心肌缺血再灌注损伤
缺血再灌注
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2.中性粒细胞激活（白细胞源性）
C3,LTB4 激活中粒 己糖旁路活化 呼吸爆发
NADH(I)
NADH氧化酶
NADPH(II) O + 2 NADPH氧化酶
H+ + •O-2·+H2
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3. 线粒体功能障碍（心肌细胞源 性）
KATP激活，心肌电解质紊乱
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2. 心肌舒缩功能↓：CO↓，LVEDP↑ ±dp/dtmax↓
心肌顿抑myocardial stunning ，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 出现的可逆性收缩功能降低的现象。
自由基的作用和钙超载是心肌顿抑的主要机制
MIR除心功能低下外，还可发生微血管迟呆 （microvascular stnning)
第十三章
缺血-再灌注损伤
（Ischemia-reperfusion injury)
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简史
认识就从这简单现象开始
• 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，临床类同
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• １９6７年，Bulkley 和 Hutchins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
趋化（PAF、LTC）
定位 释放
白细胞组织浸润的机制
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白细胞的作用
1、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
1、微血管损伤 （1）微血管内血液流变学改变 （2）微血管口径的改变 （3）微血管通透性增高
2、细胞损伤
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缺血再灌注损伤PPT课件
细胞凋亡与坏死
总结词
细胞凋亡与坏死是缺血再灌注损伤的两种主要细胞死亡方式，它们会导致组织结构和功能的丧失。
详细描述
在缺血再灌注过程中，细胞凋亡与坏死被触发。细胞凋亡是程序性死亡过程，涉及一系列基因和蛋白 的激活。坏死则是细胞因能量耗竭和膜通透性改变而发生的细胞死亡。这两种细胞死亡方式都会导致 细胞结构和功能的丧失，进而引发组织损伤和器官功能障碍。
细胞因子治疗
通过注射细胞因子来促进 心肌细胞的再生和修复。
细胞工程
利用细胞工程技术构建心 肌组织，用于替代受损心 肌。
基因治疗
基因转移技术
将具有保护作用的基因转 移到心肌细胞中，增强心 肌细胞的抗缺血再灌注损 伤能力。
基因沉默技术
利用基因沉默技术抑制有 害基因的表达，减轻缺血 再灌注损伤。
基因编辑技术
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总结词
氧化应激反应是缺血再灌注损伤的重要机制之一，它会导致细 胞内活性氧簇（ROS）的过度生成和抗氧化能力的下降，进而 引发细胞损伤。
详细描述
在缺血再灌注过程中，由于氧气供应的恢复，细胞内ROS的产 生增多，这些ROS具有很强的氧化能力，能够攻击细胞内的蛋 白质、脂质和DNA等生物分子，导致细胞结构和功能的破坏。 同时，抗氧化系统的削弱也使得细胞无法有效清除ROS，加剧 了细胞的氧化应激损伤。
脑缺血再灌注损伤
总结词
脑缺血再灌注损伤是脑梗塞治疗中的难题， 可能导致脑细胞死亡和神经功能缺损。
详细描述
脑缺血再灌注损伤是指当脑缺血后重新获得 血液供应时，反而加重脑损伤的过程。这是 因为在缺血期间，脑细胞会产生一系列代谢 产物和活性物质，当血液重新流通时，这些 代谢产物和活性物质可能对脑细胞产生毒性 作用，导致脑细胞死亡和神经功能缺损。
缺血-再灌注损伤
机制:
内皮素 （ET） ↑ 一氧化氮（NO）↓
血栓素A2（TXA2）↑
前列环素（PGI2）↓
后果:
有助于无复流现象的发生，加重组织损伤
（3）微血管通透性增高
机制：可能与白细胞释放的某些炎性介质有关
后果：①引发组织水肿
②导致血液浓缩，有助于形成无复流现象
③有利于中性粒细胞从血管内游走到细胞间隙，
直接释放细胞因子造成组织细胞的损伤
(三)心肌超微结构变化
肌原纤维结构破坏 (出现严重收缩带、肌丝断裂、溶解) 线粒体损伤 (极度肿胀、嵴断裂、溶解，空泡形成、 基质内致密物增多)
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二、脑缺血-再灌注损伤的变化 (一)脑能量代谢变化
ATP等均在短时间内减少 cAMP含量增加
cGMP含量下降
（二）脑氨基酸代谢变化
诊断: 心肌梗塞 问题:
1、为什么在溶栓后出现严重的心律失常?
