缺血再灌注损伤PPT课件
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再灌时：激活的中性粒细胞耗氧量显著↑,产生大 量OFR. (呼吸爆发\氧爆发)
NADPH氧化酶
NADPH +2O2
2O·-2 +NADP++H+
NADH+O2+2H+NADH氧化酶H2O2+NAD+
11
3 线粒体功能障碍
缺血后ATP 的产生↓→Ca2+进入线粒体↑ →细胞色素氧化
酶的功能失调→ O2+4e→H2O+ATP O2+e→ O·-2 +e →H202+e→ OH·+e→H20 +O2+e → O·-2
氧化还原过程中产生的具有高活性的一系列中间产物。 （ OFR 、 1O2和H2O2）
• 单线态氧1O2：是一种激发态氧
在光敏剂存在下作用于O2激发而产生，反应活性较强，参 与许多化学反应.
6
（2） 脂性氧自由基 概念：OFR与不饱和脂肪酸作用后生成的中间
产物。 种类：脂氧自由基（LO· ）脂过氧自由基（LOO· ）
断裂
蛋白质变性、酶的活性丧失
受体、
离子通道功能障碍
（2）自由基可使酶的巯基氧化，AA残基氧化,形 成二聚体或聚合物,直接损伤功能
3、破坏核酸及染色体
自由基可使碱基羟化或DNA断裂，从而引起染
色体畸变或细胞死亡，这种作用80%为OH. 所致， 因OH.易与脱氧核酸及碱基反应并使其结构改变。
14
• 4.其他
（3）其它：一氧化氮（NO）、氯自由基( CL· )、 甲基自由基(CH3· )
生理情况下，自由基的生成与清除处于动态平衡
如果ROS生成过多或机体抗氧化能力不足， 均可造成组织细胞损伤。
7
（二）缺血—再灌注时OFR增多的机制
1 黄嘌呤氧化酶形成↑ 2 中性粒细胞呼吸爆发 3 线粒体的损伤 4 儿茶酚胺的自身氧化
钙反常：预先用无钙溶液灌流大鼠离体心脏2分 钟，再用含钙溶液进行灌流，心肌细胞酶释放 增加，肌纤维过度收缩及心肌电信号异常，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，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反常pH paradox。
XD
缺血时：ATP↓→Ca2+入胞↑→ ↓ 钙依赖蛋白酶
XO
ATP→ADP→AMP→腺苷、肌苷→次黄嘌呤 再灌注时：带来O2
次黄嘌呤
X→O
O2
黄嘌呤+ O·-2 +H2O2 O2↓XO
尿酸+O·-2+H2O2 → OH·
10
2 中性粒细胞的作用
缺血时:激活补体或 细胞膜分解产生多种具有趋化 活性的物质(C3片段\白三烯等)→吸引激活中性 粒细胞
破坏细胞间基质(自由基可使透明质酸降解、
胶原蛋Байду номын сангаас发生交联
细胞间基质变得疏松
检测丙二醛MDA含量可反映脂质过氧化程度
改变细胞功能 O·-2 可灭活NO影响血管舒缩反应 OH. 可促进白细胞黏附,生成趋化因子和白
细 胞激活因子
自由基还可促进组织因子释放,加重DIC
15
二、 钙超载（calcium overload）
原子团和分子的总称。
参与体内电子转移\杀菌和物质代谢
5
分类 （1） 氧自由基( oxygen free radical OFR)
概念：由氧诱发的自由基。 种类：非脂质OFR [ 超氧阴离子（O·-2）;羟自由基（OH·）]
脂质OFR [脂氧自由基（LO· ）;脂过氧自由基 （LOO· ）]
•活性氧（reactive oxygen species,ROS）：
Ca2+进入线粒体使Mn-SOD减少 清除OFR的能力↓
12
（三）OFR的损伤作用
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 （4）减少ATP生成
13
2、抑制蛋白质功能
（1）自由基使蛋白质和酶分子聚合、交联、肽链
8
1 黄嘌呤氧化酶（XO）的形成增多
XO的作用：
次黄嘌呤+O2
XO 黄嘌呤+ O·-2 +H2O2 ↓XO
尿酸+ O·-2 +H2O2 氧自由基的生成需要三个条件：
XO 次黄嘌呤
OH·
O2
9
正常时：VEC内
黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO) 10%
黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase, XD)90%
2
二 缺血-再灌注损伤的原因和条件
（一）原因
——— 在组织器官缺血基础上的血液再灌注。
1、全身循环障碍后恢复血液供应 如休克微循环痉挛解除后\心脏骤停后心脑肺复苏，
2、组织器官缺血后血流恢复：断肢再植，器官移植 3、血管再通后：冠脉搭桥术，PTCA，溶栓疗法,冠状动脉痉孪的缓
解等.
