缺血再灌注損傷的發(fā)病機(jī)制

缺血-再灌注損傷的發(fā)病機(jī)制MechanismUnderlyingIschemia-ReperfusionInjury目前一頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)Whatisreperfusioninjury?Whyisitimportant?

R.G.isa48-year-oldmanwhosufferedanacuteanteriormyocardialinfarctionandreceivedfibrinolytictherapy.Thepatientdied12hoursafterreperfusion.

K.R.isa68-year-olddiabeticwomanwhounderwentconventionalcoronaryarterybypassgraftsurgeryanddevelopedlowoutputsyndromeafterreperfusionpostoperatively.目前二頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)概念(Concept)

缺血器官在恢復(fù)血液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.目前三頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)概念(Concept)氧反常（oxygenparadox）：用低氧或無氧液灌注后再恢復(fù)正常氧供應(yīng)器官的損傷不見恢復(fù)反而更趨嚴(yán)重。pH反常（pHparadox）：器官在再灌注時pH從酸性恢復(fù)到正常時細(xì)胞損傷加重的現(xiàn)象。鈣反常（calciumparadox）：器官在無鈣溶液灌流后恢復(fù)正常含鈣溶液灌流導(dǎo)致的細(xì)胞外鈣離子大量內(nèi)流而引起細(xì)胞損傷加重的現(xiàn)象。目前四頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)缺血-再灌注損傷發(fā)生的條件ConditionsPredisposingtoIschemia-Reperfusion(I/R)Injury缺血時間的長短再灌注時灌流液的條件（灌注液的成分，灌流溫度，壓力等)

組織器官缺血前的功能狀態(tài)（缺氧耐受性，側(cè)枝循環(huán)，高膽固醇血癥，糖尿病，高血壓）目前五頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)問題：缺血-再灌注損傷？氧反常,鈣反常,和pH反常？目前六頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制MechanismsofI/RInjury

自由基的損傷作用（InjurybyFreeRadicals）鈣超載（CalciumOverload）血管內(nèi)皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞間的相互作用（Interactionbetweenendothelialcellsandneutrophils）目前七頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)

指在外層電子軌道含有一個或多個不配對電子的原子、原子團(tuán)或分子。為表達(dá)不配對電子，常常在其分子式后方或上方加一個點(diǎn)（如R·）。自由基（FreeRadicals)目前八頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)氧自由基（OxygenFreeRadicals）活性氧（ReactiveOxygenSpecies,ROS):超氧陰離子,羥自由基,單線態(tài)氧(singletoxygen,1O2),過氧化氫(hydrogenperoxide,H2O2）.氧自由基:由氧衍生的自由基.超氧陰離子（superoxideanion,O2）羥自由基（hydroxylradical,OH·）-·目前九頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)脂性自由基:氧自由基與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（LOO·）脂性自由基（LipidFreeRadicals）其它:如氯自由基(Cl·),甲基自由基(CH3·),一氧化氮(NO),過氧亞硝基(OONO-)目前十頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)抗氧化物酶(AntioxidantEnzymes)OH.超氧物岐化酶過氧化氫酶O2_.H2O2H2OFe2+H2O2ROOHH2OROHNADP+谷胱甘肽氧化酶+H2O谷胱甘肽還原酶GSSGGSHNADPH

+H+目前十一頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)問題：氧自由基？活性氧？超氧物岐化酶,過氧化氫酶,谷胱甘肽氧化酶催化何種反應(yīng)?目前十二頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)黃嘌呤氧化酶（XanthineOxidase）中性粒細(xì)胞（Neutrophils）線粒體（Mitochondria）活性氧與缺血-再灌注損傷ROS&I/RInjury目前十三頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)黃嘌呤氧化酶與缺血-再灌注損傷XanthineOxidase&I/RInjury黃嘌呤+O2H2O2蛋白酶OH次黃嘌呤

