⑥IRI-病例讨论20101023.ppt

患患者者：男男，54岁岁，因因胸胸闷闷、大大汗汗1h入入急急诊诊病病房房。患患者者于于当当日日上上午午7时时30分分突突然然心心慌慌，胸胸闷闷伴伴大大汗汗，含含服服硝硝酸酸甘油不缓解，上午甘油不缓解，上午9时来诊。时来诊。体体检检：血血压压65/40mmHg，意意识识淡淡漠漠，双双肺肺无无异异常常，心心率率37次次/min，律律齐齐。既既往往有有高高血血压压病病史史10年年，否否认认冠冠心病史。心病史。ECG示示度房室传导阻滞。度房室传导阻滞。治治疗疗经经过过：给给予予阿阿托托品品/多多巴巴胺胺/低低右右等等进进行行扩扩冠冠治治疗疗。上上午午10时时用用尿尿激激酶酶静静脉脉溶溶栓栓。10时时40分分出出现现阵阵发发性性室室颤颤，立立即即以以300J除除颤颤成成功功，至至11时时20分分反反复复发发生生室室速速/室室颤颤，其其中中持持续续时时间间最最长长达达3min，共共除除颤颤7次次（300J5次次/360J2次次），同同时时给给予予利利多多卡卡因因、小小剂剂量量异异丙丙肾肾后后心心律律转转为为窦窦性性，血血压压平平稳稳，意意识识清清楚楚。11时时30分分症症状状消消失失，ECG基基本恢复正常。本恢复正常。冠冠状状动动脉脉造造影影证证实实：右右冠冠状状动动脉脉上上段段85%狭狭窄窄，中中段段78%狭窄。病人住院治疗狭窄。病人住院治疗22天康复出院天康复出院.DepartmentofPathophysiologyInner Mongolia Medical College Clinical exampleDepartmentofPathophysiology Mr.LiuleapIschemicReperfusionInjuryContents1.概概 述述2.IRI的原因及影响因素的原因及影响因素3.IRI的发生机制的发生机制4.IRI时机体变化时机体变化Inner Mongolia Medical CollegeDepartmentofPathophysiology5.防治防治IRI的的病生基础病生基础局部组织器官缺血局部组织器官缺血实质器官的损害实质器官的损害可逆性损害可逆性损害组织器官梗死组织器官梗死长时间的完全缺血长时间的完全缺血短期不完全缺血短期不完全缺血血血流流量量缺血时间缺血时间20301001 2 3 4梗死梗死缺血缺血可逆性损伤可逆性损伤然然而而，近近年年来来发发现现组组织织损损伤伤不不但但发发生生在在缺缺血血缺缺氧氧的的当当时时，更更重重要要的的是是发发生生在在血管短时急性阻塞后的血管短时急性阻塞后的血管再通血管再通时时。再再灌灌注注具具有有两两重重性性，有有时时缺缺血血后后再再灌灌注注，不不仅仅不不能能使使组组织织、器器官官功功能能恢恢复复，反反而而加加重重组组织织、器器官官的的功功能能障障碍碍和和结结构构损伤。损伤。AB细胞功能恢复细胞功能恢复缺血时间缺血时间小时小时天天细细胞胞功功能能再灌注再灌注 将将在在缺缺血血基基础础上上恢恢复复血血流流后后引引起起组组织织更更为为剧剧烈烈损损伤伤的的现现象象称称为为缺缺血血-再再灌灌注注损损伤伤或或再灌注综合征再灌注综合征。ischemia reperfusion injuryischemia reperfusion injury reperfusion syndromereperfusion syndromeIRI概念概念1955年年Sewell就报道了再灌注损伤的现象。就报道了再灌注损伤的现象。1960年年Jennings首次提出心肌再灌注损伤。首次提出心肌再灌注损伤。1975年年Schaffer对对234例例急急性性心心肌肌梗梗塞塞的的病病人人行行导导管管溶溶栓栓治治疗疗，发发现现其其中中89例例病病人人因因复复发发室颤死亡。认为是再灌注所致。室颤死亡。认为是再灌注所致。1977年年Bulkley和和Hutchins报报道道了了在在成成功功地地施施行行冠冠脉脉搭搭桥桥术术使使血血管管再再通通后后的的病病人人发发生生心心肌细胞反常性坏死。肌细胞反常性坏死。冠脉血管再通后的病冠脉血管再通后的病人发生心肌细胞反常人发生心肌细胞反常性坏死。性坏死。1968年年Ames率先报道脑缺血率先报道脑缺血-再灌注损伤。再灌注损伤。1972年年Flore研究肾缺血研究肾缺血-再灌注损伤；再灌注损伤；1978年年Modry报道了肺再灌注综合征。报道了肺再灌注综合征。1981年年Greenberg介绍了肠的再灌注损伤；介绍了肠的再灌注损伤；以上说明再灌注损伤几乎可在每一种组织以上说明再灌注损伤几乎可在每一种组织器官发生器官发生(普遍性普遍性)。