第十一章缺血-再灌注损伤
缺血再灌注损伤
（三）OFR的损伤作用 OFR的损伤作用
生物膜脂质过氧化（ 1、生物膜脂质过氧化（lipid peroxidation) 增强 （1）破坏膜的正常结构及功能 ） （2）间接抑制膜蛋白功能 ） 3）促进OFR及其它生物活性物生成 （3）促进OFR及其它生物活性物生成 （4）减少ATP生成 ）减少 生成
（二）影响因素
1、 缺血时间 过长过短都不易发生 不同动物不同器官差异 、 缺血时间: 过长过短都不易发生;不同动物不同器官差异 2、 侧枝循环 易形成者不易发生 、 侧枝循环: 3、 需氧程度 心\脑易发生 、 需氧程度: 脑易发生 4、 再灌注条件 高温 高压 高钠 高钙可诱发 高压\高钠 、 再灌注条件: 高温\高压 高钠\高钙可诱发
间接激活Na （3）PKC间接激活 +-Ca2+交换蛋白 ） 间接激活
肾上腺素能受体激活G蛋白 如α1肾上腺素能受体激活 蛋白 肾上腺素能受体激活 蛋白-PLC →H /Na +交换激活
+
2. 生物膜损伤
（1）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，使膜磷脂分解 激活磷脂酶， 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 → ATP↓ ） ↓ （3）肌浆网膜受损 → 摄取钙↓ ） 摄取钙↓
黄嘌呤氧化酶（XO） 1 黄嘌呤氧化酶（XO）的形成增多
XO的作用： 的作用： 的作用 次黄嘌呤+O 次黄嘌呤 2
黄嘌呤+ 黄嘌呤 O·-2 +H2O2 ↓XO 尿酸+ 尿酸 O·-2 +H2O2 氧自由基的生成需要三个条件： 氧自由基的生成需要三个条件： XO OH· 次黄嘌呤 O2 XO
缺血-再灌注损伤
第二节 缺血-再灌注损伤的 发生 机制
一.自由基的作用
自由基(free radical)：外层轨道上含有单个不配对电 子的原子、原子团和分子 氧自由基：O2. – OH. 1O 活性氧 H 2 O2 2
(reactive oxygen)
O2 eO2. – e-+2H+ H 2O 2 e-+H+ H 2O OH. e-+H+ H2O
1O +AO2. –+A 2 内过氧化物的热分解
物理方法 氧气放电 光敏反应
1
O2的反应：亲电子性很强的氧化剂
氧自由基生成增多的机制
• • • • 黄嘌呤氧化酶的形成增多 中性粒细胞的呼吸爆发 线粒体 儿茶酚胺的自身氧化
ATP
缺 血 期
再 灌 注 期
AMP 黄嘌呤脱氢酶 2+ Ca 腺嘌呤核苷 [Ca2+]i 内流 缺血 次黄嘌呤核苷 黄嘌呤氧化酶(XO) . –+H O 黄嘌呤 + O 次黄嘌呤 2 2 2 XO O
脂性自由基：氧自由基 + 多价不饱和脂肪酸
L. LO. LOO.
其它自由基： Cl. CH. NO等
超氧阴离子自由基(O2. – )：
O2和O2. –的电子排布
O2氧化酶(XO) 醛氧化酶 NADPH氧化酶 NADH氧化酶 ……
(2).非酶促反应 蛋白质、低分子化合物、 较稳定自由基的自动氧化 (3).水的辐射分解等
自由基对膜的损伤
二.钙超载
钙超载(calcium overload)： 结构损伤 细胞 功能代谢障碍 [Ca2+]i
缺血再灌注损伤导致细胞损伤和死亡的共同通路
正常细胞Ca2+运转体系
11缺血-再灌注损伤
低分子抗氧化剂
VitE、VitC：清除O2· 、1O2 VitA：清除1O2 GSH、NADPH：清除H2O2
缺血缺氧时细胞中抗氧化酶活 性降低；再灌流时，自由基大量产 生，抗氧化酶类和抗氧化剂被消耗， 导致自由基增多。
（三）自由基的损伤作用
膜脂质过氧化
蛋白质功能抑制
核酸及染色体破坏
二、钙超载
实验:
失血性休克大鼠 BP30~40mmHg
维持1小时
回输丢失的血液
2小时
维持 3小时
死亡率?
