缺血再灌注损伤专家讲座.pptx

缺血再灌注损伤缺血再灌注损伤（Ischemia-reperfusion injury I/RIschemia-reperfusion injury I/R）一、定义：一、定义：在在一一定定时时间间缺缺血血基基础础上上，恢恢复复缺缺血血组组织织血血流流灌灌注后引发更为严重损伤称之注后引发更为严重损伤称之。I/R I/R是在临床实践中采取了一些新技术、新方法是在临床实践中采取了一些新技术、新方法后出现一新课题。比如，显微外科技术用于断肢（指、后出现一新课题。比如，显微外科技术用于断肢（指、趾）再植、器官移植；血管搭桥术用于脑血管栓塞、介趾）再植、器官移植；血管搭桥术用于脑血管栓塞、介入治疗用于心肌梗塞、脑血管梗塞等。这些新技术、新入治疗用于心肌梗塞、脑血管梗塞等。这些新技术、新方法在临床应用大多取得预期疗效，取得较满意效果。方法在临床应用大多取得预期疗效，取得较满意效果。不过也出现同一技术或同一方法治疗同一个疾病不但未不过也出现同一技术或同一方法治疗同一个疾病不但未取得预期疗效，反而使原来缺血组织出现更为严重损伤。取得预期疗效，反而使原来缺血组织出现更为严重损伤。所以，临床工作需要迫切处理这一课题。这也是本所以，临床工作需要迫切处理这一课题。这也是本章讨论重点章讨论重点 缺血再灌注损伤第1页二、缺血再灌注损伤发生条件二、缺血再灌注损伤发生条件 为为何何同同一一个个疾疾病病使使用用同同一一个个治治疗疗办办法法会会出出现现切切然然相相反反结结果果呢呢？这这就就是是要要介介绍绍缺缺血血再再灌灌注注损伤发生条件。损伤发生条件。（一）缺血时间（一）缺血时间：试验证实结扎大鼠冠状动脉时间少于试验证实结扎大鼠冠状动脉时间少于5 5分钟分钟再解除结扎不会发生心肌损伤；结扎时间在再解除结扎不会发生心肌损伤；结扎时间在5 51010分钟之内再解除结扎发生心肌损伤。假如结扎分钟之内再解除结扎发生心肌损伤。假如结扎时间超出时间超出1010分钟再解除结扎也不发生心肌损伤。分钟再解除结扎也不发生心肌损伤。因为结扎时间短心肌未受影响，而结扎时间过长，因为结扎时间短心肌未受影响，而结扎时间过长，心肌已发生了最为严重损伤坏死。心肌已发生了最为严重损伤坏死。缺血再灌注损伤第2页（二）组织对缺氧耐受性（二）组织对缺氧耐受性：耗氧耗能多组织对缺氧敏感，也即对缺氧不耐耗氧耗能多组织对缺氧敏感，也即对缺氧不耐受。一旦发生缺血缺氧，组织代谢、功效首先发生受。一旦发生缺血缺氧，组织代谢、功效首先发生改变。改变。所以，心肌、脑组织轻易发生缺血再灌注损伤，所以，心肌、脑组织轻易发生缺血再灌注损伤，动物（大鼠）心肌也就成为人类研究缺血再灌注损动物（大鼠）心肌也就成为人类研究缺血再灌注损伤发生机制理想材料。伤发生机制理想材料。本教材中相关缺血再灌注损伤发生机制认识大本教材中相关缺血再灌注损伤发生机制认识大多起源于动物试验。多起源于动物试验。相反，对缺氧耐受组织不轻易发生缺血再灌注相反，对缺氧耐受组织不轻易发生缺血再灌注损伤。损伤。缺血再灌注损伤第3页三、缺血再灌注损伤发生机制三、缺血再灌注损伤发生机制 （一）能量缺乏（一）能量缺乏：动物试验及临床资料发觉，恢复缺血组织血流灌注动物试验及临床资料发觉，恢复缺血组织血流灌注后，缺血组织依然处于能量不足状态。后，缺血组织依然处于能量不足状态。比如在心脏换瓣术中，在心脏停跳、停跳比如在心脏换瓣术中，在心脏停跳、停跳4040分钟、分钟、换瓣手术结束、恢复心肌血液灌注换瓣手术结束、恢复心肌血液灌注2020分钟等不一样时间分钟等不一样时间取少许心肌组织测定心肌内取少许心肌组织测定心肌内ATPATP含量发觉，心脏停跳含量发觉，心脏停跳4040分钟时心肌内分钟时心肌内ATPATP含量高于恢复心肌血液灌注含量高于恢复心肌血液灌注2020分钟时分钟时心肌内心肌内ATPATP含量。含量。