第十三章-缺血再灌注损伤.ppt

缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)(gunzh)(gunzh)损损伤伤（Ischemia-reperfusion injury)第一页，共六十四页。学习学习(xux)(xux)目标目标了解了解缺血再灌注(gunzh)损伤的防治措施。掌握掌握(zhngw)缺血再灌注损伤的概念；发生机制 中自由基的作用、钙超载、白细胞的作用。熟悉熟悉缺血再灌注损伤的发生原因与条件；心、脑缺血再灌注损伤的主要变化。第二页，共六十四页。1 1年年，SewellSewell结结扎扎(jiz)(jiz)狗狗冠冠状状动动脉脉后后，如如突突然然解解除除结结扎扎(jiz)(jiz)，恢恢复复血血流流，动物室颤而死亡。动物室颤而死亡。简史第三页，共六十四页。l年年，JenningsJennings第第一一次次提提出出心肌再灌注心肌再灌注(gunzh)(gunzh)损伤损伤的概念的概念 在心肌缺血恢复血流后在心肌缺血恢复血流后缺血心肌的损伤反而缺血心肌的损伤反而(fn(fn r)r)加重加重一个新的医学问题逐渐给人们认识一个新的医学问题逐渐给人们认识第四页，共六十四页。l6 6年，年，Bulkley Bulkley 和和HutchinsHutchins发发现冠脉搭桥血管再通后的病人发生现冠脉搭桥血管再通后的病人发生心肌细胞反常性坏死心肌细胞反常性坏死l年，年，GreenbergGreenberg等证实猫等证实猫小肠缺血小肠缺血3 3小时小时(xiosh)(xiosh)后再灌注时，后再灌注时，粘膜损伤更严重粘膜损伤更严重第五页，共六十四页。临床临床(ln(ln(ln(ln chun)chun)chun)chun)l休克、休克、DICDIC微循环再通微循环再通l 冠脉解痉、各种动脉搭桥术冠脉解痉、各种动脉搭桥术l 心脑血管栓塞再通（溶栓治疗心脑血管栓塞再通（溶栓治疗 自然自然(zrn)(zrn)再通）再通）l 心肺手术体外循环后心肺复苏心肺手术体外循环后心肺复苏l 断肢再植、器官移植血供恢复断肢再植、器官移植血供恢复等等第六页，共六十四页。某些缺血的组织器官在恢复血流后，细某些缺血的组织器官在恢复血流后，细胞功能障碍和结构破坏反而加重，这种由胞功能障碍和结构破坏反而加重，这种由血液血液(xuy)再灌注引发的组织损伤加重的现象，再灌注引发的组织损伤加重的现象，称为称为“缺血再灌注损伤缺血再灌注损伤”。概念概念(ginin)(ginin)(ginin)(ginin)ischemia-reperfusion injury第七页，共六十四页。第一节第一节 缺血再灌注损伤的缺血再灌注损伤的原因原因(yunyn)(yunyn)(yunyn)(yunyn)与条件（影响因素）与条件（影响因素）第八页，共六十四页。原因原因先缺血，后复灌先缺血，后复灌l 缺血时间缺血时间 l 侧支循环侧支循环 l 需氧程度需氧程度(chngd)(chngd)l 再灌注条件再灌注条件影响影响(yngxing)因素因素第九页，共六十四页。缺血时间缺血时间对大鼠再灌注对大鼠再灌注(gunzh)(gunzh)心律失常的心律失常的影响影响0 0101020203030404050506060707080809090100100发生率（发生率（%）5min5min10min10min30min30min缺血时间（缺血时间（min)min)室性心律失常室性心律失常室性心动过速室性心动过速心室纤颤心室纤颤第十页，共六十四页。第二节第二节 缺血再灌注损伤的缺血再灌注损伤的发生发生(fshng)(fshng)(fshng)(fshng)机制机制第十一页，共六十四页。自由基的作用自由基的作用(zuyng)(zuyng)钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用(zuyng)(zuyng)第十二页，共六十四页。概念概念(ginin)(ginin)外层轨道上具有单个不配对外层轨道上具有单个不配对(pi du)电子电子的原子、原子团和分子的总称。的原子、原子团和分子的总称。自由基（自由基（free radical）“游离游离(yul)基基”第十三页，共六十四页。