《病理生理学第十章.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《病理生理学第十章.doc（29页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第十章 缺血再灌注损伤缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury)或称再灌注损伤，是指组织缺血一段时间，当血流重新恢复后，组织的损伤程度较缺血时进一步加重、器官功能进一步恶化的综合征。缺血-再灌注损伤早已为临床观察和动物实验所证实。如有些休克病人经过早期复苏，在血流动力学和血氧供应恢复后，反见组织细胞损伤加重、脏器功能进一步降低；动物实验亦发现，缺血（血流量降至正常的20）3小时后再灌注1小时所造成的组织损伤，比同样条件下单纯缺血4小时的结果严重得多。缺血再灌注损伤是当今医学研究中活跃的领域。自1960年Jennings 首次提出心肌再灌注损伤以来，临床医生陆续发现
2、在休克治疗、心肺复苏、心脑血管栓塞再通、器官移植时均会发生缺血再灌注损伤。防治缺血再灌注损伤直接关系到疾病的治疗效果。因此，对缺血再灌注损伤机制的阐明具有重要的理论和实际意义。第一节 缺血-再灌注损伤的原因和影响因素一、原因凡能引起血流重新恢复而导致组织损伤的因素都有可能成为再灌注损伤的发生原因，常见的有：1. 组织器官缺血后恢复血液供应，如休克时微循环的再灌注、冠状动脉痉挛的解除等。2. 一些新的医疗技术的应用，如动脉搭桥术、心脑梗塞时的溶栓疗法等。3. 心脏外科体外循环后重新恢复血流供应。4. 其他，如断肢再植、器官移植等。 二、影响因素缺血再灌注后是否发生再灌注损伤与下列因素有关1. 缺
3、血时间 缺血时间长短与再灌注损伤的发生与否有关，在组织器官所能耐受的缺血时间内予以再灌注，可使其功能恢复，一般不引起再灌注损伤；而缺血时间过长使组织细胞坏死也没有再灌注损伤发生的基础。2. 侧枝循环 缺血后容易形成侧枝循环的组织，不易发生再灌注损伤。3. 对氧的需求程度 对氧需求高的组织器官，因氧易接受电子使氧自由基产生增多，故容易发生再灌注损伤。4. 电解质浓度 实验证明：高钾、高镁对再灌注损伤有保护作用，而钠、钙增多可诱发再灌注损伤。第二节 缺血-再灌注损伤的发生机制缺血与再灌注损伤是两个不同的病理过程，同时二者又密切相关。缺血性损伤是再灌注损伤发生、发展的基础。在缺血期，缺血、缺氧导致A
4、TP合成减少；分解代谢产物，尤其是嘌呤碱及细胞内酸性代谢产物增多。在此基础上，再灌注后由于恢复供氧产生自由基，并由于钙离子超载及炎症反应等原因引发再灌注损伤。目前认为，缺血再灌注损伤的发生机制主要与以下三个方面的因素有关。一、自由基生成增多及其损害作用自由基的概念及分类自由基(free radical, FR)是指外层轨道上有未配对电子的原子、原子团或分子的总称。因其含有未配对的电子，故化学性质非常活泼，极易与其生成部位的其他物质发生反应，而这种反应的最大特点是以连锁反应的形式进行。1. 氧自由基 (oxygen free radical, OFR) 在生理和病理情况下，机体内有多种自由基产生
5、，其中最为重要的是由氧诱发产生的自由基，即氧自由基。氧自由基包括：超氧阴离子（O2 ）、羟自由基(OH)、单线态氧（1O2）。其中，O2是其它氧自由基产生的基础。催化产生O2 的酶系统，包括NADPH氧化酶、黄嘌呤氧化酶和P450细胞色素单加氧酶等。生成的O2 可自发歧化或在超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的作用下生成非自由基的过氧化氢(H2O2)。O2 和H2O2相互作用产生OH，该反应被称为Haber-Weiss反应，能被铁离子所加速。由铁离子催化的Haber-Weiss反应称为Fenton反应，可产生OH。H2O2还 能与Cl-在髓过氧化物酶（myelo
