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病理生理學(xué)基本病理過程之一缺血-再灌注損傷Ischemia-reperfusioninjury2

患者，男性，48歲。因胸痛約1小時入院。經(jīng)心電圖診斷為急性心肌梗死（前間壁）體檢：血壓100/75mmHg，心跳37次/分，律齊，意識淡漠。既往有高血壓病史10年。給予吸氧.心電監(jiān)護(hù),同時急查心肌酶.凝血因子.電解質(zhì).血常規(guī)等。入院后約1小時給予尿激酶150萬單位靜脈溶栓（30min滴完）。用藥完畢患者胸痛即消失。

病例3

但用藥后約10min時心電監(jiān)護(hù)顯示，出現(xiàn)室性早搏，室上性心動過速及室顫，血壓90/65mmHg。立即給予除顫,同時給予利多卡因，小劑量異丙腎上腺素，監(jiān)護(hù)顯示漸為竇性心律，血壓達(dá)正常范圍。復(fù)查心電圖為廣泛前壁心肌梗死。4問題：

1.給予患者尿激酶起到什么作用？

2.為什么患者用藥完畢胸疼癥狀消失后又出現(xiàn)嚴(yán)重的心律失常，心梗面積擴(kuò)大？5概述（概念、原因、條件）缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制***缺血-再灌注損傷時機(jī)體的功能代謝變化缺血-再灌注損傷防治的病理生理基礎(chǔ)6第一節(jié)

概述（概念、原因、條件）

7短期不完全性缺血可逆性損害長時間嚴(yán)重缺血梗死8及時恢復(fù)血液灌注對可逆性損傷可獲得功能上的恢復(fù)缺血-再灌注損傷9一、概念

缺血的基礎(chǔ)上恢復(fù)血流灌注后，組織器官的損傷反而加重，甚至發(fā)生不可逆損傷的現(xiàn)象

缺血-再灌注損傷（ischemia-reperfusioninjury，IRI）10IRI研究概況

1955年Sewell報道，結(jié)扎狗冠脈后，如突然解除結(jié)扎恢復(fù)血流，部分動物立即發(fā)生室顫而死亡。

1960年Jennings第一次提出了心肌IRI概念1968年Ames率先報道了腦IRI1972年Flore腎IRI1978年Modry肺IRI1981年Greenberg腸IRI11氧反常：用低氧溶液灌注組織器官或在缺氧條件下培養(yǎng)細(xì)胞一定時間后，再恢復(fù)正常氧供應(yīng)，組織及細(xì)胞的損傷不僅未能恢復(fù)，反而更趨嚴(yán)重鈣反常：用無鈣溶液灌流后再用含鈣溶液灌流組織器官，可造成細(xì)胞和器官的代謝和功能障礙及結(jié)構(gòu)破壞更趨加重pH反常：缺血后再灌注時迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而會加重細(xì)胞損傷的現(xiàn)象12※

上述三種反常現(xiàn)象實(shí)際上是與缺血/再灌注損傷并發(fā)的現(xiàn)象。二缺血-再灌注損傷的原因

——

在組織器官缺血基礎(chǔ)上的血液再灌注1、全身循環(huán)障礙后恢復(fù)血液供應(yīng)

休克微血管痙攣緩解后，心臟驟停后復(fù)蘇2、組織器官缺血后血流恢復(fù)

斷肢再植，器官移植3、血管再通后溶栓療法，冠脈搭橋術(shù)，經(jīng)皮腔內(nèi)冠脈血管成形術(shù)1415冠脈搭橋術(shù)16心臟介入手術(shù)經(jīng)皮冠狀動脈腔內(nèi)成形術(shù)（PTCA）放置支架再灌注條件側(cè)枝循環(huán)需氧程度缺血時間三、缺血-再灌注損傷的條件（影響因素）

缺血時間----影響再灌注損傷的首要因素缺血時間過短或過長都不易發(fā)生再灌注損傷阻斷大鼠左冠狀動脈：5-10min,心律失常發(fā)生率最高短于2min或超過20min，發(fā)生率低