探索缺血探索缺血-再灌注损伤的再灌注损伤的特点、规律和发生机制，是当今医学的研究特点、规律和发生机制，是当今医学的研究热点。热点。在在对对缺缺血血-再再灌灌注注损损伤伤发发病病机机制制的的实实验验研究中还发现研究中还发现几个反常现象：几个反常现象：1、氧反常、氧反常（oxygen paradox）2、钙反、钙反常常（calcium paradox）3、pHpH反常反常（pH paradox）提示氧、钙和提示氧、钙和pHpH重要、可能重要、可能IRIIRI。几个重要概念几个重要概念 一、原因一、原因凡凡是是在在组组织织器器官官缺缺血血基基础础上上的的血血液液再再灌注都可能成为灌注都可能成为IRI的病因。常见有：的病因。常见有：1 1、组织器官缺血后恢复血液供应、组织器官缺血后恢复血液供应如如休休克克时时微微循循环环的的疏疏通通、冠冠状状动动脉脉痉痉挛的缓解、心脏骤停后心脑肺复苏等。挛的缓解、心脏骤停后心脑肺复苏等。2 2、新医疗技术的应用及某些外科手术、新医疗技术的应用及某些外科手术如如动动脉脉搭搭桥桥术术、PTCA、溶溶栓栓疗疗法法等等血血管管再再通通术术后后，心心脏脏外外科科体体外外循循环环术术、器器官官移移植植及断肢再植术后等。及断肢再植术后等。二、影响因素二、影响因素并并不不是是所所有有缺缺血血的的组组织织器器官官在在血血流流恢恢复复后后都都会会发发生生缺缺血血-再再灌灌注注损损伤伤，许许多多因因素素可可以影响其发生及其严重程度，常见的有：以影响其发生及其严重程度，常见的有：原因与影响因素原因与影响因素 1 1、缺血时间、缺血时间 缺缺血血时时间间长长短短与与再再灌灌注注损损伤伤的的发发生生与与否否有有关关。缺缺血血时时间间过过短短或或过过长长都都不不易易发发生生再再灌注损伤。灌注损伤。(家兔家兔40/30/45/60/60/4h)2 2、侧支循环、侧支循环 缺血后侧支循环容易形成者，因可缩短缺血后侧支循环容易形成者，因可缩短缺血时间和减轻缺血程度，不易发生再灌缺血时间和减轻缺血程度，不易发生再灌注损伤。注损伤。影响因素影响因素 3 3、需氧程度、需氧程度 对氧需求量高的组织器官，如心、脑等，对氧需求量高的组织器官，如心、脑等，易发生再灌注损伤易发生再灌注损伤（ROS）。4 4、再灌注条件、再灌注条件 已有研究表明已有研究表明:低压低压、低温低温(25)(25)、低低pHpH、低钠低钠、低钙低钙液灌流，可使心肌再灌注损伤减液灌流，可使心肌再灌注损伤减轻轻,心功能迅速恢复。反之心功能迅速恢复。反之,高压、高温、高高压、高温、高钠、高钙灌注可诱发或加重再灌注损伤。钠、高钙灌注可诱发或加重再灌注损伤。高高K、Mg有保护作用有保护作用.(Swanson/Peng的压力温度实验）影响因素影响因素一、自由基的作用一、自由基的作用（一）自由基的概念与类型（一）自由基的概念与类型自由基自由基(free radical)是在外层电子轨是在外层电子轨道道上含有单个不配对电子的原子、原子团上含有单个不配对电子的原子、原子团和分子的总称。和分子的总称。自由基的种类很多，主要包括：1 1、氧自由基、氧自由基 由氧诱发的自由基称为氧自由基，包括由氧诱发的自由基称为氧自由基，包括超氧阴离子超氧阴离子(O2)、羟自由基羟自由基(OH)。在生理状态下，在生理状态下，98%的氧分子通过的氧分子通过cyt氧氧化酶系统接受化酶系统接受4 4个电子个电子还原成水还原成水,同时释放能同时释放能量，仅量，仅1-2氧经单电子还原成氧经单电子还原成O2，或，或再接受一个电子生成再接受一个电子生成H2O2。H2O2不是自由不是自由基，但其氧化能力很强，易生成基，但其氧化能力很强，易生成OH。（一）自由基的概念与类型（一）自由基的概念与类型单线态氧单线态氧(1O2)是一种激发态氧，易氧是一种激发态氧，易氧化不饱和脂肪酸，与化不饱和脂肪酸，与H2O2 均属均属活性氧活性氧(reactive oxygen species，ROS)。活性活性氧为化学性质较基态氧活泼的含氧物质，氧为化学性质较基态氧活泼的含氧物质，包括氧自由基和非自由基的含氧产物。包括氧自由基和非自由基的含氧产物。