缺血再灌注-20171008-以病例为引导.ppt

第七章第七章缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)(gunzh)(gunzh)损伤损伤（IschemiaReperfusioninjury）中南大学病理中南大学病理(bngl)生理学系生理学系张华莉张华莉第一页，共六十页。CONTENTS 概述概述 发病机制发病机制代谢和功能变化代谢和功能变化防治原则防治原则第二页，共六十页。案例案例(n l)(n l)（1 1）患者，女，患者，女，5858岁，因心前区、肩膀、后背持续性疼岁，因心前区、肩膀、后背持续性疼痛伴大汗痛伴大汗8 8小时就诊。小时就诊。近近2 2年劳累后胸闷、气短，经休息后可缓解。年劳累后胸闷、气短，经休息后可缓解。体温体温36C36C，血压为，血压为90/60 mm Hg90/60 mm Hg，脉搏，脉搏6868次次/分，分，呼吸呼吸(hx)(hx)2020次次/分。分。血液生化显示血液生化显示CK 492u/L,CK-MB 57u/L,cTnI 37.3ug/L.CK 492u/L,CK-MB 57u/L,cTnI 37.3ug/L.急查心电图显示：急查心电图显示：V1-V4V1-V4导联的导联的STST段呈弓背向上型段呈弓背向上型抬高，与抬高，与T T波融合呈单向曲线。波融合呈单向曲线。问题：问题：1 1、为什么给病人急查心电图？、为什么给病人急查心电图？2 2、病人的血液生化、病人的血液生化(shn hu)(shn hu)和心电图结果说明什么？和心电图结果说明什么？3 3、病人入院后病人入院后我们该给病人怎样的处理？我们该给病人怎样的处理？第三页，共六十页。第四页，共六十页。PTCA（PercutaneousTransluminalCoronaryAngioplasty）Stent左前降支支架左前降支支架1枚枚右冠状动脉右冠状动脉(gunzhung-dngmi)支架支架1枚枚左回旋支支架左回旋支支架1枚枚第五页，共六十页。案例案例(n l)(n l)（2 2）患者患者(hunzh)(hunzh)手术顺利，术后被送入重症监护病房。手术顺利，术后被送入重症监护病房。第二天上午，患者突然出现心慌、气促、第二天上午，患者突然出现心慌、气促、头晕，心电监护显示室性心动过速。心脏头晕，心电监护显示室性心动过速。心脏彩超显示：室间隔波动幅度减弱，射血分彩超显示：室间隔波动幅度减弱，射血分数为数为59%59%。问题：问题：1 1、病人在术后出现心慌、气促、头晕的原因、病人在术后出现心慌、气促、头晕的原因(yunyn)(yunyn)？2 2、病人出现室性心动过速的可能原因是什么？、病人出现室性心动过速的可能原因是什么？3 3、心脏彩超的结果说明什么？、心脏彩超的结果说明什么？第六页，共六十页。缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)损伤损伤概念概念 ：缺血的缺血的组织、组织、器官经恢复血液灌注后不但不能使其功能器官经恢复血液灌注后不但不能使其功能和结构恢复，和结构恢复，反而加重反而加重其功能障碍和结构其功能障碍和结构损伤的现象称为损伤的现象称为缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury)第七页，共六十页。缺血、缺氧缺血、缺氧(qu yn)(qu yn)时间时间需氧程度需氧程度(chngd)(chngd)侧支循环侧支循环(xnhun)(xnhun)再灌注条件再灌注条件影响因素影响因素第八页，共六十页。活性氧的损伤活性氧的损伤(snshng)作用作用钙超载钙超载白细胞损伤作用白细胞损伤作用发病发病(fbng)机制机制第九页，共六十页。一、活性氧的损伤一、活性氧的损伤(snshng)(snshng)作用作用1、什么、什么(shnme)是活性氧？是活性氧？2、缺血再灌注时活性氧增多的机制是什么？、缺血再灌注时活性氧增多的机制是什么？3、活性氧对细胞会造成怎样的损伤？、活性氧对细胞会造成怎样的损伤？第十页，共六十页。