?
Concept
组织 缺血
恢复血供 和灌流
组织器官 功能障碍 和结构损 伤加重
第一节 IRI的原因及条件
一、原因
全身循环障碍后恢复血供 如严重休克治疗后、心脑肺复苏等。 组织器官缺血后血流恢复 如器官移植、断肢再植以及挤压伤后。 某一血管再通 如冠脉搭桥术、溶栓疗法等。
缺血后适应（postconditioning）： 给缺血组织恢复血供的头几分钟内，
多次、短暂阻断血供，可减轻再灌注
所造成的损伤。
Case
患者，男，54岁，因胸闷、大汗1h急诊入院。查 体：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Ⅲ度房室传导阻滞。给予阿托品、多巴胺、低分子 右旋糖酐等扩冠治疗。于上午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，共除 颤7次，同时给予利多卡因、小剂量异丙肾上腺素后心 律转为窦性，血压平稳，意识清楚。冠状动脉造影证 实：右冠状动脉上段85%狭窄，中段78%狭窄。
（一）概念
细胞内Ca2+主要存在线粒体和肌 浆网，胞浆游离钙低于0.1mol/L。 钙超载(calcium overload)是指细 胞内Ca2+含量异常增多，钙超载可导 致组织细胞严重的结构损伤。
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？
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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
白细胞介导IRI的分子机制
微血管损伤
微血管内血液流变学改变 — 无复流现象
是指解除缺血原因并没使缺血区得到充分血流 灌注的反常现象。
炎症反应失控 机械阻塞作用
第三章 IRI的机体功能和代谢变化
➢ 心肌IRI的变化 ➢ 脑IRI的变化 ➢ 其他脏器IRI的变化
1.心肌IRI的变化
心肌IRI主要包括心律失常、心肌发生可逆性收缩功能 的异常改变以及心肌细胞结构与代谢的异常变化。
缺血-再灌注损伤的概念
多数情况下，血液再灌注可使缺血的组织器 官功能得到恢复，损伤的结构得到修复，患者病 情好转康复；但某些情况下，血液再灌注不仅不 能使缺血的组织器官功能恢复，反而加重组织、 器官的功能障碍和结构损伤，甚至发生不可逆性 损伤,尤其是长时间缺血时，这种现象称为缺血再灌注损伤。
第一章 原因和影响因素
O2
2e 2H+
O2
4e 4H+
H2O2 2H2O
▲ O2·的生成
e
O2
-
线粒体
自然氧化 酶氧化
O2·
毒物 电离辐射
▲OH•的生成
O2·+ H2O2
H2O 均裂
Fe2+
O2 + OH• + OH+
OH• + H• ； H2O 异裂
H+ + OH‒
自由基的清除
酶性清除剂
▲ 超氧化物岐化酶（SOD） ▲ 过氧化氢酶(CAT)
DNA损伤和染色体畸变
其他：
介导一系列促使IRI发生的重要事件，比如：炎症因子的释放；一氧化氮 降低；促进黏附分子的表达，从而进一步增加中性粒细胞和血管内皮的 黏附作用。
缺血-再灌注损伤
无复流
（二）白细胞聚集在缺血-再灌注损伤中的作用 1. 阻塞微循环 恢复血液灌注后，缺血区依然得不到充分血流灌注的现象称无 复流现象。 2. 释放活性氧 在自由基学说中，白细胞呼吸爆发会释放超氧阴离子、过氧化 氢、次氯酸等活性氧。 3. 释放各种颗粒成分 白细胞活化后将释放许多颗粒成分，包括酶性成分和非酶性成分 4. 产生各种细胞因子
缺血造成细胞膜外板与糖被分离，使细胞膜对钙的通透性↑↑ ；
细胞内Ca2+ ↑又可激活磷脂酶，使膜磷脂降解，细胞膜通透性↑
疏松、膜磷脂降解、OFR
3. 线粒体受损 4.肌浆网膜损伤 5. 儿茶酚胺增多
通过α -R激活磷脂酶C，产生三磷酸肌醇（IP3），导致 内质网/肌浆网上钙通道开放，使细胞内钙库释放钙。