活性氧生成的反应式为：活性氧生成的反应式为：O2O2 e-H2O2 e-+2H+H2O e-+H+OH e-+H+H2O（一）自由基的概念与类型（一）自由基的概念与类型1)自然氧化自然氧化:还原型cytC,Hb,Mb,CA,甲状腺素等2)酶氧化：酶氧化：如XO、醛氧化酶等3)线粒体：线粒体：如还原型辅酶Q，cyt C，黄素蛋白 4)毒物作用于细胞：毒物作用于细胞：如CCl4、百草枯等 OH是最活跃最强力的自由基是最活跃最强力的自由基 (Haber-Weiss,fenton反应）O2 2 O2 2是其它氧自由基或活性氧产生的基础，O2可来源于：e-（一）自由基的概念与类型（一）自由基的概念与类型 2 2、脂性自由基、脂性自由基 指指氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用后生氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢产物成的中间代谢产物烷自由基烷自由基(L)、烷氧自由烷氧自由基基(LO)、烷过氧自由基烷过氧自由基(LOO)等。等。3、其它自由基其它自由基 如氯自由基（如氯自由基（Cl.）、）、甲基自由基甲基自由基（CH3.）和一氧化氮和一氧化氮(NO)。自由基的化学性质极为活泼，易于失去电自由基的化学性质极为活泼，易于失去电子子(氧化氧化)或获得电子或获得电子(还原还原)，特别是其氧化，特别是其氧化作作用强，故具有强烈的引发脂质过氧化的作用强，故具有强烈的引发脂质过氧化的作用用.生理情况下，细胞内存在的抗氧化物质生理情况下，细胞内存在的抗氧化物质（SOD/GSH-PX/CAT/Vit-A/C/E）可以及可以及时清除自由基，使自由基的生成与降解处时清除自由基，使自由基的生成与降解处于动态平衡之中，对机体并无有害影响。于动态平衡之中，对机体并无有害影响。病理情况下，由于活性氧生成过多或机病理情况下，由于活性氧生成过多或机体抗氧化能力不足，则可引发链式脂质过体抗氧化能力不足，则可引发链式脂质过氧化反应损伤细胞膜，进而使细胞死亡。氧化反应损伤细胞膜，进而使细胞死亡。（一）自由基的概念与类型（一）自由基的概念与类型电电子子自自旋旋共共振振技技术术直直接接测测定定,发发现现数数倍倍。再灌注激发氧自由基再灌注激发氧自由基途径有途径有4：1 1、黄嘌呤氧化酶形成增多、黄嘌呤氧化酶形成增多黄黄嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶(XO)及及其其前前身身黄黄嘌嘌呤呤脱脱氢氢酶酶(XD)主主要要存存在在于于毛毛细细血血管管内内皮皮细细胞胞内内。正正常常90以以XD的形式存在，的形式存在，XO仅占仅占10。缺缺血血-再再灌灌注注时时黄黄嘌嘌呤呤氧氧化化酶酶在在氧氧自自由由基基生成增多中的作用如下图所示：生成增多中的作用如下图所示：(二二)氧自由基生成增多的机制氧自由基生成增多的机制capillary血管栓塞ischemic cellATP合成合成缺血缺血ADPAMP腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤缺血时缺血时再灌注再灌注黄嘌呤氧化酶源性氧自由基的形成黄嘌呤氧化酶源性氧自由基的形成血管再通血管再通XDXOC 内内Ca2+ATP合成合成钙泵失灵钙泵失灵缺缺 血血Ca2+敏蛋白敏蛋白水解酶水解酶ischemic cell+O2+H2O2 OH腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷黄嘌呤黄嘌呤O2O2尿尿 酸酸（原发（原发ROS）2 2、中性粒细胞激活、中性粒细胞激活NADH(I)NADPH(II)+O2NADPH氧化酶H+O-2+H2O2NADH氧化酶C C3 3，LTBLTB4 4激活激活PMNPMN摄氧摄氧respiration burst(二二)氧自由基生成增多的机制氧自由基生成增多的机制线粒体是细胞氧化磷酸化反应的主要部线粒体是细胞氧化磷酸化反应的主要部位，再灌注时，损伤的线粒体电子传递链位，再灌注时，损伤的线粒体电子传递链可能是氧自由基的重要来源。可能是氧自由基的重要来源。缺血使缺血使ATP，Ca2+入线粒体入线粒体，使其功能，使其功能受损，受损，cyt氧化酶系统功能失调，氧经单电氧化酶系统功能失调，氧经单电子还原而形成子还原而形成ROS增多。增多。Ca2+进入线粒体还可使进入线粒体还可使Mn2+-SOD减少，减少，对自由基的清除能力降低，对自由基的清除能力降低，ROS增加。增加。3 3、线粒体、线粒体(二二)氧自由基生成增多的机制氧自由基生成增多的机制 4 4、儿茶酚胺的自身氧化、儿茶酚胺的自身氧化 缺血缺氧作为机体缺血缺氧作为机体应激应激因素可刺激机体因素可刺激机体释放大量儿茶酚胺，一方面对机体产生重释放大量儿茶酚胺，一方面对机体产生重要的调节作用，但另一方面，过量的儿茶要的调节作用，但另一方面，过量的儿茶酚胺特别是它的氧化产物可产生具有细胞酚胺特别是它的氧化产物可产生具有细胞毒性的氧自由基。毒性的氧自由基。