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1、血液再灌注后缺血性损伤 进一步加重的现象,缺血后再灌注 不能使组织、器官功能恢复 加重组织、器官的功能障碍和结构损伤,概 念,研究历史,1955年Sewell首次报道再灌注损伤现象-结扎狗冠状动脉后，如果突然解除结扎恢复血流，部分动物立即发生心室纤维颤动而死亡； 1960年Jennings第一次提出心肌再灌注损伤的概念，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、组织结构崩解、收缩带形成和线粒体内磷酸钙颗粒形成； 1968年Ames率先报道脑缺血再灌注损伤； 1972年Flore率先报道肾缺血再灌注损伤； 1978年Modry率先报道肺缺血再灌注损伤； 1981年Greenberg
2、率先报道肠缺血再灌注损伤,组织器官缺血后恢复血液供应 休克时微循环的疏通 冠脉痉挛缓解 心脑肺复苏 术后 动脉搭桥 溶栓疗法 PTCA 体外循环 器官移植 断肢再植,原 因,影响因素,缺血时间 侧支循环 需氧程度 再灌注条件,低压、低温、低pH、低钠、低钙,缺血-再灌注损伤的发生机制,活性氧的作用 钙超载 白细胞的作用 高能磷酸化合物（ATP）生成障碍,自由基,概 念,类 型,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,氧自由基：O2 OH 脂性自由基：L LO LOO 其它：NO,特 点,链式反应,O2,O2,OH,H2O2,H2O,e-,e-+2H+,e-+H+,e-+H+,
3、H2O,氧自由基：由氧诱发的自由基,O2 的生成-其它自由基生成的基础,活性氧（reactive oxygen species）:一类由氧形成的、化学性质较基态氧活泼的含氧代谢物质，包括氧自由基和非氧自由基的物质，如HOCL、H2O2 、NO、ONOO-等,活性氧的清除,SOD 2 O.2 + 2H+ H2O2 + O2 Catalase 2H2O2 O2 + 2H2O GSH-PX 2GSH + H2O2 GSSG + 2 H2O,L-H + . OH H2O + L . L . + O2 L-OO . L-OO . +L-H L-OOH + L . 2LOOH L-OO . +L-O .
4、+ H2O,脂质自由基：氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢产物,脂质过氧化链式反应,活性氧生成增多的机制,线粒体功能障碍 通过黄嘌呤氧化酶途径形成增多 白细胞呼吸爆发 儿茶酚胺的自身氧化 iNOS表达增加 体内清除活性氧的能力下降,线粒体功能受损使活性氧增多,细胞色素氧化酶系统功能失调,缺血后ATP 的产生,Ca2+进入线粒体,活性氧,ATPADPAMP,缺血期,再灌注期,腺嘌呤核苷,次黄嘌呤核苷,次黄嘌呤,黄嘌呤脱氢酶,黄嘌呤氧化酶,黄嘌呤 O2H2O2,O2,O2,黄嘌呤 氧化酶,尿酸+O2H2O2,OH,Ca2+,黄嘌呤氧化酶途径产生活性氧,白细胞激活产生活性氧,儿茶酚胺的自
5、身氧化,iNOS表达增加,缺血-再灌注,交感-肾上腺髓质系统兴奋,分泌大量儿茶酚胺,自氧化,O2,缺血-再灌注,白细胞活化,iNOS表达上调,NO大量生成,ONOO-HOONO OH,抗氧化防御系统,抗氧化剂,脂溶性：VE、-胡萝卜素、辅酶Q、固醇类激素 水溶性：VC、谷胱甘肽、尿酸、色氨酸代谢产物 蛋白性：铜蓝蛋白、清蛋白结合的胆红素,抗氧化酶,SOD：CuZnSOD、MnSOD 过氧化氢酶(CAT) 过氧化物酶(GSH-PX),体内清除活性氧能力下降,多价不饱和脂肪酸过氧化损伤生物膜 蛋白质失活 DNA损伤 细胞间基质破坏,活性氧在缺血-再灌注损伤中的作用,膜脂质过氧化,破坏膜的正常结构、
6、流动性和通透性 间接抑制膜蛋白的功能 促进自由基及其它生物活性物质生成 Ca2+通透性增高，钙超载 ATP生成减少,活性氧对蛋白质的破坏作用,蛋白质聚合、肽链断裂 蛋白质变性、功能丧失 酶活性改变,蛋白质断裂,蛋白质-蛋白质交联,-S-S-,CH3-S-,脂质-脂质交联,O,二硫交联,脂质-蛋白 质交联,氨基酸 氧化,OH,HO,脂肪酸氧化,OH,HO,从氧化的脂肪酸释出的 丙二醛,活性氧对DNA的损伤,碱基羟化/DNA断裂 染色体畸变/细胞死亡,活性氧破坏细胞间基质,透明质酸酶降解 胶原蛋白交联,钙超载（calcium overload）,Ca2在细胞内大量积聚。细胞内Ca2浓度与细胞损伤程