1 1、自由基自由基 (free radical):(free radical):指外层指外层(wi cn)(wi cn)电子轨道电子轨道上含上含 有单个不配对电子的原子、原子团和分子有单个不配对电子的原子、原子团和分子 的总称。的总称。化学性质化学性质(huxu(huxu xngzh)xngzh)活泼活泼氧化性强氧化性强半衰期短半衰期短一、活性氧的损伤作用一、活性氧的损伤作用（一）活性氧的概念（一）活性氧的概念(ginin)(ginin)和种类和种类种类：种类：氧自由基氧自由基 脂性自由基脂性自由基 氮中心自由基氮中心自由基第十一页，共六十页。98%1-2%4e-+4H+细胞色素细胞色素(ss)氧化酶系统氧化酶系统superoxidedismutase(SOD)氧自由基氧自由基 (oxygen free radical)(oxygen free radical)：以氧为：以氧为 中心中心(zhngxn)(zhngxn)的自由基称为氧自由基。如：超氧的自由基称为氧自由基。如：超氧 阴离子阴离子(O(O2 2 )、羟自由基、羟自由基(OH)OH)98%第十二页，共六十页。脂性自由基指氧自由基与多不饱和脂肪脂性自由基指氧自由基与多不饱和脂肪 酸作用酸作用(zuyng)(zuyng)后生成的中间代谢产物，包括后生成的中间代谢产物，包括 烷自由基（烷自由基（L L）、烷氧自由基（）、烷氧自由基（LOLO）、）、烷过氧自由基（烷过氧自由基（LOOLOO）等。）等。第十三页，共六十页。氮中心氮中心(zhngxn)(zhngxn)自由基自由基:包括包括一氧化氮一氧化氮（NONO）、）、过氧亚硝基阴离子（过氧亚硝基阴离子（ONOOONOO-）L-精氨酸精氨酸NOSNADPHNADP+L-胍氨酸胍氨酸+NOO2NO+O2ONOO-ONOO-NO2+OH+H+H2O第十四页，共六十页。氧自由基氧自由基 单线单线(dnxi(dnxin)n)态氧态氧(1O2)过氧化氢过氧化氢(u(u yn hu yn hu qn)qn)(H2O2)2 2、活性氧、活性氧(reactive oxygen species,ROS)(reactive oxygen species,ROS)指化学性质指化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)活泼的含氧代谢物。活泼的含氧代谢物。脂氢过氧化物脂氢过氧化物及其裂解产物及其裂解产物第十五页，共六十页。抗氧化酶抗氧化酶SODSOD过氧化氢过氧化氢(u yn(u yn hu qn)hu qn)酶酶（CATCAT）过氧化物酶过氧化物酶2H2O22H2O+O2CAT清除清除(qngch(qngch)H H2 2OO2 2O2.+O2.+2H+2H+H H2 2O O2 2+O+O2 2SOD(二二)、活性氧的清除、活性氧的清除(qngch)(qngch)Mn-SODCuZn-SOD第十六页，共六十页。非酶性抗氧化物非酶性抗氧化物维生素维生素E E维生素维生素A A维生素维生素C CGSHGSH还原还原(hu(hun yun yun)n)OO2 2、1 1OO2 2、脂质自由基脂质自由基清除清除(qngch(qngch)1 1OO2 2，抑抑制脂质过氧化制脂质过氧化协助维持协助维持(w(wichich)维生维生素素E E的活性状态的活性状态H2O2+2GSH2H2O+GSSGGSHpx第十七页，共六十页。1 1、线粒体内单电子还原生成氧自由基增加、线粒体内单电子还原生成氧自由基增加 2 2、血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成增加、血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成增加 3 3、白细胞呼吸爆发产生、白细胞呼吸爆发产生(chnshng)(chnshng)大量活性氧大量活性氧 4 4、儿茶酚胺的自身氧化、儿茶酚胺的自身氧化（三）缺血（三）缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)时活性氧增多的机制时活性氧增多的机制 第十八页，共六十页。1 1、线粒体内单电子还原生成、线粒体内单电子还原生成(shn chn)(shn chn)氧自由基增加氧自由基增加第十九页，共六十页。