医学精品课件：12缺血-再灌注损伤.ppt

1、缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤Ischemia-reperfusion injury研究背景研究背景溶栓疗法溶栓疗法器官移植器官移植体外循环体外循环PTCA冠脉搭桥冠脉搭桥治疗手段的改进治疗手段的改进血液再灌注后缺血性损伤进血液再灌注后缺血性损伤进一步加重的现象一步加重的现象n缺血后再灌注n不能使组织、器官功能恢复n加重组织、器官的功能障碍和结构损伤概概 念念第一节第一节 缺血缺血-再灌注损伤的原因及条再灌注损伤的原因及条件件n 术后术后 动脉搭桥动脉搭桥 溶栓疗法溶栓疗法 PTCAPTCA 体外循环体外循环 器官移植器官移植 断指再植断指再植 原原 因因n 组织器官缺血后恢复血液供应组织器官

2、缺血后恢复血液供应 休克时微循环的疏通休克时微循环的疏通 冠脉痉挛缓解冠脉痉挛缓解 心脑肺复苏心脑肺复苏条 件n再灌注的条件再灌注的条件 压力、温度、压力、温度、pHpH值、电解质浓度值、电解质浓度n 缺血时间：缺血时间：可逆性损伤期、可逆性损伤期、不可逆性损伤期不可逆性损伤期n 侧支循环侧支循环n 需氧程度需氧程度1 自由基的作用自由基的作用2 钙超载钙超载3 白细胞的作用白细胞的作用第二节第二节 缺血缺血-再灌注损伤的发生机制再灌注损伤的发生机制一、自由基的作用一、自由基的作用 自由基的概念与类型自由基的概念与类型 氧自由基生成增多的机制氧自由基生成增多的机制 自由基的损伤作用自由基的损伤

3、作用 自由基的概念与类型自由基的概念与类型 1.氧自由基氧自由基：O2 OH 2.脂性自由基：脂性自由基：L LO LOO 3.其它：其它：Cl CH3 NO 概概念念类类型型外层轨道上含有单个不配对电子外层轨道上含有单个不配对电子 的原子、原子团和分子的总称的原子、原子团和分子的总称-活性氧：单线态氧、活性氧：单线态氧、H2O2电子态*2p 轨道电子排布符号高出基态的能量/kJmol-1第二激发态 1g+(1O2)154.8第一激发态1g(1O2)92.0基态 3g-(3O2)0v自由基的产生：自由基的产生：O2+H2O2-O2+OH+OH Haber-Weiss reaction O2 F

4、e3+OH+OH Fenton type (iron ion catalyzed)O2 Fe2+H2O2 Haber-Weiss reactionO2O2OH H2O2H2Oe-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O-v 抗自由基生化防护系统：抗自由基生化防护系统：清除自由基的酶：清除自由基的酶：SOD、GSH-PX、CAT 低分子抗氧化剂：维生素低分子抗氧化剂：维生素E、C，谷光甘肽等，谷光甘肽等Oxidative Stress 氧化应激氧化应激 自由基生成增多的机制自由基生成增多的机制 1.黄嘌呤氧化酶形成增多黄嘌呤氧化酶形成增多 2.中性粒细胞聚集及激活中性粒细胞聚集及激活 3.线粒体功

5、能受损线粒体功能受损 4.儿茶酚胺自身氧化增加儿茶酚胺自身氧化增加ATPADPAMP缺血期缺血期再灌注期再灌注期腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤 O2H2O2O2O2黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶尿酸尿酸+O2H2O2OH Ca2+1.黄嘌呤氧化过程黄嘌呤氧化过程 2.中性粒细胞的大量聚集及激活：中性粒细胞的大量聚集及激活：缺血缺血激活补体系统激活补体系统细胞膜分解细胞膜分解趋化物质趋化物质激活中性粒细胞激活中性粒细胞自由基自由基中性粒细胞在吞噬活动时耗氧量显著增加呼吸爆发呼吸爆发细胞色素氧化酶系统功能失调细胞色

