缺血和再灌注損傷

1、關(guān)于缺血與再灌注損傷第一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、缺血-再灌注損傷的原因及條件二、缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制三、缺血-再灌注損傷時機體的功能、代謝變化四、缺血-再灌注損傷防治的病理生理學基礎(chǔ)本章教學內(nèi)容第二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月本章教學要求1掌握缺血與再灌注損傷的概念。2了解缺血與再灌注損傷的臨床常見原因，熟悉影響缺血與再灌注損傷的因素。3熟悉缺血-再灌注損傷的發(fā)生機制。4了解缺血-再灌注損傷時機體的功能代謝變化。5了解缺血-再灌注損傷的防治原則。第三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月【案例10-1】患者男，48歲。因胸痛約1小時入院。經(jīng)心電圖診斷為急

2、性心肌梗死(前間壁)。查體：血壓100/75mmHg，心率37次/分鐘，律齊，意識淡漠。既往有高血壓病史10年。給予吸氧、心電監(jiān)護，同時急查心肌酶、凝血因子、電解質(zhì)、血常規(guī)等。入院后約1小時給予尿激酶150萬靜脈溶栓(30分鐘滴完)。用藥完畢患者胸痛即消失，但約10分鐘時心電監(jiān)護顯示出現(xiàn)室性早搏、室上性心動過速及室顫，血壓90/65mmHg。治療：立即給予除顫，同時給予利多卡因、小劑量異丙腎上腺素，監(jiān)護顯示漸為竇性心律、血壓達正常范圍。復查心電圖為廣泛前壁心肌梗死?！舅伎碱}】 為什么患者在溶栓治療胸疼癥狀消失后又出現(xiàn)嚴重的心律失常、血壓下降?第四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月1年，S

3、ewell結(jié)扎狗冠狀動脈后，如突然解除結(jié)扎，恢復血流，部分動物室顫而死亡，臨床類同簡 史認識就從這簡單現(xiàn)象開始第五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月年，Jennings第一次提出心肌再灌注損傷的概念 在心肌缺血恢復血流后，缺血心肌的損傷反而加重第六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1975年Schaffer對234例急性心肌梗死病人插入心導管到冠狀動脈，注入溶栓劑治療，并對緩解后的病人追蹤觀察了5個月，發(fā)現(xiàn)其中89例病人因復發(fā)室顫而死亡。尸檢未發(fā)現(xiàn)新的血栓與栓塞情況。作者認為再灌注所致。第七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月6年，Bulkley 和Hutchins發(fā)現(xiàn)冠脈搭

4、橋血管再通后的病人發(fā)生心肌細胞反常性壞死1968年由Ames率先報道腦缺血-再灌注損傷。第八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月1978年Modry報道了肺再灌注綜合征年，Greenberg等證實貓小腸缺血3小時后再灌注時，粘膜損傷更嚴重1972年Flore研究腎缺血-再灌注損傷第九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 缺血-再灌注損傷概念 ：在缺血的基礎(chǔ)上恢復血流后，組織器官的損傷反而加重的現(xiàn)象 (ischemia-reperfusion injury)從實踐到理論地總結(jié)第十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月臨床： 休克、DIC微循環(huán)再通 冠脈解痙、各種動脈搭橋術(shù) 心腦血管栓塞

5、再通（溶栓治療、自然再通） 心肺手術(shù)體外循環(huán)后心肺復蘇 斷肢再植、器官移植血供恢復等第十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月缺血-再灌注損傷特點： 1.可逆損傷 不可逆損傷 2.具有器官普遍性第十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月鈣反常（calcium paradox) 無鈣溶液灌流心臟后再用含鈣液體灌流，心肌細胞損傷加重氧反常（oxygen paradox) 組織細胞 缺氧后再恢復氧供，組織細胞損傷反而加重。pH 反常（pH paradox) 缺血時發(fā)生代謝性酸中毒，但再灌注時迅速糾正酸中毒， 反而加重細胞損傷。第十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 原因和影響因

