1、缺血-再灌注损伤（Ischemia-reperfusion injury)学习目标了解缺血再灌注损伤的防治措施。掌握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。1 1年，年，SewellSewell结扎狗冠状动脉后，结扎狗冠状动脉后，如突然解除结扎，如突然解除结扎，恢复血流，动物室恢复血流，动物室颤而死亡。颤而死亡。简史?年，年，JenningsJennings第一次第一次提出提出心肌再灌注损伤心肌再灌注损伤的概念的概念在心肌缺血恢复血流后缺血心肌的损伤反而加重一个新的医学问题逐渐给人们认识?6 6年，
2、年，Bulkley Bulkley 和和HutchinsHutchins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3小时后再灌注时，粘膜损伤更严重粘膜损伤更严重临床临床?休克、休克、DIC微循环再通?冠脉解痉、各种动脉搭桥术?心脑血管栓塞再通（溶栓治疗自然再通）?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，这种由血液再灌注引发的组织损伤加重的现象，称为“缺血再灌注损伤”。概念概念ischemia-reperfusion
3、injury第一节第一节缺血再灌注损伤的原因与条件（影响因素）原因先缺血，后复灌?缺血时间?侧支循环?需氧程度?再灌注条件影响因素缺血时间缺血时间对大鼠再灌注心律失常的影响对大鼠再灌注心律失常的影响0102030405060708090100发生率（%）5min10min30min缺血时间（min)室性心律失常室性心动过速心室纤颤第二节第二节缺血再灌注损伤的缺血再灌注损伤的发生机制发生机制自由基的作用自由基的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用概念概念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。自由基（自由基（free radical）“游离基游离基”种类1氧自由基：由氧诱发的
4、自由基。(oxygen free radical,OFR)主要包括：OH?O?-2（超氧阴离子）（羟自由基）O?O*O?O*O2+4e-+4H+=2H2OO2+e-+2H+=H2O2H2O2+e-+H+=H2O+OH2%机体正常氧代谢机体正常氧代谢98%O2+e-=O2?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,这种分子称为单线态氧。（singlet Oxygen）单线态氧1O2活性氧由氧形成的，化学性质较基态氧活泼的含氧代谢产物。氧自由基、H2O2、单线态氧都属于活性氧。（reactive Oxygen）种类种类2 2脂性自由基：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。
5、谢产物。脂自由基（L）脂氧自由基（LO）脂过氧自由基（LOO ）?氧自由基的清除（1）低分子清除剂一些低分子的化合物VitE、VitA、VitC、还原性谷光甘肽等可以给出电子使自由基还原（2 2）酶性清除剂）酶性清除剂过氧化氢酶(CAT)谷光甘肽过氧化物酶超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶MnSODCuZnSOD缺血缺血-再灌注时氧自由基再灌注时氧自由基生成增多的机制生成增多的机制缺血期再灌注期O2黄嘌呤氧化酶途径ATPADPAMP钙泵失灵胞内Ca2+?ATP 次黄嘌呤黄嘌呤O2H2OXO尿酸O2H2OCa2+依赖蛋白酶XDXOOH?中性粒细胞被激活而进行吞噬活动时摄氧量显著增加,产生大量氧自由基的
6、过程称为 呼吸爆发。中性粒细胞呼吸爆发（respiratory burst)Ca2+进入线粒体进入线粒体?氧经单电子还原氧经单电子还原缺氧缺氧MnSOD?线粒体功能障碍ATP O?-2肾上腺素肾上腺素甲基转移酶单胺氧化酶香草扁桃酸（正常代谢）香草扁桃酸（正常代谢）肾排出肾排出应激应激肾上腺素红肾上腺素红儿茶酚胺自身氧化O?-2自由基在缺血自由基在缺血-再灌注再灌注损伤中的作用损伤中的作用Oxidative attack?膜脂质微环境改变?间接抑制膜蛋白功能?促花生四烯酸代谢?线粒体膜：ATP生成障碍膜脂质过氧化膜脂质过氧化(lipid peroxidation)抑制蛋白质功能抑制蛋白质功能蛋白
7、质断裂蛋白质-蛋白质交联蛋白质交联-S-S-CH3-S-脂质-脂质交联O二硫交联脂质-蛋白质交联氨基酸 氧化OHHO脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂肪酸释出的丙二醛MDAMDA80%由OH?所致破坏核酸和染色体破坏核酸和染色体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作用氧自由基的损伤作用19661966年年Zimmerman和和Hulsmann描述了一个现象：描述了一个现象：钙反常（cal