6、peroxidase, MPO）的催化下生成次氯酸（HOCL），后者能与O2反应生成OH。H2O2可被过氧化氢酶(catalase，CAT)或谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-PX)所清除。2. 一氧化氮（NO） NO是精氨酸在一氧化氮合酶（nitric oxide synthase, NOS )的催化下产生的。单核巨噬细胞、中性粒细胞中的NOS是诱导型的，缺血再灌注损伤时，白细胞被激活后NOS的活性增强，可大量产生NO；NO有一个不配对电子，故实质上是一种气体自由基。它能与氧自由基反应，产生多种毒性代谢产物。如NO与O2反应产生一种氧化性更强的自由基：
7、过氧亚硝酸根（peroxynitrite, ONOO-）,ONOO-很稳定，能扩散到邻近细胞造成强烈的细胞损伤。ONOO-在生理pH条件下易于质子化生成过氧亚硝酸（peroxynitrous acid ,ONOOH），它不稳定，能释放出OH和NO2或经历分子内的重排产生NO3。3.脂性自由基 是氧自由基与多聚不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢产物，如烷自由基（L.）、烷氧自由基（LO.）、烷过氧自由基（LOO.）等。H2O2及HOCL虽不是自由基，但它们的化学性质与自由基相似，与氧自由基、一氧化氮(NO)和过氧亚硝酸根(ONOO-)等同属于活性氧（reactive oxygen species,
8、 ROS），即在化学反应性能方面比氧活泼的含氧化合物。图10-1显示了主要活性氧的生成和代谢。图1图10-1 主要活性氧的生成和代谢 缺血再灌注损伤时自由基生成增多的机制图10-2 1. 通过黄嘌呤氧化酶途径产生自由基 黄嘌呤脱氢酶（xanthine dehydrogenase, XDH）与黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase, XO）均可催化黄嘌呤和次黄嘌呤的分解代谢，但由于XDH和XO的化学修饰不同，因而反应的结果也不相同。XDH含SH，以NAD+作为电子受体；而XO含SS，催化反应是以O2作为电子受体，因而可以产生氧自由基。这两种酶主要存在于毛细血管内皮细胞内，正常时以XDH为
9、主，缺血、缺氧可促使XDH转变为XO。增多的机制目前认为有两种：ATP生成减少使Ca2+泵功能障碍，Ca2+进入细胞内激活Ca2+依赖性蛋白水解酶，通过有限水解使XDH构象改变，转变为XO。XDH内部的SH被氧化为SS，使XDH转变为XO。由于黄嘌呤氧化酶形成增多，加之缺血、缺氧时能量消耗，ATP降解为ADP、AMP和次黄嘌呤，造成缺血组织内次黄嘌呤大量堆积。一旦再灌注恢复O2供给时，活性增高的XO就能催化次黄嘌呤代谢产生大量的O2 （图10-2）。XO抑制剂别嘌呤醇(allopurinol)能减少O2 的生成，使缺血再灌注损伤的发生率降低。 ATP 缺 AMP 腺嘌呤核苷 黄嘌呤脱氢酶（XD
