缺血再灌注课件.ppt

1、缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤 （Ischemia-reperfusion injury)1医疗学识 1 1年，年，SewellSewell结结扎狗冠状动脉后，如扎狗冠状动脉后，如突然解除结扎，恢复突然解除结扎，恢复血流，动物室颤而死血流，动物室颤而死亡，临床类同亡，临床类同认识就从这简单现象开始认识就从这简单现象开始2医疗学识 6 6年，年，Bulkley Bulkley 和和HutchinsHutchins发现冠脉搭桥血管再通后的病人发现冠脉搭桥血管再通后的病人发生心肌细胞反常性坏死发生心肌细胞反常性坏死 年，年，GreenbergGreenberg等证实等证实猫小肠缺血猫小肠缺血3 3小

2、时后再灌注时，小时后再灌注时，粘膜损伤更严重粘膜损伤更严重3医疗学识4医疗学识临床临床：休克、休克、DICDIC微循环再通微循环再通 冠脉解痉、各种动脉搭桥术冠脉解痉、各种动脉搭桥术 心脑血管栓塞再通（溶栓治疗、自心脑血管栓塞再通（溶栓治疗、自然再通）然再通）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 断肢再植、器官移植血供恢复等断肢再植、器官移植血供恢复等5医疗学识 缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤概念概念 ：在缺血在缺血的基础上恢复血流后，组织器官的基础上恢复血流后，组织器官的损伤反而加重的现象称为的损伤反而加重的现象称为 (ischemia-reperfusion injury)

3、从实践到理论地总结从实践到理论地总结6医疗学识缺血缺血-再灌注损伤特点：再灌注损伤特点：1.1.可逆损伤可逆损伤 不不可逆损伤可逆损伤 2.2.具有器官普遍性具有器官普遍性 “钙反常钙反常”（calcium calcium paradox)paradox)“氧反常氧反常”（oxygen paradox)oxygen paradox)“pHpH反常反常”（pH paradox)pH paradox)7医疗学识 缺血缺血-再灌注损伤的原因和条件再灌注损伤的原因和条件（一）原因（一）原因 在组织器官缺血基础上的血液再灌注。在组织器官缺血基础上的血液再灌注。1、组织器官缺血后恢复血液供应：组织器官缺血

4、后恢复血液供应：如休克，冠状动脉痉孪的缓解，如休克，冠状动脉痉孪的缓解，2、血管再通术后：冠脉搭桥术，、血管再通术后：冠脉搭桥术，PTCA，溶栓疗法等，溶栓疗法等,3、其他：断肢再植，器官移植、其他：断肢再植，器官移植.（二）影响因素（二）影响因素 1 缺血时间缺血时间 2 侧枝循环侧枝循环 3 需氧程度需氧程度 4 再灌注条件再灌注条件8医疗学识Mechanisms of ischemia-reperfusion injury（缺血（缺血-再灌注再灌注损伤的机制）损伤的机制）氧自由基（氧自由基（role of oxygen free radical）钙超载（钙超载（Calcium overl

5、oad）白细胞（白细胞（role of leukocyte）9医疗学识 发生机制发生机制一、自由基的作用一、自由基的作用（一）概念与分类（一）概念与分类 自由基（自由基（free radical）外层轨道上具有单个不配对电子的原子、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。原子团和分子的总称。分类分类（1）氧自由基氧自由基(oxygen free radical OFR)概念：由氧诱发的自由基。概念：由氧诱发的自由基。种类：种类：超氧阴离子（超氧阴离子（O-2）羟自由基（）羟自由基（OH）生成：生成：10医疗学识三、氧自由基的作用三、氧自由基的作用1、自由基的概念与类型、自由基的

6、概念与类型2、自由基的代谢、自由基的代谢3、再灌注时自由基增多的机制、再灌注时自由基增多的机制4、自由基介导缺血再灌注损伤、自由基介导缺血再灌注损伤11医疗学识自由基的概念与类型 自由基是在外层电子轨道上含有不配对电子的原子、原子团自由基是在外层电子轨道上含有不配对电子的原子、原子团和分子的总称。由氧诱发的自由基称为氧自由基。和分子的总称。由氧诱发的自由基称为氧自由基。1.非脂质氧自由基非脂质氧自由基 在疾病过程中产生较多并对机体损伤较大的在疾病过程中产生较多并对机体损伤较大的是超氧阴离子（是超氧阴离子（O2.）和羟自由基（）和羟自由基（OH.）。）。2.脂质氧自由基脂质氧自由基 指氧自由基与