2、如何防治？
台湾阿里山
3、核酸及染色体破坏 染色体畸变
核酸碱基改变
DNA断裂
（四）判断指标
O2-、OH· 1O2、H2O2 、
XO
MDA ( LPO )
SOD、CAT、GSH-PX VitC、VitE、 VitA
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二、钙超载
（一）钙超载的概念
钙超负荷
calcium overload CO
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
膜磷脂降解→线粒体膜受损→ATP生成↓→细胞膜、 肌浆网Ca2+ 泵功能障碍→胞浆Ca2+↑
（三）钙超载引起缺血-再灌注损伤的机制
1、激活XO→OFR生成↑ 2、激活ATP酶→加重细胞内酸中毒 3、激活PL→膜磷脂降解→直接造成生物膜受损
缺血-再灌注损伤
缺血-再灌注损伤概念 ：
缺血的组织、器官经恢复血液灌 注后不但不能使其功能和结构恢复， 反而加重其功能障碍和结构损伤的现 象称为缺血-再灌注损伤(ischemiareperfusion injury).
第一节 原因和条件
一、原 因
• 组织器官缺血后恢复血液供应 休克时微循环的疏通 冠脉痉挛缓解 心脑肺复苏
Ca 2+ 减少，导致细胞内钙超负荷
③脂质信号分子生成异常 ④促进自由基及其他生物活性物质生成
2. 蛋白质失活
蛋白质 断裂
蛋白质-蛋白 质交联
二硫交联
-S-S-
脂质-蛋白 质交联
OH
OH
HO
HO
CH3-S-
O
氨基酸 氧化
脂肪酸氧化
脂质-脂质交联
3. DNA损伤
自由基的作用 钙超载 白细胞的作用
二、钙超载( calcium overload)
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，称为钙超载（calcium overload）
(一)细胞内Ca 2+的稳态调节
VOC
Ca2+
ROC
[Ca2+]e：10-3M
Ca 2+
Ca 2+
Ca2+ B Pr
Ca2+
化学性质活 泼 氧化性强 半衰期短
种类：①氧自由基 ②脂质自由基 ③其他： NO、氯自由基
氧自由基：以氧为中心的自由基称为氧 自由基，常常由氧诱发
O2 98~99%
线 粒
体
NADPH氧化酶
黄嘌呤氧化酶
P450细胞色素单加氧酶
ATP
1~2%
病生-第13章缺血-再灌注损伤PPT课件
案例三：肢体缺血-再灌注损伤
总结词
肢体缺血-再灌注损伤可导致肢体肌肉和 骨骼损伤，影响患者的运动功能和生活 能力。
VS
详细描述
肢体缺血-再灌注损伤通常发生在肢体动 脉阻塞后，血流重新恢复时。由于缺血期 间肌肉和骨骼受损，再灌注时会引起炎症 反应和氧化应激，导致肢体肌肉和骨骼损 伤。患者可能出现肢体疼痛、肿胀、活动 受限等症状，严重时可导致截肢或残疾。
药物治疗
使用抗氧化剂
使用细胞保护剂
抗氧化剂可以清除自由基，减少组织 损伤。
细胞保护剂可以保护细胞免受缺血和 再灌注损伤的影响。
使用抗炎药物
抗炎药物可以减轻炎症反应，减少组 织损伤。
其他治疗方法
手术治疗
对于严重的缺血-再灌注损伤，可 能需要手术治疗。
细胞移植
细胞移植可以促进组织再生和修复， 减少组织损伤。
02
优化治疗方案，根据患 者的具体情况制定个性 化的治疗方案，提高治 疗效果。
03
加强医护人员的培训和 教育，提高他们对缺血再灌注损伤的认识和救 治能力。
04
加强多学科协作，整合 医疗资源，为患者提供 全方位、高效的救治服 务。
THANKS
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炎症介质释放
炎症细胞释放的炎症介质如TNF-α、 IL-1β等可诱导细胞凋亡和组织损伤。
03
缺血-再灌注损伤的防治
早期治疗
快速恢复血流
在发生缺血后，应尽快恢 复血流，以减少组织损伤。
减轻缺血程度
在血流恢复之前，应采取 措施减轻缺血程度，如使 用血管扩张剂等。
控制再灌注时间
在血流恢复后，应控制再 灌注时间，避免长时间缺 血和再灌注损伤。
案例二：脑缺血-再灌注损伤
心肌缺血再灌注损伤介绍和实验设计
01.心肌缺血再灌注损伤相关介绍
心肌缺血再灌注损伤（myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI）