（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 2、 侧枝循环: 易形成者不易发生 3、 需氧程度: 心\脑易发生 4、 再灌注条件: 高温\高压\高钠\高钙可诱发
3
第二节 发生机制
• 氧自由基（role of oxygen free radical • 钙超载（Calcium overload） • 白细胞激活（role of leukocyte）
4
机制1
一、自由基的作用
（一）概念与分类 自由基（free radical） ——外层轨道上具有单个不配对电子的原子、
缺血-再灌注损伤
Ischemia-reperfusion injury
第一节 概述
一、 概念
缺血的基础上恢复血流后，组织器官 的 损伤反而加重的现象称为缺血-再灌注损伤 ischemia reperfusion injury（IRI）。
1
氧反常：用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件 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。
线粒体摄取
16
钙超载发生的机制
1 Na+-Ca2+交换异常（钙超载时进入细胞的
主要途径）
各种原因引起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。
正常:细胞外[Ca2+] 10-3mol/L
细胞内[Ca2+] 10-7mol/L
细胞外[Ca2+] 是细胞内[Ca2+] 10000倍
依赖ATP的钙泵
细胞膜 钠钾泵
维
Na+-Ca2+交换系统 肌浆网（SR）
持 因 素
细胞内 钙结合蛋白（CaBP)
NADPH氧化酶
NADPH +2O2
2O·-2 +NADP++H+
NADH+O2+2H+NADH氧化酶H2O2+NAD+
11
3 线粒体功能障碍
缺血后ATP 的产生↓→Ca2+进入线粒体↑ →细胞色素氧化
酶的功能失调→ O2+4e→H2O+ATP O2+e→ O·-2 +e →H202+e→ OH·+e→H20 +O2+e → O·-2
氧化还原过程中产生的具有高活性的一系列中间产物。 （ OFR 、 1O2和H2O2）
• 单线态氧1O2：是一种激发态氧
在光敏剂存在下作用于O2激发而产生，反应活性较强，参 与许多化学反应.
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（2） 脂性氧自由基 概念：OFR与不饱和脂肪酸作用后生成的中间
产物。 种类：脂氧自由基（LO· ）脂过氧自由基（LOO· ）
断裂
蛋白质变性、酶的活性丧失
受体、
离子通道功能障碍
（2）自由基可使酶的巯基氧化，AA残基氧化,形 成二聚体或聚合物,直接损伤功能
3、破坏核酸及染色体
自由基可使碱基羟化或DNA断裂，从而引起染
色体畸变或细胞死亡，这种作用80%为OH. 所致， 因OH.易与脱氧核酸及碱基反应并使其结构改变。
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• 4.其他
（3）其它：一氧化氮（NO）、氯自由基( CL· )、 甲基自由基(CH3· )
生理情况下，自由基的生成与清除处于动态平衡
如果ROS生成过多或机体抗氧化能力不足， 均可造成组织细胞损伤。
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（二）缺血—再灌注时OFR增多的机制
1 黄嘌呤氧化酶形成↑ 2 中性粒细胞呼吸爆发 3 线粒体的损伤 4 儿茶酚胺的自身氧化
钙反常：预先用无钙溶液灌流大鼠离体心脏2分 钟，再用含钙溶液进行灌流，心肌细胞酶释放 增加，肌纤维过度收缩及心肌电信号异常，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，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反常pH paradox。
XD
缺血时：ATP↓→Ca2+入胞↑→ ↓ 钙依赖蛋白酶
XO
ATP→ADP→AMP→腺苷、肌苷→次黄嘌呤 再灌注时：带来O2
次黄嘌呤
X→O
O2
黄嘌呤+ O·-2 +H2O2 O2↓XO
尿酸+O·-2+H2O2 → OH·
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2 中性粒细胞的作用
