缺血再灌注損傷

1、缺血-再灌注損傷機(jī)體組織器官正常代謝、功能的維持,有賴于良好的血液循環(huán)。各種原因造成的局部組織器官的缺血,常常使組織細(xì)胞發(fā)生缺血性損傷( ischemia injury ,但在動(dòng)物試驗(yàn)和臨床觀察中也發(fā)現(xiàn),在一定條件下恢復(fù)血液再灌注后,部分動(dòng)物或患者細(xì)胞功能代謝障礙及結(jié)構(gòu)破壞不但未減輕反而加重,因而將這種血液再灌注后缺血性損傷進(jìn)一步加重的現(xiàn)象稱為缺血再灌注損傷( ischemia-reperfusion injury 。用低氧溶液灌注組織器官或在缺氧的條件下培養(yǎng)細(xì)胞一定時(shí)間后,再恢復(fù)正常氧供應(yīng),組織及細(xì)胞的損傷不僅未能恢復(fù),反而更趨嚴(yán)重,這種現(xiàn)象稱為氧反常( oxygen paradox 。用無(wú)

2、鈣溶液灌流大鼠心臟后,再用含鈣溶液進(jìn)行灌流時(shí),心肌細(xì)胞的損傷反而加重,稱為鈣反常( calcium paradox 。缺血引起的代謝性酸中毒是細(xì)胞功能及代謝紊亂的重要原因,但在再灌注時(shí)迅速糾正缺血組織的酸中毒,反而會(huì)加重缺血再灌注損傷,稱為 pH 值反常( PH paradox 。第一節(jié)缺血-再灌注損傷的原因及條件一、原因(一、組織器官缺血后恢復(fù)血液供應(yīng)如休克時(shí)微循環(huán)的疏通、冠狀動(dòng)脈痙攣的緩解、心臟驟停后心腦肺復(fù)蘇等。(二、動(dòng)脈搭橋術(shù)、 PTCA 、溶栓療法等血管再通術(shù)后,心臟外科體外循環(huán)術(shù)、器官移植及斷肢再植等。二、條件并不是所有缺血的組織器官在血流恢復(fù)后都會(huì)發(fā)生缺血 - 再灌注損傷,但許多

3、因素可影響其發(fā)生發(fā)展和嚴(yán)重程度,常見(jiàn)的原因有:(一、缺血時(shí)間缺血時(shí)間的長(zhǎng)短與再灌注損傷的發(fā)生與否相關(guān),缺血時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)都不易發(fā)生再灌注損傷。例如:大鼠心肌缺血 2min 以內(nèi)或 20min 以上進(jìn)行再灌注,不易發(fā)生再灌注損傷;狗心肌缺血 15min 以內(nèi)或 40min 以上進(jìn)行再灌注,再灌注損傷不易發(fā)生,缺血 15-20min 再灌注,心肌再灌注損傷的發(fā)生率高達(dá) 25%-50% 。(二、側(cè)支循環(huán)缺血后側(cè)支循環(huán)容易形成者,因可縮短缺血時(shí)間和減輕缺血程度,不易發(fā)生再灌注損傷,如肺臟。(三、需氧程度對(duì)氧需求量高的組織器官,如心、腦等,易發(fā)生再灌注損傷。(四、再灌注條件一定程度的低壓、低溫( 25、

4、低pH 、低鈉、低鈣溶液灌流,可減輕組織器官的再灌注損傷、使其功能迅速恢復(fù)。反之,高壓、高溫、高鈉、高鈣灌注可誘發(fā)或加重再灌注損傷。第二節(jié)缺血再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制一、自由基的作用(一、自由基的概念及分類自由基( free radical 是指在外層電子軌道上具有單個(gè)不配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)或分子的總稱,又稱游離基,如氯自由基( Cl·、羥自由基( OH·、甲基自由基( CH3·等。自由基的種類很多,主要包括非脂性自由基和脂性自由基,前者主要指氧自由基。1.氧自由基由氧誘發(fā)的自由基稱為氧自由基,屬于活性氧的一種,包括超氧陰離子和羥自由基。過(guò)氧化氫本身不是自由基,是一