2 2血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶形成(xngchng)(xngchng)增加增加 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶10%10%xanthine oxidase,XOxanthine oxidase,XOCaCa+2+2依赖性蛋白酶依赖性蛋白酶 黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶90%90%xanthine dehydrogenase,XDxanthine dehydrogenase,XD第二十页，共六十页。第二十一页，共六十页。3 3、白细胞呼吸爆发、白细胞呼吸爆发(bof)(bof)产生大量活性氧产生大量活性氧白细胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象白细胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象(xinxing)(xinxing)，称呼吸，称呼吸爆发爆发(Respiratory Burst)(Respiratory Burst)。OO2 2H H2 2OO2 2HOClHOClNADPHNADPH oxidase oxidaseNADPHNADPHMPOMPO MPO MPO(myeloperoxidase)(myeloperoxidase)NADPNADP+n ne eu ut tr ro op ph hi il l OHOH NOO2 OONOOONO-OHOH第二十二页，共六十页。缺氧缺氧(qu yn)(qu yn)-再灌注再灌注交感交感-肾上腺髓质系统肾上腺髓质系统(xtng)(xtng)兴奋兴奋儿茶酚胺分泌儿茶酚胺分泌(fnm)(fnm)增多增多代偿调节作用代偿调节作用自氧化产生氧自由基自氧化产生氧自由基4 4、儿茶酚胺的自身氧化、儿茶酚胺的自身氧化第二十三页，共六十页。（四）活性氧的损伤（四）活性氧的损伤(snshng)作用作用第二十四页，共六十页。-S-S-CH3-S-脂质脂质-脂质交联脂质交联OOHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化(ynghu)OHHO从氧化从氧化(ynghu)(ynghu)的脂肪酸释出的的脂肪酸释出的 丙丙二醛（二醛（MDAMDA）膜结构破坏膜结构破坏(phui)(phui)1 1膜脂质过氧化（膜脂质过氧化（lipid peroxidationlipid peroxidation）第二十五页，共六十页。细胞器膜结构破坏细胞器膜结构破坏(phui)(phui)溶酶体破裂溶酶体破裂(pli)(pli)释放溶酶体酶，破坏细胞释放溶酶体酶，破坏细胞 线粒体肿胀、功能障碍，产能减少线粒体肿胀、功能障碍，产能减少 o 肌浆网肌浆网Ca Ca 2+2+-ATP-ATP酶活性降低使摄取的酶活性降低使摄取的 Ca Ca 2+2+减少，导致细胞内钙超负荷减少，导致细胞内钙超负荷第二十六页，共六十页。促进自由基及其他生物促进自由基及其他生物(shngw)(shngw)活性物质生成活性物质生成第二十七页，共六十页。间接间接(jin ji)(jin ji)抑制膜蛋白的功能抑制膜蛋白的功能 减少减少ATPATP生成生成 第二十八页，共六十页。蛋白质蛋白质断裂断裂(dunli)蛋白质蛋白质-蛋白蛋白质交联质交联-S-S-CH3-S-O二硫交联二硫交联脂质脂质-蛋白蛋白(dnbi)(dnbi)质质交联交联氨基酸氨基酸 氧化氧化(ynghu)(ynghu)OHHOOHHO2 2、蛋白质失活、蛋白质失活第二十九页，共六十页。3.DNA3.DNA损伤损伤(snshng)(snshng)80%80%由由 OHOH所致所致(su zh)(su zh)第三十页，共六十页。活性氧的损伤活性氧的损伤(snshng)作用作用钙超载钙超载白细胞损伤作用白细胞损伤作用第三十一页，共六十页。二、钙超载二、钙超载1、什么、什么(shnme)钙超载？钙超载？