缺血-再灌注损伤

nullnull 缺血-再灌注损伤 温州医学院 王万铁nullnull第一节 概 述null 一、缺血-再灌注损伤的概念 在缺血基础上恢复血流后组织损伤反而加重，甚至发生不可逆性损伤的现象 ischemia-reperfusion injury IRI reperfusion injury RI二、缺血-再灌注损伤的原因 二、缺血-再灌注损伤的原因 1 组织器官缺血后恢复血液供应 2 一些新的医疗技术的应用 3 心脏外科体外循环后，恢复血流供应时 4 其它 断肢再植和器官移植等 null 台 湾null第二节 缺血-再灌注损伤的影响因素null一、缺血时间 1 缺血时间过短或过长都不易发生再灌注损伤。 2 不同动物、不同器官再灌注损伤所需的缺血时间不同， 动物：小动物较短，而大动物和人类较长 null器官： 心肌 动物 40分---20分，人体30分---30分 肝脏 动物 45分---45分（部分肝血流阻断） 25分---25分（全肝血流阻断） 人体 30分---30分 脑 动物 30分---60分 肠 动物 60分---30分 肾 动物 60分---60分 骨骼肌 动物 4小时---30分 二、侧支循环 三、需氧程度 四、再灌注条件二、侧支循环 三、需氧程度 四、再灌注条件 1 低压、低温、低钠、低钙、低PH ----减轻IRI 2 高压、高温、高钠、高钙、高PH ----加重IRI null台湾海峡人头像null第三节 缺血-再灌注损伤的发生机制null 氧反常（oxygen paradox） 钙反常（calcium paradox） pH反常（pH paradox） 一、自由基的作用一、自由基的作用(一)自由基的概念、分类、特性 概念： free radical，FR 外层轨道上有单个或多个不配对电子的原子、原子团和分子的总称 又称核素 null 特性： 1、化学性质活泼，不稳定 2、正常时浓度很低（10-9--10-4mol/L） 平均寿命短（10-3s） 3、具有磁距—可用以下仪器测定： 电子自旋共振仪、核磁共振仪 4、自由基反应一旦启动，即成连锁反应 引发剂--启动整个反应过程 清除剂--抑制整个反应过程null分类： 1、氧自由基 （非脂性自由基, OFR） ：O2-．、OH· ROS ：reactive oxygen species O2-．、OH· 、1O2、H2O2 2、脂性自由基 ： L·、LO·、LOO· 等 3、其它 ：CI·、CH3·、NO 等 null台湾清水断崖(二)缺血-再灌注时自由基增多的机制 (二)缺血-再灌注时自由基增多的机制 OFR生成增多 1、黄嘌呤氧化酶（XO）的形成增多 2、中性粒细胞（PMN）的聚集及激活 3、线粒体（M）功能受损 4、儿茶酚胺（CA）的增加和氧化nullnullOFR清除下降 1、低分子清除剂↓ VitC、 VitA、 VitE 2、酶性清除剂 ↓ SOD、 CAT、 GSH-PX(三)自由基在缺血-再灌注损伤机制中的作用 (三)自由基在缺血-再灌注损伤机制中的作用 1、膜脂质过氧化增强 破坏膜的正常结构 间接抑制膜蛋白功能 促进多种生物活性物质生成 减少ATP生成 null2、蛋白质功能抑制 胞浆蛋白 ↘ 交联成二聚体或多聚体 胞浆酶 ↗ 3、核酸及染色体破坏 染色体畸变 核酸碱基改变 DNA断裂 （四）判断指标（四）判断指标 O2-、OH· 、1O2、H2O2 XO MDA ( LPO ) SOD、CAT、GSH-PX VitC、VitE、 VitAnull台东八仙台二、钙超载 二、钙超载 （一）钙超载的概念 钙超负荷 calcium overload CO 各种原因引起的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 null细胞内Ca2+的稳态调节（二）缺血-再灌注时钙超载的发生机制 （二）缺血-再灌注时钙超载的发生机制 1、Na+-Ca2+交换异常 （1）细胞内高Na+对Na+-Ca2+交换蛋白的直接激活 （2）细胞内高H+对Na+-Ca2+交换蛋白的 间接激活 （3）PKC活化对Na+-Ca2+交换蛋白的 间接激活 null2、生物膜损伤 （1）细胞膜损伤→Ca2+通透性增强 a.