10、H） 血 次黄嘌呤核苷 黄嘌呤氧化酶（XO） 次黄嘌呤 黄嘌呤+O2+H2O O2 XO O2 尿酸+O2+H2O2 O2+OH +H2O2 缺血-再灌注 图10-2 黄嘌呤氧化酶在氧自由基生成增多中的作用2. 激活的白细胞产生自由基 缺血组织细胞释放的蛋白水解酶分解蛋白质产生的蛋白片段，膜磷脂分解生成的花生四烯酸及其代谢产物，如羟基廿碳四烯酸（hydroxy-eicosatetraenoic acid,HETE）和白三烯B4(LTB4)等均为强有力的白细胞激活和趋化物质，可使白细胞激活并聚集于缺血组织及其周围。激活的白细胞又能合成和释放多种炎症介质，包括促炎细胞因子、脂质炎症介质和炎症趋化因
11、子等，导致白细胞的进一步激活和炎症介质的释放。激活的白细胞通过呼吸爆发(respiratory burst) 或氧爆发( oxygen burst)，大量摄取和消耗氧，摄取的氧经过细胞的NADPH氧化酶和NADH氧化酶的作用，产生包括氧自由基在内的毒性活性氧。3.线粒体 有研究表明线粒体是心肌再灌注损伤后氧自由基的主要来源。缺血时间越长，产生的氧自由基越多，最终引起线粒体抗氧化产物耗竭。氧自由基增多的机制在于钙超载使线粒体功能受损，细胞色素氧化酶系统功能失调，致氧经单电子还原成的氧自由基增多，经4价还原形成水减少。4.体内清除自由基能力下降 正常机体清除自由基的机制主要有:抗氧化酶类 如超氧化
12、物岐化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）等。抗氧化剂 如维生素E、维生素C、辅酶Q等。正常体内不断有自由基产生，又不断地被上述正常机制所清除，因而不致于对机体造成损害。但在缺血再灌注损伤时，体内抗自由基的酶类及抗氧化剂被大量消耗，使自由基的清除不足，最终造成自由基增多。自由基在缺血再灌注损伤中的作用由于自由基具有极为活泼的反应性，所以它们能和各种细胞成分(膜磷脂、蛋白质、核酸)发生反应，使细胞产生致命性的损伤。 1、多价不饱和脂肪酸的过氧化，损伤生物膜 OH的化学性质非常活泼，可引发体内多价不饱和脂肪酸的均裂，形成脂性自由基和脂质过氧化物。生物膜内含有多价不
13、饱和脂肪酸，上述连锁反应改变了膜的结构、膜的流动性和膜的通透性，结果导致质膜上的蛋白（酶、离子通道、转运子、受体等）功能障碍；线粒体的生物氧化功能障碍以及溶酶体酶的释放等。细胞膜的通透性改变可使膜对Ca2+的通透性增高，线粒体功能障碍使能量生成减少导致钙泵功能障碍，这些都可造成钙超载。2.蛋白质和DNA分子结构的变化 氧自由基和脂质过氧化物可攻击蛋白质形成蛋白质自由基，后者进一步引起蛋白质分子的聚合及肽链的断裂，也可使蛋白质与脂质结合形成聚合物，从而造成蛋白质的变性和功能丧失；氧自由基可使酶分子发生聚合交联，或修饰酶分子活性中心的氨基酸，或与酶分子中金属离子反应而影响酶的活性；氧自由基可使透明
14、质酸降解，胶原蛋白发生交联，从而使细胞外基质变得疏松、弹性降低。氧自由基还可作用于DNA，与碱基发生加成反应而造成对碱基的修饰，并可引起DNA链的断裂；氧自由基还可以引起染色体的畸变和断裂。二、钙超载钙超载（calcium overload ）是指Ca2+在细胞内大量积聚。细胞内Ca2+浓度与细胞受损程度成正相关，钙超载可引起组织器官严重的结构及功能障碍。（一）细胞内Ca2+的稳态调节（homeostasis ）正常情况下细胞内外Ca2+的浓度相差悬殊：细胞内钙浓度（Ca2+i）为100nmol/l（10-810-7mol/l），而细胞外钙浓度（Ca2+e）为2 mmol/l（10-310-2
