèi)皮細(xì)胞腫脹縮血管物質(zhì)↑擴(kuò)血管物質(zhì)↓第35頁(yè)/共44頁(yè)第三節(jié)缺血-再灌注損傷時(shí)機(jī)體的功能及代謝變化

一、心臟缺血-再灌注損傷的變化

㈠心功能變化

1.心律失常

電生理改變：興奮性、傳導(dǎo)性↓ECG改變:缺血心肌對(duì)應(yīng)部位ST段抬高，R波振幅↑

再灌使R波振幅迅速↓，ST段高度恢復(fù)原水平，U波出現(xiàn)心律失常發(fā)生率：50-80%室性心律失常多見(jiàn)與缺血t、缺血范圍、缺血程度、再灌V、電解質(zhì)紊亂有關(guān)興奮折返、α-R興奮→自律性↑、纖顫閾↓電解質(zhì)紊亂第36頁(yè)/共44頁(yè)2.心肌舒縮功能降低心肌頓抑myocardialstunning可逆性損傷不可逆性損傷心肌舒縮功能↓器質(zhì)性損傷心肌頓抑:在再灌注血流已恢復(fù)后一定時(shí)間內(nèi)，心機(jī)出現(xiàn)的可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。第37頁(yè)/共44頁(yè)可逆性I-R損傷胞漿Na+超載Na+/Ca2+：↑O2.-H2O2OH.脂質(zhì)過(guò)氧化蛋白質(zhì)及酶失活肌漿網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)膜通↑離子泵↓線粒體損傷收縮蛋白損傷鈣超載ATP↓Ca2+敏感性↓心肌舒縮功能↓(可逆性抑制可持續(xù)12小時(shí))心肌頓抑的發(fā)生機(jī)制:第38頁(yè)/共44頁(yè)

(二)心肌代謝變化（ATP↓）

(三)心肌超微結(jié)構(gòu)的變化

線粒體損傷基質(zhì)內(nèi)Ca2+蓄積→顆粒增多肌原纖維斷裂第39頁(yè)/共44頁(yè)二、腦缺血-再灌注損傷的變化㈠細(xì)胞代謝的變化

㈡組織學(xué)變化三、其它器官缺血-