病理生理学缺血再灌注损伤

(2) 间接抑制膜蛋白功能 脂质之间交联 (-) 钙泵、 钙泵、钠泵 Na2+/Ca2+交换蛋白 胞内Na2+、 胞内Na2+、Ca2+ 钙超载、 钙超载、细胞肿胀
(3) 促进自由基及其它生物活性物质生成 膜脂质(+) 磷脂酶C 磷脂酶C 过氧化 磷脂酶D 磷脂酶D 膜磷脂分解
）、羟自由基（ ）、羟自由基（OH• ）。 羟自由基
细胞色素氧化酶系统
4e-+4H+
e-
e-+H+ e-+2H+ e-+H+ OH• H2O H2O2 SOD H2O
Haber-Weiss反应 Haber-Weiss反应
(without Fe3+)
_ O•2
+ H2O2
O2 + OH- + OH•
氧经NADPH氧化酶 氧经NADPH氧化酶 NADPH NADH氧化酶催 和NADH氧化酶催 化生成大量氧自 由基
2.中性粒细胞途径 2.中性粒细胞途径
3.线粒体途径 线粒体途径
缺氧 ATP 线粒体Ca2+ 细胞色素 氧化酶 功能抑制 氧单电子还原 含Mn的SOD 氧自由基
细胞内氧分压
98%
4e-+4H+
冠脉搭桥 (CABG)
PTCA
影响因素 1、缺血时间的长短
过短——功能恢复 过长——坏死 缺血时间太长或太 短均不易发生IRI 短均不易发生IRI
大鼠在体缺血-再灌注 大鼠在体缺来自百度文库 再灌注
缺血 再灌注 时间 时间 min） min） （min） （min） n 心率 异位 室速 室颤 死亡率 不齐 节律 (%) （%） （%） （%） （%）
XO
_ O2• +H2O2
OH•
再
灌
注
期
缺血, 缺血,缺氧 (+) 补体 趋化物 质 (+) 中性粒细胞 聚集, 聚集,耗氧
中性粒细胞 的呼吸爆发 (respiratory burst)
C3a， C3a，C5a 白三烯
_ NADH氧化酶 NADH氧化酶 NADH H+ + O2• + O2 NADPH NADPH氧化酶 NADPH氧化酶
细胞色素氧化酶系统
_ • O2 1%-2% O2
e-
NO
e-+H+ e-+2H+ e-+H+ OH• H2O H2O2 SOD H2O
ONOO-
4.儿茶酚胺自身氧化途径 4.儿茶酚胺自身氧化途径
缺血, 缺血,缺氧 激活交感激活交感-肾上腺髓质系统 儿茶酚胺 单胺氧化酶 氧自由基
(四)自由基的损伤作用
维生素E 维生素 维生素A 维生素
协助维持维生素E 协助维持维生素 的活性状态
维生素C 维生素 GSH GSHpx
H2O2 + 2GSH
2H2O + GSSG
活性氧（ ROS） 活性氧（reactive oxygen species, ROS） 指化学性质活泼的含氧代谢物。 指化学性质活泼的含氧代谢物。
2
10
10
0
0
0
0
0
5
10
21
80
38.1
47.6
47.6
25.8
10
10
10
60
40
30
40.0
10.0
15
10
11
9
9.0
9.0
0
0
2、侧支循环
容易形成侧支循环者，不易发 生再灌注损伤。
3、需氧程度
对氧需求高者，容易发生再灌注 损伤，如心、脑等。
低压、低温、 低压、低温、低pH、低钠 、
4、再灌注的条件
自由基的作用 钙超载 白细胞的作用
一、自由基的损伤作用
自由基(free radical)是指在 自由基(free radical)是指在 外层电子轨道含有单个不配对电子 的原子、原子团或分子。 的原子、原子团或分子。
O2
化学性质活泼 氧化性强 半衰期短
(一)自由基的种类
radical， 1. 氧自由基 (oxygen free radical，OFR)
(二)活性氧的清除
Mn-SOD CuZn-SOD
抗氧化酶
SOD 过氧化氢酶（ 过氧化氢酶（CAT） ） 过氧化物酶
清除H2O2 清除
_ • O2
_ CAT SOD • + +2H2O2 2H O + 2H2O +O2 2 H2 O +
O2
1O 还原 2 脂质自由基
_ • O2
非酶性抗氧化物
清除 1O2 ， 抑制脂质过氧化