5、種活性氧。 H2O2在 Fe2+或 Cu2+的作用下可生成 OH . 或者通過(guò) H2O2的均裂產(chǎn)生 OH. ,這是 H2O2造成細(xì)胞氧化應(yīng)激的主要機(jī)制。單線態(tài)氧也不是自由基,而是激發(fā)態(tài)的分子氧,也屬于活性氧的范疇。2.脂性自由基指氧自由基與多價(jià)不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物,如烷自由基( R ·,烷氧自由基( RO ·,烷過(guò)氧自由基( ROO·等。3.其他如氯自由基( Cl·、甲自由基( CH3·和一氧化氮( NO 等。(二、缺血 - 再灌注時(shí)氧自由基生成增多的機(jī)制1.黃嘌呤氧化酶形成增多黃嘌呤氧化酶( xanthine oxidase

6、, XO 及其前身為黃嘌呤脫氫酶( xanthine dehydrogenase, XD ,二者主要存在毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)。正常時(shí) XD 占 90% , XO 只占 10% 。當(dāng)組織缺血缺氧時(shí),由于 ATP 生成減少,膜泵失靈,鈣離子進(jìn)入細(xì)胞增多,激活鈣依賴性蛋白酶,使 XD 大量轉(zhuǎn)變?yōu)?XO 。同時(shí)因缺血缺氧, ATP 依次分解為 ADP、 AMP、腺苷、肌苷和次黃嘌呤( hypoxanthine ,而次黃嘌呤自身不能代謝生成黃嘌呤( xanthine ,使 XO 的底物堆積。再灌注時(shí),缺血組織重新得到氧,在缺血時(shí)大量蓄積的次黃嘌呤在XO的作用下形成黃嘌呤,繼而又催化黃嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸,這兩步

7、反應(yīng)都是以分子氧作為電子受體,結(jié)果產(chǎn)生大量的 O2·- 和 H2O2, O2· - 和 H2O2在金屬鐵參與下,形成 OH ·。2.中性粒細(xì)胞的呼吸爆發(fā)中性粒細(xì)胞被激活時(shí)耗氧量顯著增加,其攝入 O2的70%90% 在還原型輔酶氧化酶( NADPH oxidase 和還原型輔酶氧化酶( NADH oxidase 的催化下,接受電子形成氧自由基,以殺滅病原微生物。另外組織缺血可激活補(bǔ)體系統(tǒng),或經(jīng)細(xì)胞膜分解產(chǎn)生多種具有趨化活性的物質(zhì),如 C 3 片段、白三烯等,吸引、激活中性粒細(xì)胞。再灌注期間組織重新獲得氧供應(yīng),激活的中性粒細(xì)胞耗氧顯著增加,產(chǎn)生大量氧自由基,稱為呼吸爆

8、發(fā)( respiratory burst 或氧爆發(fā)( oxygen burst ,可損傷組織細(xì)胞。3.線粒體功能受損因缺血、缺氧使 ATP 減少,鈣進(jìn)入線粒體增多,使線粒體功能受損,細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào),進(jìn)入細(xì)胞的氧經(jīng) 4 電子還原成水減少,而經(jīng)單電子還原生成氧自由基增多。而鈣離子進(jìn)入線粒體可使錳 超氧化物歧化酶減少,對(duì)自由基的清除能力降低,使氧自由基生成進(jìn)一步增加。4.兒茶酚胺自身氧化增加各種應(yīng)激性刺激,包括缺血、缺氧,均可使交感腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮產(chǎn)生大量的兒茶酚胺。兒茶酚胺一方面具有重要的代償調(diào)節(jié)作用,另一方面在單胺氧化酶的作用下,通過(guò)自氧化可產(chǎn)生大量的自由基。(三、自由基對(duì)細(xì)胞的損