动物试验深入证实心肌内动物试验深入证实心肌内ATPATP含量恢复在术后含量恢复在术后6 6周。周。说明心肌经历一定时间缺血后即使恢复了心肌血液灌注，说明心肌经历一定时间缺血后即使恢复了心肌血液灌注，不过其能量代谢恢复需要较长时间。不过其能量代谢恢复需要较长时间。为何在恢复心肌血液灌注后，心肌能量代谢短时间为何在恢复心肌血液灌注后，心肌能量代谢短时间内不能恢复呢？深入研究证实与以下原因相关内不能恢复呢？深入研究证实与以下原因相关 缺血再灌注损伤第4页1 1、线粒体损伤、线粒体损伤：缺缺血血组组织织内内钙钙离离子子沉沉积积、影影响响线线粒粒体体内内生生物物氧氧化化酶酶活活性性，致致使使能能量量生生成成障障碍碍；缺缺血血组组织织内内氧氧自自由由基基生生成成增增多多，氧自由基损伤线粒体，加重能量代谢障碍。氧自由基损伤线粒体，加重能量代谢障碍。2 2、缺乏合成、缺乏合成ATPATP前身物质前身物质：在在缺缺血血组组织织内内ATPATP降降解解产产物物腺腺苷苷、肌肌酐酐、次次黄黄嘌嘌呤呤等等增增多多。恢恢复复血血流流灌灌注注后后，血血流流将将ATPATP降降解解产产物物运运走走。细细胞胞物物质质氧氧化化产产生生能能量量缺缺乏乏与与合合成成ATPATP前前身身物物质质结结合合，所所以以恢恢复复缺缺血血组组织织血血液液灌灌注注后后，短短时时间间内内缺缺血血组组织织内内ATPATP含含量量未未能恢复正常。能恢复正常。依据此理论在灌注液中加入肌酐可促进能量代谢恢复。依据此理论在灌注液中加入肌酐可促进能量代谢恢复。缺血再灌注损伤第5页缺血组织能量缺乏临床资料心脏换瓣手术开始心脏换瓣手术开始心肌供血停顿心肌供血停顿心肌缺血心肌缺血换瓣手术换瓣手术进行进行4040分钟分钟换瓣手术结束换瓣手术结束心肌供血恢复心肌供血恢复心肌供血恢心肌供血恢复后复后2020分钟分钟心肌组织内心肌组织内ATPATP含量最高含量最高心肌组织内心肌组织内ATPATP含量高于含量高于恢复心肌供血恢复心肌供血后后2020分钟分钟心肌组织内心肌组织内ATPATP含量最低含量最低心肌组织内心肌组织内ATPATP含量低含量低于心肌缺血于心肌缺血4040分钟时分钟时心脏换瓣手术过程中不一样时间心肌组织内心脏换瓣手术过程中不一样时间心肌组织内ATPATP含量测定结果含量测定结果缺血再灌注损伤第6页（二）钙超载（二）钙超载 研究发觉缺血组织细胞内钙离子增多。研究发觉缺血组织细胞内钙离子增多。细胞内钙离子增多机制细胞内钙离子增多机制：1 1、缺缺血血缺缺氧氧致致使使组组织织内内ATPATP不不足足，糖糖酵酵解解增增强强乳乳酸酸生生成成增增多多，细细胞胞内内氢氢离离子子与与细细胞胞外外钠钠离离子子交交换换，细细胞胞内内钠钠离离子子增增多多与与细细胞胞外外钙钙离离子子交交换换，致致使使细细胞胞内内钙钙离离子子增增多。多。2 2、缺缺血血组组织织因因能能量量不不足足，细细胞胞膜膜及及肌肌浆浆网网膜膜钙钙离离子子泵泵活活性性降降低低，不不能能有有效效将将细细胞胞内内钙钙离离子子泵泵至至细细胞胞外外或或摄入肌浆网，胞浆中钙离子增多。摄入肌浆网，胞浆中钙离子增多。3 3、自由基损伤细胞膜，细胞外钙离子顺浓度差进、自由基损伤细胞膜，细胞外钙离子顺浓度差进入细胞内。入细胞内。以上是缺血组织内钙离子超载发生机制以上是缺血组织内钙离子超载发生机制。缺血再灌注损伤第7页细胞内钙超载机制细胞内钙超载机制能量缺乏能量缺乏H Ha a+NaNa+CaCa2+2+自由基损伤自由基损伤膜通透性增加膜通透性增加肌浆网肌浆网钙钙ATPATP酶酶钙离子转运障碍钙离子转运障碍1 123缺血再灌注损伤第8页钙超载对细胞影响钙超载对细胞影响：1 1、细细胞胞内内钙钙离离子子增增多多，以以钙钙盐盐形形式式沉沉积积在在线线粒粒体体内内，损损伤伤线线粒粒体体，加加重重能量代谢障碍。能量代谢障碍。