1.最早由Jennings等于1960年提出，发现其临床表现为再灌注后缺血的 心肌出现再灌注心律失常、心肌顿抑、心肌能量代谢障碍、超微结构的 变化及内皮和微血管功能障碍相关的无复流等现象。 2.1967年Bulkey和Hutchins也发现在冠脉搭桥术完成血管重建后，心肌却 发生了与手术相关的坏死进一步加重的现象。 3. Braunwald教授在1985年J Lin Invest杂志中提出心肌再灌注是双刃剑 的观点，心肌再灌注既可以损伤心肌也能保护心肌。
心肌缺血再灌注损伤相关介绍和实验设计
目录
01 心肌缺血再灌注损伤相关介绍 02 心肌缺血再灌注损伤实验设计
01.心肌缺血再灌注损伤相关介绍
心肌缺血再灌注损伤：缺血心肌组织恢复血流灌注时，导致再灌注 区心肌细胞及局部血管网显著的病理生理变化，这些变化共同作用 可促使进一步的组织损伤。
临床疾病：急性心肌梗死、冠心病等 其基本的生理过程就是心肌缺血
01.心肌缺血再灌注损伤相关介绍
心肌缺血：指单位时间内的冠脉血流量减少，供给组织的氧量也减 少，缺血必定存在缺氧表明缺血缺氧。
一、心肌缺血的原因 1.冠脉血流量的绝对不足：冠状动脉阻塞，冠状动脉痉挛 2.冠脉血流量的相对不足：供氧降低或耗氧增加；肺通气或换气功 能障碍等 二、缺血对心肌的影响 1.心肌收缩能力降低 2.心肌舒张功能降低 3.血流动力学发生改变 4.心肌电生理的变化 5.心肌形态学的改变
1.控制性再灌注（Controlled reperfusion） 2.缺血预处理（ischemic preconditioning，IPC） 3.再灌注缺血后处理 （ischemic postconditioning，I-postC) 4.远隔预适应（remotechemicis-preconditioning，RIPC） 5.药理性后处理（Pharmacological postconditioning）
缺血-再灌注损伤及预处理的保护机制
（2）缺血-再灌注时氧自由 基生成增多的机制
线粒体 (Mitochondria) 黄嘌呤氧化酶 (Xanthine Oxidase) 中性粒细胞 (Neutrophils)
活性氧与缺血-再灌注损伤 ROS & I/R Injury
cells and neutrophils)
1.自由基 (Free radicals)
指在外层电子轨道含有一个或 多个不配对电子的原子、原子团或 分子的总称 。
为表达不配对电子，常常在其 分子式后上方加一个点如(R·) 。
(1)自由基的种类
氧自由基(oxygen free radical) 脂质自由基(lipid radical, L•) -· 氯自由基 (Cl•) 气体自由基 (一氧化氮nitric oxide, NO) 甲基自由基(CH3•) 过氧亚硝基(ONOO-)
缺血不但减少了细胞的氧供应， 而且造成糖酵解底物缺乏和乳酸等代 谢产物清除减少。
急性缺血期
心脏pH从7.2降到6.5
酸中毒加重细胞代谢紊乱和功能 障碍，并促进细胞坏死和凋亡。
4. 心肌舒缩功能障碍
正常： 心肌能量的85% 心肌收缩
15% 膜的离子转运 和蛋白质合成
缺血： ATP生成减少 心肌钙转运异常 蛋白磷酸化障碍 心肌舒缩功能降低
Becker LB. Cardiovas Res 61 (2004)： 461– 470
研究历史
1955年Sewell报道结扎狗冠状动脉后，如突 然解除结扎恢复血流出现室颤
1960年Jennings提出心肌再灌注损伤的概念 1968年Ames报道脑缺血-再灌注损伤 1972年Flore报道肾缺血-再灌注损伤 1978年Modry报道肺缺血-再灌注损伤 1981年Greenberg报道肠缺血-再灌注损伤
病理生理学缺血再灌注损伤(完整)
历 史
认识就从这简单的现象开始
• 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。
• 1966 年， Jennings 第一次提出心肌再灌注
损伤的概念，证实再灌注会引起心肌超微 结构不可逆坏死，包括爆发性水肿、组织 在心肌缺血恢复血流后，缺
3. 其他(others) Cl. ， CH3. ， NO等
1. 氧自由基
O2
以氧为中心的自由基称为氧自由基， 如超氧阴离子（
98%
_ • O O2 1%-2% 2 _ • O2
）、羟自由基（OH• ）。
细胞色素氧化酶系统
4e-+4H+
e-
e-+H+ e-+2H+ e-+H+ OH• H2O H O 2 2 SOD H2O