（2）膜蛋白功能受抑 间接抑制钙泵、钠泵及Na+/Ca2+交换系统
抑制膜受体、G蛋白与效应器的偶联，引起细 胞信号转导功能障碍
（3）促自由基及其他生物活性物质生成 （4）线粒体膜 ：ATP生成障碍
2. 细胞成分交联 脂质-蛋白质-胶原
蛋白质-蛋 白质交联 二硫交联
-S-S-
脂质-蛋白 质交联
蛋白质 断裂
活性氧
2 .脂性自由基： 氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用后 生成的中间产物 种类： 烷自由基（L· ） 烷氧基（LO· ） 烷过氧基（LOO· ） 3.其它: Cl· 、CH3 · 、NO ·
自由基性质活泼，具有强烈的引发 脂质过氧化作用
（二）氧自由基的生成与清除
- 的来源： 1. O· 2 （1）线粒体 （2）某些物质自然氧化 儿茶酚胺、血红蛋白等 （3）酶催化 黄嘌呤氧化酶 （4）毒物作用于细胞 CCL4 百草枯（除草剂）
【医学ppt课件】缺血-再灌注损伤
2. 线粒体功能障碍
3. 再灌注性心律失常
Ca2+超载使心肌动作电位后形成后除极
系AP后短暂的震荡性除极，包括早后除极 （EAD）和迟后除极（DAD），引发早搏、 房性及室性阵发性心动过速
4. 促进氧自由基的生成
5. 加重酸中毒，肌原纤维过度收缩及心肌 坏死
Ca2+ 超载
Ca2+ 依赖性通路的激活
病例讨论 1.为什么在溶栓后出现严重的心律失常? 2.缺血-再灌注损伤是否等于缺血-再灌注？ 3.缺血-再灌注损伤是否可逆？
第二节 缺血－再灌注损伤的发生机制
一、自由基的损伤作用 二、钙超载 三、白细胞的激活
第二节 缺血－再灌注损伤的发生机制 一、自由基的损伤作用
自由基(free radical)是指在 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。
第四节 防治缺血－再灌注
损伤的病理生理基础
一、消除缺血原因，尽早恢复血流，控制再灌 注条件 二、改善缺血组织的代谢 三、清除氧自由基 四、减轻钙超载 五、应用中性粒细胞抑制剂 六、应用细胞保护剂（牛磺酸、金属硫蛋白等）
思考题
1.名词解释：缺血－再灌注损伤、氧反常、钙反常、 ph反常、钙超载、心肌顿抑、呼吸爆发、细胞间 黏附分子
1.膜脂质过氧化作用增强 2.抑制蛋白质功能 3.碱基羟化、DNA断裂、染色体畸变及细胞凋亡
二、钙超载 (Calcium Overload)
(一)钙超载的机制
1. Na+-Ca2+交换异常
➢ 细胞内高Na+对Na+-Ca2+交换蛋白的直接 激活
➢ 细胞内高H+对Na+-Ca2+交换蛋白的间接激 活
缺血再灌注损伤机制
PARALLEL研究是迄今为至规模最大的曲美他嗪随机对照研究。 PARALLEL研究是迄今为至规模最大的曲美他嗪随机对照研究。该研究入 研究是迄今为至规模最大的曲美他嗪随机对照研究 选903例稳定性心绞痛患者，在β受体阻滞剂的基础上随机加用曲美他 903例稳定性心绞痛患者， 例稳定性心绞痛患者 嗪或长效硝酸酯（硝酸异山梨酯）治疗12周 嗪或长效硝酸酯（硝酸异山梨酯）治疗12周，结果联合曲美他嗪组每周 12 心绞痛次数较基线时显著降低75.9%， 心绞痛次数较基线时显著降低75.9%，每周硝酸甘油用量较基线时显著 75.9% 降低78.8%，且显著低于联用硝酸酯组。 降低78.8%，且显著低于联用硝酸酯组。 78.8%
结
果
1.显著降低心绞痛发作次数(75.9％ 61.6％，p<0.0001） ％，p<0.0001 1.显著降低心绞痛发作次数(75.9％比61.6％，p<0.0001） 2.减少硝酸甘油用量(78.8％ 63.2％，p<0.0001） ％，p<0.0001 2.减少硝酸甘油用量(78.8％比63.2％，p<0.0001） 3.联用曲美他嗪抗心绞痛作用更强，尤其对60岁以 3.联用曲美他嗪抗心绞痛作用更强，尤其对60岁以 联用曲美他嗪抗心绞痛作用更强 60 上的患者及糖尿病患者 4.曲美他嗪组对稳定型心绞痛患者的生活质量的 4.曲美他嗪组对稳定型心绞痛患者的生活质量的 改善更佳 5.曲美他嗪组不良反应发生率显著降低。 5.曲美他嗪组不良反应发生率显著降低。 曲美他嗪组不良反应发生率显著降低