实验证明，在肾上腺素代谢生成肾上腺实验证明，在肾上腺素代谢生成肾上腺素红的过程中有素红的过程中有O2产生。产生。(二二)氧自由基生成增多的机制氧自由基生成增多的机制有证据表明，给予外源性自由基发生剂有证据表明，给予外源性自由基发生剂可使正常及缺血组织细胞受到严重损伤，可使正常及缺血组织细胞受到严重损伤，自由基清除剂则可有效减轻自由基清除剂则可有效减轻IRI损伤。损伤。自由基具有极为活泼的反应性，可与各自由基具有极为活泼的反应性，可与各种细胞成分，如膜磷脂、蛋白质、核酸等种细胞成分，如膜磷脂、蛋白质、核酸等发生发生脂质过氧化脂质过氧化反应，造成细胞结构损伤反应，造成细胞结构损伤和功能代谢障碍。和功能代谢障碍。(三三)自由基的损伤作用自由基的损伤作用 1 1、破坏脂质细胞膜：、破坏脂质细胞膜：细胞膜磷脂中多聚不饱和脂肪酸和脂细胞膜磷脂中多聚不饱和脂肪酸和脂肪酸肪酸(RH)的不饱和双键极易受到氧自由的不饱和双键极易受到氧自由基攻击。基攻击。丙二醛丙二醛（MDA）脂质过氧化反应脂质过氧化反应引发自由基的引发自由基的链锁链锁/增殖反应增殖反应形成一系列脂质形成一系列脂质自由基及其自由基及其降解产物降解产物(三三)自由基的损伤作用自由基的损伤作用缺血再灌注对脂质膜的影响缺血再灌注对脂质膜的影响Na+：ATP线粒体线粒体B 缺血缺血葡萄糖葡萄糖Ca2+:：H2O丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸CO2:K+溶酶体溶酶体AMPC 再灌注再灌注O2:溶酶体溶酶体:次黄嘌呤次黄嘌呤O2黄嘌呤黄嘌呤+O2线粒体线粒体A 正常正常Na+K+ATP线粒体线粒体ADP乳酸乳酸CO2丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖O2脂肪脂肪蛋白质蛋白质H2O溶酶体溶酶体 2 2、破坏蛋白质和酶：、破坏蛋白质和酶：自由基可以使蛋白质和酶分子聚合、自由基可以使蛋白质和酶分子聚合、交联、肽链断裂，引起蛋白质变性和酶的活交联、肽链断裂，引起蛋白质变性和酶的活性丧失，并影响受体与膜离子通道。性丧失，并影响受体与膜离子通道。自由基可使酶的自由基可使酶的巯基氧化巯基氧化，形成，形成二硫二硫键键；也可使氨基酸残基氧化，胞浆及膜蛋白；也可使氨基酸残基氧化，胞浆及膜蛋白和某些酶交联形成二聚体或更大的聚合物，和某些酶交联形成二聚体或更大的聚合物，直接损伤蛋白质的功能。直接损伤蛋白质的功能。自由基自由基也可激活一些酶如也可激活一些酶如PLA2，使膜使膜磷脂释出磷脂释出AA,使使PGs,LTs,炎性反应炎性反应。(三三)自由基的损伤作用自由基的损伤作用正常细胞膜结构正常细胞膜结构正常细胞膜结构自由基对生物膜的损伤自由基对生物膜的损伤 3 3、破坏核酸和染色体：、破坏核酸和染色体：氧自由基可使氧自由基可使DNA链断裂，并与碱基发链断裂，并与碱基发生加成反应，引起染色体的畸变和断裂。生加成反应，引起染色体的畸变和断裂。这种作用的这种作用的80为为OH所致，因所致，因OH易与脱易与脱氧核糖核酸及碱基反应并使其结构改变。氧核糖核酸及碱基反应并使其结构改变。4 4、破坏细胞间基质：、破坏细胞间基质：氧自由基可使透明质酸降解、胶原蛋白氧自由基可使透明质酸降解、胶原蛋白发生交联，从而使细胞间基质变得疏松，发生交联，从而使细胞间基质变得疏松，弹性降低。弹性降低。(三三)自由基的损伤作用自由基的损伤作用染色体损伤染色体损伤80%由由OH所致所致IRI损伤、氧反常、钙反常及损伤、氧反常、钙反常及pHpH反常时，反常时，均可见细胞内钙浓度明显增加，均可见细胞内钙浓度明显增加，细胞内钙浓度往往与细胞受损程度正相关。概念：概念：各种原因引起细胞内钙含量异常增各种原因引起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多并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象称为现象称为钙超载钙超载(calcium overload)，严严重者可造成细胞死亡。重者可造成细胞死亡。二、钙超载二、钙超载（一）细胞内钙稳态调节（一）细胞内钙稳态调节 在正常情况下，细胞内外在正常情况下，细胞内外Ca2+的浓度相差的浓度相差悬殊，且分布不均：悬殊，且分布不均：Ca2+i 10-810-7mol/LCa2+o10-3-10-2mol/LCa2+Ca2+游离钙游离钙0.005 细胞内外电化学细胞内外电化学梯度的维持，靠的是梯度的维持，靠的是生物膜对钙的不自由生物膜对钙的不自由通透性和转运系统的通透性和转运系统的调节。调节。