6、素氧化酶系统功能失调4.儿茶酚胺自身氧化增加儿茶酚胺自身氧化增加3.线粒体功能受损线粒体功能受损 1.黄嘌呤氧化酶形成增多黄嘌呤氧化酶形成增多 2.中性粒细胞聚集及激活中性粒细胞聚集及激活 自由基的损伤作用自由基的损伤作用 1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强 2.蛋白质的功能抑制蛋白质的功能抑制 3.破坏核酸和染色体破坏核酸和染色体 穿膜糖穿膜糖 蛋白蛋白膜表面蛋白膜表面蛋白-SHSH-CH3-S-磷脂磷脂正常细胞膜正常细胞膜蛋白质蛋白质断裂断裂蛋白质蛋白质-蛋蛋白质交联白质交联-S-S-CH3-S-脂质脂质-脂质交联脂质交联O二硫交联二硫交联脂质脂质-蛋白蛋白 质交联质交联氨基酸氨基酸 氧

7、化氧化OHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂从氧化的脂肪酸释出的肪酸释出的 丙二醛丙二醛自由基损伤的细胞膜自由基损伤的细胞膜1.膜脂质过氧化增强膜脂质过氧化增强 破坏膜的正常结构破坏膜的正常结构 促进自由基及其它生物活性物质生成促进自由基及其它生物活性物质生成 减少减少ATP的生成的生成 改变血管正常功能改变血管正常功能蛋白质蛋白质断裂断裂蛋白质蛋白质-蛋蛋白质交联白质交联-S-S-CH3-S-O二硫交联二硫交联脂质脂质-蛋白蛋白 质交联质交联氨基酸氨基酸 氧化氧化2.蛋白质的功能抑制蛋白质的功能抑制3.破坏核酸和染色体破坏核酸和染色体碱基羟化碱基羟化/DNA断裂断裂染色体畸变染色体畸

8、变/细胞死亡细胞死亡一、自由基的作用一、自由基的作用二、钙超载二、钙超载第二节第二节 缺血缺血-再灌注损伤的发生机制再灌注损伤的发生机制钙泵钙泵Na/Ca protein（一）钙超载的发生机制（一）钙超载的发生机制1.Na+-Ca2+交换异常交换异常2）间接激活）间接激活细胞内高细胞内高H+缺血缺血 细胞内细胞内增加增加 -a+交换增加交换增加再灌注时再灌注时Na+-Ca2+交换增加交换增加1）直接激活）直接激活细胞内高细胞内高a+2.蛋白激酶蛋白激酶C的激活的激活1去甲肾上腺素去甲肾上腺素GqPLCP1IP3Ca2+Ca2+肌浆网肌浆网DGPKCH+Na+Ca2+肌丝肌丝PKC对对Na+/C

9、a2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活（1）细胞膜损伤（2）线粒体膜损伤（3）溶酶体膜损伤（4）肌浆网膜损伤 细胞膜对钙的通透性增强 膜的脂质过氧化反应 膜磷脂降解 （一）钙超载的发生机制（一）钙超载的发生机制1.Na+-Ca2+交换异常交换异常3.生物膜损伤生物膜损伤2.蛋白激酶蛋白激酶C的激活的激活(二二)钙超载引起再灌注损伤的机制钙超载引起再灌注损伤的机制4.4.加重酸中毒加重酸中毒2.线粒体功能障碍线粒体功能障碍,能量急剧减少能量急剧减少 ATP消耗增多消耗增多-摄取摄取Ca2+耗能耗能;ATP生成减少生成减少-形成磷酸钙形成磷酸钙,抑制抑制ATP形成形成.1.细胞膜损伤细胞膜损伤

10、 激活膜磷脂酶激活膜磷脂酶A2 3.3.蛋白酶激活蛋白酶激活三、三、白细胞的作用白细胞的作用（一）缺血-再灌注时白细胞增多的机制 1.粘附分子生成增多 2.趋化因子生成增多粘附分子粘附分子趋化介质趋化介质白细胞白细胞内皮细胞内皮细胞（二）白细胞（二）白细胞介导的缺血介导的缺血-再灌注损伤再灌注损伤微血管通透性微血管通透性自自由基、粒细胞由基、粒细胞血液流变学改变血液流变学改变白细胞粘附聚白细胞粘附聚集、血流缓慢集、血流缓慢微血管口径的改变微血管口径的改变内皮细胞肿胀内皮细胞肿胀缩血管物质缩血管物质扩血管物质扩血管物质1.微血管损伤微血管损伤（1）微血管血液流变学改变）微血管血液流变学改变 无复