ATPAMP黃嘌呤氧化酶黃嘌呤脫氫酶O2-..allopurinol

-目前十四頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)黃嘌呤氧化酶理論的一些注意點(diǎn)SomeIssuesRelatedtotheXanthineOxidaseHypothesis動物種類，器官，組織分布差異（主要存在于肝和腸道。在人，豬和兔的心含量很低）。黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)為氧化酶的量及時間不能解釋一些器官的I/R發(fā)生。黃嘌呤在黃嘌呤氧化酶作用下生成尿酸。尿酸為ROS,RNS清除劑。缺氧條件下黃嘌呤氧化酶可還原硝酸鹽，亞硝酸鹽為一氧化氮。一氧化氮可減輕I/R損傷。目前十五頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)中性粒細(xì)胞與缺血-再灌注損傷Neutrophils

&I/RInjury呼吸爆發(fā)（respiratoryburst）或氧爆發(fā)（oxygenburst）：中性粒細(xì)胞在吞噬活動時耗氧量明顯增加的現(xiàn)象。目前十六頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)線粒體與活性氧Mitochondria&ROS目前十七頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)線粒體與活性氧Mitochondria&ROSNADH(SiteI)Succinate(SiteII)CytochromeOxidaseFe-Sc1CytcUbiquinoneUbisemiquinoneUbiquinolO2H2O.O2_.H2O2泛醌泛半醌二氫泛醌hypoxianormoxiarotenone

myxothiazol

antimycinATTFA目前十八頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)線粒體與缺血-再灌注損傷Mitochondria&I/RInjuryI/R增加ROS釋放，抑制線粒體源的ROS生成可降低I/R損傷。I/R降低線粒體超氧物岐化酶活性，含量，及mRNA。升高線粒體內(nèi)ROS清除劑含量可降低I/R損傷。目前十九頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)Plasmamembrane:lipoxygenases,cyclooxygenases,NADPHoxidaseMitochondria:

electrontransportsystem Cytosol:xanthineoxidase,hemoglobin,catecholamines,riboflavin,Transitionmetals(Fe2+/3+,Cu1+/2+)Peroxisome:oxidases,flavoproteinsEndoplasmicreticulum:mixed-functionoxidasecytochromesP-450andb5CellularSourcesofFreeRadicals目前二十頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)氧自由基損傷發(fā)生機(jī)制MechanismUnderlyingtheInjuryCausedbyOxygenFreeRadicals1.膜脂質(zhì)過氧化膜結(jié)構(gòu)破壞,膜蛋白質(zhì)功能抑制,ATP生成減少2.蛋白質(zhì)分子肽鏈斷裂,酶的巰基氧化,蛋白及某些酶相互交聯(lián)、聚合蛋白質(zhì)變性和酶活性降低3.DNA斷裂和染色體畸變4.誘導(dǎo)炎癥介質(zhì)產(chǎn)生目前二十一頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)問題：氧自由基損傷發(fā)生的機(jī)制?目前二十二頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)鈣超載的發(fā)生機(jī)制:激活Na+/Ca2+交換MechanismofCalciumOverload:ActivationofNa+/Ca2+Exchanger缺血缺氧

無氧酵解

H+H+/Na+交換胞內(nèi)Na+ATP

鈉泵

Na+/Ca2+交換Ca2+內(nèi)流

鈣超載目前二十三頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)鈣超載的發(fā)生機(jī)制:生物膜損傷MechanismofCalciumOverload:MembraneInjury

缺血缺氧

鈣超載Ca2+通透性細(xì)胞膜:肌漿網(wǎng):鈣泵排Ca2+

Ca2+內(nèi)流

貯Ca2+Ca2+通透性鈣泵Ca2+釋出

缺血缺氧

目前二十四頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)鈣超載引起缺血再灌注損傷的機(jī)制MechanismofI/RInjuryInducedbyCalciumOverload