44胞内胞内钙库钙库Na Na+-Ca -Ca 2+2+载体载体Ca2+2+B Pr线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca 2+2+Ca Ca 2+2+2+2+Ca2+泵Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVOCROC（一）细胞内钙稳态调节（一）细胞内钙稳态调节 1 1、Ca2+进入胞液的途径进入胞液的途径 Ca2+入入胞液是顺浓度梯度的被动过程。胞液是顺浓度梯度的被动过程。一一般般认认为为，细细胞胞外外钙钙跨跨膜膜进进入入是是细细胞胞内内钙钙释释放放的的触触发发因因素素，细细胞胞内内钙钙浓浓度度的的增增加主要取决于加主要取决于内钙释放内钙释放。(1)(1)质膜钙通道：质膜钙通道：VDC，ROC (2)(2)胞胞内内钙钙库库释释放放通通道道：内内质质网网上上主主要要存存在在IP3受受体体和和理理阿阿诺诺碱碱受受体体（ryanodine receptor，ry 受体）两种受体）两种Ca2+通道。通道。（一）细胞内钙稳态调节（一）细胞内钙稳态调节NVDCLROCCa2+Ca2+Ca2+2+进入胞液的途径进入胞液的途径Ca2+Ca2+胞内胞内钙库钙库IP3ryROCIP3ryCa2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+2、Ca2+离开胞液的途径离开胞液的途径Ca2+离开胞液是逆浓度梯度、耗能的离开胞液是逆浓度梯度、耗能的主动过程。这一过程由下述方式完成：主动过程。这一过程由下述方式完成：(1)钙泵的作用：钙泵的作用：(2)Na+-Ca2+交换：交换：(3)Ca2+-H+交换：交换：（一）细胞内钙稳态调节（一）细胞内钙稳态调节Ca2+Ca2+胞内胞内钙库钙库线粒体线粒体内质网内质网ATP泵泵泵Ca2+Ca2+钙泵Ca2+Ca2+Ca2+-Mg 2+ATP酶酶Ca2+3Na+H+Ca2+2+离开胞液的途径离开胞液的途径1、Na+/Ca2+交换异常交换异常目前多数人认为目前多数人认为Na+Ca2+交换蛋白以交换蛋白以3个个Na+交换交换1个个 Ca2+的比例对细胞内外的比例对细胞内外Na+Ca2+进行进行双相转运。双相转运。大量实验证实，大量实验证实，Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白是是缺血缺血-再灌注损伤和钙反常时钙离子进入再灌注损伤和钙反常时钙离子进入细胞的主要途径。细胞的主要途径。(二二)细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制（1）高）高Na+的直接激活的直接激活 缺血缺血C 内内ATP钠泵活性钠泵活性Na+再灌注再灌注高高Na+钠泵和钠泵和Na+-Ca2+交换蛋白交换蛋白（2）高）高H+的间接激活的间接激活 缺血缺血C 内内ATP无氧酵解无氧酵解乳酸乳酸 H+H+/Na+交换交换Na+（3）PKC活化的间接激活活化的间接激活 内源内源CA Ad受体受体 G蛋白蛋白 PLC IP3 DG Ca2+在在胞浆胞浆胞浆胞浆中升高。中升高。(二二)细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制再灌注时再灌注时由于由于C内内Na3 Na+Na+正常时正常时 3Na+1Ca2+3 Na+1Ca2+缺血时缺血时 pH C内内ATP H+3H+Na+Na+C内内Na+1Ca2+Ca2+钙超载钙超载Na+/Ca2+交换交换PIPPIP2 2PKCPKCGqGqNENE11受体受体 CaCa2 2CaCa2 2H H+NaNa+3Na3Na+CaCa2+2+v蛋白激酶蛋白激酶C（PKC）活化的影响活化的影响2 2、生物膜损伤、生物膜损伤 (1)细胞膜损伤：细胞膜损伤：Ca2+增加可激活磷脂酶，促进膜磷脂降解，增加可激活磷脂酶，促进膜磷脂降解，自由基使膜脂质过氧化，破坏膜结构。自由基使膜脂质过氧化，破坏膜结构。(2)线粒体及肌浆网膜损伤：线粒体及肌浆网膜损伤：肌浆网膜损伤肌浆网膜损伤，摄，摄Ca2+减少，胞浆钙减少，胞浆钙。线粒体膜损伤使线粒体膜损伤使ATP生成生成，钙泵能量，钙泵能量，促进钙超载的发生。促进钙超载的发生。(二二)细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制 1 1、促进氧自由基生成、促进氧自由基生成 细胞内细胞内Ca2+可通过增强可通过增强Ca2+敏蛋白酶活敏蛋白酶活性，加速性，加速 XD XO，促进氧自由基生成。