因缺血、 生成减少， 因缺血、缺氧使 ATP 生成减少，钙离子进入细胞 增多，使细胞膜损伤，以及线粒体功能受损。 增多，使细胞膜损伤，以及线粒体功能受损。 1.再灌注时，氧气的增多，就会生成大量的氧自由 1.再灌注时，氧气的增多，就会生成大量的氧自由 再灌注时 基。由于线粒体功能此时尚未恢复，所以对于氧自由基 由于线粒体功能此时尚未恢复， 的 清除能力不足，导致氧自由基增多。氧自由基的增 清除能力不足，导致氧自由基增多。 多，就会对膜磷脂造成损伤，包括细胞膜，细胞器膜 就会对膜磷脂造成损伤，包括细胞膜， 如线粒体膜，溶酶体膜，内质网膜等等的损伤， 如线粒体膜，溶酶体膜，内质网膜等等的损伤，会进 一步损伤细胞。同时氧自由基的增多还会对蛋白质， 一步损伤细胞。同时氧自由基的增多还会对蛋白质， 核酸及细胞外基质造成损伤，从而加重了细胞的凋亡 加重了细胞的凋亡。 核酸及细胞外基质造成损伤，从而加重了细胞通透性增强， 2.再灌注时，由于细胞膜的损伤，通透性增强，使大量的 再灌注时 钙离子顺浓度梯度内流，造成细胞内钙超载 钙超载； 钙离子顺浓度梯度内流，造成细胞内钙超载；同时线 粒体功能的障碍，ATP生成减少， 粒体功能的障碍，ATP生成减少，肌膜及肌浆网膜钙泵 生成减少 功能障碍，不能排出和摄取细胞浆中过多的钙，致使 功能障碍，不能排出和摄取细胞浆中过多的钙， 细胞浆中游离钙浓度增加而进一步造成钙超载。 细胞浆中游离钙浓度增加而进一步造成钙超载。而钙 超载会进一步加重细胞的凋亡。 超载会进一步加重细胞的凋亡。 加重细胞的凋亡
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
缺血再灌注损伤
一、Ａ型题1．缺血-再灌注损伤是指．Ａ．缺血后引起的损伤D．缺血后恢复血流损伤加重Ｂ．在灌注后引起的损伤E．以上都不是Ｃ．缺血后恢复血流引起的后果[答案] Ｄ[题解] 缺血后再灌注以恢复血流，不仅不能使组织器官功能恢复，反而加重组织器官的功能障碍和结构损伤，这称为缺血—再灌注损伤。
2．下列哪一种情况不会发生缺血-再灌注损伤？Ａ．输血输液后D．冠脉搭桥后Ｂ．溶栓疗法后E．体外循环后Ｃ．器官移植后[答案] A[题解] 缺血-再灌注损伤发生在先缺血后灌注的情况，输血输液前可有缺血或不缺血情况，而其余4种均有先缺血后再灌注的情况，因此可发生缺血-再灌注损伤。
3．下列哪一种因素不会影响缺血-再灌注损伤的发生？Ａ．缺血时间的长短D．组织的营养状态Ｂ．组织侧枝循环有无E．电解质浓度Ｃ．对氧需求的高低[答案] D[题解] 缺血时间长短、侧枝循环有无、对氧需求高低和电解质浓度均能影响缺血-再灌注损伤的发生。
组织的营养状态与缺血-再灌注损伤发生无明显相关。
4．下列哪一种因素是缺血-再灌注损伤发生的主要机制？Ａ．钙超载D．高能磷酸化合物缺乏Ｂ．自由基作用E．无复流现象Ｃ．白细胞作用[答案] Ｂ[题解] 上述5种都参与缺血-再灌注损伤的发生机制，但其中最重要的机制为自由基作用，因自由基可促进钙超载，胞浆内游离钙增加又可加速自由基的产生，血管内皮细胞和中性粒细胞又可作为缺血-再灌注时自由基的重要来源。
9．黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶需要Ａ．镁依赖性蛋白酶D．钼依赖性蛋白酶Ｂ．锌依赖性蛋白酶E．铜依赖性蛋白酶Ｃ．钙依赖性蛋白酶[答案] Ｃ[题解] 黄嘌呤氧化酶的前身是黄嘌呤脱氢酶，正常时90%以黄嘌呤脱氢酶形式存在，只有10%以黄嘌呤氧化酶形式存在，缺血时ＡＴＰ减少，膜泵失灵，钙进入细胞内激活钙依赖性蛋白酶，使黄嘌呤脱氢酶大量转化为黄嘌呤氧化酶。
