1、缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤 Ischemia-reperfusion injuryIschemia-reperfusion injury 缺血再灌注损伤(1)1目 录一、概一、概 论论*二、缺血二、缺血-再灌注损伤的机制再灌注损伤的机制*自由基（自由基（free radicalfree radical）钙超载（钙超载（calcium overloadcalcium overload）白细胞（白细胞（leukocyteleukocyte）无复流现象（无复流现象（no-reflow phenomenonno-reflow phenomenon）三、心脏三、心脏I/R II/R I（MIRIMI
2、RI）的主要表现）的主要表现四、缺血四、缺血-再灌注损伤防治的病理生理学基础再灌注损伤防治的病理生理学基础缺血再灌注损伤(1)2 给缺血组织恢复血液灌流，部分动物给缺血组织恢复血液灌流，部分动物或患者缺血区的细胞功能代谢障碍及结或患者缺血区的细胞功能代谢障碍及结构破坏构破坏反而反而比永久性缺血区比永久性缺血区更为严重更为严重的的反常现象。反常现象。其反常现象其反常现象包括：包括：氧反常氧反常、钙反常钙反常、pHpH反常反常等。等。缺血再灌注损伤(1)3缺血再灌注损伤(1)4血管血管坏死组织坏死组织濒危组织濒危组织正常组织正常组织缺血缺血-再灌注损伤示意图再灌注损伤示意图缺血再灌注损伤(1)5
3、缺血再灌注损伤的缺血再灌注损伤的普遍性普遍性 ：不同种属、各种组织器官都可发生再灌注损伤。不同种属、各种组织器官都可发生再灌注损伤。19601960年，年，JenningJenning提出心脏提出心脏I/R I(MIRI)I/R I(MIRI)19681968至今：相继提出脑、肾、肺、肠、皮肤至今：相继提出脑、肾、肺、肠、皮肤I/R I I/R I 临床现象临床现象:bypass surgery(:bypass surgery(搭桥手术搭桥手术)shock treatment shock treatment（休克治疗）（休克治疗）organ transplantation(organ tran
4、splantation(器官移植器官移植)thrombolysis thrombolysis（溶栓疗法）（溶栓疗法）缺血再灌注损伤(1)6I/R I I/R I 的原因和条件的原因和条件 缺血时间：缺血缺血时间：缺血202040min40min再灌注为可逆性损伤期；再灌注为可逆性损伤期；缺血缺血404060min60min后再灌注为不可逆损伤期。后再灌注为不可逆损伤期。侧支循环：侧支循环：再灌注条件再灌注条件:需氧程度：需氧程度：原因原因:全身循环障碍后恢复血流：全身循环障碍后恢复血流：组织器官缺血恢复血流：组织器官缺血恢复血流：血管再通：血管再通：影响因素影响因素:概概 论论缺血再灌注损伤(
5、1)7二、缺血二、缺血-再灌注损伤的机制再灌注损伤的机制 自由基（自由基（free radical）钙超载（钙超载（calcium overload）白细胞（白细胞（leukocyte）缺血再灌注损伤(1)8（一）自由基的作用（一）自由基的作用1.自由基的概念和代谢自由基的概念和代谢2.再灌注时氧自由基生成增多的机制再灌注时氧自由基生成增多的机制 3.自由基介导缺血再灌注损伤自由基介导缺血再灌注损伤机机 制制缺血再灌注损伤(1)9有单个不配对电子有单个不配对电子1.自由基的概念和代谢自由基的概念和代谢缺血再灌注损伤(1)10缺血再灌注损伤(1)11v自由基是共价键化合物均裂的产物，在体内存在自
6、由基是共价键化合物均裂的产物，在体内存在的时间短（平均寿命仅的时间短（平均寿命仅1ms1ms），化学性质极其活泼，），化学性质极其活泼，易和其他物质反应形成新的自由基，呈现易和其他物质反应形成新的自由基，呈现自由基的自由基的连锁反应连锁反应；易于失去电子和夺取电子，特别是氧化；易于失去电子和夺取电子，特别是氧化作用很强，具有强烈的引发作用很强，具有强烈的引发脂质过氧化脂质过氧化作用。作用。缺血再灌注损伤(1)12 O O2 2 O O2 2 H H2 2O O2 2 OH OH 2H2H2 2O Oe-e-+2H+e-+H+e-+H+v O O2 2 的产生途径：的产生途径：O O2 2 Hb
