1、,第十章 缺血-再灌注损伤医学院刘靖,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。,病例分析,问题：患者溶栓后出现了什么病理过程?机制？,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
2、血液灌注。,体外循环设备,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.,心脏介入手术,经皮冠状动脉腔内成形术（PTCA）,放置支架,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）。,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
3、：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IRI3 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。 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
4、。,再灌注条件：低压、低流、低pH、低钙等,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？）,氧自由基( oxygen free radical，OFR) 概念：由氧诱发的自由基。 种类：超氧阴离子（O-2）羟自由基（OH）,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。,活性氧（reactive oxygen species，ROS）,种类：单线态氧（1O2）及过氧化氢(H2O2),氧自由基,O2,线粒体,9899%,ATP,12%,NADPH氧化酶黄嘌呤氧化酶P450细胞色素单加氧酶,超氧阴离
5、子 O2-羟自由基 OH单线态氧 1O2,SOD,H2O2,谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）过氧化氢酶（CAT）髓过氧化物酶（MPO）,清除,生理情况下，自由基的生成与清除处于动态平衡,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 XO 黄嘌呤+ O-2 +H2O2XO尿酸+ O-2 +H2O2氧自由基的生成需要三个条件： 1.XO 2.
6、次黄嘌呤 3.O2,OH,缺血钙内流,2）中性粒细胞（neutrophils)的作用 NADPH +2O2 2O-2 +NADP+H+,NADPH氧化酶,中性粒细胞摄取氧形成氧自由基，用以杀灭病原微生物。,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。,4） 儿茶酚胺增加,儿茶酚胺氧化能产生氧自由基,总 结,3.OFR的损伤作用1）膜脂质
7、过氧化（lipid peroxidation)增强破坏膜的正常结构及功能 液态性、流动性 、通透性间接抑制膜蛋白功能 离子泵功能障碍,细胞信号转导功能障碍促进OFR及其它生物活性物生成 激活磷脂酶C、D减少ATP生成,2）蛋白质功能抑制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。,4）钙离子内流（详细内容见钙超载）,5）诱导炎性介质产生增加缺血再灌注后
8、白细胞激活、趋化和黏附。,1、细胞内Ca 2+的稳态调节,二）钙超载( calcium overload),是指Ca2+在细胞内大量聚集，引起细胞受损，组织器官功能障碍。,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+,3Na+,2.再灌时会发生钙超载吗?,机制:细胞内高Na+直接激活Na+-Ca2+交换蛋白 缺血 ATPNa+泵细胞内Na+ 激活Na+-Ca2+交换蛋白,ATP,Na+,Ca2+,再灌获能,激活Na+泵,Ca2+进入细胞,再灌时H+,H+,Na+,Ca
9、2+,缺血时H+,细胞内高H+间接激活Na+-Ca2+交换蛋白,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,2）生物膜损伤细胞膜损伤 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线粒体受损 ATP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、
10、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 (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、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
11、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,再灌注,中性粒细胞,无复流,致炎因子,氧自由基,钙超载,细胞损伤,缺血,O2,Ca2+,细胞坏死,缺血损伤恢复,四、IRI对机体功能的影响,一）IRI对心功能的影响,再灌注性 心律失常,心肌动作电位时程不均一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,心功能 变化,心肌舒缩 功能降低,心肌顿抑,钙超载自由基爆发性
12、生成,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,细胞膜破坏肌原纤维结构破坏线粒体损伤,心肌超微结构变化,IRI对心功能的影响,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。,二）脑IRI损伤的变化,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,脑能量代谢变化,脑IRI损伤的变化,脑氨基酸代谢变化,脑组织学变化,兴奋性氨基酸降低（谷氨酸、天门冬氨酸）抑制性氨基酸增多（丙氨酸、-氨基丁酸）,脑水肿脑细胞坏死,三）小肠的IRI,粘膜损伤为主要特征:上皮细胞损伤、炎性细
13、胞浸润、出血和溃疡,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,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、CytC3 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,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。,病例分析,问题：患者溶栓后出现了什么病理过程?机制？,
