第十章    缺血-再灌注损伤
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第十章 缺血-再灌注损伤. Ischemia reperfusion injury. 概念:. 组织经缺血一再灌注后,损伤进一步加 重称之为缺血-再灌注损伤。. 缺血-再灌注损伤的现象. pH 反常 ( pH paradox). 钙反常 ( calcium paradox). 氧反常 ( oxygen paradox). 用低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,再恢复正常氧供应,组织及细胞的损伤不仅未能恢复,反而更趋严重。.

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第十章 缺血-再灌注损伤

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Presentation Transcript


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第十章 缺血-再灌注损伤

Ischemia reperfusion injury

概念:

组织经缺血一再灌注后,损伤进一步加 重称之为缺血-再灌注损伤。


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缺血-再灌注损伤的现象

pH反常 (pH paradox)

钙反常 (calcium paradox)

氧反常 (oxygen paradox)

  • 用低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,再恢复正常氧供应,组织及细胞的损伤不仅未能恢复,反而更趋严重。

预先用无钙溶液灌流大鼠心脏2min,再用含钙溶液进行灌流时,心肌细胞酶释放增加、肌纤维过度收缩及心肌电信号异常

缺血-再灌时,迅速纠正缺血组织的酸中毒,反而会加重缺血-再灌注损伤。


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第一节 缺血一再灌注损伤

的原因及条件

一、原因

1.全身循环障碍后恢复血液供应 如休克微血

管痉挛解除后、心脏骤停后心脑肺复苏等。

2.组织器官缺血后血流恢复如器官移植及断

肢再植术后

3.某一血管再通后 动脉搭桥术、PTCA、溶

栓疗法等以及冠状动脉痉挛的缓解后。


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二、条件:

l. 缺血时间

2.侧支循环

3.需氧程度

4.再灌注条件 压力、温度、酸碱度、

钠离子、钙离子


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第二节 缺血一再灌注损伤 的发生机制

一、自由基的作用

二、钙超载

三、白细胞的作用


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一、自由基的作用

(-)自由基的概念与类型

概念:自由基(free radical)是指在外层

电子轨道上含有单个不配对电子的原

子、原子团和分子的总称。

类型 :1.氧自由基(O2. OH·)

2. 脂性自由基 (L· LO· LOO·)

3.其它如氯自由基(Cl·)、甲基自

由基(CH3· )和一氧化氮等。


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e-

e- +2H+

e- +H+

e- +H+

O2

O2

H2O2

OH

H2O

H2O

活性氧生成反应式


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(二)氧自由基生成增多的机制

1.黄瞟吟氧化酶的形成增多

2.中性粒细胞

3.线粒体

4. 儿茶酚胺的自身氧化


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1.黄瞟吟氧化酶的形成增多

ATP

ADP

AMP

黄嘌呤脱氢酶(XD)

腺嘌呤核苷

Ca2+

次黄嘌 呤核苷

缺血期

黄嘌呤氧化酶(XO)

次黄嘌呤

黄嘌呤

O2

H2O2

+

+

O2

O2

XO

再灌注期

O2

H2O2

尿酸

+

+

OH


Nadph nadh

NADPH NADH氧化酶

2.中性粒细胞

杀灭病原

微生物

正常

中性粒细胞吞噬 ↑:

O2

氧自由基↑

组织缺血

趋化因子

(C3、白三烯等)

中性粒细胞↑

氧自由基↑

组织损伤

O2

再灌注


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3.线粒体

缺血缺氧

ATP↓

线粒体内Ca2+↑

线粒体功能受损

氧自由基↑


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4. 儿茶酚胺的自身氧化

缺血缺氧

儿茶酚胺

调节作用

氧化产物

氧自由基


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(三)自由基的损伤作用

1.膜脂质过氧化(lipid peroxidation)增强

①破坏膜的正常结构

②间接抑制膜蛋白功能

③促进自由基及其它生物活性物质生成

④减少ATP生成

2.蛋白质功能抑制

3.破坏核酸及染色体


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穿膜糖蛋白

膜表面蛋白

-SHHS-

CH3-S-

磷脂

正常细胞膜结构示意图


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蛋白质断裂

二硫交联

脂质-蛋白质交联

蛋白质-蛋白质交联

HOO

OH

-S-S-

HOO

OH

OH

HOO

OH

OH

OH

OOH

HO

HO

CH3-S-

O

脂质-脂质交联

脂肪酸氧化

氨基酸氧化

从氧化的脂肪酸释出的丙二醛


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二、钙超载

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称为钙超载(calcium overload)


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(-)细胞内钙超载的机制

1. Na+/Ca2+交换异常

(l)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)蛋白激酶 C( PKC)活化对 Na+/

Ca2+交换蛋白的间接激活


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H+

去甲肾上腺素

Ca2+

α1

PIP2

Gq

PLC

Na+

3Na+

甘油二脂

(DG)