Haber-Weiss反应
(without Fe3+)
_ O•2
+ H2O2
O2 + OH- + OH•
SLOW
Hale Waihona Puke Fenton型 Haber-Weiss反应
Fe3+ _ O•2 + H2O2
O2 + OH- + OH•
FAST
2. 脂性自由基(lipid free radical) 氧自由基 + 多价不饱和脂肪酸 L. (烷自由基) LO. (烷氧自由基) LOO. (烷过氧自由基)
谢障碍的现象称为钙超载（calcium overload）。
钙反常(calcium paradox): 1966年
缺血再灌注损伤
缺血-再灌注损伤机体组织器官正常代谢、功能的维持，有赖于良好的血液循环。
各种原因造成的局部组织器官的缺血，常常使组织细胞发生缺血性损伤（ ischemia injury ），但在动物试验和临床观察中也发现，在一定条件下恢复血液再灌注后，部分动物或患者细胞功能代谢障碍及结构破坏不但未减轻反而加重，因而将这种血液再灌注后缺血性损伤进一步加重的现象称为缺血再灌注损伤（ ischemia-reperfusion injury ）。
用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧的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（ oxygen paradox ）。
用无钙溶液灌流大鼠心脏后，再用含钙溶液进行灌流时，心肌细胞的损伤反而加重，称为钙反常（ calcium paradox ）。
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 值反常（ PH paradox ）。
第一节缺血－再灌注损伤的原因及条件一、原因（一）、组织器官缺血后恢复血液供应如休克时微循环的疏通、冠状动脉痉挛的缓解、心脏骤停后心脑肺复苏等。
（二）、动脉搭桥术、 PTCA 、溶栓疗法等血管再通术后，心脏外科体外循环术、器官移植及断肢再植等。
二、条件并不是所有缺血的组织器官在血流恢复后都会发生缺血 - 再灌注损伤，但许多因素可影响其发生发展和严重程度，常见的原因有：（一）、缺血时间缺血时间的长短与再灌注损伤的发生与否相关，缺血时间过短或过长都不易发生再灌注损伤。
例如：大鼠心肌缺血 2min 以内或 20min 以上进行再灌注，不易发生再灌注损伤；狗心肌缺血 15min 以内或 40min 以上进行再灌注，再灌注损伤不易发生，缺血 15-20min 再灌注，心肌再灌注损伤的发生率高达 25%-50% 。
（二）、侧支循环缺血后侧支循环容易形成者，因可缩短缺血时间和减轻缺血程度，不易发生再灌注损伤，如肺脏。
病理学课件第十三章 缺血-再灌注损伤
缺血-再灌注时，细胞凋亡增加，引发组织损伤。
组织结构变化
炎症反应
缺血-再灌注时，炎症反应增加，导致 组织损伤。
纤维化
缺血-再灌注后，组织发生纤维化，影 响组织正常功能。
03 缺血-再灌注损伤的防治
预防措施
A
早期诊断与治疗
对可能导致缺血-再灌注损伤的疾病进行早期诊 断和治疗，以预防损伤的发生。
控制危险因素
对高血压、高血脂、糖尿病等危险因素进 行控制，降低缺血-再灌注损伤的风险。
B
C
改善微循环
通过改善微循环，增加组织灌注，预防缺血 -再灌注损伤。
加强锻炼与健康生活方式
鼓励人们加强锻炼，保持健康的生活方式， 提高身体抵抗力，预防缺血-再灌注损伤。
D
治疗原则
迅速恢复血流灌注
一旦发生缺血-再灌注 损伤，应尽快恢复血流 灌注，以减轻损伤程度 。
肢体缺血-再灌注损伤
总结词
肢体缺血-再灌注损伤可能导致肢体肿胀、疼痛和功能障碍。
详细描述
肢体缺血-再灌注损伤是指肢体因缺血导致肌肉和神经受损，血流再通后引起的进一步损伤。这种损伤 可导致肢体肿胀、疼痛和功能障碍。其机制涉及炎症反应、氧化应激和微循环障碍等。治疗原则包括 早期解除缺血、抗炎、抗凝和改善微循环等。
氧化磷酸化障碍
再灌注后，细胞内氧化磷酸化过程受 阻，ATP生成减少，影响细胞正常生 理功能。
细胞器损伤
线粒体损伤
缺血-再灌注时，线粒体功能障碍，导致细胞能量代谢障碍，引发细胞死亡。
内质网损伤
内质网是蛋白质合成和加工的场所，缺血-再灌注时，内质网功能受损，影响蛋 白质合成和加工。
细胞死亡
坏死
缺血-再灌注时，细胞能量代谢障碍，导致细胞坏死。
心肌缺血再灌注损伤研究进展
