第十二章 缺血-再灌注损伤

▲酶之间形成多聚物 ▲激活磷脂酶A2 ▲攻击酶活性中心部位的氨基酸
PG、LT生成↑
炎症反应加剧
二、钙超载（calcium overload）
各种原因引起的细胞内Ca2+含量异常增多并导致细胞结构损伤 和功能代谢障碍，严重者可造成细胞死亡的现象，称为钙超载 (calcium overload)。
（一）细胞内Ca2+稳态调节 1．Ca2+进入胞液途径 质膜钙通道 电压依赖性Ca2+通道 受体操纵性Ca2+通道 细胞内钙库释放通道
4．肌原纤维挛缩和细胞骨架破坏 5．心律失常
缺血-再灌注损伤导致细胞死亡机制
三、白细胞的损伤作用（role of neutrophils）
1．细胞粘附分子（cell adhesion molecules）生成增多
缺血-再灌注 PMN表达P-选择素↑与VEC受体呈间歇性结合 不稳定黏附
再灌注
WBC表达2-整合素↑
正常:O2+4e+4H+→H2O+ATP 病理:O2+e→ +e +2H+→H202+e+H+→
OH· +e+H+→H20
H20
⑷毒物作用 CCL4、百草枯（除草剂）
O2·的生成是其他自由基或活性氧生成的基础
OH· 的生成
SOD
O2· + O2· +2H+
H2O2+O2 OH- + OH· 2 +O
钙反常：以无钙溶液灌流离体大鼠心脏2min后再 以含钙溶液灌注时，出现了心肌电信号异常、心 肌功能、代谢及形态结构发生异常变化，这种现 象称为钙反常 （calcium paradox）。
pH反常：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，再灌注时迅速纠正缺血组 织的酸中毒，反而加重细胞的损伤，称为pH反常 （ pH paradox）。
▲线粒体功能受损
ATP生成减少
■细胞内Ca2+超载（Ca2+
overload）
■DNA损伤和染色体畸变
胸腺嘧啶 5，6-双键
OH•
（占80%活性氧） 加成反应
胸腺嘧啶自由基 碱基发生修饰、断裂、交联
染色体畸变、断裂
■蛋白质变性和酶活性降低
【蛋白失活机制】
▲破坏酶的活性中心－巯基 ▲破坏酶活性所必需的脂质微环境
单线态氧(˙02)及过氧化氢(H2O2)虽不是自由基，但氧化作用很强,与氧自 由基共同称为活性氧(reactive oxygen species, ROS)。
Reactive oxygen species (ROS) are composed by oxygenderived free radicals (OFR) and non free radical substances, such as superoxide anion radical ( Oˉ ), hydroxyl radical (OH· hydrogen ), · 2 peroxide (H2O2) and singlet oxygen (1O2).
第一节 缺血-再灌注损伤的原因及影响因素
一、IRI常见原因(etiology) ——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 • 2．一些新的医疗技术的应用 如动脉搭桥术、溶栓疗法、经皮腔内冠脉 血管成形术等 • 3.体外循环下心脏手术 • 4.断肢再植和器官移植等
二、IRI影响因素(factors）
▲氧自由基（oxygen
free radical，OFR）
由氧诱发的自由基称为氧自由基，oxygen-derived free
radical ）
氧自由基 超氧阴离子自由基（superoxide anion） 羟自由基（hydroxyl radical） OH•
【活性氧】（reactive oxygen species, ROS）
与VEC(ICAM-1)牢固黏附
2．趋化因子生成增多 PMN与VEC黏附PMN激活 再灌注 释放趋化因子(LTB4)↑ WBC聚集↑
LT、PGE2、PAF、补体↑
四、微循环障碍
■无复流现象（no-reflow
phenomenon）
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。 The ischemia region could not be reperfused sufficiently
ROS分类（classofication of ROS） 自由基活性氧 非自由基活性氧 氧自由基 脂性自由基
H2O2, 1O2, ONOO-
ROS
O·2形成：
⑴自然氧化