激活Ca2+依賴性的磷脂酶膜磷脂分解,膜受損激活Ca2+依賴性的蛋白酶，①加速XD轉(zhuǎn)化為XO，促進(jìn)ROS生成;②膜受損大量Ca2+在線粒體內(nèi)以磷酸鈣的形式沉積，干擾氧化磷酸化過程，使ATP生成減少4.核酸內(nèi)切酶核染色質(zhì)受損目前二十五頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)問題：鈣超載發(fā)生的Na+/Ca2+交換機(jī)制?目前二十六頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞間的相互作用InteractionbetweenEndothelialCellsandNeutrophils再灌注時:趨化因子(chemokines)生成增多:膜磷脂分解LTs,PGs,PAF,補(bǔ)體,激肽.內(nèi)皮細(xì)胞與中性粒細(xì)胞細(xì)胞黏附分子生成增多:如選擇素（selectin）如整合素（integrin)等.中性粒細(xì)胞滾動,黏附,進(jìn)入缺血組織。釋放ROS.目前二十七頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)MechanismsMediatingIncreasedLeukocyte-EndothelialAdhesion目前二十八頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)目前二十九頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)缺血-再灌注損傷時機(jī)體的功能變化FunctionalChangesinI/RInjury一些其它器官在缺血-再灌注損傷過程中的變化特點(diǎn)：心臟,腦，肺，胃腸道。目前三十頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)目前三十一頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)缺血-再灌注對心臟的損傷FunctionalChangesoftheHeartinI/RInjury無復(fù)流現(xiàn)象心肌頓抑再灌注性心律失常心肌壞死目前三十二頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)無復(fù)流現(xiàn)象(No-ReflowPhenomenon)

解除缺血原因后缺血組織得不到充分血液灌流。受損血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹血小板及纖維蛋白栓塞中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附,嵌頓,堵塞毛細(xì)血管ROS中性粒細(xì)胞黏附,微血管通透性增高，組織水腫缺血組織收縮，微血管被擠壓目前三十三頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)GenesisofNo-FlowPhenomenonCoronaryocclusionReperfusionEndothelialdamageTissueedemaOxygenfreeradicalPlatelet/fibrinLeukocytesTissuecontracture目前三十四頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)問題：無復(fù)流現(xiàn)象及機(jī)制?目前三十五頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)

心肌并未因缺血發(fā)生不可逆性損傷，但在再灌注血流已恢復(fù)或基本恢復(fù)正常后的一定時間內(nèi)心肌出現(xiàn)的可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。心肌頓抑（MyocardialStunning）目前三十六頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)可逆性I/R損傷OH.脂質(zhì)過氧化，蛋白質(zhì)及酶失活線粒體損傷收縮蛋白損傷肌漿網(wǎng)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白膜通透性離子泵活性鈣超載ATP鈣敏感性心肌收縮功能胞內(nèi)Na+超載Na+/Ca2+交換心肌頓抑的發(fā)生機(jī)制MechanismsofMyocardialStunning目前三十七頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)再灌注性心律失常ReperfusionArrhythmias缺血心肌和正常心肌之間因傳導(dǎo)性和不應(yīng)期存在差異，可導(dǎo)致興奮折返的發(fā)生增多的兒茶酚胺作用于α受體，使得心肌自律性增高、纖顫閾值降低活性氧和鈣超載導(dǎo)致心肌細(xì)胞損傷、ATP生成減少、ATP敏感性鉀通道激活等改變心肌電生理特性目前三十八頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)問題：心肌頓抑的定義及發(fā)生機(jī)制？目前三十九頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)胃腸道在缺血-再灌注損傷過程中的變化特點(diǎn)(I/R

InjuryofGastrointestinal

Tract)小腸血管內(nèi)皮細(xì)胞中的黃嘌呤脫氫酶和黃嘌呤氧化酶活性為各臟器中最高，再灌注時易于產(chǎn)生大量ROS。嚴(yán)重的腸I/R損傷的特征為廣泛的腸上皮壞死，固有層破損、出血及潰瘍，造成廣泛的腸吸收功能障礙，腸黏膜通透性增高，大量細(xì)菌、內(nèi)毒素等入血，造成菌血癥或內(nèi)毒素血癥。目前四十頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)腦在缺血-再灌注損傷過程中的變化特點(diǎn)(I/RInjuryoftheBrain)