2 2、细胞内钙离子增多，促进氧自、细胞内钙离子增多，促进氧自由基生成，氧自由基生成量超出组织去由基生成，氧自由基生成量超出组织去除能力时，氧自由基又加重组织损伤。除能力时，氧自由基又加重组织损伤。缺血再灌注损伤第9页（三）自由基（三）自由基 1 1、定义：、定义：外外层层轨轨道道含含有有一一个个不不配配对对电电子子原原子子（团团）、分子总称。由氧诱发产生自由基称为氧自由基分子总称。由氧诱发产生自由基称为氧自由基。288原子核原子核缺血再灌注损伤第10页2 2、氧自由基生成氧自由基生成：生物氧化过程中，分子氧生物氧化过程中，分子氧依次依次与三羧酸循环过程中与三羧酸循环过程中脱下脱下4 4个氢逐一结合而被还原成个氢逐一结合而被还原成2 2分子水。分子水。在此过程中先后产生超氧自由基、过氧化氢和羟自在此过程中先后产生超氧自由基、过氧化氢和羟自由基。由基。所以，在正常物质代谢过程中就有氧自由基生成。只是所以，在正常物质代谢过程中就有氧自由基生成。只是在长久生物进化过程中，细胞内存在强大自由基去除系统。在长久生物进化过程中，细胞内存在强大自由基去除系统。包含超氧化物歧化酶（包含超氧化物歧化酶（SODSOD）、过氧化氢（物）酶等。）、过氧化氢（物）酶等。缺血再灌注损伤第11页正常代谢过程中氧自由基生成正常代谢过程中氧自由基生成O2+4H2H2O氧自由基生成氧自由基生成O2e超氧自由基超氧自由基eH2O2+e羟自由基羟自由基H2O+eH2O缺血再灌注损伤第12页3 3、氧自由基生成增多机制、氧自由基生成增多机制 （1 1）黄嘌呤氧化酶形成黄嘌呤氧化酶形成：在血管内皮细胞内含有丰富黄嘌呤脱氢酶。在血管内皮细胞内含有丰富黄嘌呤脱氢酶。细胞内钙离子超载，激活钙依赖蛋白水解酶，使黄细胞内钙离子超载，激活钙依赖蛋白水解酶，使黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶。嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶。黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤并深入转黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤并深入转变为尿酸过程中都是脱电子过程。变为尿酸过程中都是脱电子过程。所以，恢复血液灌注后，随血流进入组织氧不能完所以，恢复血液灌注后，随血流进入组织氧不能完全被还原为水，其中部分氧因不能依次结合全被还原为水，其中部分氧因不能依次结合4 4个电子而个电子而生成氧自由基生成氧自由基 缺血再灌注损伤第13页缺血再灌注损伤时氧自由基生成增多机制之一缺血再灌注损伤时氧自由基生成增多机制之一组织缺血组织缺血ATPATP降解降解ADPAMPADPAMP腺苷肌酐腺苷肌酐次黄嘌呤次黄嘌呤细胞内钙超载细胞内钙超载激活钙依赖蛋白水解酶激活钙依赖蛋白水解酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸脱电子脱电子O2接收电子接收电子氧自由基氧自由基损伤组织损伤组织缺血再灌注损伤第14页（2 2）中性粒细胞中性粒细胞：缺缺血血组组织织区区域域因因白白细细胞胞趋趋化化物物质质（LTB4LTB4）作作用用，中中性性粒粒细细胞胞浸浸润润、聚聚集集，中中性性粒粒细细胞胞在在呼呼吸吸暴暴发发过过程程中中就就有有氧氧自自由基生成。由基生成。（3 3）缺血组织细胞内钙离子沉积，影响缺血组织细胞内钙离子沉积，影响细胞色素氧化酶系传递电子能力，恢复细胞色素氧化酶系传递电子能力，恢复血液灌注后，弥散到组织内氧部分经单血液灌注后，弥散到组织内氧部分经单电子还原生成氧自由基电子还原生成氧自由基。