6、素 一 原因 先缺血，后復灌二 影響因素 1. 缺血時間 2. 缺血程度3. 再灌注條件第十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、自由基的作用第二節(jié) 發(fā)生機制第十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 自由基(free radical)是在外層電子軌道上含有單個不配對電子的原子、原子團和分子的總稱。主要包括：1氧自由基2脂性自由基3其它 自由基的生成與降解處于動態(tài)平衡，對機體并無有害影響。氧自由基：由氧誘發(fā)的自由基?；钚匝酰夯瘜W性質(zhì)較基態(tài)氧活潑的含氧物質(zhì)活性氧的生成：活性氧氧自由基非自由基的含氧產(chǎn)物單線態(tài)氧(1O2) O2.- OH- H2O2O2O2.-H2O2OHH2O指氧自由

7、基與多價不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物，烷自由基(L)烷氧自由基(LO)烷過氧自由基(L00)如氯自由基(Cl)、甲基自由基(CH)和NO等。（一）自由基的概念與類型第十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月主要活性氧的生成和代謝O2O2.-H2O2OHH2OSODFe2+HOClOHN02NO精氨酸MPOCATO2.-ONOO-NOSNADPH氧化酶黃嘌呤氧化酶P450H2OH20MPO:髓過氧化物酶 HOCl:次氯酸ONOO-：亞硝基陰離子第十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月體內(nèi)兩大抗氧化防御系統(tǒng) 低分子清除劑 胞漿：還原性輔酶細胞內(nèi)外水相：半胱氨酸、Vit C、谷胱甘

8、肽細胞脂質(zhì)：Vit E、 Vit A第十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月酶性清除劑 過氧化氫酶(CAT)過氧化物酶（H2O2）超氧化物歧化酶MnSODCuZnSOD第十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）缺血-再灌注時氧自由基生成增多的機制第二十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1 黃嘌呤氧化酶增多（血管內(nèi)皮源性） 黃嘌呤氧化酶(XO) 10% 黃嘌呤脫氫酶(XD) 90%XO xanthine oxidaseXD xanthine dehydrogenase Ca+2敏蛋白酶 第二十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月黃嘌呤氧化酶的形成增多O2OH黃嘌呤氧

9、化酶黃嘌呤+ O2.- + H2O2缺血期再灌注期尿酸+ O2.- + H2O2 ATPADP AMP腺嘌呤核苷次黃嘌呤核苷黃嘌呤脫氫酶黃嘌呤氧化酶次黃嘌呤第二十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月+ O2NADH(I)NADPH(II)NADPH氧化酶H+ + O-2+H2O2NADH氧化酶2.中性粒細胞激活（白細胞源性）第二十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞缺血 補體激活 C3膜磷脂分解 白三烯激活再灌注時O2NADPH、NADH 活性氧大量白細胞呼吸爆發(fā)(respiratory burst) 第二十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月氧自由基缺血缺氧ATP Ca

10、2+進入線粒體線粒體功能受損細胞色素氧化酶系統(tǒng)功能失調(diào)4 價還原H2O單電子還原線粒體3. 線粒體功能障礙O2第二十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月Adr甲基轉(zhuǎn)移酶單胺氧化酶香草扁桃酸（正常代謝）腎排出應激時80%O2腎上腺素紅O-24. 兒茶酚胺第二十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月自由基的損傷作用1膜脂質(zhì)過氧化(1ipid peroxidation)增強磷脂膜膜內(nèi)多價不飽和脂肪酸破壞膜的正常結(jié)構(gòu)。改變血管的正常功能。促進自由基及其它生物活性物質(zhì)生成。減少ATP生成。2蛋白質(zhì)功能抑制 3破壞核酸及染色體線粒體膜脂質(zhì)過氧化不飽和脂肪酸蛋白質(zhì)的比例失調(diào)，膜的液態(tài)性、流動性降低

