病理生理学缺血再灌注损伤课件.ppt
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- 病理 生理学 缺血 灌注 损伤 课件
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1、缺血缺血- -再灌注损伤再灌注损伤(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
2、为窦性,血压平稳,意识清楚。本章内容本章内容 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第一节 概概 述述(Introduction)概概 念念 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, ,甚至发生不可逆甚至发生不可逆损伤损伤的现象的现象称为缺血称为缺血- -再灌注损伤再灌注损伤 (ischemia-reperfusion injury, IRI)(ischemia-reperfusion injury, IRI)。第一节第一节 概概 述述 19
3、551955年,年,SewellSewell结扎狗冠状动脉后,如结扎狗冠状动脉后,如突然解除结扎,恢复血流,动物室颤而突然解除结扎,恢复血流,动物室颤而死亡。死亡。历历 史史认识就从这简单的现象开始认识就从这简单的现象开始 19661966年,年,JenningsJennings第一次提出第一次提出心肌再灌注心肌再灌注损伤损伤的概念,证实再灌注会引起心肌超微的概念,证实再灌注会引起心肌超微结构不可逆坏死,包括爆发性水肿、组织结构不可逆坏死,包括爆发性水肿、组织结构崩解、收缩带形成和线粒体内磷酸钙结构崩解、收缩带形成和线粒体内磷酸钙颗粒形成颗粒形成在心肌缺血恢复血流后,缺在心肌缺血恢复血流后,缺
4、血心肌的损伤反而加重血心肌的损伤反而加重 19671967年,年,BulkleyBulkley和和HutchinsHutchins发现冠脉搭发现冠脉搭桥血管再通后的病人发生桥血管再通后的病人发生心肌心肌细胞反常细胞反常性坏死性坏死 19681968年,年,AmesAmes率先报道率先报道脑脑缺血缺血- -再灌注损再灌注损伤伤以后陆续有其它器官缺血以后陆续有其它器官缺血- -再灌注损伤报道:再灌注损伤报道: 19721972年年, ,FloreFlore研究研究肾肾缺血缺血- -再灌注损伤再灌注损伤 19781978年年, ,ModryModry报道了报道了肺肺再灌注综合征再灌注综合征 1981
5、1981年,年,GreenbergGreenberg等证实猫等证实猫小肠小肠缺血缺血3 3小时后再小时后再灌注时,粘膜损伤更严重灌注时,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以上说明再灌注损伤几乎可在每一种组织器官发生第二节第二节 缺血缺血- -再灌注损伤发生的再灌注损伤发生的原因和条件原因和条件缺血缺血- -再灌注损伤原因再灌注损伤原因 组织器官缺血后血流恢复组织器官缺血后血流恢复: : 如休克治疗如休克治疗 一些新的医疗技术一些新的医疗技术: : 冠脉搭桥、冠脉搭桥、PTCAPTCA、溶栓疗法等血管再通术后溶栓疗法等血管再通术后 体外循环下心脏外科手术体外循环下心脏外科
6、手术 心脏停搏后的心、肺、脑复苏心脏停搏后的心、肺、脑复苏 其他其他: : 如断肢再植,器官移植如断肢再植,器官移植冠脉搭桥(CABG)PTCA过长坏死缺血时间太长或太缺血时间太长或太短均不易发生短均不易发生IRIIRI过短功能恢复1、缺血时间的长短影响因素影响因素大鼠在体缺血大鼠在体缺血-再灌注再灌注缺血缺血时间时间(minmin)再灌注再灌注时间时间(minmin)n n心率心率不齐不齐(% %)异位异位节律节律(% %)室速室速(%)(%)室颤室颤(% %)死亡率死亡率(% %)2101000000510218038.147.647.625.810101060403040.010.015
7、101199.09.000 容易形成侧支循环者,不易发生再灌注损伤。2 2、侧支循环、侧支循环 对氧需求高者,容易发生再灌注损伤,如心、脑等。3 3、需氧程度、需氧程度缺血缺血- -再灌注损伤的现象再灌注损伤的现象 氧反常氧反常 (oxygen paradoxoxygen paradox)pHpH反常反常 (pH paradoxpH paradox)钙反常钙反常 (calcium paradoxcalcium paradox)提示提示: :氧、钙和氧、钙和pHpH可能参与缺血可能参与缺血- -再灌注损伤的再灌注损伤的发生和发展发生和发展4 4、再灌注的条件、再灌注的条件低压、低温、低低压、低温