9、傷作用1.對(duì)膜磷脂的損傷作用破壞膜的組分,使膜磷脂減少,膜膽固醇和膽固醇 / 磷酸比值增加;由于膜組分改變使膜的流動(dòng)性降低;使與膜結(jié)合的酶的巰基氧化,導(dǎo)致酶活性下降;形成新的離子通道,當(dāng)細(xì)胞膜兩層磷脂中的磷脂過(guò)氧化氫沿膜長(zhǎng)軸以相互吸引的方向作用時(shí),同一層的磷脂過(guò)氧化氫聚集,并進(jìn)一步形成跨膜過(guò)氧化物,從而形成新的離子通道。使膜脂質(zhì)和蛋白質(zhì)之間、蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)之間交聯(lián)或聚合,促進(jìn)膜損傷;促進(jìn)“脂質(zhì)三聯(lián)體”( lipid triad 形成。膜脂質(zhì)過(guò)氧化、磷脂酶活化及過(guò)量的有利脂肪酸和溶血磷脂的“去污劑”作用(即具有破壞膜結(jié)構(gòu)和功能的作用合稱“脂質(zhì)三聯(lián)體”的作用。膜脂質(zhì)過(guò)氧化能促進(jìn)“脂質(zhì)三聯(lián)體”的形成

10、,因?yàn)槟ぶ|(zhì)過(guò)氧化能使細(xì)胞內(nèi) Ca2+含量增加,促進(jìn)磷脂酶活化。磷脂酶活化水解膜磷脂導(dǎo)致了溶血磷脂及游離脂肪酸的聚集,進(jìn)而引起細(xì)胞膜的損傷。此外自由基還可減少 ATP 生成,導(dǎo)致線粒體的功能抑制,使細(xì)胞的能量代謝障礙加重。2.對(duì)蛋白質(zhì)的損傷作用自由基可引起蛋白質(zhì)的交聯(lián)、聚合和肽鏈的斷裂,也可使蛋白質(zhì)與脂質(zhì)結(jié)合形成聚合物,從而使蛋白質(zhì)功能喪失。3.對(duì)核酸的破壞作用自由基可作用于 DNA ,與堿基發(fā)生加成反應(yīng),而造成對(duì)堿基的修飾,從而引起基因突變;并可從核酸戊糖中奪取氫原子而引起 DNA 鏈的斷裂。自由基還可引起染色體的畸變和斷裂。4.對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的破壞自由基可使細(xì)胞外基質(zhì)中的膠原纖維的膠原蛋白發(fā)

11、生交聯(lián),使透明質(zhì)酸降解,從而引起基質(zhì)變得疏松,彈性下降。二、鈣超載的作用各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣濃度明顯增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象稱為鈣超載( calcium overload 。(一、細(xì)胞內(nèi)鈣超載的發(fā)生機(jī)制1. Na+ /Ca2+交換異常生理?xiàng)l件下, Na+/Ca2+交換蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)方向是將細(xì)胞內(nèi) Ca2+運(yùn)出細(xì)胞,與細(xì)胞膜鈣泵共同維持心肌細(xì)胞靜息狀態(tài)的低鈣濃度。 Na+ /Ca2+交換蛋白以 3 個(gè)Na+交換 1 個(gè) Ca2+的比例對(duì)細(xì)胞內(nèi)外 Na+、 Ca2+進(jìn)行雙相轉(zhuǎn)運(yùn)。 Na+ /Ca2+交換蛋白的活性主要受跨膜 Na+濃度的調(diào)節(jié),此外還受 Ca2+、 ATP 、 Mg2+

12、、H+濃度的影響。已有大量的資料證實(shí), Na+/Ca2+交換蛋白是缺血- 再灌注損傷和鈣超載時(shí)鈣離子進(jìn)入細(xì)胞的主要途徑。(1 細(xì)胞內(nèi)高 Na+對(duì) Na+ /Ca2+交換蛋白的直接激活作用:缺血使細(xì)胞內(nèi) ATP 含量減少,鈉泵活性降低,造成細(xì)胞內(nèi)鈉含量增高。再灌注時(shí)缺血的細(xì)胞重新獲得氧及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng),細(xì)胞內(nèi)高 Na+除激活鈉鉀泵外,還迅速激活 Na+ /Ca2+交換蛋白,以加速 Na+向細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn),同時(shí)將大量 Ca2+轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi),造成細(xì)胞內(nèi) Ca2+超載。(2 細(xì)胞內(nèi)高 H+對(duì) Na+ /Ca2+交換蛋白的間接激活作用:質(zhì)膜 Na+ /H+交換蛋白主要受細(xì)胞內(nèi) H+濃度的變化,以 1:1 的比例