11、，通透性增加，細胞外Ca2內(nèi)流增加；膜脂質(zhì)過氧化可激活磷脂酶C、磷脂酶D花生四烯酸代謝反應增加自由基生成和脂質(zhì)過氧化前列腺素、血栓素、白三烯酶的巰基氧化，形成二硫鍵；使氨基酸殘基氧化胞漿及膜蛋白和某些酶交聯(lián)形成二聚體或更大的聚合物。巰基氧化使肌纖維蛋白對Ca2+反應性降低，抑制心肌收縮力。肌漿網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運蛋白受損，鈣調(diào)節(jié)異常。堿基羥化或DNA斷裂80為OH所致，因OH易與脫氧核糖核酸及堿基反應并使其結(jié)構(gòu)改變。脂質(zhì)過氧化使膜脂質(zhì)之間形成交聯(lián)和聚合離子泵：鈉鈣內(nèi)流信號傳遞蛋白：第二十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）OFR的損傷機制第二十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖 10

12、-2 自由基對生物膜的損傷作用第二十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月-S-S-CH3-S-OOHHOOHHO蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白 質(zhì)交聯(lián)二硫交聯(lián)蛋白質(zhì)斷裂氨基酸 氧化脂肪酸氧化脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián)從氧化的脂肪酸釋出的 丙二醛MDA第三十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、鈣超載（calcium overload）Na + -Ca 2+載體Ca2+ B PrMtSRCa 2+ Ca 2+ 細胞內(nèi)鈣積聚Ca2+泵Ca2+Ca2+第三十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月各種原因引起的細胞內(nèi)鈣含量異常增多并導致細胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象稱為鈣超載，嚴重者可造成細胞死亡

13、。鈣超載(calcium overload)第三十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月(一) 鈣超載的機制 1. Na+ -Ca2+交換異常 2. 生物膜損傷第三十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月1. Na+/Ca2+交換異常 Ca2+內(nèi)流細胞內(nèi)高鈉對 Na+/Ca2+交換蛋白的直接激活細胞內(nèi)高 H+對 Na+/ Ca2+交換蛋白的間接激活蛋白激酶 C 活化對 Na+/ Ca2+交換蛋白的間接激活細胞內(nèi)酸中毒，再灌注時細胞外酸中毒被緩解，H+外流增加鈉內(nèi)流增加細胞內(nèi)鈉增加進而激活鈉鈣交換鈣內(nèi)流增加。第三十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月PKC間接激活Na+-Ca2+交

14、換蛋白 如1腎上腺素能受體激活G蛋白-PLC H + /Na +交換激活第三十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月腎上腺素能受體促進Ca2+內(nèi)流 ACcAMPPKACa2+ATP兒茶酚胺第三十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2. 生物膜損傷細胞膜損傷膜通透性Ca2+內(nèi)流原因：缺氧、自由基、鈣激活磷脂酶肌漿網(wǎng)膜損傷鈣泵功能障礙Ca2+攝取原因：自由基、磷脂酶線粒體膜損傷ATP鈣泵功能障礙原因：自由基、磷脂酶第三十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）鈣超載引起損傷的機制1細胞膜損傷2線粒體膜損傷3蛋白酶激活 4加重酸中毒Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合增多 蛋白水解酶核酸內(nèi)切酶

15、磷脂酶促進膜磷脂分；膜磷脂降解產(chǎn)物花生四烯酸、溶血磷脂等增多Ca2+向線粒體轉(zhuǎn)移：早期代償意義。線粒體過多攝人Ca2+增加ATP消耗磷酸鈣沉積干擾氧化磷酸化XD XO磷脂酶A2AA環(huán)加氧酶、脂加氧酶H2O2、OHCa2+ 升高可激活某些ATP酶，高能磷酸鹽水解，釋放出大量的H+第三十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月三 、白細胞的作用無復流現(xiàn)象(no-reflow phenomenon) 結(jié)扎狗冠狀動脈造成心肌局部缺血一段時間后，再開放節(jié)扎動脈恢復血流，部分缺血區(qū)并不能得到充分的血液灌流。病生基礎(chǔ)：中性粒細胞激活及其致炎細胞因子的釋放。第三十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（