，促进氧自由基生成。2 2、加重酸中毒、加重酸中毒 细胞内细胞内Ca2+ATP酶酶水解水解ATP释释H+3 3、激活多种酶损伤细胞、激活多种酶损伤细胞 Ca2+激活磷脂酶，降解膜磷脂，损伤膜激活磷脂酶，降解膜磷脂，损伤膜性结构。产物性结构。产物AA/溶血磷脂等可加重溶血磷脂等可加重C功能紊功能紊乱。激活蛋白酶使蛋白水解，激活核酶损伤乱。激活蛋白酶使蛋白水解，激活核酶损伤染色体。染色体。（三）钙超载引起（三）钙超载引起IRIIRI的机制的机制 4 4、线粒体功能障碍、线粒体功能障碍 再灌注使胞浆内再灌注使胞浆内Ca2+，线粒体摄钙，线粒体摄钙，早期有代偿意义，减轻胞浆钙超载。但耗早期有代偿意义，减轻胞浆钙超载。但耗ATP,形成不溶磷酸钙，干扰氧化磷酸化，形成不溶磷酸钙，干扰氧化磷酸化，生成生成ATP。5 5、心功能障碍、心功能障碍 在心肌在心肌IRI时，时，钙超载可引起钙超载可引起肌原纤维过肌原纤维过度收缩，并通过度收缩，并通过心肌动作电位迟后除极的心肌动作电位迟后除极的形成形成引发再灌注性心律失常引发再灌注性心律失常 。(二二)细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制研究表明，白细胞聚集、研究表明，白细胞聚集、激活介导的微血管损伤机激活介导的微血管损伤机细胞损伤是细胞损伤是IRI的重要发的重要发病机制之一。病机制之一。三、白细胞的作用三、白细胞的作用1、粘附分子生成增多粘附分子生成增多IRI时时PMN和和血血管管内内皮皮细细胞胞的的多多种种粘粘附附分分子子表表达达增增强强（整整合合素素/选选择择素素/ICAM-1/ELAM等等），引引起起这这些些细细胞胞的的广广泛泛粘粘附附、聚聚集集，激激活活的的PMN释释出出TNF、IL-1/6，进一步加强了此反应。，进一步加强了此反应。2、趋化因子生成增多、趋化因子生成增多组织损伤时，膜磷脂降解，组织损伤时，膜磷脂降解，AA代谢产物代谢产物，如，如LT/PGE2/PAF/补体补体/激肽等具有很强趋化作用，吸激肽等具有很强趋化作用，吸引大量白细胞进入组织或粘附于血管内皮。引大量白细胞进入组织或粘附于血管内皮。白细胞白细胞本身释放许多具有趋化作用的炎症介质本身释放许多具有趋化作用的炎症介质(LTB4)，使使微循环中白细胞进一步增加。微循环中白细胞进一步增加。(一一)IRI)IRI时白细胞增多的机制时白细胞增多的机制 1 1、微血管损伤、微血管损伤微血管血流变异常微血管血流变异常/管腔狭窄管腔狭窄/通透性增高通透性增高 1)机械阻塞作用机械阻塞作用白细胞与红细胞不同，其流变学和形态学白细胞与红细胞不同，其流变学和形态学的特点是体积大而僵硬、变形能力较弱，因的特点是体积大而僵硬、变形能力较弱，因此，大量白细胞粘附血管内皮细胞此，大量白细胞粘附血管内皮细胞,极易嵌极易嵌顿堵塞毛细血管而有助于形成无复流现象，顿堵塞毛细血管而有助于形成无复流现象，加重组织的缺血缺氧。加重组织的缺血缺氧。(毛细血管无复流毛细血管无复流)（二）白细胞介导（二）白细胞介导IRIIRI损伤损伤 2)炎症反应失控炎症反应失控白细胞白细胞(PMN,M,M)激活激活细胞因子、溶酶体酶细胞因子、溶酶体酶TNF、IL-1、IL-8、LTs、TXA2、PAF；O2，OH蛋白酶、胶原酶、弹性蛋白酶蛋白酶、胶原酶、弹性蛋白酶血管通透性增加血管通透性增加组织损伤和破坏组织损伤和破坏（二）白细胞介导（二）白细胞介导IRIIRI损伤损伤 2 2、细胞损伤、细胞损伤激活的血管内皮细胞与中性粒细胞激活的血管内皮细胞与中性粒细胞释放的大量生物活性物质，如自由基、释放的大量生物活性物质，如自由基、蛋白酶、细胞因子等，不但可改变自蛋白酶、细胞因子等，不但可改变自身的结构和功能，而且使周围组织细身的结构和功能，而且使周围组织细胞受到损伤。胞受到损伤。（二）白细胞介导（二）白细胞介导IRIIRI损伤损伤 IRIIRI机制机制氧自由基氧自由基 钙超载钙超载缺血缺血-再灌注时再灌注时白细胞作用白细胞作用IRI一、心脏一、心脏IRIIRI的变化的变化心肌心肌IRI最为常见，研究最多。实验表最为常见，研究最多。实验表明，家兔缺血明，家兔缺血40分钟分钟是一个敏感的时间是一个敏感的时间点，点，人体心脏在人体心脏在AMI后后1.5-2小时内恢复小时内恢复血供不出现再灌注损伤，在血供不出现再灌注损伤，在2-4小时内恢小时内恢复血供则有明显损伤，复血供则有明显损伤，6小时后恢复血供小时后恢复血供已无意义已无意义,器官组织对器官组织对IRI损伤的耐受性，随动损伤的耐受性，随动物种属和器官不同而各异。