13、將細(xì)胞內(nèi)的 H+排出胞外,而將 Na+攝入細(xì)胞,這是維持細(xì)胞內(nèi) PH 穩(wěn)定的重要機(jī)制。缺血缺氧期,由于細(xì)胞的無(wú)氧代謝增強(qiáng)使 H+生成增加,組織間液和細(xì)胞內(nèi)液 PH 明顯降低。再灌注使組織間液 H+濃度迅速下降,而細(xì)胞內(nèi)H+濃度很高,形成跨膜 H+濃度梯度。細(xì)胞膜兩側(cè) H+濃度差可激活心肌 Na+ /H+交換蛋白,促進(jìn)細(xì)胞內(nèi) H+排出,而使細(xì)胞外 Na+內(nèi)流。如果內(nèi)流的 Na+不能被鈉泵充分排出,細(xì)胞內(nèi)高 Na+可繼發(fā)性激活 Na+ /Ca2+交換蛋白,促進(jìn) Ca2+內(nèi)流,加重細(xì)胞鈣超載。(3 蛋白激酶 C ( PKC 活化對(duì) Na+/Ca2+交換蛋白的間接激活作用:生理?xiàng)l件下,心功能主要受腎上

14、腺素能受體調(diào)節(jié),1 腎上腺素能受體的調(diào)節(jié)作用較小。但缺血 - 再灌注損傷時(shí),內(nèi)源性兒茶酚胺釋放增加, 1 腎上腺素能受體的調(diào)節(jié)相對(duì)起重要作用。1 腎上腺素能受體激活 G 蛋白 - 磷脂酶 C ( PLC 介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,促進(jìn)磷脂酰肌醇分解,生成三磷酸肌醇( IP3 和甘油二脂( DG ,促進(jìn)細(xì)胞內(nèi) Ca2+的釋放; DG 經(jīng)激活 PKC 促進(jìn) Na+ /H+交換,進(jìn)而促進(jìn) Na+/Ca2+交換,使胞漿 Ca2+濃度增加。2.生物膜損傷(1 細(xì)胞膜損傷:生理情況下,細(xì)胞膜外板和糖被膜( glycocalyx 由 Ca2+緊密聯(lián)結(jié)在一起。當(dāng) Ca2+反常時(shí),可使細(xì)胞糖被膜受損;當(dāng)細(xì)胞缺血缺

15、氧時(shí)可導(dǎo)致細(xì)胞膜受損、破裂;心肌缺血缺氧時(shí),一方面使交感 - 腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮,血中兒茶酚胺含量增加。兒茶酚胺能產(chǎn)生氧自由基,從而損傷細(xì)胞膜;另一方面,心肌缺血部位腎上腺素能受體上調(diào),腎上腺素能受體興奮可導(dǎo)致 Ca2+內(nèi)流增加。(2 線粒體及肌漿網(wǎng)膜損傷:自由基增加和膜磷脂分解增強(qiáng)可造成肌漿網(wǎng)膜損傷,鈣泵功能抑制使肌漿網(wǎng)攝 Ca2+減少,胞漿 Ca2+濃度升高。線粒體損傷抑制氧化磷酸化過(guò)程,使 ATP 生成減少,細(xì)胞膜和肌漿網(wǎng)膜鈣泵能量供應(yīng)不足,促進(jìn)鈣超載的發(fā)生。(二、鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制1.線粒體功能障礙再灌注后,胞漿中Ca2+濃度大量增加,可刺激線粒體和肌漿網(wǎng)的鈣泵攝取鈣,使胞漿中

16、的 Ca2+向線粒體和肌漿網(wǎng)中轉(zhuǎn)移。這在再灌注早期具有一定的代償意義,可減少胞漿中鈣超載的程度。但細(xì)胞內(nèi)鈣增多使肌漿網(wǎng)及線粒體消耗大量 ATP ;同時(shí),線粒體內(nèi)的 Ca2+離子與含磷酸根的化合物反應(yīng)形成磷酸鈣,干擾線粒體氧化磷酸化,使能量代謝障礙, ATP 生成減少。二者均使細(xì)胞能量供應(yīng)不足。2.激活磷脂酶細(xì)胞內(nèi) Ca2+超載可激活多種磷脂酶,促進(jìn)膜磷脂的分解,使細(xì)胞膜及細(xì)胞器膜均受到損傷。此外,膜磷脂的降解產(chǎn)物花生四烯酸、溶血磷脂等增多,增加了膜的通透性,進(jìn)一步加重膜的功能紊亂。3.通過(guò) Na+/Ca2+交換蛋白形成一過(guò)性內(nèi)向離子流( transicent inward current 在心