种类种类(zhngli)(zhngli)1 1氧自由基：由氧诱发氧自由基：由氧诱发(yuf)的自由基。的自由基。(oxygen free radical,OFR)主要主要(zhyo)包括：包括：OHO-2（超氧阴离子）（超氧阴离子）（羟自由基）（羟自由基）OO*OO*第十四页，共六十四页。O2+4e-+4H+=2H2OO2+e-+2H+=H2O2H2O2+e-+H+=H2O+OH2%机体机体(jt)(jt)(jt)(jt)正常氧代谢正常氧代谢98%O2+e-=O2第十五页，共六十四页。氧分子外层轨道中的两个电子其中一个氧分子外层轨道中的两个电子其中一个发生反向自旋改变发生反向自旋改变(gibin)(gibin),这种分子称为单线态氧。这种分子称为单线态氧。（singlet Oxygen）单线态氧单线态氧1O2活性氧活性氧 由氧形成的，化学性质较基态氧活泼由氧形成的，化学性质较基态氧活泼(hu po)(hu po)的的含氧代谢产物。氧自由基、含氧代谢产物。氧自由基、H2O2、单线态氧、单线态氧都属于活性氧。都属于活性氧。（reactive Oxygen）第十六页，共六十四页。种类种类(zhngli)(zhngli)2 2脂性自由基：氧自由基与多价不饱和脂脂性自由基：氧自由基与多价不饱和脂 肪酸作用后生成肪酸作用后生成(shn chn)的中间代的中间代 谢产物。谢产物。脂自由基（脂自由基（L ）脂氧自由基（脂氧自由基（LO ）脂过氧自由基（脂过氧自由基（LOO ）第十七页，共六十四页。氧自由基的清除氧自由基的清除(qngch)(qngch)（1）低分子清除剂）低分子清除剂 一些一些(yxi)低分子的化合物低分子的化合物VitE、VitA、VitC、还原性谷光甘肽等可以给出电子可以给出电子(dinz)使自由基还原使自由基还原第十八页，共六十四页。（2 2）酶性清除剂）酶性清除剂 过氧化氢过氧化氢(u yn hu qn)(u yn hu qn)酶酶(CAT)(CAT)谷光甘肽过氧化物谷光甘肽过氧化物(u yn hu w)(u yn hu w)酶酶超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶MnSODCuZnSOD第十九页，共六十四页。缺血缺血-再灌注时氧自由基再灌注时氧自由基生成生成(shn chn)(shn chn)(shn chn)(shn chn)增多的机制增多的机制第二十页，共六十四页。缺缺血血期期再再灌灌注注(gunzh)期期O2黄嘌呤氧化酶途径黄嘌呤氧化酶途径(tjng)ATPADPAMP钙泵失灵钙泵失灵胞内胞内Ca2+ATP 次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤O2 H2O XO尿酸尿酸O2 H2O Ca2+依赖依赖(yli)蛋蛋白酶白酶XDXOOH第二十一页，共六十四页。中中性性粒粒细细胞胞被被激激活活而而进进行行吞吞噬噬活活动动时时摄摄氧氧量量显显著著增增加加,产产生生大大量量(d(dli ling)ng)氧氧自自由由基基的的过过程程称称为为呼吸爆发。呼吸爆发。中性粒细胞呼吸(hx)爆发（respiratory burst)第二十二页，共六十四页。Ca2+进入进入(jnr)线粒体线粒体 氧经单电子氧经单电子(dinz)还还原原缺氧缺氧(qu yn)MnSOD 线粒体功能障碍ATP O-2第二十三页，共六十四页。肾上腺素肾上腺素甲基转移酶甲基转移酶单胺氧化酶单胺氧化酶香草扁桃酸（正常香草扁桃酸（正常(zhngchng)代谢）代谢）肾排出肾排出(pi ch)应激应激肾上腺素红肾上腺素红儿茶酚胺自身(zshn)氧化O-2第二十四页，共六十四页。自由基在缺血自由基在缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)(gunzh)(gunzh)损伤中的作用损伤中的作用第二十五页，共六十四页。Oxidative attack第二十六页，共六十四页。