腦對缺氧最敏感，其活動主要靠有氧氧化提供能量，缺血時間長可引起不可逆性損傷。腦是一個富含磷脂的器官，脂質(zhì)過氧化是腦I/R損傷的主要原因。腦最明顯的組織學(xué)變化是腦水腫及腦細(xì)胞壞死。脂質(zhì)過氧化是腦水腫的主要原因。目前四十一頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)肺在缺血-再灌注損傷過程中的變化特點(diǎn)(I/RInjuryoftheLungs)

肺是全身靜脈血液回流的濾器。創(chuàng)傷和休克復(fù)蘇時常導(dǎo)致代謝產(chǎn)物、炎癥細(xì)胞及炎癥介質(zhì)等從缺血周圍組織流出滯留于肺，產(chǎn)生大量ROS等毒性物質(zhì)，造成肺損傷。肺I/R損傷主要表現(xiàn)為肺水腫和肺出血目前四十二頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)缺血-再灌注損傷防治的原則PrinciplesoftheTreatmentofI/RInjury)盡量縮短缺血時間控制再灌注條件(低壓低流灌流可避免再灌注時因氧和液體量的供應(yīng)突然增加而引起大量ROS生成及組織水腫；低溫可降低減少代謝產(chǎn)物聚積；低pH可抑制磷脂酶和蛋白酶對細(xì)胞的分解，減輕Na+/H+交換的過度激活；低鈣可減輕鈣超載所致的細(xì)胞損傷)。目前四十三頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)缺血-再灌注損傷防治的原則PrinciplesoftheTreatmentofI/RInjury)清除氧自由基補(bǔ)充能量中性粒細(xì)胞抑制劑腺苷可通過①解除微血管痙攣；②抑制中性粒細(xì)胞粘附，減少ROS生成；③減少血小板聚集；④恢復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞的能量貯備等機(jī)制減輕I/R損傷。目前四十四頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)缺血-再灌注損傷防治的原則PrinciplesoftheTreatmentofI/RInjury)細(xì)胞保護(hù)劑,在缺血期使用山莨菪堿、?；撬帷⑻瞧べ|(zhì)激素等細(xì)胞保護(hù)劑或穩(wěn)定細(xì)胞膜制劑，可減輕細(xì)胞I/R損傷。反復(fù)短暫的缺血可以調(diào)動機(jī)體組織的內(nèi)在保護(hù)機(jī)制，使機(jī)體對隨后出現(xiàn)的更長時間的嚴(yán)重缺血產(chǎn)生耐受性，稱為缺血預(yù)處理（ischemicpreconditioning,IPC）。目前四十五頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)

Thesizeofaninfarctresultingfroma40-minocclusionofabranchofadog’scoronaryarterycouldbegreatlyreducediftheheartweresubjectedto4briefperiodsof5minofischemiaand5minofreperfusionpriortosustainedischemia.Theheartadapteditselfwithinminutestobecomeresistanttoischemia-inducedinfarction.MurryCEetal.Preconditioningwithischemia:adelayoflethalcellinjuryinischemicmyocardium.Circulation74:1124–1136,1986.IschemicPreconditioning(PC,IPC)

目前四十六頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)Acutepreconditioning:(classicalpreconditioning)within~2hproteinsynthesis-independentDelayedpreconditioning:(ischemictolerance)24h-72haftertheinitialinsultalteredgeneexpression→synthesisofproteins(antioxidantenzymes,NOsynthase,etc.).目前四十七頁\總數(shù)五十二頁\編于二十二點(diǎn)LimitorspareinfarctsizeMitigatemyocardial