2、缺血再灌注时钙超载的机制是什么？、缺血再灌注时钙超载的机制是什么？3、钙超载对细胞会造成怎样的损伤？、钙超载对细胞会造成怎样的损伤？第三十二页，共六十页。Na Na+-Ca -Ca 2+2+交换交换(jiohun)(jiohun)体体线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca2+2+Ca2+2+Ca2+泵泵Ca2+Ca2+二、钙超载二、钙超载(一一)细胞细胞(xbo)(xbo)内内Ca Ca 2+2+的稳态调节的稳态调节CaCa2+2+ee：10-2M MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVoltage operatedcalcium channels VOCReceptor operated calcium channels ROC第三十三页，共六十页。（二）缺血再灌注（二）缺血再灌注(gunzh)时钙超载的产生机制时钙超载的产生机制 各种原因引起的细胞内钙含量异常各种原因引起的细胞内钙含量异常增多并导致细胞结构损伤增多并导致细胞结构损伤(snshng)(snshng)和功能代谢和功能代谢障碍的现象，称为障碍的现象，称为钙超载（钙超载（calcium calcium overloadoverload）第三十四页，共六十页。1 1、生物膜通透性增加、生物膜通透性增加 缺血造成细胞膜正常结构的破坏缺血造成细胞膜正常结构的破坏 大量自由基的产生引发细胞膜的脂质过氧化大量自由基的产生引发细胞膜的脂质过氧化 磷脂酶被激活磷脂酶被激活,使膜磷脂使膜磷脂(ln zh)(ln zh)降解加速降解加速 线粒体膜与肌浆网膜损伤线粒体膜与肌浆网膜损伤 第三十五页，共六十页。H+Na+2 2、线粒体线粒体ATPATP合成合成(hchng)(hchng)功能障碍功能障碍第三十六页，共六十页。Na+3 3、NaNa+/Ca/Ca 2+2+交换交换(jiohun)(jiohun)蛋白反向转运增强蛋白反向转运增强Na Na+-Ca -Ca 2+2+交换交换(jiohun)(jiohun)体体线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca2+2+Ca2+2+Na+-K+泵泵Ca2+Na+Na+H H+-Na-Na+交换交换(jiohun)(jiohun)体体Na+H+K+第三十七页，共六十页。4 4、儿茶酚胺增多、儿茶酚胺增多(zn(zn du)du)第三十八页，共六十页。（三）（三）钙超载引起钙超载引起(ynq)(ynq)缺血再灌注损伤的机缺血再灌注损伤的机制制1 1、线粒体功能障碍、线粒体功能障碍2 2、激活、激活(j hu)(j hu)钙依赖性降解酶钙依赖性降解酶 3 3、促进活性氧生成、促进活性氧生成 4 4、心律失常、心律失常第三十九页，共六十页。自由基损伤作用自由基损伤作用(zuyng)钙超载钙超载白细胞损伤作用白细胞损伤作用微循环障碍微循环障碍第四十页，共六十页。1、缺血再灌注时白细胞发生、缺血再灌注时白细胞发生(fshng)怎样的怎样的变化及其机制？变化及其机制？2、白细胞在缺血再灌注损伤中发挥怎样的、白细胞在缺血再灌注损伤中发挥怎样的作用？作用？三、白细胞的损伤三、白细胞的损伤(snshng)(snshng)作用作用第四十一页，共六十页。1.大量大量(dling)趋化因子产生趋化因子产生细胞膜磷脂降解细胞膜磷脂降解,花生四烯酸代谢产物增多花生四烯酸代谢产物增多血浆源性炎症介质产生血浆源性炎症介质产生(chnshng)增多增多,如补体和激肽如补体和激肽细胞源性趋化因子细胞源性趋化因子三、白细胞的损伤作用三、白细胞的损伤作用(zuyng)(zuyng)（一）（一）白细胞聚集的机制白细胞聚集的机制第四十二页，共六十页。2.