膜脂质微环境改变膜脂质微环境改变 间接抑制膜蛋白功能间接抑制膜蛋白功能 促花生四烯酸代谢促花生四烯酸代谢(dixi)(dixi)线粒体膜线粒体膜 ：ATP生成障碍生成障碍膜脂质过氧化膜脂质过氧化(lipid peroxidation)抑制抑制(yzh)(yzh)蛋白质功蛋白质功能能第二十七页，共六十四页。蛋白质断裂蛋白质断裂(dun li)蛋白质蛋白质-蛋白质交联蛋白质交联-S-S-CH3-S-脂质脂质-脂质交联脂质交联O二硫交联二硫交联脂质脂质-蛋白蛋白(dnbi)(dnbi)质交质交联联氨基酸氨基酸 氧化氧化(ynghu)(ynghu)OHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂肪从氧化的脂肪酸释出的酸释出的 丙二醛丙二醛MDAMDA第二十八页，共六十四页。80%80%由由OH所致所致(su zh)(su zh)破坏破坏(phui)(phui)核酸和染色核酸和染色体体第二十九页，共六十四页。靶分子化学结构的改变生理功能的改变脂质双键氧化、脂质与脂质交联膜通透性改变、细胞器功能改变、受体构型改变蛋白质双键氧化、巯基氧化抑制酶活性、蛋白质变性、受体构型改变核酸双键氧化、DNA断裂碱基修饰、突变糖类双键氧化糖蛋白变性、受体构型改变氧自由基的损伤氧自由基的损伤(snshng)作用作用第三十页，共六十四页。19661966年年Zimmerman和和Hulsmann描述了一个现象描述了一个现象(xinxing)：钙反常钙反常（calcium paradox）钙超载钙超载（calcium overload）第三十一页，共六十四页。在各种损伤因素作用下在各种损伤因素作用下细胞内钙含量异常增多，引起细胞内钙含量异常增多，引起细胞结构细胞结构(ji(jig gu)u)和功能代谢的进和功能代谢的进一步损害的过程，称为一步损害的过程，称为钙超载钙超载。概念概念(ginin)(ginin)(calcium overload)第三十二页，共六十四页。缺血缺血-再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)(gunzh)(gunzh)时钙超载时钙超载的机制的机制第三十三页，共六十四页。Normally Intracellular Calcium RegulationlA unidirectional pump in the cell membranelAn Na+-Ca2+exchange pumplA calcium uptake system in the mitochondrial membranelA transport system in ER(endoplasmic reticulum)第三十四页，共六十四页。细胞膜损伤(snshng)自由基使膜脂质过氧化自由基使膜脂质过氧化 Ca2+激激活活磷磷脂脂(ln zh)酶酶，膜膜磷磷脂脂(ln zh)降解降解 糖萼层（糖萼层（glycocalyxglycocalyx）分离）分离第三十五页，共六十四页。Na+/Ca2+交换交换(jiohun)异异常常细胞内高细胞内高Na+直接直接(zhji)激活激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白缺血缺血细胞细胞(xbo)内内Na+激活激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白Ca2+进入细胞进入细胞ATPNa+泵泵K+Na+3Na+Ca2+ATPNa+Ca2+Ca2+3Na+第三十六页，共六十四页。细胞内高细胞内高H+间接间接(jin ji)激活激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白质膜质膜Na+/H+交换蛋白主要交换蛋白主要(zhyo)受细胞内受细胞内H+的变化调节的变化调节缺血期缺血期无氧代谢增强，无氧代谢增强，H+产生产生(chnshng)增多增多再灌注期再灌注期组织间液的组织间液的 H+迅速减少迅速减少细胞内外较高细胞内外较高H+浓度差浓度差激活激活Na+/H+交换蛋白交换蛋白细胞内细胞内Na+激活激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白Ca2+进入细胞进入细胞激活激活Na+泵泵第三十七页，共六十四页。