16、一）再灌注時血管內(nèi)皮細胞與白細胞激活粘附分子花生四烯酸趨化物質(zhì)VECWBCWBC通過毛細血管第四十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）再灌注時白細胞的激活白細胞激活和聚集的主要機制：再灌注期細胞膜磷脂降解趨化因子（LT、PAF、補體、激肽） 吸引中性粒細胞于缺血區(qū)組織。再灌注期，中性粒細胞激活炎癥介質(zhì)（如IL) 促進更多的白細胞聚集和浸潤。再灌注期，中性粒細胞和內(nèi)皮細胞表達粘附分子增加加劇白細胞粘附與集聚。第四十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月(一）再灌注時血管內(nèi)皮細胞與白細胞激活缺血-再灌注損傷血管內(nèi)皮細胞白細胞激活膜磷脂降解花生四烯酸代謝產(chǎn)物（白三烯，強趨化作）細胞粘附

17、分子白細胞與血管內(nèi)皮細胞粘附、浸潤促進激活炎癥介質(zhì)白介素-8第四十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月粘附分子（adhesionmolecules,AM） 是指介導細胞與細胞間或細胞與基質(zhì)間相互接觸和結(jié)合的一類分子，大都為糖蛋白，分布于細胞表面或細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix,ECM）中。 目前按粘附分子的結(jié)構(gòu)特點，可將其分為粘合素超家族的粘附分子、免疫球蛋白超家族的粘附分子、選擇凝集素家族粘分子、鈣離子依賴的細胞粘附素家族粘附分子及其它未歸類的粘附分子 第四十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月通過表達于白細胞粘附分子CD11a/CD18、CD11b/CD18

18、、CD11c/CD18、VLA-4、L-selectin、CD15、CD15s、和P-selectin相互粘附，參與炎癥的發(fā)生；通過表達于淋巴細胞上的歸巢(Iymphocytehomingreceptor,LHR)、L-selectin、CLA、LFA-1、VLA-4、CD44、LPAM-2分別與表達于血管內(nèi)皮細胞上的定居素（addressin）PNAd、E-selectin、ICAM-1、ICAM-2、VCAM-1、MAd、CAM相互粘附使淋巴細胞向外周淋巴器官，皮膚炎癥部位或粘膜相關(guān)淋巴組織的回歸；粘附分子參與機體許多重要的生理和病理過程第四十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月通過

19、CD/MHC類分子非多態(tài)部分、CD8/MHC1類分子非多態(tài)部分LFA-1/ICAM-1、LFA-2/LFA-3、CD28/B7的相互作用參與免疫應答中APC呈提抗原、抗原識別、免疫細胞相互協(xié)作以及CTL殺傷靶細胞等多個環(huán)節(jié)； 通過Cadherin、N-CAM、CD31等分子的自身粘附，以及某些粘附分子與細胞外基質(zhì)的粘附，參與細胞的發(fā)育、分化、附著及移動；E-Cadherin、家庭些成員以及CD44分子等與腫瘤的浸潤、轉(zhuǎn)移有關(guān)；通過血小板表達的粘附分子參與動脈、靜脈中血栓形成以及其它形式的凝血過程。 、第四十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）血管內(nèi)皮細胞與中性粒的損傷作用1 微血管

20、損傷激活的中性粒細胞與血管內(nèi)皮細胞相互作用所致。 在心肌缺血和再灌注早期，中性粒細胞粘附在血管內(nèi)皮細胞上，隨后，有血小板沉積和紅細胞緡錢狀聚集，造成毛細血管阻塞。 再灌注活性氧內(nèi)皮細胞表面表達P-選擇素 ，與中性粒細胞表面受體結(jié)合白細胞在微血管內(nèi)流速減慢并與內(nèi)皮細胞發(fā)生間歇性結(jié)合，造成“滾動”現(xiàn)象。損傷的加重，整合素、E-選擇素等粘附分子的表達增加，中性粒細胞與內(nèi)皮細胞發(fā)生固定粘附，導致微血管機械性堵塞。（ 1 ）微血管血液流變學改變第四十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（ 1 ）微血管血液流變學改變 缺血-再灌注 白細胞沿血管內(nèi)皮細胞表面滾動白細胞粘附內(nèi)皮細胞血管腔變窄阻塞化學趨化