黏附分子生成黏附分子生成(shnchn)增多增多Selectins：P-&E-selectinonECImmunoglobulinsuperfamily：ICAM-1&VCAM-1onECIntegrins：LeukocyteCD11a/CD18,CD11b/CD18 粘附分子粘附分子 指细胞合成的、可促进细胞与细胞之间、细胞指细胞合成的、可促进细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间粘附的一类与细胞外基质之间粘附的一类(y li)(y li)大分子的总称，如整合大分子的总称，如整合素、选择素、细胞间粘附分子、血管细胞粘附分子及血小素、选择素、细胞间粘附分子、血管细胞粘附分子及血小板内皮细胞粘附分子等。板内皮细胞粘附分子等。第四十三页，共六十页。Copyright 2006 BMJ Publishing Group Ltd.Leukocyte-endothelial cell interactions 第四十四页，共六十页。SELECTINSINTEGRINS、ICAM-1CaptureSlowRollingFirmAdhesionTransmigrationRolling趋化因子趋化因子第四十五页，共六十页。无复流现象无复流现象(xinxing)(xinxing)(no-reflow phenomenon)(no-reflow phenomenon)恢复血液灌注后，缺血区依然得不到充分血流灌恢复血液灌注后，缺血区依然得不到充分血流灌注的现象称无复流现象注的现象称无复流现象 .（二）白细胞聚集（二）白细胞聚集(jj)(jj)在缺血在缺血-再灌注损伤中的作用再灌注损伤中的作用阻塞阻塞(zs)微循环微循环第四十六页，共六十页。2 2释放活性氧释放活性氧 3 3释放各种释放各种(zhn)(zhn)颗粒成分颗粒成分弹性硬蛋白酶、胶原酶和明胶酶弹性硬蛋白酶、胶原酶和明胶酶4.4.产生各种细胞因子产生各种细胞因子 （二）白细胞聚集在缺血（二）白细胞聚集在缺血-再灌注损伤再灌注损伤(snshng)(snshng)中的作用中的作用第四十七页，共六十页。血管血管(xugun)(xugun)内皮细胞内皮细胞白细胞白细胞机制机制(jzh)(jzh)小结小结活性氧活性氧钙超载钙超载缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)损伤损伤第四十八页，共六十页。案例案例(n l)(n l)（2 2）患者手术顺利，术后被送入重症监护病房。患者手术顺利，术后被送入重症监护病房。第二天上午，患者突然出现心慌、气促、第二天上午，患者突然出现心慌、气促、头晕，心电监护显示室性心动过速。心脏头晕，心电监护显示室性心动过速。心脏(xnzng)(xnzng)彩超显示：室间隔波动幅度减弱，射血分彩超显示：室间隔波动幅度减弱，射血分数为数为59%59%。问题：问题：1 1、病人在术后出现心慌、气促、头晕的原因？、病人在术后出现心慌、气促、头晕的原因？2 2、病人出现室性心动过速的可能、病人出现室性心动过速的可能(knng)(knng)原因是什么？原因是什么？3 3、心脏彩超的结果说明什么？、心脏彩超的结果说明什么？第四十九页，共六十页。缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)性心律失常性心律失常 2 2 心肌舒缩功能下降心肌舒缩功能下降 3 3 心肌结构的变化心肌结构的变化自由基和钙自由基和钙超载造成的超载造成的心肌损伤及心肌损伤及再灌注后细再灌注后细胞内外胞内外(n(niwiwi)i)离子离子分布紊乱分布紊乱心肌顿抑（心肌顿抑（myocardial stunning):myocardial stunning):指心肌经短暂缺血并指心肌经短暂缺血并恢复供血后，在一段较长时间内处于恢复供血后，在一段较长时间内处于“低功能状态低功能状态(zhungti)(zhungti)”，常需数小时或数天才可恢复正常功能的现，常需数小时或数天才可恢复正常功能的现象。象。心脏缺血心脏缺血-再灌注损伤再灌注损伤 第五十页，共六十页。缩短缺血时间，尽早恢复血流缩短缺血时间，尽早恢复血流 低压、低温、低低压、低温、低pHpH、低钠、低钠、低钙液灌流低钙液灌流清除活性氧清除活性氧钙拮抗剂的使用钙拮抗剂的使用 抗白细胞疗法抗白细胞疗法(lio f)(lio f)补充能量及促进能量生成补充能量及促进能量生成 7 7启动细胞内源性保护机制启动细胞内源性保护机制 防治防治(fngzh)(fngzh)原则原则第五十一页，共六十页。