8、、低pH、低钠、低钠钙反常钙反常( (calcium paradoxcalcium paradox): ): 以无钙溶液以无钙溶液灌流离体大鼠心脏灌流离体大鼠心脏2min2min后再以含钙溶液后再以含钙溶液灌注时,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,这种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。氧反常氧反常(oxygen paradox):(oxygen paradox):预先用低预先用低氧溶液灌注组织器官或在缺氧条件下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,再恢复正常氧培养细胞一定时间后,再恢复正常氧供应,
9、组织及细胞的损伤不仅未能恢供应,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。复,反而更趋严重,称为氧反常。pHpH反常反常(pH paradox):(pH paradox):再灌注时再灌注时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,称为反而加重细胞损伤,称为pHpH反常。反常。 pHpH反常反常(pH paradox)(pH paradox)再灌注时纠酸再灌注时纠酸损伤加重损伤加重低氧灌注低氧灌注/ /缺氧培养缺氧培养复氧复氧损伤加重损伤加重氧反常氧反常(oxygen paradox)(oxygen paradox)钙反常钙反常(calcium para
10、dox)(calcium paradox)无钙液灌注无钙液灌注含钙液含钙液心肌损伤加重心肌损伤加重 第三节第三节 缺血再灌注损伤的发生机制缺血再灌注损伤的发生机制自由基的作用自由基的作用钙超载钙超载白细胞的作用白细胞的作用 自由基自由基(free radical)(free radical)是指在是指在外层电子轨道含有单个不配对电子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。 一、自由基的损伤作用一、自由基的损伤作用化学性质活泼化学性质活泼氧化性强氧化性强半衰期短半衰期短O21. 1. 氧自由基氧自由基 (oxygen free radical(oxygen fr
11、ee radical,OFR) OFR) ( (一一) )自由基的种类自由基的种类2. 2. 脂性自由基脂性自由基 (lipid free radical)(lipid free radical)3. 3. 其他其他(others)(others) ClCl. . , CH CH3 3. . , NO NO等等1. 1. 氧自由基氧自由基 e-+H+H2Oe-_O2e-+2H+H2O2 e-+H+H2O OHO2 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( )、羟自由基()、羟自由基( )。)。_O2OH98% 4e-+4H+ 细胞色素氧化酶系
12、统细胞色素氧化酶系统1%-2%SODO2O2Haber-WeissHaber-Weiss反应反应 (without Fe(without Fe3 3+ +) ) + H2O2 O2 + OH- + OHSLOW_O2FentonFenton型型 Haber-Weiss Haber-Weiss反应反应FAST + H2O2 O2 + OH- + OH_O2Fe3+2. 2. 脂性自由基脂性自由基(lipid free radical)(lipid free radical)氧自由基氧自由基+ +多价不饱和脂肪酸多价不饱和脂肪酸L L. . ( (烷自由基烷自由基) )LOLO. . ( (烷氧自
13、由基烷氧自由基) )LOOLOO. . ( (烷过氧自由基烷过氧自由基) )3. 3. 氮中心自由基:氮中心自由基:NONO、ONOO-ONOO-L-精氨酸精氨酸L-胍氨酸胍氨酸 + NOINOSO2NADPHNADP+NO +ONOO-_O2ONOO-OH + H+NO2 +H2O 活性氧(活性氧(reactive oxygen species, ROSreactive 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。氧自由基氧自由基单线态氧(单线态氧(1O2) 过氧化氢(过氧化氢(H2O2)脂质过氧化物脂质过氧化物及其裂解产物及其裂解产物单线