15、 mol/l），两者相差20 000倍；同时细胞内钙分布也是不平均的：约有44存在于胞内钙库（线粒体及内质网），而胞液中起主要生物活性的游离钙（离子钙）仅为0.005。如此大的钙电化学梯度的维持，有赖于细胞膜或细胞器膜对钙的不自由通透性及钙转运系统的调节（图10-3）。图3 图10-3 细胞内钙转运过程1. Ca2+进入胞液的途径 Ca2+进入胞液是顺浓度梯度的过程。质膜钙通道 质膜钙通道普遍存在各种组织中，是控制胞外钙跨膜内流的主要途径。目前认为有五大类，其中比较重要的为：电压依赖性Ca2+通道（Voltage operated calcium channel，VOC）。此型Ca2+通道的开
16、放与膜电位有关，在膜去极化到一定程度时通道开放，导致胞外的Ca2+跨膜内流; 受体操纵性Ca2+通道（receptor operated calcium channel, ROC）又称配体门控离子通道(ligand gated calcium channel )。此类受体由多条亚基组成，它们往返穿过细胞膜46次（多为4次），这些亚基共同组成离子通道。当其与激动剂结合后，通道便开放，造成离子的跨膜流动。胞内钙库释放通道 Ca2+由胞内钙库释放出来是由钙库Ca2+释放通道(calcium release channel) 介导的。钙库Ca2+释放通道属于受体操纵性Ca2+通道，包括三磷酸肌醇（IP
17、3）操纵的钙通道(IP3受体通道)、ryanodine敏感的钙通道。2.Ca2+离开胞液的途径 Ca2+离开胞液是逆浓度梯度、耗能的过程, 它依赖于：Ca2+泵的作用 Ca2+泵即Ca2+-ATP酶，由于该酶的活性不仅依赖于Ca2+，还依赖于Mg2+，故又称Ca2+-Mg2+-ATP酶。它存在于细胞膜、内质网及线粒体膜上。当Ca2+i升至一定浓度时，Ca2+-Mg2+-ATP酶被激活，水解ATP供能，并将Ca2+泵出细胞或由内质网、线粒体摄取，从而使胞液的Ca2+浓度降低。 Na+-Ca2+交换 是一种非耗能的转运方式，转运方向为双向性。通常是Na+顺着电化学梯度进入细胞，同时Ca2+逆着电化
18、学梯度移出细胞。在枪乌贼轴突Na+-Ca2+交换动力学的研究中发现，3个Na+交换1个Ca2+，此即所谓3Na+-Ca2+交换系统或3Na+-Ca2+反转运子（antiposter）。Ca2+-H+交换 主要见于线粒体。Ca2+i升高时，通过Ca2+-H+交换使Ca2+被线粒体摄取，H+则排至胞液，从而发挥线粒体缓冲Ca2+i的作用。（二）缺血-再灌注损伤时钙超载的机制细胞内Ca2+稳态调节的破坏是造成缺血再灌注损伤时钙超载的根本原因。1. ATP合成减少 由于缺血时ATP生成减少，使各类离子泵的功能不能维持正常，可导致Ca2+i增加。具体表现在：细胞膜及内质网膜上的Ca2+泵不能将胞液内的C
19、a2+主动转运到细胞外和内质网内；细胞膜上的Na+-K+泵功能障碍，导致细胞内Na+增加，此时Na+既可通过线粒体膜上的Na+-Ca2+交换，使Ca2+从线粒体转运到胞液，又可以通过细胞膜上的Na+-Ca2+交换，使细胞外的Ca2+进入细胞内，导致Ca2+i增加，形成钙超载。细胞中过多的Ca2+最终可形成磷酸盐沉积于线粒体，使线粒体的结构和功能进一步被破坏，加重钙超载。2. pH反常 缺血、缺氧造成细胞内酸中毒，再灌或复氧后，细胞外液pH被迅速纠正，而细胞内仍为酸中毒，细胞内外形成显著的pH梯度，缺血再灌注时迅速纠正缺血组织的酸中毒，能加快缺血再灌注损伤，称为pH反常。pH梯度的形成启动了Na