缺血再灌注损伤第15页4 4、自由基损伤、自由基损伤 因自由基外层轨道上有一个不配正确电子，因自由基外层轨道上有一个不配正确电子，其其化学性质十分活泼化学性质十分活泼，从其它物质分子结构外层，从其它物质分子结构外层轨道上夺取电子，引发一个生成新自由基连锁反轨道上夺取电子，引发一个生成新自由基连锁反应。应。被夺取电子物质分子结构因缺乏一个电子发被夺取电子物质分子结构因缺乏一个电子发生结构改变受损同时生成新自由基。生结构改变受损同时生成新自由基。自由基对细胞损伤包含细胞各种结组成份。自由基对细胞损伤包含细胞各种结组成份。缺血再灌注损伤第16页（1 1）细胞膜）细胞膜：细胞膜为双层脂质结构，其中含有多个不饱和细胞膜为双层脂质结构，其中含有多个不饱和脂肪酸，即含有多个双键结构（存在共用电子对，脂肪酸，即含有多个双键结构（存在共用电子对，化学键键力相对较弱）此处电子（氢离子）往往是化学键键力相对较弱）此处电子（氢离子）往往是自由基攻击（夺取）目标。自由基攻击（夺取）目标。细胞膜双层脂质结构决定了细胞膜含有流动性、细胞膜双层脂质结构决定了细胞膜含有流动性、液态性。细胞膜内相嵌有蛋白质、细胞膜表面也有液态性。细胞膜内相嵌有蛋白质、细胞膜表面也有蛋白质，这些蛋白质含有受体、离子泵、离子通道蛋白质，这些蛋白质含有受体、离子泵、离子通道等各种功效。等各种功效。蛋白质巯基（蛋白质巯基（SHSH）上氢也是自由基夺取目标。）上氢也是自由基夺取目标。在自由基攻击下细胞膜脂质之间、蛋白质之间、脂在自由基攻击下细胞膜脂质之间、蛋白质之间、脂质与蛋白质之间结合。破坏细胞膜分子结构。发生质与蛋白质之间结合。破坏细胞膜分子结构。发生各种功效障碍。各种功效障碍。缺血再灌注损伤第17页 （2 2）蛋白质）蛋白质不不但但细细胞胞膜膜蛋蛋白白受受损损，细细胞胞内内蛋蛋白白质质在在自自由由基基攻攻击击下下蛋蛋白白质质之之间间、蛋蛋白白质质与与脂脂质质之之间间发发生生交交联联、聚聚合合。蛋蛋白白质质分分子子结结构构及及蛋蛋白白质质空空间间构构型型发发生生改改变变，蛋蛋白质功效丧失。白质功效丧失。（3 3）核酸）核酸：核酸结构中碱基受自由基作用发生核酸结构中碱基受自由基作用发生断裂、畸变。遗传信息改变。是肿瘤发断裂、畸变。遗传信息改变。是肿瘤发生主要原因。生主要原因。缺血再灌注损伤第18页（四）白细胞作用（四）白细胞作用 缺血组织损伤产生白细胞趋化物质；缺血组缺血组织损伤产生白细胞趋化物质；缺血组织区域毛细血管内皮肿胀，血流中白细胞嵌顿。织区域毛细血管内皮肿胀，血流中白细胞嵌顿。所以大量试验资料证实缺血组织区域有大量所以大量试验资料证实缺血组织区域有大量白细胞浸润、聚集。白细胞浸润、聚集。嵌顿白细胞不但加重循环障碍还可释放炎症嵌顿白细胞不但加重循环障碍还可释放炎症介质、溶酶体酶、氧自由基等加重组织损伤。介质、溶酶体酶、氧自由基等加重组织损伤。缺血再灌注损伤第19页穿膜糖蛋白穿膜糖蛋白膜表面蛋白膜表面蛋白磷脂磷脂蛋白质断裂蛋白质断裂蛋白质之间交联蛋白质之间交联二硫交联二硫交联脂质之间交联脂质之间交联脂肪酸氧化脂肪酸氧化脂质蛋白质交联脂质蛋白质交联缺血再灌注损伤第20页（五）无复流现象（五）无复流现象 试试验验中中发发觉觉，缺缺血血组组织织恢恢复复血血流流灌灌注注后后，只只有有2020组组织织恢恢复复了了血血液液灌灌注注，大大多多数数组组织织依依然然处处于于连连续续缺缺血血状态。称之为状态。称之为无复流现象无复流现象。其发生与以下原因相关。其发生与以下原因相关。组织缺血缺氧，能量不足。细胞膜钠泵活性降低，组织缺血缺氧，能量不足。细胞膜钠泵活性降低，细胞内钠离子增多，细胞水肿，压迫周围毛细血管。血细胞内钠离子增多，细胞水肿，压迫周围毛细血管。血流难以经过；流难以经过；毛细血管内皮肿胀、阻塞血管，血流难以经过。毛毛细血管内皮肿胀、阻塞血管，血流难以经过。毛细血管无血流经过，是缺血组织损伤加重原因之一。细血管无血流经过，是缺血组织损伤加重原因之一。缺血再灌注损伤第21页