IP3

PKC

Ca2+

Ca2+

肌丝

肌浆网

蛋白激酶C对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活示意图


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2.生物膜损伤

(l)细胞膜损伤

(2)线粒体及肌浆网膜损伤


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(二)钙超载引起缺血一再灌注损伤的机制

1.线粒体功能障碍

2.激活磷脂酶

3. 缺血一再灌注性心律失常(室速、室颤)

Na+/Ca2+交换 →一过性内向离子流→ 迟后除极

4.促进氧自由基生成

5.肌原纤维过度收缩——收缩带

①缺血-再灌注→细胞内钙超载→肌原纤维过度收缩

②缺血一再灌注使缺血或堆积的H+迅速移出,减轻或消除

了H+对心肌收缩的抑制作用。


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三、白细胞的作用与无复流现象 (no-reflow phenomenon)

(一)再灌注白细胞激活

再灌注损伤

细胞膜磷脂降解  激活中性粒细胞 中性粒细胞和内皮细胞

花生四烯酸

代谢产物↑

表达和释放

粘附分子

释放趋化作用 的炎性介质

中性粒细胞

粘附、聚集和浸润


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(二)中性粒细胞介导的缺血一再灌注损伤

1.微血管损伤

(l)微血管血液流变学改变

(2)微血管口径的改变

(3)微血管通透性增高

无复流现象(no-reflow phenomenon)

是指组织缺血后, 重新恢复血流,缺血

区并不能得到充分的血液灌流 。


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2.细胞损伤

激活的血管内皮细胞与中性粒细胞释放的大量生物活性物质,通过改变自身的结构和功能, 使周围组织细胞受到损伤。


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缺 血

细胞坏死

缺血损伤恢复

再灌注

O2

中性粒细胞

Ca2+

氧自由基↑

钙超载

无复流

致炎因子↑

细胞损伤

缺血一再灌注损伤的主要发病机制


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第三节 缺血一再灌注损伤时机体的 功能及代谢变化

一、心脏缺血一再灌注损伤的变化

(一)心功能变化

1.心律失常 (室速、室颤)

机制:⑴、钙超载-持续性内向电流→延迟后除极→

传导缓慢→心律失常

  ⑵、再灌注心肌动作电位时程的不均一性→多

个兴奋折返环路形成。


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2.心肌舒缩功能降低

表现为心输出量减少,心室内压最大变化速率降低(±dp/dtmax),左室舒张末期压力(LVEDP)升高,出现心肌顿抑。


Myocardial stunning

心肌顿抑(myocardial stunning)

概念:心肌缺血后-再灌注 ,血流已恢复或

基本恢复正常后,一定时间内心肌出

现可逆性收缩功能降低的现象。

机制: 自由基生成 ↑、钙超载


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可逆性缺血-再灌注损伤

O2

H2O2

胞浆Na+超载

OH

Na+/Ca2+交换↑

蛋白质及酶失活

脂质过氧化

肌浆网钙转运蛋白↓

质膜通透性↑离子泵活性↓

线粒体损伤

收缩蛋白损伤

Ca2+敏感性↓

钙超载

ATP生成↓

心肌收缩功能↓

心肌顿抑的发生机制


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(二)心肌代谢变化

缺血期心肌ATP及磷酸肌酸含量降低,ADP、AMP及其降解产物含量升高。

再灌注后心肌ATP及磷酸肌酸↓ADP、AMP及其降解产物↓

(三) 心肌超微结构的变化

表现为细胞膜破坏,线粒体肿胀、嵴断裂、溶解、空泡形成,基质内致密颗粒增多,肌原纤维断裂、节段性溶解,出现收缩带, 心肌出血、坏死。


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二、脑缺血一再灌注损伤的变化

(-)脑缺血一再灌注损伤时细胞代谢的变化

  • ATP、CP、Gs、糖原↓乳酸↑↑

缺血

  • cAMP↑cGMP↓

  • 病理性慢波

再灌注

  • cAMP↑↑cGMP↓↓

  • 病理性慢波加重

  • 抑制性神经递质↑兴奋性神经递质↓


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三、其它器官缺血一再灌注损伤的变化

肠:粘膜功能障碍与损伤:间质性水肿上皮与绒

毛分离、坏死、固有层破损、出血及溃疡

肾:可发生急性肾小管坏死,导致急性肾

功能衰竭。

线粒体:高度肿胀、变形、嵴减少,排列紊乱,甚至

崩解,空泡形成等,

骨骼肌:肌肉微血管和细胞损伤,自由基生成增多,

脂质过氧化增强。


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第四节 防治缺血一再灌注损伤的病理生理基础

一、减轻缺血性损伤,控制再灌注条件

二、改善缺血组织的代谢

三、清除自由基

(一)低分子清除剂:

存在于细胞脂质部分的自由基清除剂

存在于细胞内外水相中的自由基清除剂

(二)酶性清除剂

四、减轻钙超载

五、其它


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