11、流现象，无复流现象，no-reflow phenomenon（2）微血管口径的改变）微血管口径的改变（3）微血管通透性增高）微血管通透性增高2.细胞损伤细胞损伤 心功能变化心功能变化 第三节第三节 缺血缺血-再灌注损伤时机体的再灌注损伤时机体的功能及代谢变化功能及代谢变化一、心脏缺血一、心脏缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化 心功能变化心功能变化 第三节第三节 缺血缺血-再灌注损伤时机体的再灌注损伤时机体的功能及代谢变化功能及代谢变化一、心脏缺血一、心脏缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化1.心肌舒缩功能降低心肌舒缩功能降低心肌顿抑心肌顿抑myocardial stunning可逆性可逆

12、性损伤损伤不可逆不可逆性损伤性损伤心肌舒缩心肌舒缩功能功能器质性器质性损伤损伤可逆性可逆性I-R损伤损伤胞浆胞浆Na+超载超载Na+/Ca2+：O2.-H2O2OH.脂质过氧化脂质过氧化蛋白质及酶失活蛋白质及酶失活肌浆网钙肌浆网钙转运蛋白转运蛋白质膜通质膜通离子泵离子泵线粒体线粒体损伤损伤收缩蛋收缩蛋白损伤白损伤钙超载钙超载ATPCa2+敏感性敏感性心肌舒缩功能心肌舒缩功能心肌顿抑的发生机制心肌顿抑的发生机制2.再灌注性心律失常再灌注性心律失常 发生率发生率：50-80%室性心律失常多见室性心律失常多见与缺血时间与缺血时间、缺血范围缺血范围、缺血程度缺血程度、再灌速度再灌速度、电解质紊电解质紊

13、乱有关乱有关 心功能变化心功能变化 1.心肌舒缩功能降低心肌舒缩功能降低（1）再灌注心肌间动作电位时程的不均一（2）Ca2+超载（3）自由基增多（4）纤颤阈降低36（二）心肌能量代谢变化（二）心肌能量代谢变化严重缺血严重缺血心肌心肌 ATP 磷酸肌酸磷酸肌酸 自由基自由基钙超载钙超载再灌注再灌注心肌心肌 ATP 磷酸肌酸磷酸肌酸 ADP AMP 腺苷、肌苷腺苷、肌苷 次黄嘌呤次黄嘌呤缺血缺血（一）心功能变化（一）心功能变化 心肌纤维结构破坏（出现严重收缩带、肌丝断裂、溶解）。线粒体极度肿胀、嵴断裂、溶解，空泡形成、基质内致密物增多。（三）心肌结构的变化（三）心肌结构的变化（二）心肌能量代谢变化

14、（二）心肌能量代谢变化（一）心功能变化（一）心功能变化二、脑缺血二、脑缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化（一）脑能量代谢变化38游离脂肪酸游离脂肪酸 ATP 磷酸肌酸磷酸肌酸 葡萄糖葡萄糖 cAMP 脑缺血脑缺血激活磷脂酶激活磷脂酶 再灌注再灌注磷脂降解磷脂降解 与不饱和脂肪酸反应与不饱和脂肪酸反应脂质过氧化反应脂质过氧化反应39（二）脑组织学变化二、脑缺血二、脑缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化（一）脑能量代谢变化1.兴奋性氨基酸毒作用 2.自由基的作用 3.钙超载的作用（三）缺血-再灌注引起脑损伤的机制三、其它器官缺血三、其它器官缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化缺血缺血-再灌

15、注损伤防治的病理生理基础再灌注损伤防治的病理生理基础 一、尽早恢复血流与控制再灌注条件二、清除自由基与减轻钙超载三、细胞保护剂与细胞抑制剂的应用四、缺血预适应与缺血后适应的应用 40在缺血前短暂、间歇地阻断冠状动脉，可以减轻因长时在缺血前短暂、间歇地阻断冠状动脉，可以减轻因长时间缺血所造成的组织损伤以及心肌梗塞的范围。间缺血所造成的组织损伤以及心肌梗塞的范围。在缺血后短暂、间歇地阻断动脉供血，可减轻再灌注在缺血后短暂、间歇地阻断动脉供血，可减轻再灌注损伤及梗塞范围，从而获得与缺血预适应相似的效果。损伤及梗塞范围，从而获得与缺血预适应相似的效果。缺血预适应缺血预适应（preconditioning)缺血后适应（缺血后适应（postconditioning）