心肌缺血再灌注损伤研究进展心肌缺血再灌注损伤是一种常见的心血管疾病，主要由冠状动脉阻塞导致心肌供血不足，进而引发心肌损伤。
随着医疗技术的不断发展，人们对心肌缺血再灌注损伤的认识也在逐步深入。
本文将从心肌缺血再灌注损伤的基本概念、研究现状、研究局限性和未来研究方向等方面进行综述，以期为相关研究提供参考和启示。
心肌缺血再灌注损伤是指由于冠状动脉阻塞导致的心肌缺血，当阻塞血管再通或侧支循环建立后，缺血心肌得到再灌注，但此时心肌反而受到进一步的损伤。
这种损伤主要是由于再灌注后氧自由基产生过多、钙离子内流、中性粒细胞浸润等多种因素共同作用所致。
心肌缺血再灌注损伤的主要临床表现为心律失常、心力衰竭和猝死等。
近年来，心肌缺血再灌注损伤的病理生理机制研究取得了较大进展。
研究发现，再灌注后氧自由基的大量产生是导致心肌损伤的主要因素之一。
同时，钙离子内流、中性粒细胞浸润等也在一定程度上加剧了心肌损伤的程度。
细胞凋亡、自噬等细胞死亡过程也在心肌缺血再灌注损伤中发挥重要作用。
流行病学研究发现，心肌缺血再灌注损伤在心血管疾病患者中普遍存在，且其发生与患者的年龄、性别、血脂水平、高血压等疾病状态密切相关。
研究还发现，吸烟、饮食不健康、缺乏运动等不良生活习惯也会增加心肌缺血再灌注损伤的风险。
对于心肌缺血再灌注损伤的诊断，目前主要依赖于心电图、超声心动图、核磁共振等影像学检查手段。
同时，心肌酶学、炎症因子、氧化应激指标等实验室检查也在一定程度上有助于心肌缺血再灌注损伤的诊断和评估。
心肌缺血再灌注损伤是心血管疾病中一个重要的病理过程，其发生机制复杂，受到多种因素的影响。
目前，关于心肌缺血再灌注损伤的研究已经取得了一定的进展，但在流行病学研究和临床诊断方面仍存在一定的局限性。
未来，随着科学技术的发展和对心肌缺血再灌注损伤机制的深入了解，我们将有望发现更加有效的预防和治疗策略，以降低心肌缺血再灌注损伤的发生率和致死率，提高患者的生活质量。
心肌缺血和缺血再灌注损伤
苷、肌苷、次黄嘌呤等）的含量减少，再
灌注时从局部冲走这些物质。冠状动静脉
氧差减小，与缺血/再灌注时心肌细胞线粒
体受损有关。线粒体富含磷脂，又是再灌
注时产生自由基的场所，因此，极易引起
脂质过氧化造成线粒体的功能障碍。
编辑ppt
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3. 心功能的变化 （1） 心肌收缩、舒张功能的
降低 再灌注时静止张力增高，表现为心室舒张
1.能量缺乏 缺血心肌ATP含量在正常的35%以上时， 缺 血 性 损 伤 是 可 逆 的 ， 而 ATP 含 量 如 降 至 正 常 的 20%，钙泵功能障碍，使胞浆游离钙浓度增加形成 钙超载，ATP不足也可使细胞膜上的钠泵功能减弱， 大量钠离子进入细胞内引起心肌细胞水肿。
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2.钙超载 （1） ATP合成减少 离子泵的功能减弱，
脂肪酸、脂酰CoA、肉毒碱CoA等）也增多。心肌
缺血代谢紊乱最主要的变化是高能磷酸化合物生成
明显减少，代谢产物在心肌中堆积。
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7. 心肌形态学的改变
1）可逆性改变 ① 线粒体： ATP减少，基质颗粒减少 或消失；嵴仍保存完整；② 肌膜：钠钾泵活性下降， ③ 肌纤维：肌节呈高度挛缩状改变，胞浆内糖原颗粒 明显减少，脂滴相对增加。 2）不可逆性改变 ① 线粒体肿胀，出现无定形致密颗 粒。② 肌膜微小缺损；③ 肌纤维呈波浪状，肌原纤 维出现收缩带。
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7
缺血对心肌的影响
1.心肌收缩能力的降低
引起收缩性减弱的机制是
（1）心肌收缩成分破坏 （2）心肌能量供应不足 Ca2+的转运或是粗、细肌丝的滑行均要消
耗ATP，物质的氧化产能过程受阻，ATP和磷酸肌酸生成减 少。
缺血-再灌注
基底膜部分缺失、质膜破坏，肌原纤维结构 破坏，线粒体极度肿胀、嵴断裂、溶解、空泡形 成等 ，甚至出血、坏死(不可逆损伤)
二. 脑缺血-再灌注损伤变化
缺血→ATP↓→乳酸↑→细胞内酸中毒
钠、钙内流→细胞水肿
自由基↑、兴奋性氨基酸↑、钙超载
机制：
炎症反应过度激活
脑水肿、 脑细胞
坏死
(二)自由基（OFR）的生成与清除 1. OFR生成