14、态氧单线态氧 ( 1O2 )单线态氧:单线态氧:是一种激发态氧,其氧分子两个外层是一种激发态氧,其氧分子两个外层电子轨道中的电子发生反向自旋改变,使外层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,氧分子的反应能轨道两个电子自旋方向相反,氧分子的反应能力大大增加。这种氧分子在紫外光谱中呈现一力大大增加。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。( (二二) )活性氧的清除活性氧的清除SOD过氧化氢酶(过氧化氢酶(CAT)过氧化物酶过氧化物酶抗氧化酶抗氧化酶Mn-SODCuZn-SOD清除清除H2O2 SOD _O2_O2 + 2H+ + H2O
15、2 + O2 CAT 2H2O22H2O + O2维生素维生素E维生素维生素A非酶性抗氧化物非酶性抗氧化物还原还原 1O2 脂质自由基脂质自由基清除清除 1O2 ,抑制脂质过氧化抑制脂质过氧化GSHpx + 2GSHH2O2 2H2O + GSSG维生素维生素CGSH协助维持维生素协助维持维生素E的活性状态的活性状态_O2 活性氧(活性氧(reactive oxygen species, ROSreactive 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。氧自由基氧自由基单线态氧(单线态氧(1O2) 过氧化氢(过氧化氢(H2O2)脂质过氧化物
16、脂质过氧化物及其裂解产物及其裂解产物(三)(三)自由基自由基生成增多的机制生成增多的机制1.1.黄嘌呤氧化酶途径黄嘌呤氧化酶途径2.2.中性粒细胞途径中性粒细胞途径3.3.线粒体途径线粒体途径4.4.儿茶酚胺自身氧化途径儿茶酚胺自身氧化途径ATPAMP次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷ADP次黄嘌呤次黄嘌呤缺血期缺血期黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶 XD(90%)黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶XO(10%)Ca2+Ca2+依赖性蛋白水解酶依赖性蛋白水解酶再再 灌灌 注注 期期黄嘌呤黄嘌呤+ +H2O2尿酸尿酸+ +H2O2O2OH XO_O2_O21.1.黄嘌呤氧化酶途径黄嘌呤氧化酶途径(+)(
17、+)(+)(+)缺血缺血, ,缺氧缺氧补体补体趋化物趋化物质质中性粒细胞中性粒细胞聚集聚集, ,耗氧耗氧氧经氧经NADPHNADPH氧化酶氧化酶和和NADHNADH氧化酶催氧化酶催化生成大量氧自化生成大量氧自由基由基中性粒细胞中性粒细胞的呼吸爆发的呼吸爆发(respiratory (respiratory burst)burst)2.2.中性粒细胞途径中性粒细胞途径C3aC3a,C5aC5a白三烯白三烯NADHNADHNADPHNADPH+ + O O2 2NADPHNADPH氧化酶氧化酶H H+ + + +NADHNADH氧化酶氧化酶_O2缺氧ATP线粒体Ca2+细胞色素氧化酶功能抑制氧单电
18、子还原氧自由基细胞内氧分压含Mn的SOD3.线粒体途径线粒体途径 e-+H+H2Oe-_O2e-+2H+H2O2 e-+H+H2O OHO298% 4e-+4H+ 细胞色素氧化酶系统细胞色素氧化酶系统1%-2%SODONOO-NO缺血缺血, ,缺氧缺氧激活交感激活交感- -肾上腺髓质系统肾上腺髓质系统儿茶酚胺儿茶酚胺单胺氧化酶单胺氧化酶氧自由基氧自由基4.4.儿茶酚胺自身氧化途径儿茶酚胺自身氧化途径( (四四) )自由基的损伤作用自由基的损伤作用 (1) (1) 破坏膜的正常结构破坏膜的正常结构脂质脂质过氧化过氧化膜不饱和膜不饱和脂肪酸脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸/ /蛋白质比例失调蛋白质比
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