氧反常(oxygen paradox):预先用低 氧反常(oxygen paradox):预先用低 氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件下 培养细胞一定时间后， 培养细胞一定时间后，再恢复正常氧 供应， 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。 反而更趋严重，称为氧反常。
pH反常(pH paradox):再灌注时 pH反常(pH paradox):再灌注时 反常 迅速纠正缺血组织的酸中毒， 迅速纠正缺血组织的酸中毒， 反而加重细胞损伤，称为pH反常。 反而加重细胞损伤，称为pH反常。 pH反常
氧自由基
过氧化氢（ 过氧化氢（H2O2） 脂质过氧化物 及其裂解产物
单线态氧（ 单线态氧（1O2）
自由基生成增多的机制 （三）自由基生成增多的机制
1.黄嘌呤氧化酶途径 1.黄嘌呤氧化酶途径 2.中性粒细胞途径 2.中性粒细胞途径 3.线粒体途径 3.线粒体途径 4.儿茶酚胺自身氧化途径 4.儿茶酚胺自身氧化途径
第二节 缺血缺血-再灌注损伤发生的 原因和条件
缺血缺血-再灌注损伤原因
• 组织器官缺血后血流恢复: 如休克治疗 组织器官缺血后血流恢复: • 一些新的医疗技术: 冠脉搭桥、PTCA、 一些新的医疗技术: 冠脉搭桥、PTCA、 溶栓疗法等血管再通术后 • 体外循环下心脏外科手术 • 心脏停搏后的心、肺、脑复苏 心脏停搏后的心、 • 其他: 如断肢再植，器官移植 其他: 如断肢再植，
SLOW
Fenton型 Haber-Weiss反应 Fenton型 Haber-Weiss反应
Fe3+ _ O•2 + H2O2 O2 + OH- + OH•
FAST
脂性自由基(lipid 2. 脂性自由基(lipid free radical) 烷自由基) L. (烷自由基) 氧自由基 + 多价不饱和脂肪酸 LO. (烷氧自由基) 烷氧自由基) 烷过氧自由基) LOO. (烷过氧自由基)
2. 脂性自由基 (lipid free radical)
其他(others) 3. 其他(others) Cl. ， CH3. ， NO等 NO等
O2
1. 氧自由基 以氧为中心的自由基称为氧自由基， 以氧为中心的自由基称为氧自由基， 如超氧阴离子（ 如超氧阴离子（
98%
_ • O2 1%-2% O2 _ • O2
1.膜脂质过氧化作用增强 1.膜脂质过氧化作用增强
(1) 破坏膜的正常结构 脂质 膜不饱和 过氧化 脂肪酸 不饱和脂肪酸/ 不饱和脂肪酸/ 蛋白质比例失调
膜通透性 膜液态性 流动性 Ca2+内流
-S-S-
OH HO
OH HO
CH3-SO 脂肪酸氧化
脂质-脂质交联 脂质从氧化的脂肪 酸释出的 丙 二醛MDA 二醛MDA
缺血缺血-再灌注损伤
(Ischemia-reperfusion injury)
患者：男，58岁，上午8时，起床后感到胸闷，30min后突感 心胸前区剧烈绞痛，9时入急诊病房。 体查：血压75/50mmHg，意识淡漠，心率65次/min，律齐。 心电图示Ⅲ度房室传导阻滞。 冠状动脉造影：右冠状动脉上段85%狭窄，中段78%狭窄。 入院治疗：立即给予阿托品、多巴胺、低分子右旋糖酐等进 行扩冠治疗。上午10时静脉点滴尿激酶。10.30分患者 出现阵发性心室颤动（室颤），立即给予除颤，到下 午13时反复发生室性心动过速、室颤，共计6次。到下 午16时，经给予利多卡因、小剂量异丙肾上腺素后心 律转为窦性，血压平稳，意识清楚。
• 1966 年 ， Jennings 第一次提出 心肌再灌注 1966年 Jennings第一次提出 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 损伤的概念， 的概念 结构不可逆坏死，包括爆发性水肿 、 组织 结构不可逆坏死 ， 包括爆发性水肿、 在心肌缺血恢复血流后， 在心肌缺血恢复血流后，缺
氮中心自由基：NO、ONOO3. 氮中心自由基：NO、ONOOO2
L-精氨酸 精氨酸
NADPH
INOS
NADP+
L-胍氨酸 + NO 胍氨酸
NO +
_ • O2
ONOONO2• + OH• + H+
ONOOH2O