（1）氧化磷酸化过程中单电子还原：生理情况下
O2·-其他活性氧或氧自由基产生的基础
病理情况下：
Fe2+ Cu2+，O·2-与H2O2反应— OH·，Fenton型Haber Weiss反应
(二)自由基（OFR）的生成与清除 ·
1. OFR生成 （2）其他反应中 生成：
认识最早、研究最多的是心脏。
第一节 原因及条件
一. 原因
1.组织器官缺血后恢复血液供应； 2.某些医疗技术的应用：
冠脉搭桥、溶栓疗法等； 3.体外循环下心脏手术，心、脑复苏等
归纳
1、严重病理过程（综合征）
（1）缺血性疾病：心绞痛、脑梗等 （2）休克、ARDS、挤压综合征等
2、新医疗技术的应用
二. 常见条件
ATP↓ ↓
钙泵↓ ↓
胞内钙↑
3）内质网膜损伤
自由基、膜磷脂分解→内质网膜损伤→钙泵↓ →胞内钙↑
(二) 钙超载引起机体损伤的机制★
1、能量代谢障碍
钙超载→线粒体大量摄取Ca2+→形成磷酸钙 沉积→ATP↓，又损伤膜→加重能量代谢障碍
2、细胞膜及结构蛋白分解
钙超载引起缺血-再灌注损伤
(二) 钙超载引起机体损伤的机制★
心肌缺血再灌注损伤介绍和实验设计
心肌缺血再灌注损伤介绍和实验设计Ⅰ.心肌缺血再灌注损伤：它是指缺血心肌组织恢复血流灌注时，导致再灌注区心肌细胞及局部血管网显著的病理生理变化，这些变化共同作用可促使进一步的组织损伤。
那这里的关键词就是缺血心肌组织。
那为什么会产生缺血的心肌组织呢？这就与临床上的疾病有关了。
一些心脏疾病，比如急性心肌梗死、冠心病等他们会使心脏发生缺血的症状，其基本的生理过程就是心肌缺血。
Ⅱ.心肌缺血的危害：心肌缺血：指单位时间内的冠脉血流量减少，供给组织的氧量也减少，缺血必定存在缺氧表明缺血缺氧。
心肌缺血比单纯性心肌缺氧无血流障碍要严重，因为前者除了缺氧的影响之外，缺血组织也不能获得足够的营养物质又不能及时清除各种代谢产物带来的有害影响。
一、心肌缺血的原因主要分为两种情况：1是冠脉血流量的绝对不足。
这种情况是由自身疾病产生的，主要包括冠状动脉阻塞，冠状动脉痉挛。
2是冠脉血流量的相对不足：包括供氧降低或耗氧增加，比如高原高空或通风不良的矿井吸入氧减少；肺通气或换气功能障碍，可致血氧含量降低红细胞数量和血红蛋白含量减少等。
二、缺血对心肌的危害主要包括以下几个方面：1是心肌收缩能力降低。
2是导致心肌舒张功能降低。
3是心肌组织的血流动力学发生改变，比如说血流的阻力增加等。
4是心肌电生理的变化，比如说静息点位降低，传导速度减慢；室颤阈降低等。
5是导致心肌形态学的改变。
当然还有其他的危害，在这里就不一一列举了。
由于心肌缺血存在这么多的危害，临床上针对这一疾病采取了再灌注治疗方法，但随之而来的又是另外一个临床问题：缺血再灌注损伤。
下面具体介绍一下心肌缺血再灌注损伤。
心肌缺血再灌注损伤英文缩写为MIRI，最早由詹宁斯等于1960年提出，发现其临床表现为再灌注心律失常、心肌顿抑、心肌能量代谢障碍等现象。
随后又有学者在临床手术中也证实了这一观点，发现在冠脉搭桥术完成后，心肌坏死进一步加重的现象。
接着布朗沃尔德教授在1985年提出了这样一个观点：心肌再灌注是一把双刃剑，既可以损伤心肌也能保护心肌。
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心肌缺血再灌注损伤的发生机制和防治研究进展1 9 6 0年J e n n i n g s等，第一次提出心肌缺血再灌注损伤的概念，证实再灌注会引起心肌超微结构不可逆坏死，并逐渐引起医学界的高度重视。
缺血心肌恢复再灌注后，病情反而恶化，引起超微结构、功能、代谢及电生理方面发生进一步的损伤，是由于在缺血损伤的基础上再次引起的损伤，因此称为缺血．再灌注损伤( i s e h e m i a — r e p e r f u s i o n i n j u r y ，I R I ) k2 J 。
临床上表现为闭塞的冠状动脉再通、梗死区血液灌流重建后一段时间内，有的病例发生血压骤降、心功能不全、心律失常甚至猝死等一系列病情反而恶化的现象。
因此， I R I 的发生机制与防治越来越引起人们的关注，并一直试图寻找能对 I R I 产生确切保护作用的药物。
现就 I R I的发生机制和防治的研究进展作一综述。
1 . 心肌缺血再灌注损伤的发生机制目前，缺血再灌注损伤发生的机制尚未完全阐明，研究表明自由基、钙超载、心肌纤维能量代谢障碍、中性粒细胞、血管内皮细胞、细胞黏附分子与细胞凋亡等均可能参与缺血再灌注损伤。