3Na+Ca2+Na+K+H+Na+再灌注再灌注(gunzh)时时H+H+Na+Ca2+缺血时缺血时H+第三十八页，共六十四页。PKC间接激活间接激活(j hu)Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白1肾上腺素能受体激活肾上腺素能受体激活G蛋白蛋白(dnbi)-PLC H+/Na+交换激活交换激活第三十九页，共六十四页。钙超载在钙超载在缺血缺血-再灌注再灌注损伤损伤(snshng)(snshng)(snshng)(snshng)中的作用中的作用第四十页，共六十四页。线粒体功能障碍线粒体功能障碍胞浆胞浆Ca2+线粒体摄取钙线粒体摄取钙早期：代偿早期：代偿晚期：磷酸钙形成晚期：磷酸钙形成，ATP消耗消耗、生成、生成激活激活(j hu)(j hu)磷脂磷脂酶酶分解分解(fnji)(fnji)膜磷脂使细胞膜和细胞器膜损伤膜磷脂使细胞膜和细胞器膜损伤第四十一页，共六十四页。再灌注再灌注(gunzh)(gunzh)性心律性心律失常失常一过性内向电流一过性内向电流迟后除极迟后除极促进促进(cjn)(cjn)自由基形自由基形成成激活激活(j hu)(j hu)XO肌原纤维过度收缩肌原纤维过度收缩 胞浆内高胞浆内高Ca2+再灌注消除了再灌注消除了H+对心肌收缩的抑制作用对心肌收缩的抑制作用第四十二页，共六十四页。自由基的作用自由基的作用(zuyng)(zuyng)钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用(zuyng)(zuyng)第四十三页，共六十四页。无复流现象无复流现象 （no-reflow phenomenon)再灌注后，部分再灌注后，部分(b fen)或全部缺血组织不出现血或全部缺血组织不出现血流灌注的现象。流灌注的现象。最先发现于犬心实验最先发现于犬心实验(shyn)。用去粒细胞的血液进行灌注，可明显减轻症状。用去粒细胞的血液进行灌注，可明显减轻症状。第四十四页，共六十四页。再再灌灌注注时时血血管管(xugun)内内皮皮细细胞胞与与白白细细胞胞激激活活表现为表现为:释放释放(shfng)(shfng)多种细胞多种细胞粘附分子粘附分子粘附分子粘附分子 （adhesion molecule）是指由细胞合成是指由细胞合成(hchng)(hchng)的、可促进细胞与细胞之的、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板内皮细胞粘附子、血管细胞粘附分子及血小板内皮细胞粘附分子等。分子等。第四十五页，共六十四页。白细胞激活白细胞激活(j hu)(j hu)途径途径 再灌注时膜磷脂的降解再灌注时膜磷脂的降解(jin ji)(jin ji)，释放出大量趋，释放出大量趋 化因子吸引中性粒细胞聚集，渗出化因子吸引中性粒细胞聚集，渗出 激活的中性粒细胞释放有趋化作用的炎激活的中性粒细胞释放有趋化作用的炎 症介质，促进中性粒细胞聚集、浸润症介质，促进中性粒细胞聚集、浸润 再灌注使中性粒细胞和血管内皮细胞表再灌注使中性粒细胞和血管内皮细胞表 达粘附分子，加剧白细胞聚集、激活达粘附分子，加剧白细胞聚集、激活第四十六页，共六十四页。白白细细胞胞介介导导的的再再灌灌注注(gunzh)损伤损伤微血管内血流变改变微血管内血流变改变(gibin)微血管损伤微血管损伤(snshng)微血管口径改变微血管口径改变微血管通透性增加微血管通透性增加细胞损伤细胞损伤致炎物质的作用致炎物质的作用第四十七页，共六十四页。无无 复复 流流 现现 象象 第四十八页，共六十四页。正常正常(zhngchng)微循环微循环第四十九页，共六十四页。缺血再灌后的微循环障碍缺血再灌后的微循环障碍(zhng(zhng(zhng(zhng i)i)i)i)1 1第五十页，共六十四页。缺血再灌后的微循环障碍缺血再灌后的微循环障碍(zhng i)(zhng i)(zhng i)(zhng i)2 2第五十一页，共六十四页。缺血再灌后的微循环障碍缺血再灌后的微循环障碍(zhng i)(zhng i)(zhng i)(zhng i)3 3第五十二页，共六十四页。