物种属和器官不同而各异。缺血缺血 再灌注再灌注静静止止张张力力VEDP缺血缺血再灌注再灌注时间时间 1 1、心肌舒张、收缩功能降低、心肌舒张、收缩功能降低静止张力静止张力随缺血时间的延长逐渐升高，随缺血时间的延长逐渐升高，发展张力发展张力逐渐下降。逐渐下降。再灌注时静止张力更加增高，表现为心室舒张末期压力(VEDP)增大；发展张力愈加降低，表现为心表现为心室收缩峰压室收缩峰压(VPSP)和心室内压最大变和心室内压最大变化速度化速度(土土dPdtmax)均降低。均降低。发发展展张张力力VPSP（一）心功能变化（一）心功能变化 2 2、再灌注性心律失常、再灌注性心律失常 发生率高，以室性心律失常为主。发生率高，以室性心律失常为主。再灌注性心律失常的发生与氧自由基和钙超载有关，两者均可造成静息膜电位负值变小，电位震荡，早期后除极和延迟后除极。自由基清除剂和钙通道阻断剂自由基清除剂和钙通道阻断剂可明显减少再灌注性心律失常的发生。缺血缺血-再灌注性心律失常的发生机制可再灌注性心律失常的发生机制可能与下列因素有关：能与下列因素有关：（一）心功能变化（一）心功能变化再灌注心肌之间动作电位时程的不均再灌注心肌之间动作电位时程的不均一性，为折返激动心律失常的发生提供了一性，为折返激动心律失常的发生提供了电生理基础；电生理基础；再灌注心肌动作电位延迟后除极；再灌注心肌动作电位延迟后除极；自由基损伤细胞，自由基损伤细胞，ATP，KATP通道通道激活引起心肌激活引起心肌电生电生理改变理改变；再灌注被冲刷；再灌注被冲刷出来的儿茶酚胺出来的儿茶酚胺刺激刺激 受体受体，提高了心肌细，提高了心肌细胞的自律性；胞的自律性；再灌注明显降低心肌纤颤阈；再灌注明显降低心肌纤颤阈；与体内与体内NO水平下降有关。水平下降有关。L-精氨酸精氨酸1982年年Braunwald首次将在再灌注后尽首次将在再灌注后尽管无不可逆性损伤和血流已恢复正常，但管无不可逆性损伤和血流已恢复正常，但局部心肌收缩功能延迟恢复的现象称为局部心肌收缩功能延迟恢复的现象称为“心肌顿抑心肌顿抑”。这种改变常需数小时、数天或数周才能这种改变常需数小时、数天或数周才能恢复正常，其特征为收缩功能障碍。恢复正常，其特征为收缩功能障碍。几十年来，心肌顿抑一直是心血管研究几十年来，心肌顿抑一直是心血管研究领域中最热门的研究课题之一。领域中最热门的研究课题之一。3、心肌顿抑、心肌顿抑(myocardial stunning)（一）心功能变化（一）心功能变化氧自由基爆发生成和钙超载被公认在心肌顿氧自由基爆发生成和钙超载被公认在心肌顿抑的病理发生中起关键作用，而前列环素和血抑的病理发生中起关键作用，而前列环素和血管紧张素转换酶管紧张素转换酶(ACE)抑制及随后发生的缓激肽抑制及随后发生的缓激肽产生增加，均可调节其严重程度。产生增加，均可调节其严重程度。可逆性缺血后心肌的短暂功能抑制，实验动可逆性缺血后心肌的短暂功能抑制，实验动物似乎比人表现得更严重些。物似乎比人表现得更严重些。一般认为，心肌一般认为，心肌顿抑是再灌注损伤的表现。顿抑是再灌注损伤的表现。但也有人认为，这是一种对心肌的保护作用但也有人认为，这是一种对心肌的保护作用,通过使缺血通过使缺血-再灌注的心肌耗氧量减少，从而限再灌注的心肌耗氧量减少，从而限制心肌坏死的发生。制心肌坏死的发生。（一）心功能变化（一）心功能变化（三）心肌超微结构变化（三）心肌超微结构变化 基底膜部分缺失，质膜破坏，损伤迅即基底膜部分缺失，质膜破坏，损伤迅即扩展到整个细胞，使扩展到整个细胞，使肌原纤维结构破坏肌原纤维结构破坏(出出现严重收缩带、肌丝断裂、溶解现严重收缩带、肌丝断裂、溶解)，线粒体线粒体损伤损伤(极度肿胀、嵴断裂、溶解，空泡形成极度肿胀、嵴断裂、溶解，空泡形成,基质内磷酸盐沉积形成的致密物增多基质内磷酸盐沉积形成的致密物增多)。（二）心肌能量代谢变化（二）心肌能量代谢变化 氧化磷酸化功能障碍，氧化磷酸化功能障碍，ATP产生减少，产生减少，心肌心肌ATP、CP(磷酸肌酸磷酸肌酸)含量迅速降低，含量迅速降低，尤以尤以CP明显。明显。脑对缺氧最为敏感，脑对缺氧最为敏感，G有氧氧化供能。脑有氧氧化供能。脑缺血时间较长可引起严重的不可逆性损伤。缺血时间较长可引起严重的不可逆性损伤。1 1、能量代谢变化、能量代谢变化 脑缺血后短时间脑缺血后短时间ATP、葡萄糖、糖原等均葡萄糖、糖原等均减少，乳酸明显增加。缺血时减少，乳酸明显增加。缺血时cAMP增加，增加，cGMP减少，再灌注后更著。由于减少，再灌注后更著。