7、度成正相关 正常Ca2i为100nM, Ca2e为2mM；游离Ca2i仅为总Ca2i的0.005% 钙超载可引起组织器官严重的结构与功能障碍,细胞内Ca2 +的调节,进入胞浆的途径：钙通道 质膜钙通道 电压依赖性钙通道（VOC） 受体操纵性钙通道（ROC） 胞内钙库释放通道：ROC类 IP3 operated 雷洛丁 (Ryanodine) sensitive,离开胞浆的途径 Ca2+泵（ Ca2+ -ATP酶） Na+- Ca2+交换 Ca2+-H+交换,细胞内钙转运过程,钙超载的机制,Ca2+稳态调节的破坏,细胞膜通透性增加: Ca2+顺浓度梯度进入细胞 pH反常: pH梯度促进Na+-H
8、+交换和Na+-Ca2+交换 活性氧产生增加：ATP合成减少，钙泵，钠泵 儿茶酚胺增多: 受体 AC cAMP PKAL-VOC外钙内流 受体 PLC IP3 内质网/肌浆网IP3R 内钙释放,Na+ 直接激活Na+/Ca2+交换蛋白 H+ 间接激活Na+/Ca2+交换蛋白,Na+/H+,Na+/Ca2+交换异常: ATP合成减少、pH反常,钙超载的细胞损害作用,线粒体功能障碍 再灌注Ca2+i 线粒体摄钙 ATP消耗 磷酸盐沉积 ATP产生 钙依赖性降解酶激活细胞结构破坏，死亡 磷脂酶膜相结构 蛋白水解酶结构蛋白、酶类 核酸内切酶核酸 促进活性氧生成 钙依赖性水解酶激活XO增多 钙依赖性磷脂
9、酶A2激活花生四烯酸代谢增强 破坏细胞骨架,白细胞在缺血-再灌注损伤中的作用,缺血缺氧诱导炎症介质和粘附分子产生 组织坏死产物刺激炎症介质产生 对机体不利的一面突出,促炎细胞因子：TNF-, IL-1, IL-8 脂质炎症介质：LTs, TXA2, PAF 补体 激肽,炎症介质,作用,激活炎性细胞 使血管内皮收缩，血管通透性增加 血管及其它部位平滑肌收缩 诱导细胞粘附分子的表达,选择素: P, E, L-选择素 整合素: Mac-1, LFA-1, VLA-4 Ig超家族: ICAM-1, VCAM-1,粘附分子的重要作用,白细胞浸润的过程,滚动阶段： P-选择素与 L-选择素的作用 激活阶段
10、 粘附阶段 ：Mac-1ICAM-1，LFA-1ICAM-1，VLA-4VCAM-1 穿血管游走阶段：细胞骨架重调,白细胞在缺血再灌注损伤中的作用,机械阻塞作用-无复流现象,对组织的损伤作用-活性氧、蛋白水解酶,产生各种细胞因子-炎症反应失控,血管内皮细胞与白细胞激活介导的损伤 微血管损伤 细胞损伤,微血管通透性自由基、粒细胞,血液流变学改变白细胞粘附聚集、血流缓慢,微血管口径的改变内皮细胞肿胀 缩血管物质 扩血管物质,ATP生成障碍在缺血-再灌注损伤中的作用,线粒体受损 ATP合成的前身物质减少,缺血再灌注损伤的主要发病机制,细胞损伤,再灌注,缺血,细胞坏死,缺血损伤恢复,Ca2+,钙超载,
11、氧自由基,O2,中性粒细胞,无复流,致炎因子,ATP生成障碍,重要脏器的缺血-再灌注损伤,心脏缺血-再灌注损伤 脑缺血-再灌注损伤 小肠缺血-再灌注损伤,心脏的缺血-再灌注损伤,心肌超微结构的变化 质膜破坏，肌原纤维破坏，线粒体变性 心肌能量代谢的变化 ATP合成的前身物质（腺苷、肌苷、次黄嘌呤）减少 缺血心肌对氧的利用障碍：线粒体受损 心功能的变化 再灌注性心律失常 心肌顿抑 微血管顿抑,发生率：50-80%,室性心律失常多见,与缺血时间、缺血范围、缺血程度、电解质紊乱有关,兴奋折返、受体兴奋自律性、纤颤阈,再灌注性心律失常,基本条件：再灌注区存在功能上可恢复的心肌细胞,指心肌短时间缺血后恢
12、复再灌一段时间内心肌出现的可逆性收缩功能降低的现象。,自由基的作用 钙超载,主要机制,！心肌顿抑是对心肌的一种保护作用,特征 收缩功能障碍,心肌顿抑,指冠脉短时间缺血后恢复再灌一段时间内对扩血管物质反应迟钝的现象。,毛细血管被白细胞堵塞 血管平滑肌反应性降低 心肌间质水肿 内皮细胞功能障碍,主要机制,特征 可逆性,微血管顿抑,心肌缺血性损伤和再灌注性损伤的主要表现,脑缺血再灌注损伤,对缺氧最敏感 最先出现能量代谢障碍 富含磷脂，脂质过氧化是主要特征,脑缺血、缺氧,能量代谢障碍,离子泵功能异常,细胞内钙浓度增高,钙依赖性蛋白激酶激活,cAMP含量增加,再灌注,激活磷脂酶,游离脂肪酸增多,自由基增
13、多,脂质过氧化物增多,质膜损伤,脑细胞水肿、坏死,脑缺血再灌注损伤机制,广泛的上皮细胞坏死、脱落 固有层血管扩张、大量中性粒细胞浸润 出血及溃疡形成,小肠缺血再灌注损伤,黄嘌呤酶水平最高,变化特点：粘膜损伤,正常,再灌注后,缺血-再灌注损伤的肺标本,缩短缺血时间，尽早恢复血流 采用低压、低温再灌注 清除活性氧 减轻钙超载 减轻炎症反应 补充能量及促进能量生成 启动细胞内源性保护机制：缺血预适应,缺血再灌注损伤的防治原则,名词解释： 缺血-再灌注损伤、活性氧、心肌顿抑、钙超载、再灌注性心律失常 问答： 缺血再灌注时活性氧生成增多的机制是什么？ 论述缺血-再灌注损伤细胞内Ca2+超载的机制？ 缺血-再灌注损伤时活性氧的增多与钙超载的关系如何？,复习思考题,