20、+-H+交换以恢复细胞内pH，但同时造成细胞内Na+浓度升高。细胞内Na+浓度升高继发激活Na+-Ca2+交换，导致Ca2+超载。3.细胞膜通透性增加 缺血、缺氧导致Ca2+i增加，Ca2+与钙调蛋白(calmodulin )结合形成的复合物可激活磷脂酶和蛋白水解酶，从而造成细胞膜和其他脂质膜的破坏，使膜通透性增加。在此基础上，一旦用含Ca2+液体再灌注，使Ca2+i进一步增高，或者因再灌注时自由基的大量产生，使得缺血引起的细胞膜通透性增加愈加严重，造成胞外Ca2+顺浓度梯度大量进入细胞内形成钙超载。4. 儿茶酚胺增多 缺血时儿茶酚胺释放增多，通过a和b受体引起Ca2+内流增加，其机制为：儿茶
21、酚胺与b受体结合后，能激活腺苷酸环化酶(AC)，产生cAMP，后者可激活蛋白激酶A(PKA)；PKA能使膜上的L型Ca2+通道磷酸化，结果促进细胞外Ca2+通过L-型Ca2+通道内流；儿茶酚胺还能通过a受体激活磷脂酶C，产生三磷酸肌醇(IP3)，后者通过与内质网/肌浆网上IP3受体结合，打开Ca2+通道，造成细胞内钙库释放Ca2+，导致细胞内Ca2+浓度增高。（三）钙超载引起再灌注损伤的机制如上所述，缺血再灌注损伤造成的细胞损害可导致Ca2+超载，而Ca2+超载又可进一步加重细胞损害，此种恶性循环的形成最终导致细胞坏死。关于钙超载引起细胞损伤的机制主要与以下因素有关：1.线粒体功能障碍 结果造
22、成细胞能量供应的严重不足，其原因在于：一方面，缺血再灌注损伤使Ca2+i 升高，线粒体对Ca2+的摄取也随之增加，而线粒体的摄Ca2+过程是依赖ATP的，故大量的ATP在此过程中被消耗；另一方面，Ca2+在线粒体中形成的磷酸盐沉积抑制ATP的产生，使ATP不断减少以至耗竭。2.钙依赖性的降解酶的激活 Ca2+i 升高使Ca2+和钙调蛋白（CaM）结合增多，由此可激活多种钙依赖性的降解酶，如磷脂酶、蛋白水解酶、核酸内切酶等。这些降解酶的活化引起细胞膜、细胞器膜、细胞骨架和核酸的分解，导致细胞坏死。3.促进活性氧的生成 Ca2+超载可使活性氧的产生增多，从而加重细胞损害。机制在于：钙依赖性蛋白水解
23、酶的激活：使XDH转化为XO，产生大量的氧自由基；钙依赖的磷脂酶A2的激活：引发花生四烯酸（AA）代谢。AA通过环加氧酶和脂加氧酶的作用产生大量的OH 和H2O2，后两者作用于细胞膜，形成脂质过氧化物。钙超载可以引起细胞损伤，体外已有实验表明，用钙离子的拮抗剂可以防止动物缺血后神经元内钙的过度增高，减少神经元的死亡和降低动物的死亡率。三、炎症反应的作用缺血再灌注损伤的局部变化是炎症反应，其原因在于：缺血、缺氧诱导炎症介质的产生（包括活性氧、促炎细胞因子、炎症趋化因子等）组织坏死产物的刺激。炎症是机体的防御反应，但对机体又造成损害。缺血再灌注损伤时，由于不存在病原体，因而炎症反应对机体的不利一面
24、就显得愈加突出。(一)缺血再灌注导致炎症反应缺血再灌注损伤时有炎症介质的释放，炎症介质包括促炎的细胞因子如TNFa、IL-1、IL-8；脂质炎症介质如白三烯(LTs)、血栓素A2 (TXA2)、血小板活化因子(PAF)以及补体和激肽等。它们一般都具有以下作用：激活炎细胞（主要包括单核巨噬细胞、中性粒细胞）、内皮细胞和血小板。炎细胞被激活后又能合成和释放多种炎症介质，导致炎症反应的进一步扩大；使血管内皮细胞收缩，血管壁通透性升高；使血管和其它部位的平滑肌收缩；诱导细胞粘附分子的表达。此外，多种炎症介质还能促进内皮细胞、血小板分泌促凝物质，而有些炎症介质，如PAF、TXA2本身还有促凝作用。白细胞
25、与内皮细胞的粘附反应以及白细胞穿过血管壁趋化游走、进入炎症灶内是炎症反应的主要环节，细胞粘附分子在其中发挥了重要作用。参与白细胞与血管内皮细胞粘附的粘附分子主要有：选择素家族(如L-选择素、E-选择素、P-选择素等)、整合素家族(如Mac-1、LFA-l和VLA-4等)和免疫球蛋白超家族(如ICAM-1和VCAM-1等)的粘附分子。在静息状态下，微血管内皮细胞仅表达少量与白细胞特异结合的粘附分子，如ICAM-2。白细胞虽表达与内皮细胞粘附的粘附分子，但表达量亦低。在缺血再灌注损伤时，炎症介质可促进白细胞和内皮细胞表达粘附分子。不同的粘附分子表达具有不同的时相性。两种细胞上的粘附分子分别作为配体