由于cAMP上升上升可导致磷脂酶激活，使磷脂降解，游离脂肪可导致磷脂酶激活，使磷脂降解，游离脂肪酸增多，缺血后再灌注时，自由基产生增多酸增多，缺血后再灌注时，自由基产生增多与游离脂肪酸作用，使与游离脂肪酸作用，使过氧化脂质过氧化脂质生成增多，生成增多，损伤生物膜。损伤生物膜。二、脑二、脑IRIIRI变化变化 2 2、氨基酸代谢变化、氨基酸代谢变化在脑缺血在脑缺血-再灌注期，脑组织内的兴奋再灌注期，脑组织内的兴奋性氨基酸性氨基酸(谷氨酸谷氨酸/天门冬氨酸天门冬氨酸)降低，抑制性降低，抑制性氨基酸氨基酸(丙氨酸丙氨酸/-氨基丁酸氨基丁酸/甘氨酸甘氨酸/牛磺酸牛磺酸)升高。升高。兴奋性氨基酸含量越低，脑组织超微结兴奋性氨基酸含量越低，脑组织超微结构改变也越严重。构改变也越严重。3 3、组织学变化、组织学变化缺血时最明显的组织变化为缺血时最明显的组织变化为脑水肿脑水肿及及脑细胞坏死脑细胞坏死，两者互为因果。，两者互为因果。二、脑二、脑IRIIRI变化变化严重肠管缺血严重肠管缺血-再灌注损伤的特征为再灌注损伤的特征为粘膜粘膜损伤损伤，引起广泛肠管功能障碍及粘膜屏障，引起广泛肠管功能障碍及粘膜屏障的通透性增高的通透性增高,甚至导致肠缺血性休克。甚至导致肠缺血性休克。小肠易发生缺血小肠易发生缺血-再灌注损伤的一个重要再灌注损伤的一个重要原因，原因，在于小肠血管内皮中的在于小肠血管内皮中的XD和和XO的活的活性在体内各脏器中是最高的性在体内各脏器中是最高的，再灌注时易，再灌注时易产生大量自由基。产生大量自由基。肾肺骨骼肌缺血肾肺骨骼肌缺血-再灌注损伤亦各具特点再灌注损伤亦各具特点.三、其它器官三、其它器官IRIIRI的变化的变化不同器官耐受缺血的时间不尽相同，如不同器官耐受缺血的时间不尽相同，如脑约脑约30分钟，心约分钟，心约1小时。尽可能在诱发再小时。尽可能在诱发再灌注损伤的缺血时间前恢复血流，避免再灌注损伤的缺血时间前恢复血流，避免再灌注损伤。灌注损伤。注意再灌注时的注意再灌注时的低压、低流、低温、低低压、低流、低温、低pH、低钠、低钙低钠、低钙可避免发生各种反常。可避免发生各种反常。一、消除缺血原因，尽早恢复血流一、消除缺血原因，尽早恢复血流缺血组织酵解过程增强，因而补充糖酵缺血组织酵解过程增强，因而补充糖酵解底物有保护缺血组织的作用，纠正代酸，解底物有保护缺血组织的作用，纠正代酸，有利于生物膜功能的恢复。缺血时线粒体有利于生物膜功能的恢复。缺血时线粒体氧化磷酸化受阻氧化磷酸化受阻,可给予外源性可给予外源性ATP,磷酸肌磷酸肌酸酸,细胞色素细胞色素C等等。二、改善缺血组织的代谢二、改善缺血组织的代谢给予具有稳定溶酶体膜作用的给予具有稳定溶酶体膜作用的糖皮质糖皮质激素激素、阻断中性粒细胞和内皮细胞间粘、阻断中性粒细胞和内皮细胞间粘附反应的特定粘附分子的单抗以及各种附反应的特定粘附分子的单抗以及各种炎症介质的拮抗剂等，均可明显减轻缺炎症介质的拮抗剂等，均可明显减轻缺血血-再灌注损伤。再灌注损伤。如：如：PMN抗血清、羟基脲抗血清、羟基脲 三、减轻炎症反应三、减轻炎症反应 1 1、低分子自由基清除剂、低分子自由基清除剂如维生素如维生素E(-生育酚生育酚)、维生素、维生素A(-胡萝卜素胡萝卜素)、维生素、维生素C(抗坏血酸抗坏血酸)和谷胱和谷胱甘肽等能还原甘肽等能还原O2、1O2、脂质自由基等。脂质自由基等。2 2、酶性自由基清除剂、酶性自由基清除剂如过氧化氢酶如过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶能清过氧化物酶能清除除H2O2/OH；SOD能清除能清除O2。铜蓝铜蓝蛋白、蛋白、DMSO能清除能清除OH。现已证明，丹参、人参、甘露醇等许现已证明，丹参、人参、甘露醇等许多中西药，也具有清除自由基的作用。多中西药，也具有清除自由基的作用。四、清除自由基四、清除自由基五、细胞保护剂的应用五、细胞保护剂的应用有学者提出采用内、外源性细胞保护有学者提出采用内、外源性细胞保护剂，如牛磺酸，金属硫蛋白等，可增强剂，如牛磺酸，金属硫蛋白等，可增强细胞对内环境紊乱的耐受力而起到细胞细胞对内环境紊乱的耐受力而起到细胞保护作用。保护作用。腺苷可解除微血管痉挛，减轻血小板腺苷可解除微血管痉挛，减轻血小板聚集，对心肌具有保护作用。聚集，对心肌具有保护作用。可减轻钙超载的钙通道阻断剂，如异可减轻钙超载的钙通道阻断剂，如异搏定搏定(维拉帕米维拉帕米)等，也可酌情等，也可酌情选用选用。六、其六、其它它1、缺血预处理、缺血预处理（IPC）2、ICAM、TNF单克隆抗体单克隆抗体3、L-精氨酸、精氨酸、PGE2、甘露醇、甘露醇Inner Mongolia Medical CollegePTCAPTCA肠缺血肠缺