7、Hb、肌红蛋白、儿茶酚胺、酶等氧化、肌红蛋白、儿茶酚胺、酶等氧化;毒物作用于细胞，电离辐射等。毒物作用于细胞，电离辐射等。缺血再灌注损伤(1)13v H H2 2O O2 2的生成途径的生成途径：O O2 2 歧化反应：歧化反应：SODSOD O O2 2 O O2 2 2H H +H H2 2O O2 2 O O2 2 缺血再灌注损伤(1)14O O2 2 H H2 2O O2 2O O2 2 OH OHOH Fenton反应反应 v OH OH 的生成途径：的生成途径：OHOH 是最活跃最强力的自由基。是最活跃最强力的自由基。缺血再灌注损伤(1)15缺血再灌注损伤(1)16 再灌注时中性粒
8、细胞被激活，耗氧量增加，产生再灌注时中性粒细胞被激活，耗氧量增加，产生呼吸呼吸爆发爆发，所摄氧绝大部分（，所摄氧绝大部分（7070-90%-90%）经磷酸）经磷酸戊糖戊糖旁路产旁路产生氧自由基。生氧自由基。O2 O2 一般认为，一般认为，XOXO源性自由基生成增加是原发性的，而中性源性自由基生成增加是原发性的，而中性粒细胞源性自由基增加则是继发性的。粒细胞源性自由基增加则是继发性的。e-缺血再灌注损伤(1)17 单胺氧化酶单胺氧化酶 肾上腺素肾上腺素 肾上腺素红肾上腺素红O O2 2 缺血再灌注损伤(1)183.自由基介导缺血自由基介导缺血-再灌注损伤再灌注损伤再灌注时形成大量自由基，尤其再灌
9、注时形成大量自由基，尤其OHOH，可引发生物膜多，可引发生物膜多价不饱和脂肪酸均裂，形成脂性自由基，产生脂质过氧化价不饱和脂肪酸均裂，形成脂性自由基，产生脂质过氧化生物膜多价不饱和脂肪酸生物膜多价不饱和脂肪酸/蛋白质蛋白质，使膜脂质微环境，使膜脂质微环境改变，导致：改变，导致：缺血再灌注损伤(1)19缺血再灌注损伤(1)20缺血再灌注损伤(1)21氨基酸氨基酸 氧化氧化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-O二硫交联二硫交联脂质脂质-蛋白蛋白 质交联质交联OHHOOHHO缺血再灌注损伤(1)22OHOH 使核酸分子的完整性破坏，导致染色体畸变，使核酸分子的
10、完整性破坏，导致染色体畸变，发生遗传突变或细胞死亡。发生遗传突变或细胞死亡。线粒体线粒体DNADNA损伤损伤：诱导细胞凋亡。：诱导细胞凋亡。缺血再灌注损伤(1)23HEALTHY CELL(left)|FREE RADICAL DAMAGE(right)缺血再灌注损伤(1)24（二）细胞内钙超载（二）细胞内钙超载 （Calcium overloadCalcium overload）有人认为有人认为I/R II/R I的可逆期损伤主要与氧自由基损伤有关，的可逆期损伤主要与氧自由基损伤有关，而不可逆损伤则与钙超载有关。而不可逆损伤则与钙超载有关。钙反常、钙反常、PHPH反常、氧反常反常、氧反常细胞
11、内细胞内CaCa2+2+浓度均有增加。浓度均有增加。钙超载：各种原因引起的细胞内钙含量异常增多并导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和功能代谢障碍的现象。致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象。机机 制制缺血再灌注损伤(1)25 1.细胞内钙稳态调节细胞内钙稳态调节 2.再灌注时细胞内钙超载的机制再灌注时细胞内钙超载的机制 3.钙超载引起再灌注损伤的机制钙超载引起再灌注损伤的机制 缺血再灌注损伤(1)261.细胞内钙稳态调节细胞内钙稳态调节 Ca Ca2+2+进入胞液的途径：进入胞液的途径：是顺浓度梯度的被动过程是顺浓度梯度的被动过程 细胞膜钙通道细胞膜钙通道 细胞内钙库释放通道