活性氧（ ROS） 活性氧（reactive oxygen species, ROS） 指化学性质活泼的含氧代谢物。 指化学性质活泼的含氧代谢物。
以后陆续有其它器官缺血-再灌注损伤报道： 以后陆续有其它器官缺血-再灌注损伤报道： • 1972年,Flore研究肾缺血-再灌注损伤 1972年,Flore研究肾缺血研究 • 1978年,Modry报道了肺再灌注综合征 1978年,Modry报道了肺 报道了 • 1981年，Greenberg等证实猫小肠缺血3小时后再 1981年 Greenberg等证实猫小肠缺血 等证实猫小肠缺血3 灌注时， 灌注时，粘膜损伤更严重 以上说明再灌注损伤几乎可在每一种组织器官发生
(ischemiaIRI)。 (ischemia-reperfusion injury, IRI)。
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 1955年 Sewell结扎狗冠状动脉后 结扎狗冠状动脉后， 突然解除结扎，恢复血流， 突然解除结扎，恢复血流，动物室颤而 死亡。 死亡。
ATP
1.黄嘌呤氧化酶途径 1.黄嘌呤氧化酶途径
缺 血 期
ADP AMP 黄嘌呤脱氢酶 XD（90%） （ ） 腺嘌呤核苷
Ca2+依赖性蛋白水解酶 Ca2+依赖性蛋白水解酶
次黄嘌呤核苷 次黄嘌呤
黄嘌呤氧化酶XO（10%） 黄嘌呤氧化酶 （ ） 黄嘌呤+ 黄嘌呤+ O2 尿酸+ 尿酸+
_ O2• +H2O2
氧自由基
过氧化氢（ 过氧化氢（H2O2） 脂质过氧化物 及其裂解产物
单线态氧（ 单线态氧（1O2）
单线态氧 ( 1O2 )
单线态氧：是一种激发态氧， 单线态氧：是一种激发态氧，其氧分子两个外层 电子轨道中的电子发生反向自旋改变， 电子轨道中的电子发生反向自旋改变，使外层 轨道两个电子自旋方向相反， 轨道两个电子自旋方向相反，氧分子的反应能 力大大增加。 力大大增加。这种氧分子在紫外光谱中呈现一 种单线，故称单线态氧。 种单线，故称单线态氧。
本章内容
• 概述 • 缺血-再灌注损伤的原因和条件 • 缺血-再灌注损伤的发生机制** • 缺血-再灌注损伤时机体的功能、代谢变化 • 缺血-再灌注损伤防治的病理生理基础
第一节
概 述
(Introduction)
第一节
概 念
概 述
在缺血的基础上恢复血流后， 在缺血的基础上恢复血流后， 组织损伤反而加重, 组织损伤反而加重,甚至发生不可逆 损伤的现象称为缺血的现象称为缺血 损伤的现象称为缺血-再灌注损伤
钙反常( 钙反常(calcium paradox): 以无钙溶液 灌流离体大鼠心脏2min后再以含钙溶液 灌流离体大鼠心脏2min后再以含钙溶液 2min 灌注时，心肌电信号异常、心脏功能、 灌注时，心肌电信号异常、心脏功能、 代谢和形态结构发生异常变化， 代谢和形态结构发生异常变化，这种 现象称为钙反常。 现象称为钙反常。
血心肌的损伤反而加重 结构崩解、 结构崩解 、 收缩带形成和线粒体内磷酸钙
颗粒形成
• 1967年，Bulkley和Hutchins发现冠脉搭 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 桥血管再通后的病人发生心肌细胞反常 心肌 性坏死 • 1968年，Ames率先报道脑缺血-再灌注损 1968年 Ames率先报道脑缺血率先报道 伤
氧反常(oxygen 氧反常(oxygen paradox) 低氧灌注/ 低氧灌注/缺氧培养 复氧 损伤加重
钙反常(calcium 钙反常(calcium paradox) 无钙液灌注 含钙液 心肌损伤加重
pH反常(pH pH反常(pH paradox) 反常 再灌注时纠酸 损伤加重
第三节 缺血－ 缺血－再灌注损伤的发生机制
缺血缺血-再灌注损伤的现象
钙反常 氧反常 pH反常 pH反常
paradox） （ paradox） （ （calcium paradox）oxygen paradox） pH paradox） paradox）
提示: 提示:氧、钙和pH可能参与缺血-再灌注损伤的 钙和pH可能参与缺血pH可能参与缺血 发生和发展