如CytC、Hb、CA等在自然氧化过程中可 生成O2· HbFe2+ HbFe3++ O2· ⑵酶氧化 XO、NADPH氧化酶、醛氧化酶 ⑶线粒体 O2· 生成的主要场所之一
2．Ca2+离开胞液的途径 Ca2+泵、Na+-Ca2+交换、Ca2+-H+交换。
（二）钙超载机制（calcium overload mechanism) 1.细胞膜通透性增加（membrane permeability increase）
■缺血
胞膜外板与糖被分离 膜磷脂降解↑ 激活PLA2
胞膜通透性↑ 胞内[Ca2+5%O2
2%O2
细胞色素C氧化酶 4e电子受体和传递电子↓ Ca2+超载
H2O
【正常】
OFR 【缺血】 H2O↓ 【再灌注】
95%O2 呼吸链酶活性↓ 4e-
╳
OFR↑
黄嘌呤氧化酶途径
缺血-再灌注时自由基产生途径
（三）自由基损伤作用
（mechanisms of free radical injury ） ----------【氧化应激】（oxidative stress）
■膜脂质过氧化增强（
lipid peroxidation）
生物膜是自由基攻击主要部位。 脂肪酸、芳香环的不饱和键 OFR（ROS） 脂质过氧化 细胞膜结构损伤和破坏
活性氧使脂质、蛋白质、核酸氧化
【细胞膜损伤形式】
▲膜结构破坏
膜脂质过氧化
膜不饱和性异常
膜流动性↓、通透性↑
▲膜蛋白功能抑制
受体失活、泵失灵 信号传递障碍
2.吞噬细胞呼吸爆发过程产生大量自由基
缺血时: 补体激活或 细胞释放炎症介质如LTB4， 白细胞在缺血区浸润。 再灌时：浸润的白细胞耗氧量显著增加↑：
NADPH +2O2
NADPH氧化酶
2O2·+NADP++H+
NADH氧化酶
NADH+O2+2H+
H2O2+NAD+
3.线粒体电子传递链受损是自由基的主要来源之一
1960年 1968年 1972年 1978年 1981年
目前， IRI成为溶栓疗法、搭桥术、断肢再植、器官移植 等医疗措施成败的关键因素之一。
氧反常：预先用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧 条件下培养细胞一段时间后，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， 称为氧反常 （oxygen paradox）。
临床医学专业八年制卫生部规划教材
《病理生理学》 第2版
第 十二章 缺血-再灌注损伤
第十二章 缺血-再灌注损伤 ischemia-reperfusion injury
病例 患者，男，58岁，因胸闷、大汗40min入 急诊。患者于上午7时突然胸闷伴大汗。含服硝 酸甘油不缓解。上午7时40分来诊。体检：意识 清楚，血压80/55mmHg，心率55次/min，律齐。 既往有原发高血压病史10年。 心电图示：急性前壁心肌梗死。 给予扩冠，降脂，心肌营养治疗。联系急诊 PTCA。术中冠脉造影显示左前降支连续性中断， 90%狭窄。球囊扩冠后，患者立即出现室颤，给 予300J除颤一次，恢复窦性心率。术中反复发作 室颤及室性心动过速，给予除颤及利多卡因后转 变为窦性心率，生命体征逐渐平稳。
unpaired electron in outer orbital. ）
■自由基分类（classification
of free radical ）
氧自由基、脂性自由基、氮自由基
（Oxygen free radical, Lipid radicals, Reactive nitrogen species）
Fe3+
单纯性Haber-Weiss反应：反应很慢，很难产生
-+H O2· 2O2
Fenton 反应：
O2
·
Fe2+
SOD
H2O2
OH· OH+
OH· 是活性氧中毒性最强的一种
▲脂性自由基（lipid
radicals）
氧自由基与多聚不饱和脂肪酸发生脂质过氧化的链式 反应后生成的中间代谢产物。
烷自由基（L•） 脂性自由基
细胞外Ca2+内流↑ 钙超载
3．线粒体损伤（mitochondrial injury）
胞内游离钙↑
ROS↑
线粒体膜损伤
ATP生成↓
钙泵活性
细胞内钙超载机制
4．儿茶酚胺增多（CA increase）
G蛋白-磷脂酶C↑
■CA↑
IP3↑
肌浆网Ca2通道开放↑
α受体 DG↑
■CA↑
激活PKC
β受体
Na+-H+交换、Na+-Ca2+交换↑
■存在时间短；■高度化学活泼性；■氧化性强。
3. 自由基的清除（scavenge the free radicals）