12、缺血-再灌注时细胞内氧自由基的生成增加不见于：（ 03临\麻\影\口:0.356,0.262）A、中性粒细胞吞噬活动增加B、儿茶酚胺的增加C、黄嘌呤氧化酶形成减少D、细胞内抗氧化酶类活性下降E、线粒体受损、细胞色素氧化酶系统功能失调[答案] C[题解] 缺血-再灌注时血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶(XO)形成增多,XO催化次黄嘌呤分解成尿酸的过程中产生大量氧自由基.14．再灌注使细胞内钙超载发生的直接机制是Ａ．H+-Ca2+交换加强D．Mg2+-Ca2+交换加强Ｂ．Na+-Ca2+交换加强E．P3+-Ca2+交换加强C．K+-Ca2+交换加强[答案] B[题解] 缺血时，细胞内H+增多，在再灌注时形成细胞内外pH梯度差，激活H+-Na+交换，使细胞内Na+增加。
病理生理学总结：缺血-再灌注损伤
缺血-再灌注损伤一、概述1.缺血性疾病心脏：冠心病、心肌梗死脑：脑血管痉挛、脑血管狭窄，脑梗塞四肢：血栓，骨折，长期卧床，血栓闭塞性脉管炎外伤：骨折，休克，DIC手术：止血带（骨科手术，整形手术）2.骨折骨折使某一骨折段的血液供应被破坏，而发生该骨折段的缺血性坏死。
由于股骨头动脉血供缺乏丰富的侧枝循环，当股骨头颈骨折移位明显、血管损伤后常引起股骨头缺血性坏死。
3.骨筋膜室综合征骨筋膜室内的肌肉和神经因急性缺血而产生的一系列早期症状和体征。
常由创伤骨折的血肿和组织水肿使其室内内容物质体积增加或外包扎过紧，局部压迫使骨筋膜室容积减小而导致骨筋膜室内压力增高所致。
4.治疗手段改进溶栓治疗介入：PCI动脉搭桥术休克治疗的进步体外循环断肢再植器官移植eg 心脏介入治疗股动脉或桡动脉穿刺，将带有球囊的导管放入血管，将球囊送到冠状动脉狭窄病变合适位置，加大球囊内压力，使其扩张并压迫动脉壁上的粥样硬化斑块。
经预扩张后，将金属支架送到病变处，支撑在冠状动脉内的狭窄病变处，使狭窄或塌陷的血管向外扩张，达到血管重建的目的。
5.缺血再灌注历史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1960年，Jennings第一次提出心肌再灌注损伤的概念1967年，Bulkley和Hutchins发现冠脉搭桥血管再通后病人发生心肌细胞反常性坏死1968年，Ames报道了脑缺血-再灌注损伤现象1972年，Flore报道了肾缺血-再灌注损伤现象1978年，Modry报道了肺缺血-再灌注损伤现象1981年，Greenberg报道了肠缺血- 再灌注损伤现象二、缺血-再灌注损伤的原因和影响因素缺血再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury, IRI）缺血器官在恢复血液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1.原因1.1 组织器官缺血后恢复血液供应如休克治疗后微循环的再灌注、心脏骤停后心肺复苏等1.2 新医疗技术的应用如PCI（经皮冠状动脉介入手术）、溶栓疗法、断肢再植等2.影响因素2.1 缺血时间（首要因素）过短——功能恢复过长——坏死不同动物、不同器官发生IRI的缺血时间不同阻断狗冠状动脉左旋支15-20min，心肌IRI的发生率很高；而在15min以内或40min以上再灌注，心肌IRI均较少发生。
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。
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2. 细胞膜性结构受损
激活膜磷脂酶A2
3. 促进氧自由基生成
Ca2+↑ XD向XO转化↑ 自由基↑
三、微血管损伤和白细胞的作用
（一）.
