10缺血再灌注损伤-liujing

2.缺血—再灌注时OFR增多
产生的途径： 1） 黄嘌呤氧化酶形成↑ 2） 中性粒细胞呼吸爆发（NADPH氧化酶途径） 3） 线粒体的损伤 4） 儿茶酚胺增加
1）黄嘌呤氧化酶（XO）的形成增多 正常时：血管内皮细胞内 黄嘌呤氧化酶(XO) 10% 黄嘌呤脱氢酶( XD)90%
XO的作用： 次黄嘌呤+O2
一、 发现历程 1955年，Sewell结扎狗冠状动脉后，如突然解 除结扎，恢复血流，动物室颤而死亡. 近些年随着休克治疗的进 步以及溶栓疗法、体外循环、 心肺脑复苏、器官移植等方法 的建立和应用，使许多器官缺 血后再得到血液灌注。
体外循环设备
心脏介入手术
经皮冠状动脉腔内
放置支架
成形术（PTCA）
XO
- +H O 黄嘌呤+ O· 2 2 2 ↓XO - +H O 尿酸+ O· 2 2 2
氧自由基的生成需要三个条件：
OH·
1.XO 2.次黄嘌呤 3.O2
缺血钙内流
＋
2）中性粒细胞（neutrophils)的作用
NADPH +2O2
NADPH氧化酶 2O· - +NADP++H+ 2
中性粒细胞摄取氧形成 氧自由基，用以杀灭病 原微生物。
(1)胞浆内高Ca2+ (2)再灌注期消除了H+对心肌收缩的抑制作用
三）微血管损伤和白细胞的作用
1、缺血-再灌注时白细胞增多的机制
1）粘附分子（adhesion molecule）增多
是指由细胞合成的、可促进细胞与细胞之间、细 胞与细胞外基质之间粘附的一大类分子的总称，如整 合素、选择素、细胞间粘附分子等。 2）趋化因子增多
2）蛋白质功能抑制 a. 自由基使蛋白质和酶分子聚合、交联、肽链断 裂 蛋白质变性、酶的活性丧失 受 体、离子通道功能障碍 b. 自由基可使酶的巯基氧化，氨基酸残基氧化 3）破坏核酸及染色体 自由基可使碱基羟化或 DNA 断裂，从而引起染 色体畸变或细胞死亡，这种作用80%为OH. 所致， 因OH.易与脱氧核酸及碱基反应并使其结构改变。
疑问：有些患者发 生，有些不发生， why？
二、 缺血-再灌注损伤出现的条件
1 缺血时间：越短越不易出现再灌损伤；过长也
不会，因为组织会因缺血发生不可逆损伤。
2 侧枝循环：容易形成侧枝循环者不易发生IRI
3 需氧程度:需求越大越易发生，如心、脑。 4 再灌注条件：？大量实验和临床观察发现
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，这种现象称为氧反常。
第十章
缺血-再灌注损伤
医学院刘靖
病例分析
患者，男，54岁，因胸闷、大汗1h入急诊病房。 体查：血压65/40mmHg，意识淡漠，心率37次/min， 律齐。既往有高血压病史10年，否认冠心病史。心 电图示Ⅲ度房室传导阻滞。给予低分子右旋糖酐等 进行扩冠治疗。入院上午10时用尿激酶静脉溶栓。 10时40分出现阵发性心室颤动（室颤），立即给予 除颤，至11时20分反复发生室性心动过速、室颤， 冠状动脉造影证实：右冠状动脉上段85%狭窄，中段 78%狭窄。 问题：患者溶栓后出现了什么病理过程?机制？
脑IRI损伤的变化
脑能量代谢变化 脑组织富含磷脂，脂质过氧化是脑损伤的主要特征
脑IRI损伤的变化
兴奋性氨基酸降低（谷氨酸、 天门冬氨酸）
脑氨基酸代谢变化
抑制性氨基酸增多（丙氨酸、 γ-氨基丁酸）
脑水肿 脑细胞坏死
脑组织学变化
三）小肠的IRI
1981年Greenberg介绍了肠缺血-再灌注损伤 黄嘌呤酶活性高 缺血时产生大量自由基 粘膜损伤为主要特征: 上皮细胞损伤、炎性细胞浸 润、出血和溃疡
2）生物膜损伤
a. 细胞膜损伤 → 钙内流↑ 膜屏障作用↓ Ca2+激活磷脂酶，使膜磷脂分解 FR使细胞膜脂质过氧化
b. 线粒体受损 → ATP↓ c. 肌浆网膜受损 → 摄取钙↓
通透性增加
3）线粒体功能障碍
4）儿茶酚胺增多：缺血时儿茶酚胺增多
3.钙超载引起组织细胞损伤
1）线粒体功能障碍 胞浆[Ca2+]↑ 线粒体摄钙↑ 早期：代偿 晚期：磷酸钙形成 ATP消耗↑、生成↓ 2）激活膜磷脂酶 分解膜磷脂，导致细胞膜和细胞器膜的损伤 3）促进氧自由基生成 激活XO 4）使肌原纤维过度收缩
同时，我们也得到了启发： 氧、钙、pH是否直接参与了IRI发生发展呢？
三、 发生机制
（一）氧自由基的作用（氧反常的机制？） 1.自由基：外层轨道上具有单个不配 对电子的原子、原子团和分子的总称。
氧自由基( oxygen free radical ，OFR) 概念：由氧诱发的自由基。 - ）羟自由基（OH·） 种类：超氧阴离子（O． 2 活性氧（reactive oxygen species ，ROS） 种类：单线态氧（1O2）及过氧化氢(H2O2),氧自由基