缺血时:激活补体或 细胞膜分解产生多种具有趋化 活性的物质(C3片段\白三烯等)→吸引激活中性 粒细胞
破坏细胞间基质(自由基可使透明质酸降解、
胶原蛋Байду номын сангаас发生交联
细胞间基质变得疏松
检测丙二醛MDA含量可反映脂质过氧化程度
改变细胞功能 O·-2 可灭活NO影响血管舒缩反应 OH. 可促进白细胞黏附,生成趋化因子和白
细 胞激活因子
自由基还可促进组织因子释放,加重DIC
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二、 钙超载（calcium overload）
原子团和分子的总称。
参与体内电子转移\杀菌和物质代谢
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分类 （1） 氧自由基( oxygen free radical OFR)
概念：由氧诱发的自由基。 种类：非脂质OFR [ 超氧阴离子（O·-2）;羟自由基（OH·）]
脂质OFR [脂氧自由基（LO· ）;脂过氧自由基 （LOO· ）]
•活性氧（reactive oxygen species,ROS）：
Ca2+进入线粒体使Mn-SOD减少 清除OFR的能力↓
12
（三）OFR的损伤作用
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 （4）减少ATP生成
13
2、抑制蛋白质功能
（1）自由基使蛋白质和酶分子聚合、交联、肽链
8
1 黄嘌呤氧化酶（XO）的形成增多
XO的作用：
次黄嘌呤+O2
XO 黄嘌呤+ O·-2 +H2O2 ↓XO
尿酸+ O·-2 +H2O2 氧自由基的生成需要三个条件：
XO 次黄嘌呤
OH·
O2
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正常时：VEC内
黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO) 10%
黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase, XD)90%
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二 缺血-再灌注损伤的原因和条件
（一）原因
——— 在组织器官缺血基础上的血液再灌注。
1、全身循环障碍后恢复血液供应 如休克微循环痉挛解除后\心脏骤停后心脑肺复苏，
2、组织器官缺血后血流恢复：断肢再植，器官移植 3、血管再通后：冠脉搭桥术，PTCA，溶栓疗法,冠状动脉痉孪的缓
解等.
（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 2、 侧枝循环: 易形成者不易发生 3、 需氧程度: 心\脑易发生 4、 再灌注条件: 高温\高压\高钠\高钙可诱发
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第二节 发生机制
• 氧自由基（role of oxygen free radical • 钙超载（Calcium overload） • 白细胞激活（role of leukocyte）
4
机制1
一、自由基的作用
（一）概念与分类 自由基（free radical） ——外层轨道上具有单个不配对电子的原子、
缺血-再灌注损伤
Ischemia-reperfusion injury
第一节 概述
一、 概念
缺血的基础上恢复血流后，组织器官 的 损伤反而加重的现象称为缺血-再灌注损伤 ischemia reperfusion injury（IRI）。
1
氧反常：用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件 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。
线粒体摄取
16
钙超载发生的机制
1 Na+-Ca2+交换异常（钙超载时进入细胞的
主要途径）
各种原因引起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。
正常:细胞外[Ca2+] 10-3mol/L
细胞内[Ca2+] 10-7mol/L
细胞外[Ca2+] 是细胞内[Ca2+] 10000倍
依赖ATP的钙泵
细胞膜 钠钾泵
维
Na+-Ca2+交换系统 肌浆网（SR）
持 因 素
细胞内 钙结合蛋白（CaBP)