7、多价不饱和脂肪酸作用后生成的指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中间代谢产物，如脂质氧自由基，如脂质氧自由基（LO.）、脂过氧自由基）、脂过氧自由基（LOO.）等。）等。3.活性氧（活性氧（ROS）是指一类有氧形成的、化学性质较基态氧活泼）是指一类有氧形成的、化学性质较基态氧活泼的含氧代谢物质，包括氧自由基和非自由基的物质，如单线态氧的含氧代谢物质，包括氧自由基和非自由基的物质，如单线态氧和和H2O2。12医疗学识自由基的代谢自由基的代谢 氧获得1个电子还原生成O2.，获得2个电子还原生成H2O2，获得3个电子还原生成OH.。13医疗学识再灌注时自由基增多的机制再灌注时自由基增

8、多的机制 1.黄嘌呤氧化酶途径 2.中性粒细胞 3.线粒体14医疗学识15医疗学识2.2.中性粒细胞激活（白细胞源性）中性粒细胞激活（白细胞源性）NADH(I)NADH(I)NADPH(II)NADPH(II)+O2NADPHNADPH氧化酶氧化酶H+O-2+H2O2NADHNADH氧化酶氧化酶C C3 3,LTB,LTB4 4激活中粒激活中粒己糖旁路活化己糖旁路活化呼吸爆发呼吸爆发 16医疗学识3.3.线粒体功能障碍（心肌细胞源性）线粒体功能障碍（心肌细胞源性）CaCa2+2+进入线粒体进入线粒体 氧经单电子还原氧经单电子还原nO-2缺氧缺氧 MnSOD 17医疗学识OFROFR的损伤作用的

9、损伤作用1.1.膜脂质过氧化膜脂质过氧化(lipid peroxidation)(lipid peroxidation)（1 1）膜）膜脂质微环境改变脂质微环境改变（2 2）膜蛋白功能受抑）膜蛋白功能受抑（3 3）促花生四烯酸代谢）促花生四烯酸代谢（4 4）线粒体膜）线粒体膜 ：ATPATP生成障碍生成障碍18医疗学识19医疗学识蛋白质蛋白质断裂断裂蛋白质蛋白质-蛋蛋白质交联白质交联-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 质交联质交联氨基酸氨基酸 氧化氧化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MD

10、AMDA2.2.细胞成分交联细胞成分交联 脂质脂质-蛋白质蛋白质-胶原胶原20医疗学识3.3.破坏染色体及核酸破坏染色体及核酸80%80%由由OHOH所致所致21医疗学识一、钙超载一、钙超载Calcium overload 钙超载的机制（钙超载的机制（Pathogenesis of calcium overload）钙超载的损伤作用钙超载的损伤作用（Detrimental effects of calcium overload）22医疗学识MitoSRCa2+Ca2+ATPPi+ADPCa2+Ca2+B细胞内钙代谢示意图细胞内钙代谢示意图电压依赖性钙通道结合于质膜糖被的钙膜磷脂的极性头部钙泵N

11、a+-Ca2+交换体23医疗学识1.电压依靠性钙通道电压依靠性钙通道:(unidirectional pump in the cell membrane)2.Na+-Ca2+交换：交换：(Na+-Ca2+exchange pump in the cell membrane)3.线粒体钙泵：线粒体钙泵：(calcium uptake system in the mito.membrane)4.内质网钙泵：内质网钙泵：(transport system in endoplasmic reticulum)1、细胞内钙的代谢：、细胞内钙的代谢：At least Four energy-dependen

12、t pumping systems:24医疗学识2、钙超载的机制、钙超载的机制（Pathogenesis of calcium overload）Na+-Ca+交换异常：交换异常：1.细胞内高细胞内高Na+对对Na+/Ca+交换蛋白的直接激活交换蛋白的直接激活 2.细胞内高细胞内高H+对对Na+/Ca+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活 3.蛋白激酶蛋白激酶C（PKC）活化对）活化对Na+/Ca+交换蛋白的间接交换蛋白的间接激活激活 生物膜损伤：生物膜损伤：1.细胞膜损伤细胞膜损伤 2.线粒体及肌浆网膜损伤线粒体及肌浆网膜损伤25医疗学识H+Na+ischemiareperfusionNa+