1 ． 1 氧自由基( F R) 生成正常细胞内有自由基清除剂超氧化物歧化酶( S O D)，使氧自由基转变为过氧化氢，后者又通过触酶及谷胱甘肽过氧化物酶的作用还原为水和分子氧，故小量氧自由基不造成损伤。
再灌注时产生的大量氧自由基不能被清除，其中包括非脂质氧自由基和脂质氧自由基，如超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢等。
缺血再灌注后，它可与各种细胞成分，如膜磷脂、蛋白质、核酸等发生反应，造成细胞结构损伤和功能代谢障碍。
C a s t e d o 等在动物实验中发现，再灌注后细胞内膜脂质过氧化增强，形成多种生物活性物质，如血栓素、前列腺素等，促进再灌注损伤。
1 9 8 6年,M u r r y等，首次在犬缺血／再灌注模型实验中发现反复短暂缺血发作可使心肌在随后持续性缺血中得到保护，从而提出了缺血预适应( I P C) 心脏保护的概念，为缺血心肌的保护及其机制探讨开辟了崭新的领域。
自由基可能参与了预适应保护的触发机制。
Z h o n g等证明预适应过程中产生的低浓度自由基对延迟心肌缺血再灌注损伤有保护作用。
冉擘力等从细胞水平证明早期产生的氧自由基能诱导延迟保护作用产生，其机制可能是通过早期氧化反应一方面改变S O D形态结构而提高酶的活性，诱导延迟相S O D合成增加，另一方面诱导热休克蛋白信使核糖核酸转录和持续合成，保护心肌细胞对抗细胞外氧自由基的损伤；氧化氮合酶( N O S ) 产生的一氧化氮能有效对抗氧自由基的损害，延迟期心肌 N O S活性增加。
延迟保护作用增强，其机制可能是氧自由基诱导了后期 N O S信使核糖核酸转录和合成增加，因为在缺血等应激状态下，氧化氮能够调控心脏基因的表达。
总之，热休克蛋白、抗氧化酶和 N O S等不是孤立地对抗氧自由基损伤，而是有机地结合起来发挥作用。
1 ．2 钙超载。
生理状态下，胞浆内钙浓度约为 l 0-7 m o l ／ L ，而细胞外及胞浆内的钙储存系统( 如内质网和线粒体) 中钙浓度为1 0 -3m o l ／L 。
正常状态下，细胞通过一系列转运机制可以保持这种巨大的浓度梯度，以维持细胞内低钙状态。
但是再灌注后，钙离子向线粒体转移，导致线粒体功能障碍；钙离子浓度升高，可激活多种酶( 如激活膜磷脂酶 A ， )同时促使心肌纤维过度收缩；通过N a+／C a2+交换形成一过性内向电流，在心肌动作电位后形成延迟后除极，这是引起心律失常的原因之一。
另外，它还促进A T P分解，使能量急剧减少等。
G r o s s等研究发现，细胞内钙离子浓度的改变是造成再灌注损伤的重要原因之一。
许多研究表明运用钠氢交换阻断剂和钠钙交换阻断剂进行药物预适应可以保护心肌缺血再灌注损伤。
目前，缺血后适应也被认为是另一种内源性心肌保护措施，钠氢交换阻断剂和钠钙交换阻断剂作为药物后适应的心肌保护措施也正在被研究中。
更进一步说明钙超载是引起缺血再灌注损伤的另一重要机制。
1 ． 3 微血管损伤和白细胞激活正常情况下，中性粒细胞与血管内皮细胞的相互作用受内皮细胞上的阴性糖苷及内皮细胞产生的众多抗炎因子的抑制，中性粒细胞处于静止状态。
缺血时，激活的中性粒细胞与血管内皮细胞发生固定粘附，导致微血管机械阻塞，并可释放出大量的炎性介质，不但可改变自身的结构和功能，而且使周围组织细胞受到损伤，发生无复流现象，致使细胞发生不可逆性损伤和坏死，即再灌流性心肌损伤。
D r e y e r等发现再灌注心肌的血清可刺激中性粒细胞迁移，黏附于血管内皮细胞，诱导 C D 1 1 ／C D 1 8 在中性粒细胞膜表达，并首先提出缺血再灌注心肌组织可释放各种炎性因子，从而激活白细胞。
R i l e y等运用单克隆抗体拮抗C 5 a 减小了心肌梗死面积。
研究表明，缺血再灌注心肌可释放出各种炎性因子如 T N F 一、I L 一 1 、 I L - 6、 I L - 8 、中性粒细胞活化蛋白( N A P 1 ) 、 PA F、巨噬细胞炎症蛋白( M I P2 ) 、补体C 5 a等激活中性粒细胞。
1 ． 4 其他有研究表明肾素一血管紧张素系统、血小板的聚集与释放、补体系统也可能是再灌注损伤的机制。
2 .心肌缺血再灌注损伤的防治心肌缺血再灌注损伤的防治包括：清除自由基，“缺血后适应”处理，抑制 N a+ ／ H+、 N a+ ／ Ca2+离子间的交换，应用腺苷受体激动剂、镁、他汀类、血管紧张素受体拮抗剂等药物。