缺血时: 补体激活或细胞释放 炎症介质使白细胞在缺血区浸 润。
再灌时：浸润的白细胞重新获 得氧气，耗氧量显著↑，产生 大量氧自由基，称为呼吸爆发 （respiratory burst）或氧爆 发（oxygen burst）。
3） 线粒体功能障碍
线粒体钙沉积引起功能损伤，细胞色素氧化酶系统功能 失调，氧自由基生成增多。
2)组织细胞损伤
激活的VEC和PMN可释放大量生物 活性物质如FR、蛋白酶、细胞因子
总结：IRI的主要发病机制
缺血 再灌注 O2 中性粒细胞 细胞坏死 缺血损伤恢复 Ca2+
氧自由基↑ 无复流
致炎因子↑ 钙超载
细胞损伤
四、IRI对机体功能的影响
一）IRI对心功能的影响
心肌舒缩 功能降低 心功能 变化 心肌顿抑 钙超载 自由基爆发性生成 心肌动作电位时程不均一
PTCA结合支架治疗冠心病患者，成功率较高，长期生存率较高
冠脉支架置入前后
1967年，Bulkley 和Hutchins发现冠脉血管再 通后的病人发生心肌细胞反常性坏死。
这种在缺血的基础上恢复血流后， 组织器官的损伤反而加重的现象被称 为缺血-再灌注损伤，ischemia reperfusion injury（IRI）。
3Na
+
机制:
① 细胞内高Na+直接激活Na+-Ca2+交换蛋白 缺血→ ATP↓→Na+泵↓→细胞内Na+↑→
再灌获能
激活Na+-Ca2+交换蛋白 激活Na+泵
→Ca2+进入细胞
ATP↓ K+
3Na+ Na+↑ Ca2+
Ca2+↑ Na+
② 细胞内高H+间接激活Na+-Ca2+交换蛋白
缺血时 H+↑ H+
2、中性粒细胞介导的缺血-再灌注损伤
1）微血管损伤
表现：无复流现象（no-reflow phenomenon）：在再 灌注时放开结扎动脉，重新恢复血流，部分缺血区并 不能得到充分的血液灌流的现象。 机制a.微血管血液流变学改变：白细胞粘附
b.微血管口径改变：内皮肿胀;缩血管物质的释放
c.微血管通透性增高
再灌注性 心律失常
心肌动作电位后延迟后除极 的形成
心肌电生理特性改变
纤颤阈降低
NO减少
IRI对心功能的影响
心肌代谢 变化 ATP含量降低 ATP合成的前体物质不足 缺血心肌对氧利用障碍 细胞膜破坏 心肌超微 结构变化
肌原纤维结构破坏
线粒体损伤
二）脑IRI损伤的变化
1968年由Ames率先报道脑缺血-再灌注损伤。 有人提出细胞质内钙聚积及氧自由基导致 的脂质过氧化在迟发性神经元死亡中起 重要作用。
生理情况下，自由基的生成与清除处于动态平衡 O2
1~2% 98~99% 线 粒 体
ATP
NADPH氧化酶 黄嘌呤氧化酶 P450细胞色素单加氧酶
超氧阴离子 O2羟自由基 ·OH 单线态氧 1O2
SOD
H 2O 2
清 除 谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX） 过氧化氢酶（CAT） 髓过氧化物酶（MPO）
Ca2+泵 肌浆网
Na + -Ca 2+载体
线粒体
[Ca2+]i：10-7M
2.再灌时会发生钙超载吗?
1） Na+-Ca2+交换异常（钙超载时进入细胞
的主要途径）
正常：3个Na+ 进，1个Ca2+出 可进行双相转运 影响因素：
（1）跨膜钠浓度梯度 （2）细胞内的氢浓度
Ca2+
预先用无钙溶液灌流大鼠离体心脏一段时间，再用 含钙溶液进行灌流，心肌细胞酶释放增加，肌纤维过度 收缩及心肌电信号异常，称为钙反常。 缺血引起的代谢性酸中毒是细胞功能及代谢紊乱的 重要原因，但在再灌注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，称为pH反常。
再灌注条件： 低压、低流、低pH、低钙等
H+↑
K+
Na+
Ca2+↑
Ca2+
Na+↑
Na+
再灌时 H+↓ 3Na+
质膜Na+/H+交换蛋白主要受细胞内[H+]的变化调节 缺血时：无氧代谢↑→产生H+增多 再灌时：组织间液H+迅速减少→细胞内外较高的 H+浓度差→激活Na+/H+交换蛋白→细胞内 [Na+]↑ 激活钠泵 激活Na+-Ca2+交换蛋白
五、 防治原则
1 尽早恢复血流、控制再灌注条件 低压、低流、低温、低PH、低钠、低钙 2 改善缺血组织的代谢 补充糖酵解底物：葡萄糖、ATP、氢醌、CytC 3 清除自由基 （1）低分子清除剂:VitE VitA VitC 半胱氨酸GSH和 NADPH等。 （2）酶性清除剂：SOD CAT。 CAT能清除H2O2， SOD能岐化O·-2 。 4 减轻钙超载：Ca2+离子阻断剂 5 其他： 内外源性细胞保护剂