21、介質(zhì)血小板和紅細胞的聚集（+）第四十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（ 2 ）微血管口徑的改變損傷的血管內(nèi)皮腫脹縮血管物質(zhì)擴血管物質(zhì)微血管受壓再灌注時血管口徑變窄第四十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（ 3 ）微血管通透性增高 缺血-再灌注損傷自由基損傷和中性白細胞粘附 微血管通透性增高第四十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月2細胞損傷中性粒細胞與血管內(nèi)皮細胞被激活 大量生物活性物質(zhì)（自由基、蛋白酶） 損害組織細胞缺血-再灌注時第五十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月缺血-再灌注損傷的主要發(fā)病機制缺血細胞壞死再灌注O2氧自由基中 性 粒 細 胞Ca2+鈣超載細

22、 胞 損 傷無復流致炎因子缺血損傷恢復第五十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 缺血-再灌注損傷時機體的功能、代謝變化(Functional and metabolic changes during ischemia-reperfusion injury) 第五十二張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、心肌缺血-再灌注損傷的變化（一）心功能變化1.心肌收縮功能降低左室舒張末壓力（LVEDP）心室內(nèi)壓最大變化速率（dp/dtmax ）心肌頓抑（myocardial stunning） 是指缺血心肌在恢復血液灌注后一段時間內(nèi)出現(xiàn)可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。 特點：心肌并沒有發(fā)生壞

23、死； 一定時間后收縮性可以完全恢復正常。第五十三張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月胞漿 Na+超載Na+/Ca2+交換可逆性缺血再灌注損傷O2.H2O2OH 脂質(zhì)過氧化蛋白質(zhì)及酶失活肌漿網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)膜通透性離子泵活性線粒體損傷收縮蛋白損傷Ca+敏感性鈣超載心肌收縮功能ATP 生成第五十四張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.再灌注性心律失常(reperfusion arrhythmia) 多為室性心動過速和心室顫動。發(fā)生條件：再灌區(qū)存在功能上可恢復的心肌細胞；缺血時間長短；實驗證明，犬冠狀動脈阻斷后1545min再灌注，心律失常的發(fā)生率最高，缺血時間過長或過短，其發(fā)生率都低。

24、缺血心肌的數(shù)量、缺血的程度、及再灌注回復的速度。 第五十五張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月心律失常（室性心動過速和室顫多見）心肌缺血-再灌注纖顫閾降低電解質(zhì)紊亂兒茶酚胺刺激 受體心肌自律性 折返形成ATP減少心肌損傷自由基鈣超載缺血-再灌注性心律失常的發(fā)生機制 第五十六張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）心肌能量代謝變化能量合成障礙 ATP原因：線粒體損傷合成ATP的底物不足 第五十七張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月缺血-再灌注心肌出血壞死肌原纖維斷裂溶解、出現(xiàn)收縮帶線粒體損害細胞膜破裂（三）心肌超微結(jié)構(gòu)變化某些心肌纖維橫紋消失，而代之以粗的嗜酸性橫帶，稱之為收縮帶，

25、是因心肌纖維強烈收縮使數(shù)個肌節(jié)滑動凝集在一起所致，是導致心室纖顫和猝死的形態(tài)學基礎(chǔ)。嚴重者橫帶更不整齊，橫帶之間肌漿凝集成顆粒狀、團塊狀，甚至肌漿溶解，消失。第五十八張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、腦缺血-再灌注損傷的變化（一）腦缺血-再灌注損傷時細胞代謝的變化腦缺血腦內(nèi)ATP 、葡萄糖 cGMP乳酸 、cAMP 再灌注cAMP 激活磷脂磷脂酶游離脂肪酸 +自由基興奮性氨基酸抑制性氨基酸脂質(zhì)過氧化第五十九張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）腦缺血-再灌注損傷時組織學變化 膜脂質(zhì)過氧化膜結(jié)構(gòu)破壞、鈉泵功能障礙腦水腫、腦細胞壞死第六十張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月其它器官缺血-再灌注損傷的變化腸缺血-再灌注有害物質(zhì)進入機體吸收障礙粘膜屏障通透性腸粘膜損傷腎缺血-再灌注急性腎功能衰竭急性腎小管壞死線粒體損害第六十一張，PPT共七十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 缺血-再灌注損傷防治原則四、減輕鈣