缺血预适应缺血预适应(shyng)(shyng)（ischemic preconditioning,IPreC)ischemic preconditioning,IPreC)缺血预适应是指组织器官经反复缺血预适应是指组织器官经反复(fnf)(fnf)短暂缺血后，会明显增强对随后短暂缺血后，会明显增强对随后较长时间缺血及再灌注损伤的抵抗力较长时间缺血及再灌注损伤的抵抗力的现象。的现象。第五十二页，共六十页。Murry et al.Circulation 1986:74:1124Four cycles of 5 min of ischemia with intermittent reperfusion were shown to limit infarct size by 75%第五十三页，共六十页。缺血后适应缺血后适应(shyng)(shyng)（ischemic postconditioning,IPostC)ischemic postconditioning,IPostC)缺血后适应是指组织器官在缺血后缺血后适应是指组织器官在缺血后,再灌注前，经反复短暂再灌注前，经反复短暂(dunzn)(dunzn)的再灌注的再灌注处理，会减轻再灌注损伤。处理，会减轻再灌注损伤。第五十四页，共六十页。谢谢谢谢第五十五页，共六十页。SuperoxideDismutase lSuperoxide dismutase(SOD)is one of the primary antioxidant enzymes.lThe first SOD was discovered by J.McCord and I.Fridovich in 1969.(McCord,&Fridovich,JBC 244:6049,1969)lThree members of SOD family have been identified in eukaryotes.They are copper-zinc containing SOD(CuZnSOD,cytosol),manganese containing SOD(MnSOD,mitochondria),and extracellular SOD(EcSOD).lTwo isoforms of SOD in prokaryotes are FeSOD and MnSOD.第五十六页，共六十页。AmyotrophicLateralSclerosis(LouisGehrigDisease)肌萎缩侧索硬化症肌萎缩侧索硬化症StephenWilliamHawkingtheoretical physicistcosmologistA Brief History of Time第五十七页，共六十页。AmyotrophicLateralSclerosis(LouisGehrigDisease)oFataldiseaseoProgressivemotorneurondeathinthebrainandspinalcordo5,000peoplediagnosedperyearoForms:nTwotypesofALS:SporadicnofamilyhistoryFamilialfamilybackgroundn90%oftheknowncasesaresporadic第五十八页，共六十页。WhatgenesarerelatedtoALS?oCopper/zinc Superoxide dismutase 1(SOD1)oHeavy neurofilament subunit(NEFH)oPeripherin(PRPH)oDynactin(DCTN1)第五十九页，共六十页。内容(nirng)总结第七章缺血-再灌注损伤（Ischemia Reperfusion injury）。近2年劳累后胸闷、气短，经休息后可缓解。3、病人入院后我们该给病人怎样的处理。脂质-脂质交联。从氧化的脂肪酸释出的 丙二醛（MDA）。蛋白质-蛋白质交联。大量自由基的产生引发细胞膜的脂质过氧化。线粒体膜与肌浆网膜损伤。恢复(huf)血液灌注后，缺血区依然得不到充分血流灌注的现象称无复流现象.。Dynactin(DCTN1)第六十页，共六十页。