13、Ca2+Increased Na+-Ca2+exchange26医疗学识27医疗学识Increased permeability of cellular membraneCa2+reperfusionActivation of Phospholipase（磷脂酶活化）（磷脂酶活化）Oxygen free radicals（氧自由基）（氧自由基）Cell membrane injuryMitochondrial dysfunction（线粒体结构破坏）（线粒体结构破坏）28医疗学识2.生物膜损伤生物膜损伤（1）细胞膜损伤）细胞膜损伤 钙内流钙内流 膜屏障作用膜屏障作用 Ca2+激活磷脂酶，使膜磷

14、脂分解激活磷脂酶，使膜磷脂分解 FR使细胞膜脂质过氧化使细胞膜脂质过氧化（2）线粒体受损）线粒体受损 ATP（3）肌浆网膜受损）肌浆网膜受损 摄取钙摄取钙通透性增加通透性增加29医疗学识钙超载引起组织细胞损伤的机制钙超载引起组织细胞损伤的机制1.线粒体功能障碍线粒体功能障碍 胞浆胞浆Ca2+线粒体摄钙线粒体摄钙 早期：代偿早期：代偿 晚期：晚期：磷酸钙形成磷酸钙形成 ATP消耗消耗、生成、生成2.激活膜磷脂酶激活膜磷脂酶 分解膜磷脂分解膜磷脂 细胞膜和细胞器膜的损伤细胞膜和细胞器膜的损伤3.再灌注性心律失常再灌注性心律失常 一过性内向离子流一过性内向离子流3Na+Ca2+迟后除极迟后除极30医

15、疗学识4.促进氧自由基生成促进氧自由基生成 激活激活XO5.使肌原纤维过度收缩使肌原纤维过度收缩 (1)胞浆内高胞浆内高Ca2+(2)再灌注期消除了再灌注期消除了H+对心肌收缩的抑制作用对心肌收缩的抑制作用31医疗学识32医疗学识白细胞的作用白细胞的作用1、缺血再灌注时白细胞激活、缺血再灌注时白细胞激活2、中性粒细胞介导的再灌注损伤、中性粒细胞介导的再灌注损伤 1、微血管损伤、微血管损伤 （1）微血管内血液流变学改变）微血管内血液流变学改变 （2）微血管口径的改变）微血管口径的改变 （3）微血管通透性增高）微血管通透性增高2、细胞损伤、细胞损伤 33医疗学识（一）缺血（一）缺血-再灌注时白细胞

16、激活再灌注时白细胞激活 白细胞白细胞激活表现为激活表现为:释放多种细胞释放多种细胞粘附分子粘附分子 粘附分子粘附分子（adhesion molecule）是指由细胞合成的、可促进细胞与细胞是指由细胞合成的、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。在维持细胞结构完整和细胞信号转导分子等。在维持细胞结构完整和细胞信号转导中起重要作用。中起重要作用。34医疗学识细胞粘附分子细胞粘

17、附分子（cell adhesion molecules，CAMs）1、选择素、选择素：L-、P-、E-selectin2、整合素：、整合素：CD11a、CD11b、CD183、免疫球蛋白家族：、免疫球蛋白家族：ICAM-1、VCAM-1、PECAM-135医疗学识白细胞组织浸润的机制白细胞组织浸润的机制趋化（趋化（PAF、LTC）粘附粘附初始粘附初始粘附牢固粘附牢固粘附定位定位释放释放组织组织NO丢失丢失CAMs 上调上调36医疗学识白细胞的作用白细胞的作用1、缺血再灌注时白细胞激活、缺血再灌注时白细胞激活2、中性粒细胞介导的再灌注损伤、中性粒细胞介导的再灌注损伤 1、微血管损伤、微血管损伤

18、（1）微血管内血液流变学改变）微血管内血液流变学改变 （2）微血管口径的改变）微血管口径的改变 （3）微血管通透性增高）微血管通透性增高2、细胞损伤、细胞损伤 37医疗学识38医疗学识第三节第三节 机体的功能及代谢变化机体的功能及代谢变化一、一、心肌缺血心肌缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化（一）心功能变化（一）心功能变化1.再灌注性心律失常再灌注性心律失常 特点特点：室性心律失常为主室性心律失常为主电生理改变电生理改变:静息电位静息电位 兴奋性、传导性兴奋性、传导性ECG改变改变：缺血缺血心肌对应部位心肌对应部位ST段抬高，段抬高，R波振幅波振幅 再灌再灌使使R波振幅迅速波振幅迅速，ST