17、肌動(dòng)作電位后形成遲后除極( delayed after depolarization 而引起心律失常。4.促進(jìn)自由基形成細(xì)胞內(nèi)鈣超載使鈣依賴性蛋白水解酶活性增高,促進(jìn)黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶,使自由基生成增多,損害組織細(xì)胞。5.使肌原纖維攣縮、斷裂,生物膜機(jī)械損傷,細(xì)胞骨架破壞其發(fā)生機(jī)制為:缺血 - 再灌注使缺血細(xì)胞重新獲得能量供應(yīng),在胞漿存在高濃度 Ca2+的條件下,肌原纖維發(fā)生過(guò)度收縮。這種肌纖維過(guò)度甚至不可逆性縮短可損傷細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu),引起心肌纖維斷裂;再灌注使缺血期堆積的 H+迅速移出,減輕或消除了 H+對(duì)心肌收縮的抑制作用。三、白細(xì)胞的作用(一、白細(xì)胞增加的機(jī)制1.趨化物質(zhì)的作用

18、組織缺血使細(xì)胞膜受損,再灌注損傷可使膜磷脂降解,花生四烯酸代謝產(chǎn)物增多,其中有些物質(zhì),如白三烯具有很強(qiáng)趨化作用,吸引大量的白細(xì)胞進(jìn)入組織或吸附于血管內(nèi)皮。白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞粘附后進(jìn)一步被激活,本身也釋放具有趨化作用的炎癥介質(zhì),如白三稀 B 4 ( LB 4 ,使微循環(huán)中白細(xì)胞進(jìn)一步增多。2.細(xì)胞粘附分子的作用粘附分子( adhesion molecule 是指由細(xì)胞合成的、可促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間粘附的一大類分子的總稱。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在缺血組織內(nèi)已有白細(xì)胞聚集,其數(shù)量可隨缺血時(shí)間的延長(zhǎng)而增加;再灌注早期(數(shù)秒 - 數(shù)分鐘,血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)原先儲(chǔ)存的一些蛋白質(zhì)前體被激活,釋放多種細(xì)

19、胞粘附分子。(二、白細(xì)胞對(duì)組織損傷作用的機(jī)制1.對(duì)血液流變學(xué)的作用實(shí)驗(yàn)證實(shí),在缺血和再灌注早期白細(xì)胞即粘附于內(nèi)皮細(xì)胞上,隨后有大量血小板沉積和紅細(xì)胞緡錢狀聚集,造成毛細(xì)血管阻塞。實(shí)驗(yàn)表明,紅細(xì)胞解聚遠(yuǎn)較白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞粘附的分離容易,提示白細(xì)胞粘附是微血管阻塞的主要原因。通過(guò)測(cè)量缺血和再灌注心肌的血流量,發(fā)現(xiàn)呈進(jìn)行性下降趨勢(shì),特別在心內(nèi)膜層降低更明顯。由于血管的阻塞,平均氧彌散的距離增加,局部氧分壓可降低到零,一組毛細(xì)血管網(wǎng)阻塞,使所支配的細(xì)胞處于低氧環(huán)境中,造成細(xì)胞功能代謝的障礙。此外,缺血再灌注組織可見(jiàn)到無(wú)復(fù)流現(xiàn)象( no-reflow phenomenon ,是指缺血再灌注時(shí),部分或全部