26、和受体介导白细胞和内皮细胞之间的粘附反应。白细胞向炎症部位的浸润经历了以下几个阶段(图10-4)：1.滚动阶段 此阶段中性粒细胞和内皮细胞被激活，内皮细胞胞浆小体(weible-palade小体)膜内侧的P-选择素迅速转移到质膜上来，与白细胞表面的寡糖配体SLex和SLea结合，起捕获白细胞的作用；同时，白细胞也可借其表面的L-选择素与内皮细胞表面的寡糖sLex和sLea结合，L-选择素在白细胞粘附中起“锚”的作用，它随着白细胞的透过而随即脱落（shedding ）。这样就发生了白细胞沿着血管内皮细胞表面的滚动(rolling )现象，这是白细胞粘附的第一步。2.细胞的激活阶段 这一时期，内皮
27、细胞和白细胞在促炎细胞因子作用下被进一步激活。3.粘附阶段 激活的内皮细胞表面的粘附分子E-选择素、ICAM-l、VCAM-l表达量依次增加，而白细胞膜表面的整合素家族粘附分子Mac-1、LFA-l和VLA-4的表达也增多。白细胞与内皮细胞通过Mac-1ICAM-1、 LFA-lICAM-1、VLA-4VCAM-l等的结合发生牢固粘附(sticking)。4.穿血管游走阶段 粘附阶段之后，随着白细胞表面L-选择素脱落消失，白细胞与内皮细胞的粘附作用减弱，白细胞的活化使Ca2+内流导致Ca2+i增高，白细胞内的骨架蛋白发生收缩，在炎症灶内趋化因子如IL-8以及具有趋化作用的补体C5a、白三烯B4
28、(LTB4)以及PAF等的作用下，白细胞随着血液渗出穿过血管内皮细胞定向转移到炎症灶中(图10-4)，引发缺血再灌注损伤。图10-4图10-4 炎症时白细胞和血管内皮细胞粘附及移出血管的过程(二)炎细胞在缺血再灌注损伤中的作用目前认为，激活的炎细胞，主要是白细胞在缺血再灌注损伤中的作用有两方面：1. 机械阻塞作用 与红细胞相比白细胞大而僵硬、变形能力弱，因此大量白细胞粘附于血管内皮表面可堵塞微血管，造成再灌注时缺血区域的无复流（no-reflow ）现象，结果进一步加重组织的缺血缺氧。2. 白细胞对组织的损伤作用 如前所述，激活的白细胞能产生大量的具有细胞毒作用的活性氧，同时可释放胶原酶(co
29、llagenase)、弹性蛋白酶(elastase)等蛋白水解酶，导致组织的损伤和破坏。以上讨论了导致缺血再灌注损伤的三个主要因素，即自由基、钙超载以及炎症反应。需要指出的是，这三方面因素并非互不相关，而是互为因果、相互促进的。第三节 重要脏器的缺血再灌注损伤一、心肌的缺血再灌注损伤（一）心肌超微结构的变化缺血再灌注损伤时心肌超微结构的变化与单纯心肌缺血时的特点基本相同，但前者的变化更为明显。表现为质膜破坏，肌原纤维结构破坏（出现严重收缩带或肌丝断裂、溶解）、线粒体肿胀、嵴断裂、溶解、空泡形成，基质内由于过多的Ca2+而形成磷酸盐沉积。这些变化表明再灌注引起了快速的结构破坏，既破坏膜磷脂也破坏
30、蛋白质大分子及肌原纤维。（二）心肌能量代谢的变化心肌组织ATP含量在缺血时明显下降，再灌注后原缺血部位的ATP含量虽然有所回升，但恢复都非常缓慢，这是由于：1. ATP合成的前身物质(腺苷、肌苷、次黄嘌呤等)的含量减少，可能是再灌注时这些物质被迅速从局部冲走的缘故。2. 缺血心肌对氧的利用障碍 有研究发现，在缺血进入不可逆阶段予以再灌注时，心肌只能利用运至心肌氧的17%，这与缺血再灌注时心肌细胞线粒体受损有关。线粒体富含磷脂，又是再灌注时产生自由基的场所，因此极易引起脂质过氧化造成线粒体的功能障碍。（三）心功能的变化缺血再灌注时由于心肌结构的变化和能量代谢障碍使心肌表现出明显的收缩和舒张功能降