血管内皮细胞与白细胞激活
白细胞
内皮细胞 内皮释放 粘附分子
白细胞释放
趋化介质
（二）介导的缺血-再灌注损伤
① 微血管损伤(无复流现象，no-reflow phenomenon) ② 细胞损伤
一、心脏缺血-再灌注损伤的变化
㈠ 心功能变化 1. 缺血-再灌注性心律失常
发生率：50-80% 室性心律失常多见
与缺血t、缺血范围、缺血程度、再灌V、电解质紊乱有关
兴奋折返、α-R兴奋→自律性↑、纤颤阈↓电解质紊乱
2. 心肌舒缩功能降低
可逆性 损伤
心肌顿抑 myocardial stunning
心肌舒缩 功能↓
不可逆 性损伤
器质性 损伤
可逆性I-R损伤
胞浆Na+超载 Na+/Ca2+：↑ O2.OH. H2 O2
脂质过氧化
肌浆网钙 转运蛋白 质膜通↑ 离子泵↓
蛋白质及酶失活
线粒体 损伤 收缩蛋 白损伤
钙超载
ATP↓
Ca2+敏感性↓
心肌舒缩功能↓ 心肌顿抑的发生机制
㈡ ㈢
心肌代谢变化（ATP↓） 心肌超微结构的变化
脂质-蛋白 质交联
CH3-SO 氨基酸 氧化
3. 破坏核酸和染色体
碱基羟化 / DNA断裂
染色体畸变 / 细胞死亡
二、钙 超 负 荷
目前认为, 细胞内外Ca2+平衡失调 造成的
细胞内Ca2+超负荷
是细胞死亡的关键
（一）钙超负荷的发生机制
1. Na+ -Ca2+交换增加
缺血 增加 细胞内Ｈ＋增加 Ｈ＋-Ｎa+交换 再灌注时Na+-Ca2+交换增加
ATP→ADP→AMP
黄嘌呤脱氢酶
缺 血 期 再 灌 注 期
腺嘌呤核苷 次黄嘌呤核苷 次黄嘌呤
Ca2+
黄嘌呤氧化酶
－＋ H O 黄嘌呤＋ O2· 2 2
O2 O2
黄嘌呤 氧化酶
－＋H O 尿酸+O2· 2 2
OH
1. 黄嘌呤氧化酶的形成增多
·
2. 中性粒细胞的大量聚集及激活：呼吸爆发 缺血 激活补体系统
线粒体损伤
Ca2+蓄积→颗粒增多
肌原纤维断裂
二、脑缺血-再灌注损伤的变化
㈠ 细胞代谢的变化
乳酸堆积、cAMP↑、氧化脂质生成↑
㈡ 组织学变化
脑水肿、脑细胞坏死
三、其它器官缺血-再灌注损伤的变化
防治缺血 - 再灌注损伤 的病理生理基础
一、减轻缺血性损伤，控制再灌注条件 二、改善缺血组织的代谢 三、清除自由基 四、减轻钙超载
五、其它
血液流变学改变
微血管口径的改变
白细胞粘附聚 集、血流缓慢
内皮细胞肿胀 缩血管物质↑ 扩血管物质↓
微血管通透性↑自 由基、粒细胞
四、高能磷酸化合物缺乏
1. 缺血心肌的有氧代谢严重受损,对 氧的利用能力受限。 2. ATP合成的前身物质减少 3. 线粒体膜的脂质过氧化反应使 线粒体受损
第三节 缺血-再灌注损伤时机体的 功能及代谢变化
原因及条件
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
术后
动脉搭桥 溶栓疗法 PTCA
体外循环
器官移植
断指再植
影响因素
缺血时间：可逆性损伤期、
不可逆性损伤期
侧支循环
需氧程度
电解质浓度
第二节 缺血-再灌注损伤的 发生机制