20、缺血組織不出現(xiàn)血液灌流的現(xiàn)象。影響無(wú)復(fù)流現(xiàn)象的原因很多,包括缺血時(shí)間的長(zhǎng)短、缺血程度、梗死灶大小等。無(wú)復(fù)流現(xiàn)象的可能機(jī)制為:血管障礙及中性粒細(xì)胞栓塞;血小板、血栓堵塞微血管;細(xì)胞腫脹擠壓微血管;血液粘滯性變化等。其中中性粒細(xì)胞引起的毛細(xì)血管栓塞可能是主要原因,因?yàn)橛萌ブ行粤＜?xì)胞的血液灌流,能明顯減輕無(wú)復(fù)流現(xiàn)象。2.產(chǎn)生自由基白細(xì)胞能產(chǎn)生多種自由基,如活性氧,鹵氧化合物等,激發(fā)細(xì)胞膜的脂質(zhì)過(guò)氧化,并損傷細(xì)胞內(nèi)的重要成分。3.顆粒成分( granule constitutes 釋出在缺血損傷區(qū),從白細(xì)胞釋放酶性顆粒成分能導(dǎo)致細(xì)胞組織進(jìn)一步損傷。中性粒細(xì)胞可釋放出 20 多種酶,其中 3 種引起組織

21、損傷最大。一種是含絲氨酸蛋白酶的彈性硬蛋白酶( elastase ,另外兩種是含金屬的蛋白酶即膠原酶( collagenase 和明膠酶( gelatinase 。彈性硬蛋白酶幾乎能降解細(xì)胞外液基質(zhì)中的所有成分,裂解免疫蛋白、凝血因子,并攻擊完整的未受損的細(xì)胞,激活的膠原酶和明膠酶也能降解各種類型的膠原,導(dǎo)致細(xì)胞的損傷。4其他作用 白細(xì)胞一旦激活，也可激活磷脂酶 A2，游離出花生四烯酸，導(dǎo)致瀑布效 應(yīng)，產(chǎn)生許多血管活性物質(zhì)，如白三烯，血小板激活因子等，使血管收縮，通透性增加，促 進(jìn)白細(xì)胞對(duì)血管壁的粘附等。 四、高能磷酸化合物缺乏 一些研究表明，心肌短時(shí)間缺血后，發(fā)生的損傷是可逆的，如果此時(shí)得到

22、血液再灌， 細(xì)胞不至死亡，但心肌收縮功能卻不能很快恢復(fù)。說(shuō)明心肌能量代謝障礙。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，再灌注時(shí)心肌的高能磷酸化合物明顯缺乏。說(shuō)明缺血及再 灌注損傷的心肌有氧代謝障礙，高能磷酸化合物缺乏。影響了心功能的恢復(fù)。 1再灌注時(shí)高能磷酸化合物缺乏和總腺苷酸水平減少的原因： (1 線粒體受損 : 因缺血缺氧，線粒體產(chǎn)生氧自由基增多，再灌注時(shí)組織產(chǎn)生自由基 也增多。二者均使線粒體膜發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化，使線粒體結(jié)構(gòu)和功能受損， 表現(xiàn)為利用氧能 力障礙，同時(shí)合成 ATP 減少。 (2ATP 的前身物質(zhì)減少 : 包括腺苷，肌苷，次黃嘌呤等，在再灌注時(shí)被血流沖洗出 去，使總腺苷酸水平下降。因此如在再灌

23、注液中補(bǔ)充肌苷或谷氨酸等可促進(jìn) ATP 的合成及 心功能的恢復(fù)。 五、內(nèi)皮素的作用 ET 促進(jìn)心臟缺血再灌注損傷的機(jī)制與心肌膜上 ET 受體上調(diào)、促進(jìn)胞內(nèi)鈣超載、 PMN 聚集、粘附、氧自由基釋放及內(nèi)皮細(xì)胞自穩(wěn)態(tài)失衡有關(guān)。心肌缺血再灌注時(shí)，可引起心肌細(xì) 胞膜上 ET 結(jié)合點(diǎn)密度增加。 ET 可通過(guò)蛋白 -IP 3 途徑導(dǎo)致胞內(nèi) Ca Ca 2+ 2+ 濃度的增高，胞內(nèi) 濃度增高， 既可導(dǎo)致冠脈強(qiáng)烈收縮， 又能激活磷脂酶，使膜磷脂降解， 損傷細(xì)胞膜。 ET 具有明顯地促進(jìn) PMN 聚集和粘附的作用，其機(jī)制在于 ET-1 能促進(jìn) PMN 表面粘附分子 CD11/CD18 的表達(dá)，這種作用可被抗 C