2 ． 1 抗氧化治疗。
自由基在许多疾病的发生、发展过程中扮演着重要的角色，因此自由基清除剂对疾病的控制显得尤为重要。
然而，尽管有大量关于抗氧化剂的动物实验研究，对于临床上缺血再灌注损伤性疾病却没有常规应用，这并不是因为缺乏临床研究。
C a n b a z等研究发现，冠状动脉手术的患者应用维生素E ，其肌钙蛋白I ( c T n — I ) 、心肌型肌酸激酶同工酶( C K —M S ) 等产生较对照组显著降低，可以明显减轻再灌注损伤。
但是，另有实验证明，冠心病患者或具有冠心病高危因素的人长期服用维生素E，效果不肯定。
临床实验研究发现抗氧化维生素即复合维生素( 维生素E、维生素C和胡萝卜素)可显著增加血中维生素水平，安全性良好，但是不降低5年间任何血管疾病、肿瘤或其他主要终点的危险性，因此长期使用维生素作为补充治疗并无任何积极疗效。
离体鼠心脏缺血再灌注实验证明，同时应用超氧化物歧化酶、过氧化氢酶能明显减少心肌细胞凋亡，尽管理论与科学实验证明自由基清除剂或抗氧化剂的联合应用有效，但迄今为止，这些药物的联合应用在临床上尚未广泛开展，有待进一步的研究和验证。
2 ． 2 减轻钙超载。
许多研究表明运用钠氢交换阻断剂和钠钙交换阻断剂进行药物预适应可以影响心肌缺血再灌注损伤的后果。
G U A R D I A N试验对2 9 1 8例 C A B G患者研究发现，应用 N a +／ H+交换抑制剂可显著改善患者的预后。
2 .3 缺血预处理( I P C ) 和药物预处理( P P C) 。
心肌预处理是一种普遍和有力的抗缺血再灌注损伤的，内源性保护机制，适当的药物预处理可有效调动该保护机制。
近年来无数的动物模型均证实I P C能减小心肌梗死的范围，增加心肌收缩力及防止再灌注心律失常等。
1 9 9 3年的实验在缺血预适应研究史上是一个重大突破，发现I P C重要的内源性保护机制，由缺血刺激引发两个不同保护窗( 病理生理学表现不同) ，第一窗在I P C后1 ～ 2 h以内，第二窗于2 4 h以后延迟保护( 7 2～ 9 6 h ) 。
离体人类心肌实验表明，对于心肌具有保护机制的这两个保护窗有区别，其中第一窗的保护作用明显强于第二窗( s e c o n d w i n d O W o f p r o t e c t i o n ．s wP ) 。
I P C早期保护作用仅可抵抗心肌坏死，而延迟保护不仅可抗心肌坏死而且可抗心肌顿抑，因为该持续的保护作用，延迟保护较早期保护作用更有临床应用价值。
早期保护是对前存在蛋白( p r e — e x i s t i n g p r o t e i n s) 快速翻译后调节，而延迟保护则是心肌保护基因转录水平调节。
药物预处理( P P C) 是根据 I P C机制，通过药物激发或模拟机体内源性物质而呈现减弱MIRI的方法。
其研究方法也是通过模拟I P C建立起来的。
Wa n g等发现二氮嗪( K 通道开放剂) 预处理转变血液中致炎因子和抗炎因子平衡倾向于抗炎因子，二氮嗪通PD激酶激活A K T信号途径介导延迟性保护作用。
D a m - b r o v a等发现Mi l d r o n a t e 在缺血期通过调整心肌能量代谢而改善心功能。
许多研究发现腺苷药物预处理有重要意义。
O l a f s s o n等首先报道，冠脉内给予腺苷使再灌注2 4 h后心梗面积减少7 5 ％，同时可保护内皮细胞形态学的完整性，减少中性粒细胞浸润。
另外，对镁、他汀类、血管紧张素受体拮抗剂等药物也有了进一步的研究，证实这些药对缺血再灌注的心肌均有保护作用。
3 前景展望心肌缺血再灌注(i s c h e m i a ／r e p e r f u s i o n ，I ／R)，可导致心肌细胞超微结构、功能、代谢及电生理方面发生进一步损伤，即缺血／再灌注损伤。
目前临床对心肌I ／ R损伤的保护方法都是外源性的，如增加心肌氧和能量供应，减轻心脏负担和减少能量消耗，但每一种方法均有其不足和副作用。
多年研究发现，I P C是重要的I ／ R损伤内源性保护机制，其实质是提高了心肌细胞对继发缺血损伤耐受性。
但由于I P C操作复杂，不合伦理，临床应用受到限制，从而提出了药物预处理的概念，即用药物刺激或模仿机体内源性抗损伤能力，因其是保护细胞的行之有效的措施而日益受到重视。
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