OFROFR钙超载钙超载血管血管(xugun)(xugun)内皮内皮中粒细胞中粒细胞代谢、能量代谢、能量(nngling)改变改变IRI机制机制(jzh)小结小结第五十三页，共六十四页。第三节第三节 缺血缺血-再灌注时再灌注时机体的功能机体的功能(gngnng)(gngnng)(gngnng)(gngnng)及代谢变及代谢变化化 第五十四页，共六十四页。心功能变化心功能变化 心脏舒缩功能心脏舒缩功能 心肌顿抑心肌顿抑 (myocardial stunning(myocardial stunning）心心肌肌未未因因缺缺血血发发生生不不可可逆逆损损伤伤，但但在在再再灌灌注注血血流流已已恢恢复复或或基基本本(jbn)(jbn)恢恢复复正正常常后后一一定定时时间间内心肌出现可逆性收缩功能降低的现象内心肌出现可逆性收缩功能降低的现象心电变化心电变化 再灌注性心律失常再灌注性心律失常 心肌能量代谢变化心肌能量代谢变化 心肌超微结构变化心肌超微结构变化心脏心脏(xnzng)的的变化变化第五十五页，共六十四页。脑的变化脑的变化(binhu)脑代谢的变化脑代谢的变化 能量障碍、酸中毒、能量障碍、酸中毒、cAMPcAMP增加而增加而 cGMP cGMP减少、减少、FFAFFA增多增多出现异常脑电波出现异常脑电波 病理性慢波病理性慢波兴奋递质、兴奋递质、抑制递质抑制递质 脑结构变化脑结构变化 脑水肿脑细胞坏死脑水肿脑细胞坏死第五十六页，共六十四页。第四节第四节 防治缺血再灌注防治缺血再灌注(gunzh)(gunzh)(gunzh)(gunzh)损损伤伤的病理生理基础的病理生理基础第五十七页，共六十四页。尽早恢复血流，尽量缩短缺血时间尽早恢复血流，尽量缩短缺血时间采用低压、低温、低钙再灌注液采用低压、低温、低钙再灌注液应用应用(yngyng)(yngyng)清除自由基及活性氧药物清除自由基及活性氧药物钙拮抗剂应用钙拮抗剂应用 补充能量及促进能量生成补充能量及促进能量生成 细细胞保护胞保护预适应预适应 第五十八页，共六十四页。概概 念念细胞保护细胞保护 某些物质具有保护或减轻细胞免受有害物质所某些物质具有保护或减轻细胞免受有害物质所致损伤的作用。致损伤的作用。是一种天然维持稳态的机制，加强是一种天然维持稳态的机制，加强(jiqing)细细胞自我抵抗力。胞自我抵抗力。分分 类类 直接细胞保护直接细胞保护 外源性物质外源性物质 适应性细胞保护适应性细胞保护 预处理预处理第五十九页，共六十四页。概概 念念缺血预适应缺血预适应（ischemic preconditioning）预适应预适应（preconditioning，PC）短期缺血应激使机体组织对随后短期缺血应激使机体组织对随后(suhu)更长时间更长时间缺血再灌注损伤产生明显保护作用的一种适应缺血再灌注损伤产生明显保护作用的一种适应性机制。性机制。梗死面积减少（梗死面积减少（75%75%）心肌心肌(xnj)收缩功能易恢复收缩功能易恢复 避免心律失常避免心律失常心脏心脏(xnzng)保护作用保护作用第六十页，共六十四页。1.缺血再灌注时自由基生成(shn chn)增多机制是什么？4.缺血再灌注时无复流现象是怎么(zn me)产生的？思考题 3.缺血再灌注(gunzh)时钙超载的机制是什么？2.试述自由基对机体的损伤？第六十一页，共六十四页。参考文献参考文献病理(bngl)生理学金惠铭主编，人民卫生出版社人体病理(bngl)生理学王迪浔主编，人民卫生出版社 生理学姚泰主编(zhbin)，人民卫生出版社病理生理学-疾病的机制与防治基础欧阳静萍主编，武汉大学出版社细胞分子病理生理学金惠铭主编，郑州大学出版社第六十二页，共六十四页。The end.Thank you!第六十三页，共六十四页。内容(nirng)总结缺血-再灌注损伤。了解缺血再灌注损伤的防治措施。掌握(zhngw)缺血再灌注损伤的概念。熟悉缺血再灌注损伤的发生原因与条件。第一节 缺血再灌注损伤的原因与条件（影响因素）。O2+e-=O2。缺血-再灌注时氧自由基生成增多的机制。尿酸O2 H2O。自由基在缺血-再灌注损伤中的作用。脂质-脂质交联。双键氧化、脂质与脂质交联。缺血-再灌注时钙超载的机制。钙超载在缺血-再灌注损伤中的作用第六十四页，共六十四页。