24、D18 抗體 ISI/18 阻斷 。 六、血管緊張素（ angiotension ）的作用 Ang 促進(jìn)交感神經(jīng)末梢釋放兒茶酚胺、收縮血管、刺激醛固酮分泌、促進(jìn)心肌血管 平滑肌增殖和肥厚等生理作用，主要由 AT 1 介導(dǎo)。 Ang 與再灌注損傷關(guān)系密切。主要 表現(xiàn)在再灌注過(guò)程中 Ang 水平增高， AT 1 受體上調(diào)，以及應(yīng)用 ACE 抑制劑或 Ang 受體拮抗劑具有抗再灌注損傷的作用。 第三節(jié) 缺血 - 再灌注損傷時(shí)機(jī)體的功能及代謝變化 一、心肌缺血再灌注損傷的變化 （一）、心肌缺血再灌注損傷的發(fā)病機(jī)制 具體機(jī)制為激活心肌興奮收縮耦聯(lián)過(guò)程，導(dǎo)致肌原纖維攣縮，不但加速能量的消耗， 其攣縮力可使

25、肌纖維膜破裂； Ca 2+ 能以磷酸鈣的形式沉積于線粒體，損傷線粒體功能， 使 ATP 產(chǎn)生障礙；激活鈣依賴性的酶，進(jìn)一步損傷細(xì)胞膜； Ca 聚集以及釋放等反應(yīng)，促進(jìn)血栓的形成。 （二）、再灌注對(duì)心肌電活動(dòng)的影響 2+ 能促進(jìn)血小板粘附、 心肌細(xì)胞急性缺血時(shí)的電生理改變?yōu)殪o息電位降低，動(dòng)作電位上升的速度變慢，時(shí)值 縮短，興奮性和傳導(dǎo)性均降低，一些快反應(yīng)細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槁磻?yīng)細(xì)胞。在心電圖上表現(xiàn)為缺血 心肌對(duì)應(yīng)部位 ST 段抬高，R 波振幅增加。 再灌注使缺血中心區(qū) R 波振幅迅速降低，ST 段 高度恢復(fù)到原水平， Q 波很快出現(xiàn)，從而出現(xiàn)再灌注性心律失常。心肌缺血后對(duì)激動(dòng)的傳 導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)，自律性增強(qiáng)

26、，都為心律失常創(chuàng)造了條件。再灌注后心臟由竇性心律轉(zhuǎn)變?yōu)樾氖?顫動(dòng)，或出現(xiàn)室性心動(dòng)過(guò)速轉(zhuǎn)變?yōu)槭翌潱@是由規(guī)律、迅速、反復(fù)的室性異位活動(dòng)的結(jié)果。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注性心律失常失常的發(fā)生率可達(dá) 50%70% ，臨床上解除冠狀動(dòng)脈 痙攣及溶栓療法后缺血再灌注性心律失常的發(fā)生率也高達(dá) 50%70% 。 （三）、再灌注對(duì)心功能的影響 短期缺血后再灌注心功能可得到恢復(fù)，若阻斷冠脈 1 小時(shí)后再灌注，血流動(dòng)力學(xué)常常 進(jìn)一步惡化， 早在 70 年代就發(fā)現(xiàn)， 夾閉狗冠狀動(dòng)脈 15min 并不引起心肌壞死， 但缺血 - 再 灌注后心肌收縮功能抑制可持續(xù) 12h 。這種短期缺血早期恢復(fù)灌注時(shí)，心肌收縮功能不能

27、迅速恢復(fù)，在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)（數(shù)天到數(shù)周），心肌收縮功能低下，甚至處于無(wú)功能狀態(tài) （ nonfunction state ），稱為心肌頓抑（ myocardial stunning ）。心肌頓抑是缺血再灌注損傷的表現(xiàn)形式之一，其發(fā)病機(jī)制與自由基爆發(fā)性生成和鈣超載有關(guān)。 （四）、再灌注對(duì)心肌代謝的影響 短時(shí)間的缺血再灌注，可使心肌代謝迅速改善并恢復(fù)正常，但缺血時(shí)間較長(zhǎng)后再灌注 反而使心肌代謝障礙更為嚴(yán)重， ATP/ADP 的比值進(jìn)一步降低， ATP 和 CP 含量迅速下降， 氧化磷酸化障礙，線粒體不再對(duì) ADP 反應(yīng)。這是因?yàn)樵俟嘧r(shí)自由基和鈣超載等對(duì)線粒體 的損傷使心肌能量合成減少；加之再灌注血