19、段高度恢复原段高度恢复原 水平，水平，Q波出现波出现 心律失常心律失常39医疗学识影响因素：影响因素：u 缺血时间缺血时间u 缺血心肌的数量缺血心肌的数量u 缺血的程度缺血的程度u 再灌注血流速度及电解质紊乱情况再灌注血流速度及电解质紊乱情况发生机制：发生机制：1.钙超载钙超载 延迟后除极延迟后除极,引起多种心律失常引起多种心律失常2.缺血心肌与正常心肌之间传导性和不应期差缺血心肌与正常心肌之间传导性和不应期差 异，易形成兴奋折返异，易形成兴奋折返3.-R对对CA反应性反应性、自律性、自律性、室颤阈、室颤阈 KATP激活，心肌电解质紊乱激活，心肌电解质紊乱40医疗学识2.心肌舒缩功能心肌舒缩功

20、能：CO，LVEDP dp/dtmax 心肌顿抑心肌顿抑myocardial stunning，又称迟呆心肌，又称迟呆心肌 指心肌短时间缺血后恢复再灌一段时间内心肌出指心肌短时间缺血后恢复再灌一段时间内心肌出现的现的可逆性可逆性收缩功能降低的现象。收缩功能降低的现象。自由基的作用自由基的作用和和钙超载钙超载是心肌顿抑的主要机制是心肌顿抑的主要机制MIRMIR除心功能低下外，还可发生微血管迟呆除心功能低下外，还可发生微血管迟呆（microvascular stnning)microvascular stnning)41医疗学识（二）（二）心肌代谢变化：心肌代谢变化：ATP及及CP减少减少,核苷酸

21、类物质下降核苷酸类物质下降.（三）心肌超微结构变化（三）心肌超微结构变化 肌纤维孪缩肌纤维孪缩,严重时有严重时有收缩带形成收缩带形成,肌丝断裂肌丝断裂,溶解溶解;线粒线粒体损伤体损伤(空泡形成空泡形成,嵴肿胀嵴肿胀,断裂断裂,溶解等溶解等.)二、二、脑缺血脑缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化 （一）能量代谢障碍（一）能量代谢障碍1.ATP CP G 糖原糖原乳酸乳酸2.cAMP cGMP磷脂酶激活磷脂酶激活游离脂肪酸增加游离脂肪酸增加.氨基酸代谢有明显变化：兴奋性氨基酸代谢有明显变化：兴奋性 抑制性抑制性 （二）脑结构变化（二）脑结构变化 脑水肿脑水肿,脑细胞坏死脑细胞坏死.脂质过氧化脂质

22、过氧化42医疗学识43医疗学识防治原则 1.控制再灌注条件 低压、低流、低温等 2.改善缺血组织的代谢 3.清除自由基 4.减轻钙超载 5.其他44医疗学识清除自由基 一、低分子清除剂 1.存在于细胞脂质部分的清除剂：VitA、VitE 2.存在于细胞内外水相中和的清除剂：还原型谷胱甘肽（GSH）和NADPH 二、酶性清除剂 1.CAT 2.SOD45医疗学识 3 3 氧自由基的清除氧自由基的清除 （1 1）低分子清除剂）低分子清除剂 胞浆：谷胱甘肽过氧化物酶胞浆：谷胱甘肽过氧化物酶细胞内外水相：细胞内外水相：半胱氨酸、半胱氨酸、Vit CVit C、谷胱甘肽谷胱甘肽细胞脂质：细胞脂质：Vit

23、 EVit E、Vit AVit A46医疗学识（2 2）酶性清除剂）酶性清除剂 过氧化氢酶过氧化氢酶(CAT)(CAT)过氧化物酶（过氧化物酶（H H2 2OO2 2）超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶MnSODCuZnSOD47医疗学识复习思考题复习思考题名词解释：名词解释：缺血缺血-再灌注损伤、钙反常再灌注损伤、钙反常、Oxygen paradoxpH反常反常、Free radical、活性氧、粘附分子、活性氧、粘附分子心肌顿抑、钙超载、心肌顿抑、钙超载、no-reflow phenomenon问答题问答题:1.缺血再灌注时氧自由基生成增多的机制是什么？缺血再灌注时氧自由基生成增多的机制是什么？2.简述自由基的损伤作用。简述自由基的损伤作用。3.论述缺血论述缺血-再灌注损伤细胞内再灌注损伤细胞内Ca2+超载的机制？超载的机制？4.灌注损伤时氧自由基的增多与钙超载的关系如何？灌注损伤时氧自由基的增多与钙超载的关系如何？48医疗学识49医疗学识50医疗学识51医疗学识52医疗学识53医疗学识54医疗学识