细胞膜外板与糖被面分离→ 膜对Ca2+通透性↑ b.大量OFR引发细胞膜脂质过氧化反应→胞浆Ca2+↑ c. PL激活→使膜磷脂降解→膜对Ca2+通透性↑→胞外Ca2+大量顺浓度差进入细胞内→胞浆Ca2+↑ null（2）肌浆网膜损伤→ Ca2+ 泵功能障碍 自由基损伤 膜磷脂降解→肌浆网膜损伤→肌浆网Ca2+泵功能障碍→对Ca2+ 摄取↓→胞浆Ca2+↑ 对Ca2+摄取↓ （3）线粒体膜损伤→ Ca2+ 泵功能障碍 自由基损伤 MCa2+泵功能障碍 膜磷脂降解→线粒体膜受损→ATP生成↓→细胞膜、肌浆网Ca2+ 泵功能障碍→胞浆Ca2+↑ （三）钙超载引起缺血-再灌注损伤的机制 （三）钙超载引起缺血-再灌注损伤的机制 1、激活XO→OFR生成↑ 2、激活ATP酶→加重细胞内酸中毒 3、激活PL→膜磷脂降解→直接造成生物膜受损 花生四稀酸代谢产物 细胞功能紊乱null 4、激活核 酶→染色体损伤 蛋白酶→蛋白质水解 5、形成磷酸钙→干扰M氧化磷酸化→ ATP生成 ↓（三）判断指标（三）判断指标细胞内游离钙（Ca2+i）浓度 钙调蛋白（Ca2+M）水平 null 台湾野柳公园海马像三、白细胞的作用三、白细胞的作用（一）缺血-再灌注时白细胞增多的机制 1、黏附分子生成增多 多种CAM释放 → PMN粘附、聚集 2、趋化因子生成增多 多种炎性介质（如LTB4、PAF、补体）释放 → PMN聚集 （PMN与EC本身释放 、细胞膜磷脂降解） （二）白细胞介导缺血-再灌注损伤的机制 （二）白细胞介导缺血-再灌注损伤的机制 1. 微血管损伤 激活的中性粒细胞与血管内皮细胞之间的相互作用，是造成微血管损伤的决定因素。 （1）微血管血液流变学改变（1）微血管血液流变学改变 机制: 血液浓缩 (浓) 血液黏滞度↑ (黏) 血细胞聚集 (聚) 后果: 无复流现象（no-reflow phenomenon)（2）微血管口径的改变（2）微血管口径的改变 机制: 内皮素 （ET） ↑ 一氧化氮（NO）↓ 血栓素A2（TXA2）↑ 前列环素（PGI2）↓ 后果: 有助于无复流现象的发生，加重组织损伤 （3）微血管通透性增高（3）微血管通透性增高 机制：可能与白细胞释放的某些炎性介质有关 后果：①引发组织水肿 ②导致血液浓缩，有助于形成无复流现象 ③有利于中性粒细胞从血管内游走到细胞间隙， 直接释放细胞因子造成组织细胞的损伤 2. 细胞损伤2. 细胞损伤激活的中性粒细胞与血管内皮细胞可释放大量的致炎物质，如自由基、蛋白酶、溶酶体酶等，不但改变了自身的结构和功能，而且造成周围组织细胞损伤。 （三）判断指标（三）判断指标 EC活性 PMN计数及活性检测 CAM水平测定 PGI2/TXA2测定 ET/NO测定 炎症介质测定 微循环观察 null台湾野柳公园女王头像四、高能磷酸化合物缺乏 四、高能磷酸化合物缺乏 （一）高能磷酸化合物减少的原因 1、OFR诱发的脂质过氧化反应→线粒体受损 2、再灌注时冲洗→ATP合成的前身物质(腺苷、肌苷、 次黄嘌呤等)↓ 3、组织细胞从有氧氧化转为无氧代谢为主，ATP合成↓ （二）高能磷酸化合物减少在再灌注损伤中的作用（二）高能磷酸化合物减少在再灌注损伤中的作用 1、各种离子泵功能减退 2、各种酶活性减弱 3、各种受体功能减退（三）判断指标（三）判断指标ATP、ADP、AMP TAN EC （ATP+1/2ADP / TAN）综上所述综上所述缺血-再灌注损伤发生的基本机制，主要是自由基、细胞内钙超载及白细胞的共同作用。而细胞内钙超载是细胞不可逆性损伤的共同通路。在缺血-再灌注损伤机制的各种学说中，都与自由基的作用有关，因此大量自由基生成即使不是再灌注损伤的唯一发病因素，至少也是十分重要的环节。