31、低，表现为心肌收缩力的下降和心室舒张末期压力(VEDP)增高。除此之外，特别值得重视的是心律失常和心肌顿抑。 1.再灌注性心律失常(reperfusion arrhythmia) 心肌缺血是由冠状动脉血流障碍所引起的病理过程。恢复缺血心肌血供是挽救濒危心肌的重要措施，但在再灌注过程中往往可出现各种不同类型的心律失常，甚至可因心室纤颤而导致死亡。再灌注性心律失常的发生率可高达80，这种心律失常在再灌注后几秒钟内即可发生，而且可出现在所有种类的实验动物及人身上。其发生基本条件是再灌注区必须存在功能上可以恢复的心肌细胞，这种心肌细胞存在越多，心律失常的发生率越高；其次，与再灌注前心肌缺血的时间有关。
32、实验证明，阻断犬冠状动脉后1545分钟再灌注，心律失常的发生率最高，缺血时间过长或过短，其发生率均降低。再灌注性心律失常的发生可能与下列因素有关：心肌电生理特性的改变导致心肌细胞传导性和不应期的暂时不均一，这为折返激动心律失常的发生提供了电生理基础；再灌注被冲出来的儿茶酚胺刺激a受体，提高了心肌细胞的自律性；再灌注还可降低心肌纤颤阈 ，从而可导致房颤或室颤。2. 心肌顿抑（myocardial stunning） 近10年来，提出了一种对缺血后心肌功能障碍的新认识，即“心肌顿抑”的概念。所谓心肌顿抑是指心肌短时间缺血后不发生坏死，但引起的结构、代谢和功能改变在再灌注后需要数小时、数天或数周才能
33、恢复正常。心肌顿抑的特征为收缩功能障碍，故有学者认为这是一种对心肌的保护作用：顿抑心肌的代谢与功能维持在最低状态，使缺血再灌注心肌需氧减少，从而限制心肌坏死的发生。目前认为，缺血的时间和程度是决定心肌顿抑程度的重要因素。心肌缺血再灌注后出现的心律失常与心肌顿抑，与细胞内Ca2+超载、自由基的损伤作用、以及心肌的能量代谢及超微结构改变有密切关系。实验证明，再灌注前或再灌注期间给予Ca2+通道阻滞剂（异搏定或硝基吡啶），或在灌注液中加入氧自由基的清除剂均能明显降低再灌注性心律失常及心肌顿抑的发生。此外，补充高能磷酸化合物可加强对心肌的保护作用。二、脑的缺血再灌注损伤脑是对缺氧最敏感的器官，它的活动
34、完全依靠葡萄糖有氧氧化产生的ATP。脑缺血、缺氧时最先出现能量代谢障碍，使细胞膜上的离子泵功能异常，结果导致细胞内钙浓度增高、钙依赖的蛋白激酶激活。缺血再灌注还可造成自由基的大量产生导致脂质过氧化，这些都可引起脑细胞严重的损伤，长时间的严重缺血可导致脑细胞的坏死。短暂性脑缺血可导致延迟性神经元死亡（delayed neuronal death, DND），或称延迟性神经元变性(delayed neuronal degeneration, DND)。其发生机制可能与缺血后神经元Ca2+超载以及兴奋性氨基酸递质（谷氨酸和天门冬氨酸）的过度释放有关。在短暂性脑缺血及再灌注期，脑的易伤组织（如海马等）
35、产生的兴奋性氨基酸递质被释放到细胞外，这些高浓度的兴奋性氨基酸具有兴奋性神经毒性(excitoxicity )，它们作用于NMDA（N-甲基-D-天门冬氨酸）受体和非NMDA受体使钙通道开放，引起钙内流，最终由于细胞内钙浓度增高导致神经元死亡。兴奋性氨基酸拮抗剂可阻止缺血、缺氧引起的神经元死亡。新近的研究认为，脑缺血性神经元死亡有坏死和凋亡两种方式，脑缺血引起急性期神经元的死亡是以坏死为主，而继发性死亡(secondary neuronal death)或迟发性死亡则以凋亡(apoptosis)为主。前者发生在缺血后较早期的缺血中心区(ischemic core)；后者多发生在脑缺血几天以后的