8、cium paradox）钙超载（calcium overload）在各种损伤因素作用下细胞内钙含量异常增多，引起细胞结构和功能代谢的进一步损害的过程，称为钙超载钙超载。概念概念(calcium overload)缺血-再灌注时钙超载再灌注时钙超载的机制Normally Intracellular Calcium Regulation?A unidirectional pump in the cell membrane?An Na+-Ca2+exchange pump?A calcium uptake system in the mitochondrial membrane?A transpo
9、rt system in ER(endoplasmic reticulum)细胞膜损伤?自由基使膜脂质过氧化?Ca2+激活磷脂酶，膜磷脂降解?糖萼层（glycocalyx）分离Na+/Ca2+交换异常细胞内高Na+直接激活Na+/Ca2+交换蛋白缺血细胞内Na+激活Na+/Ca2+交换蛋白Ca2+进入细胞ATPNa+泵K+Na+3Na+Ca2+ATPNa+Ca2+Ca2+3Na+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+的变化调节缺血期无氧代谢增强，H+产生增多再灌注期组织间液的 H+迅速减少细胞内外较高H+浓度差激活Na+/H+交换蛋白细胞内Na+激
10、活Na+/Ca2+交换蛋白Ca2+进入细胞激活Na+泵3Na+Ca2+Na+K+H+Na+再灌注时H+H+Na+Ca2+缺血时H+PKC 间接激活Na+/Ca2+交换蛋白1 肾上腺素能受体激活 G蛋白-PLC H+/Na+交换激活钙超载在缺血钙超载在缺血-再灌注再灌注损伤中的作用损伤中的作用线粒体功能障碍胞浆Ca2+线粒体摄取钙早期：代偿晚期：磷酸钙形成，ATP消耗、生成激活磷脂酶分解膜磷脂使细胞膜和细胞器膜损伤再灌注性心律失常再灌注性心律失常一过性内向电流迟后除极促进自由基形成激活XO肌原纤维过度收缩?胞浆内高Ca2+?再灌注消除了H+对心肌收缩的抑制作用自由基的作用自由基的作用钙超载钙超载
11、白细胞的作用白细胞的作用无复流现象无复流现象（no-reflow phenomenon)再灌注后，部分或全部缺血组织不出现血流灌注的现象。最先发现于犬心实验。最先发现于犬心实验。用去粒细胞的血液进行灌注，可明显减轻症状。再灌注时血管内皮细胞与白细胞激活再灌注时血管内皮细胞与白细胞激活表现为:释放多种细胞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、血管细胞粘附分子及血小板内皮细胞粘附分子等。白细胞激活途径白细胞激活途径再灌注时膜磷脂的降解，释放出大量趋化因子吸引
12、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达粘附分子，加剧白细胞聚集、激活白细胞介导的再灌注损伤白细胞介导的再灌注损伤微血管内血流变改变微血管损伤微血管口径改变微血管通透性增加细胞损伤致炎物质的作用无无 复复 流流 现现 象象正常微循环正常微循环缺血再灌后的微循环障碍缺血再灌后的微循环障碍1 1缺血再灌后的微循环障碍缺血再灌后的微循环障碍2 2缺血再灌后的微循环障碍缺血再灌后的微循环障碍3 3OFR钙超载血管内皮中粒细胞代谢、能量改变IRI 机制小结机制小结第三节第三节缺血缺血-再灌注时再灌注时机体的功能及代谢变化机
13、体的功能及代谢变化心功能变化心脏舒缩功能心肌顿抑(myocardial stunning）心肌未因缺血发生不可逆损伤，但在再灌注血流已恢复或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心电变化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脏的变化心脏的变化脑的变化脑的变化脑代谢的变化能量障碍、酸中毒、cAMP增加而cGMP减少、FFA增多出现异常脑电波出现异常脑电波病理性慢波兴奋递质、抑制递质脑结构变化脑水肿脑细胞坏死第四节第四节防治缺血再灌注损伤防治缺血再灌注损伤的病理生理基础的病理生理基础尽早恢复血流，尽量缩短缺血时间采用低压、低温、低钙再灌注液应用清除自由
14、基及活性氧药物钙拮抗剂应用补充能量及促进能量生成细胞保护预适应概 念细胞保护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。是一种天然维持稳态的机制，加强细胞自我抵抗力。分 类直接细胞保护外源性物质适应性细胞保护预处理概 念缺血预适应（ischemic preconditioning）预适应（preconditioning，PC）短期缺血应激使机体组织对随后更长时间缺血再灌注损伤产生明显保护作用的一种适应性机制。梗死面积减少（75%）心肌收缩功能易恢复避免心律失常心脏保护作用1.缺血再灌注时自由基生成增多机制是什么？4.缺血再灌注时无复流现象是怎么产生的？思考题3.缺血再灌注时钙超载的机制是什么？2.试述自由基对机体的损伤？参考文献病理生理学金惠铭主编，人民卫生出版社人体病理生理学王迪浔主编，人民卫生出版社生理学姚泰主编，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The end.Thank you!