当然，中性粒细胞与血管内皮细胞之间的相互作用，在缺血-再灌注损伤机制的研究中越来越受关注。 null 台湾野柳公园济公帽null第四节 缺血-再灌注损伤时机体的功能、代谢变化null一、心肌缺血-再灌注损伤的变化 (一) 心功能变化 1、心肌顿抑 概念：myocardial stunning 缺血-再灌注后一定时间内发生的心肌可逆性收缩功能降低指标：指标：心室舒张末期压力(VEDP)增大 心室收缩峰压(VPSP)降低 心室内压最大变化速度(±dp／dt max)降低 机制：机制：氧自由基及其引发的脂质过氧化反应 钙超载 白细胞的作用 ATP缺乏 一氧化氮水平下降2、再灌注性心律失常2、再灌注性心律失常概念：缺血心肌再灌注过程中发生的心律失常 ( reperfusion arrhythmia) 条件： ①再灌区必须存在有功能上可以恢复的心肌细胞 ②缺血时间的长短 15-45分钟 ③缺血心肌的数量、缺血的程度及再灌注恢复速度 null机制： 再灌注心肌之间动作电位时程的不均一性，为折返性心律失常的发生提供了电生理基础； 再灌注心肌动作电位后延迟后除极的形成，为再灌注性心律失常的发生奠定了基础； null自由基导致的心肌细胞损伤、ATP生成减少、ATP敏感性钾离子通道激活等引起心肌电生理特性的改变，也促进了再灌注性心律失常的发生； 再灌注可使纤颤阈降低，易致严重心律失常； 与体内NO水平下降有关系 。 (二)心肌能量代谢变化 (二)心肌能量代谢变化 心肌ATP含量降低，由于 ATP降解，使 ADP、AMP含量升高 再灌注时，由于血流的冲洗，ADP、AMP明显下降 心肌总腺苷酸（TAN）含量降低(三)心肌超微结构变化 (三)心肌超微结构变化 肌原纤维结构破坏 (出现严重收缩带、肌丝断裂、溶解) 线粒体损伤 (极度肿胀、嵴断裂、溶解，空泡形成、 基质内致密物增多) null台湾野柳公园蘑菇石二、脑缺血-再灌注损伤的变化 二、脑缺血-再灌注损伤的变化 (一)脑能量代谢变化 ATP等均在短时间内减少 cAMP含量增加 cGMP含量下降 （二）脑氨基酸代谢变化 （二）脑氨基酸代谢变化 兴奋性氨基酸： 谷氨酸和天门冬氨酸逐渐降低 抑制性氨基酸： 丙氨酸、γ-氨基丁酸、牛磺酸和甘氨酸明显升高 (三) 脑组织学变化(三) 脑组织学变化 脑水肿 脑细胞凋亡 脑细胞坏死 null台湾野柳公园生姜石null第五节 缺血-再灌注损伤的防治原则null一、消除缺血原因，尽早恢复血流 二、控制再灌注条件 低温、低压、低流、低PH、低钠、低钙 三、改善缺血组织代谢 磷酸己糖 、外源性 ATP 细胞色素 C 、醌类化合物 、纠正酸中毒 null 四、清除自由基 低分子清除剂：VitA、VitC、VitE 酶性清除剂：SOD、CAT、GSH-PX 其它：别嘌呤醇、二甲基亚砜（DMSO） 五、减轻钙超载 钙通道阻滞剂 H+—Na+交换蛋白抑制剂 Na+—Ca2+交换蛋白抑制剂 null六、细胞保护剂应用 牛磺酸 金属硫蛋白 七、其它 甘露醇、前列腺素E1 L-Arg、TNF单克隆抗体 中药制剂：葛根素、丹参、川芎嗪、三七 缺血预处理 缺血后处理 病 例病 例患者，男，54岁，因胸闷、大汗1h入急诊病房。 既往有高血压病史10年，否认冠心病史。 体查：血压65/40mmHg，意识淡漠，心率37次/min，律齐。给予阿托品、多巴胺、低分子右旋糖酐等进行扩冠治疗。入院上午10时用尿激酶静脉溶栓。10时40分出现阵发性心室颤动（室颤），立即给予除颤，至11时20分反复发生室性心动过速、室颤，共除颤7次，同时给予利多卡因、小剂量异丙肾上腺素后心律转为窦性，血压平稳，意识清楚。 null 心电图: Ⅲ度房室传导阻滞。 冠状动脉造影证实：右冠状动脉上段85%狭窄 中段78%狭窄 诊断: 心肌梗塞 问: 1、为什么在溶栓后出现严重的心律失常? 2、如何防治？null台湾阿里山