自的 由作 基用 钙 超 载 微损 白的 血伤 细作 管和 胞用 高 酸物 能 化缺 磷 合乏
缺血 增加 细胞内Ｈ＋增加 Ｈ＋-Ｎa+交换 再灌注时Na+-Ca2+交换增加
2. 细胞膜通透性增高 3.离子泵功能障碍 4. 儿茶酚胺增多
缺血时,内源性儿茶酚胺释放,刺激α、β受 体,引起Ca2+内流增加。
(二)钙超负荷引起再灌注损伤的机制
1. 线粒体功能障碍,能量急剧减少
ATP消耗增多--摄取Ca2+耗能; ATP生成减少--形成磷酸钙,及溶血磷脂 抑制ATP形成.
激活中性粒细胞
细胞膜分解 趋化物质
3. 线粒体功能受损
细胞色素氧化酶系统功能失调 4. 儿茶酚胺自身氧化
㈢ 自由基的损伤作用
1. 膜脂质过氧化 2. 蛋白质的功能抑制 3. 破坏核酸和染色体
穿膜糖 蛋白
膜表面蛋白
SH-SH
CH3-S-
磷脂
蛋白质-蛋 白质交联
蛋白质 断裂
二硫交联
-S-S-
脂质-蛋白 质交联
O2
－ O2·
e-+2H+
H 2O 2
e +H+
OH ·
e +H+
H 2O
H2O
抗自由基生化防护系统： 清除自由基的酶：SOD、GSH-PX、CAT 低分子抗氧化剂：维生素E、C，谷光甘肽等
㈡ 自由基生成增多的机制
1. 黄嘌呤氧化酶的形成增多 2. 中性粒细胞 3. 线粒体
4. 儿茶酚胺的自身氧化
OH HO
OH HO
CH3-SO 氨基酸 氧化 脂肪酸氧化
脂质-脂质交联 从氧化的脂 肪酸释出的 丙二醛
1. 膜脂质过氧化
① 破坏膜的正常结构 ② 间接抑制膜蛋白的功能 ③ 促进自由基及其它生物活性物质生成 ④ 减少ATP的生成
2. 蛋白质的功能抑制
蛋白质-蛋 白质交联
蛋白质 断裂
二硫交联
-S-S-
第十三章 缺血-再灌注损伤
Ischemia-reperfusion injury
研究背景
治疗手段的改进
溶栓疗法 冠脉搭桥 PTCA
体外循环
器官移植
概 念
血液再灌注后缺血性
损伤进一步加重的现象
缺血后再灌注 不能使组织、器官功能恢复 加重组织、器官的功能障碍和 结构损伤
第一节
缺血-再灌注损伤的
2. 细胞膜通透性增高 3.离子泵功能障碍 4. 儿茶酚胺增多
缺血时,内源性儿茶酚胺释放,刺激α、β受 体,引起Ca2+内流增加。
去甲肾上腺素
H+
P1
Ca2+
α1
Gq
PLC
Na+
IP3
DG PKC
Ca2+
肌浆网
Ca2+ 肌丝
PKC对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活
（一）钙超负荷的发生机制
1. Na+ -Ca2+交换增加
一、自由基的作用
㈠ 自由基的概念与类型 ㈡ 氧自由基生成增多的机制 ㈢ 自由基的损伤作用
㈠ 自由基的概念与类型
概 念 类 型
外层轨道上含有单个不配对电子 的原子、原子团和分子的总称
－ 1. 氧自由基： O2·
OH LO
·
2. 脂性自由基：L · 3. 其它：Cl ·
·
LOO
·
CH3 · NO
自由基的产生： e