28、流的沖洗， ADP 、 AMP 等物質(zhì)含量比缺血期降 低，造成合成高能磷酸化合物的底物不足。 （五）、再灌注對(duì)心肌超微結(jié)構(gòu)的影響 缺血 - 再灌注損傷時(shí)，超微結(jié)構(gòu)可見(jiàn)細(xì)胞水腫，細(xì)胞膜損傷加重，細(xì)胞攣縮加重，某 些線粒體嵴破裂消失，線粒體內(nèi) Ca 解和收縮帶形成。 再灌注也可使毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹加重， 胞漿形成突起物伸向管腔， 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張成大小不 一的空泡，引起管腔變窄，甚至阻塞，同時(shí)血小板、白細(xì)胞聚集、聚集、阻塞在微循環(huán)中。 上述變化使心肌恢復(fù)灌流后，可使心肌得不到血液供應(yīng)，出現(xiàn)無(wú)復(fù)流現(xiàn)象。 二、腦缺血再灌注損傷 （一）、對(duì)代謝的影響 1代謝障礙 缺血時(shí)細(xì)胞內(nèi) ATP 、 CP 產(chǎn)生嚴(yán)重減少

29、，影響 Na 泵、 Ca + 2+ 2+ 大量沉積，形成致密顆粒，肌原纖維斷裂，節(jié)段性溶 泵的功能。 由于鈉鉀泵功能降低，膜離子梯度不能維持，細(xì)胞外鉀離子濃度升高，而細(xì)胞內(nèi)鈉水潴留。 再灌注時(shí)，氧自由基產(chǎn)生加重了膜損傷，使細(xì)胞腫脹，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器也腫脹，影響各種 細(xì)胞器功能的發(fā)揮。由于毛細(xì)血管管外水腫壓迫，管內(nèi)細(xì)胞的腫脹的堵塞作用，影響了腦微 循環(huán)，加重腦損傷。 2細(xì)胞內(nèi)酸中毒 缺血時(shí)糖酵解增強(qiáng)產(chǎn)生大量乳酸，造成更嚴(yán)重的組織損傷。 3鈣穩(wěn)態(tài)破壞 鈣超載能觸發(fā)下列的反應(yīng)：突觸前興奮性氨基：谷氨酸及 N- 甲基 -D- 天門冬氨酸（ gluthamate and N-methyl-D-aspar

30、tate ）釋放，引起受體依賴性通道 中 N 型鈣通道釋放。在某些神經(jīng)元上存在 N- 甲基 -D- 天門冬氨酸（ NMDA ）受體，在有 毒的興奮性氨基酸的作用下，受體興奮可引起受體依賴的 Ca 2+ 內(nèi)流。激活磷脂酶 A 2 ， 引起膜磷脂降解，游離的花生四烯酸增多，再灌注后，花生四烯酸進(jìn)一步代謝，生成前列腺 素類、白三烯類和血小板激活因子，并在氧自由基的作用下，啟動(dòng)膜脂質(zhì)過(guò)氧化，形成脂性 自由基，并進(jìn)一步促進(jìn)鈣受體通道興奮性氨基酸的釋放。激活蛋白酶，核酸內(nèi)切酶，導(dǎo)致 神經(jīng)元降解，微管解聚，細(xì)胞骨架破壞。使突出前膜和突出后膜蛋白質(zhì)過(guò)度磷酸化，使線 粒體滯留鈣作用降低，神經(jīng)末梢去極化，谷氨酸釋放增多，中性蛋白酶激活， Ca 流，線粒體 Ca 2+ 2+ 大量?jī)?nèi) 濃度緩慢增高，最終導(dǎo)致神經(jīng)元遲發(fā)性死亡。 2+ 4鐵依賴性脂質(zhì)過(guò)氧化 在腦缺血期，內(nèi)皮細(xì)胞及其他細(xì)胞內(nèi)鐵池破裂， Fe 中釋出，使 OH . 形成大大增加，引起脂質(zhì)過(guò)氧化，使細(xì)胞受損。