12、细胞内钙库释放通道 Ca Ca2+2+离开胞质的途径：离开胞质的途径：是逆浓度梯度、耗能的主动过程是逆浓度梯度、耗能的主动过程 钙泵：存在于质膜、内质网膜和线粒体膜上钙泵：存在于质膜、内质网膜和线粒体膜上 Na Na+/CaCa2+2+交换：交换：缺血再灌注损伤(1)27 Na Na+-Ca-Ca2+2+交换异常：交换异常：细胞内高细胞内高NaNa+对对 Na Na+CaCa2+2+交换蛋白的直接激活交换蛋白的直接激活 细胞内高细胞内高H H+对对 Na Na+CaCa2+2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活 缺血时：细胞内缺血时：细胞内NaNa+，细胞内酸中毒，细胞内酸中毒 H H+再灌
13、注时：能量和再灌注时：能量和PHPH恢复，细胞内外恢复，细胞内外PHPH梯度差激活梯度差激活H+-Na-Na+交换，细胞内交换，细胞内NaNa+激活激活NaNa+-Ca-Ca2+2+交换蛋白交换蛋白细胞外细胞外 Ca Ca2+2+大量内流。大量内流。2.再灌注时细胞内钙超载的机制再灌注时细胞内钙超载的机制 缺血再灌注损伤(1)28H+3Na+ischemiareperfusionNa+Ca2+缺血再灌注损伤(1)29缺血、再灌注时，内源性儿茶酚胺释放增多缺血、再灌注时，内源性儿茶酚胺释放增多：蛋白激酶蛋白激酶C活化对活化对Na+Ca2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活缺血再灌注损伤(1)3
14、0GqPLC1Ca2+Ca2+IP3甘油二脂甘油二脂（DG）PKCH+3Na+Ca2+Na+肌肌丝丝肌浆网肌浆网去甲肾上腺素去甲肾上腺素PIP2蛋白激酶蛋白激酶C对对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活示意图交换蛋白的间接激活示意图缺血再灌注损伤(1)31 生物膜的损伤：生物膜的损伤：细胞膜损伤：细胞膜损伤：细胞外板与糖被表面细胞外板与糖被表面；线粒体及肌浆网损伤线粒体及肌浆网损伤：胞浆内游离钙增多。胞浆内游离钙增多。缺血再灌注损伤(1)323.钙超载引起再灌注损伤的机制钙超载引起再灌注损伤的机制 1 1）线粒体功能障碍）线粒体功能障碍:ATPATP减少减少 2 2）激活磷脂酶）激活磷脂酶:生物
15、膜结构损伤及细胞凋亡生物膜结构损伤及细胞凋亡 3 3）再灌注性心律失常）再灌注性心律失常:NaNa+-Ca-Ca2+2+交换致一过性内向离子流交换致一过性内向离子流 4 4）促进氧自由基生成）促进氧自由基生成:激活激活CaCa2+2+敏蛋白水解酶敏蛋白水解酶 5 5）肌源纤维过度收缩：）肌源纤维过度收缩：肌肉挛缩、断裂，细胞骨架破坏肌肉挛缩、断裂，细胞骨架破坏缺血再灌注损伤(1)33钙超载的发生机制及其影响钙超载的发生机制及其影响缺血再灌注损伤(1)34（三）白细胞的作用（三）白细胞的作用 1.1.再灌注时白细胞聚集、激活机理：再灌注时白细胞聚集、激活机理：趋化因子生成增多：趋化因子生成增多：
16、细胞膜磷脂降解细胞膜磷脂降解白三烯、白三烯、PAFPAF、补体、激肽。、补体、激肽。白细胞本身释放炎症介质：白细胞本身释放炎症介质：IL-8IL-8等。等。粘附分子增加：粘附分子增加：机机 制制缺血再灌注损伤(1)35 微血管损伤微血管损伤：微血管内血液流变学改变微血管内血液流变学改变:滚动现象滚动现象 微血管口径狭窄微血管口径狭窄:缩血管物质的释放缩血管物质的释放(ET(ET、TXATXA2 2),),内皮细胞肿胀内皮细胞肿胀 微血管通透性增高微血管通透性增高2.2.白细胞聚集在再灌注损伤中的作用白细胞聚集在再灌注损伤中的作用 细胞损伤细胞损伤:激活的白细胞与血管内皮细胞都可释放生物活性激活