36、半暗区(penumbra)，其发生的机制十分复杂，往往是通过细胞的内在基因的调节机制而行使其作用的，包括死亡的基因和存活的基因。脑组织富含磷脂，缺血再灌注损伤时脂质过氧化是脑损伤的主要特征。脑缺血后短时间内环磷酸腺苷（cAMP）增加，恢复血流后cAMP进一步增加，增加的cAMP与胞液内蛋白结合可激活磷脂酶，导致磷脂降解，游离脂肪酸增多；游离脂肪酸与缺血再灌注后大量产生的自由基作用，使脂质过氧化物生成增多，后者进一步损伤质膜，造成脑细胞水肿及脑细胞坏死。三、小肠的缺血再灌注损伤小肠的黄嘌呤酶（包括XDH和XO）活性很高，大多数实验动物的小肠粘膜黄嘌呤酶活性可达100mU/g湿重；人小肠黄嘌呤酶活
37、性为2956mU/g湿重，是体内各脏器中水平最高的。缺血后小肠XO活性占黄嘌呤酶总活性的比例升高，产生大量氧自由基，导致组织损伤，这已被大量实验所证实。离体培养的细胞只要暴露在2mU/ml的XO中，就会引起严重损伤，而应用自由基清除剂可减轻损伤的发生，如再灌注前应用OH 清除剂二甲亚砜(dimethyl sulfonxide，DMSO)可明显减轻由缺血所引起的小肠血管通透性增加。小肠缺血再灌注损伤特征性的变化是粘膜损伤，人和实验动物在肠缺血再灌注时均可见到小肠粘膜损伤，表现为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。肠腔中有大量的血性渗出物，可导致肠缺血性休
38、克，这也是常用的休克实验模型之一。第四节 缺血再灌注损伤的防治原则使缺血组织重新恢复血液供应是临床治疗的目的所在，但由此引发的再灌注损伤却是事与愿违的。因此，必须采取有效的措施尽量避免再灌注损伤的发生或减轻再灌注损伤的程度。一、缩短缺血时间、尽早恢复血流所有器官均能耐受一定的缺血，如脑耐受缺血一般为30分钟，心脏为1小时左右。肺有双重血液支配，能耐受肺动脉结扎造成的缺血时间长达48小时。在器官所能耐受的缺血时间内恢复血液灌注，其功能可望恢复，超出这一时间，脏器进入不可逆性损伤期，再灌注有害无益。因此缩短脏器缺血时间、尽早恢复血流是疾病治疗或手术操作（如器官移植）成功与否的重要影响因素。二、采用
39、低压、低温再灌注低压灌注的意义在于使氧的供应不致突然增加而引起大量氧自由基的产生；低温则使缺血器官代谢降低，代谢产物聚积减少。Swanson在不同压力和不同温度条件下对狗心进行再灌注，结果发现低温（25）、低压（50mmHg）对组织损伤最少，心功能恢复最快。三、清除活性氧如超氧化物歧化酶（SOD）可清除O2 ；过氧化物酶（CAT）及谷胱苷肽过氧化物酶（GSH-PX）可清除H2O2；二甲亚砜和甘露醇清除OH 等。临床研究表明应用这些清除剂可减轻心、肺、肾再灌注损伤、保护移植皮瓣、保护毛细血管及细胞免受再灌注损伤。四、减轻钙超载在缺血前或再灌注前给予钙拮抗剂或钙通道阻断剂可有效减轻细胞内钙超载，保护脑及其他脏器。五、 减轻炎症反应如上述，炎症反应参与了缺血再灌注损伤的发生，白细胞在其中发挥了重要作用，因此抗炎治疗不容忽视。近年来国外已有不少实验室开展了用特定粘附分子的单抗进行缺血再灌注损伤治疗的实验研究，结果表明给缺血再灌注损伤动物注射中性粒细胞或血管内皮细胞粘附分子的单抗，阻断中性粒细胞与内皮细胞间的粘附反应，可以减轻缺血再灌注损伤动物的病理变化，如减轻胃肠道出血、缩小脑或心脏组织的梗死面积等，并可提高缺血再灌注损伤动物的存活率（由29%提高到100%），显示了比较好的临床应用前景。（李忆东，卢建）443