17、的白细胞与血管内皮细胞都可释放生物活性物使自身及周围组织细胞受到损伤。物使自身及周围组织细胞受到损伤。缺血再灌注损伤(1)36概念概念：缺血后重新恢复血流，缺血区并不能得到充分灌注：缺血后重新恢复血流，缺血区并不能得到充分灌注 现象，这是缺血的延续和叠加，使缺血区损伤加重。现象，这是缺血的延续和叠加，使缺血区损伤加重。机制机制：毛细血管内塞外压毛细血管内塞外压 无复流现象（无复流现象（no-reflow phenomenonno-reflow phenomenon）缺血再灌注损伤(1)37n 综上，目前认为氧自由基和细胞内综上，目前认为氧自由基和细胞内钙超载是缺血钙超载是缺血-再灌注损伤的基本
18、机再灌注损伤的基本机制，制，细胞内钙超载是细胞不可逆损伤细胞内钙超载是细胞不可逆损伤的共同通路。的共同通路。缺血再灌注损伤(1)38 缺血缺血 再灌注再灌注 中性粒细胞中性粒细胞 致炎因子致炎因子 氧自由基氧自由基无复流无复流细胞损伤细胞损伤 缺血缺血-再灌注损伤的主要发病机制再灌注损伤的主要发病机制 钙超载钙超载 细胞坏死细胞坏死 缺血损伤恢复缺血损伤恢复 O2 Ca2+总总 结结缺血再灌注损伤(1)39三、心脏三、心脏I/R II/R I的主要表现的主要表现（一）心功能变化：（一）心功能变化：1.1.心肌舒缩功能降低：心肌舒缩功能降低：静止张力静止张力发展张力发展张力 2.2.再灌注性心律
19、失常再灌注性心律失常 3.3.再灌注性心肌顿抑再灌注性心肌顿抑（二）心肌能量代谢改变：（二）心肌能量代谢改变：（三）心肌超微结构改变（三）心肌超微结构改变:缺血再灌注损伤(1)40 心肌舒缩功能降低心肌舒缩功能降低 表现为心输出量减少，心室内压最大表现为心输出量减少，心室内压最大变化速率降低变化速率降低(dp/dtdp/dtmaxmax)，左室舒张末，左室舒张末期压力（期压力（LVEDPLVEDP）升高，出现心肌顿抑。）升高，出现心肌顿抑。缺血再灌注损伤(1)41心律失常心律失常 （室速、室颤）（室速、室颤）机制：机制：钙超载钙超载-持续性内向电流持续性内向电流延迟后除极延迟后除极 传导缓慢传
20、导缓慢心律失常心律失常 再灌注心肌动作电位时程的不均一性再灌注心肌动作电位时程的不均一性多多个兴奋折返环路形成。个兴奋折返环路形成。缺血再灌注损伤(1)42心肌顿抑心肌顿抑（myocardial stunningmyocardial stunning）概念：概念：心肌缺血后心肌缺血后-再灌注再灌注 ，血流已恢复或，血流已恢复或 基本恢复正常后，一定时间内心肌出基本恢复正常后，一定时间内心肌出 现可逆性收缩功能降低的现象。现可逆性收缩功能降低的现象。机制：机制：自由基生成自由基生成、钙超载、钙超载 缺血再灌注损伤(1)43脑脑I/R II/R I的主要表现的主要表现 1.能量代谢障碍：能量代谢障
21、碍：ATP、CP、G明显下降，乳酸明显增高明显下降，乳酸明显增高2.病理性脑电慢波、脑水肿、脑细胞坏死。病理性脑电慢波、脑水肿、脑细胞坏死。其它：肝其它：肝I/R I 肾肾I/R I 胃肠道胃肠道I/R I 肺肺I/R I I/R I 严重时可严重时可 SIRS 和和 MODS！缺血再灌注损伤(1)44缺血再灌注损伤(1)45重点掌握 掌握缺血掌握缺血-再灌注损伤的概念再灌注损伤的概念 掌握缺血掌握缺血-再灌注损伤的重要发生机制（再灌注损伤的重要发生机制（自由基自由基的定义、来源与损伤作用，的定义、来源与损伤作用，CaCa2+2+超载的机制超载的机制）熟悉心肌缺血熟悉心肌缺血-再灌注损伤的主要
22、表现再灌注损伤的主要表现 了解缺血了解缺血-再灌注损伤防治的病理生理学基础再灌注损伤防治的病理生理学基础缺血再灌注损伤(1)461.1.概念：概念：I/R II/R I、钙超载、氧反常、钙超载、氧反常、PHPH反常、反常、无复流现象、心肌顿抑、呼吸爆发。无复流现象、心肌顿抑、呼吸爆发。2.2.缺血缺血-再灌注时氧自由基生成过多的机制是什么再灌注时氧自由基生成过多的机制是什么?它是如何造成机体损伤的它是如何造成机体损伤的?3.3.钙超载引起缺血钙超载引起缺血-再灌注损伤的机制是什么再灌注损伤的机制是什么?4.4.影响机体再灌注的因素有哪些？影响机体再灌注的因素有哪些？思 考 题缺血再灌注损伤(1)47