缺血時間----影響再灌注損傷的首要因素缺血時間過短或過長都不易發(fā)生再灌注損傷不同動物、器官發(fā)生再灌注損傷所需的缺血時間不一致20

需氧程度需氧程度越高越容易發(fā)生IRI：心腦

側(cè)枝循環(huán)側(cè)枝循環(huán)形成越早越豐富，組織缺血時間和程度就越輕，越不容易發(fā)生再灌注損傷

灌注條件高溫、高壓、高PH、高鈉、高鈣誘發(fā)或加重IRI高鎂、高鉀減輕損傷低溫、低壓、低PH、低鈉、低鈣、高鎂、高鉀什么樣的灌注液？

患者診斷為急性心肌梗死，心肌出現(xiàn)缺血性損傷。給予尿激酶溶栓治療，缺血區(qū)域重新得到了血供。故患者胸痛消失，說明治療成功，減輕了缺血性損傷。但約10min時出現(xiàn)室性早搏，室上性心動過速及室顫，心肌梗死面積擴(kuò)大。這些表現(xiàn)提示：冠狀動脈溶栓后可能出現(xiàn)再灌注損傷。病例討論24第二節(jié)發(fā)生機(jī)制

自由基的作用※

鈣超載※

白細(xì)胞的作用25一、自由基的作用（一）概念與分類

自由基（freeradical）

外層電子軌道上含有單個不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱易發(fā)生氧化反應(yīng)（失去電子）或還原反應(yīng)（獲得電子）自由基（freeradical）27自由基分類氧自由基：由氧誘發(fā)的自由基脂性自由基：氧自由基與多價不飽和脂肪酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物

烷自由基（L·）、烷氧基（LO·）烷過氧基（LOO·）其他：Cl·

、NO·

※

氧自由基

超氧陰離子（O·2）

羥自由基（OH·）非自由基單線態(tài)氧（1O2）過氧化氫（H2O2）活性氧（ROS)ROS：一類由氧形成的、化學(xué)性質(zhì)較基態(tài)氧活潑的含氧代謝物質(zhì)。29

生理狀態(tài)下，絕大多數(shù)的氧是通過細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)接受4個電子還原成水，同時釋放能量30（二）氧自由基的代謝O2

O·2e-e-+2H+

H202

e-+H+OH·H2Oe-

+H+H2O單電子還原O·2是其他自由基或活性氧生成的基礎(chǔ)31OH·的生成

Fenton反應(yīng)：＋

H2O2OH·

※

OH·是體內(nèi)最活躍、毒性最強(qiáng)的自由基Fe3+Cu2+金屬離子催化的反應(yīng)稱為Fenton反應(yīng)

O2

·32

生理情況下，自由基的生成與清除處于動態(tài)平衡酶性抗氧化劑非酶性抗氧化劑

33酶性抗氧化劑超氧化物歧化酶SOD過氧化氫酶(CAT)谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)34非酶性抗氧化劑維生素E：泛素：維生素C：維生素A：還原1O2電子傳遞體系的氧化還原劑直接抗氧化和作為維生素E的輔助因子清除1O2，抑制脂質(zhì)過氧化O2及脂性自由基

·35

生理情況下，自由基的生成與清除處于動態(tài)平衡

——氧化-抗氧化平衡

如果ROS生成過多或機(jī)體抗氧化能力不足均可造成組織細(xì)胞損傷。36（三）缺血—再灌注時自由基生成增多的機(jī)制

1黃嘌呤氧化酶形成增多

2中性粒細(xì)胞聚集及激活

3線粒體功能受損

4兒茶酚胺自氧化增加

37XDXO1黃嘌呤氧化酶（XO）的形成增多正常時：血管內(nèi)皮細(xì)胞（VEC）

黃嘌呤氧化酶(XO)10%

黃嘌呤脫氫酶(XD)90%缺血、缺氧ATP生成Ca2+內(nèi)流↑

Ca2+依賴性蛋白水解酶

激活38ATP→ADP→AMP

腺嘌呤核苷次黃嘌呤核苷缺血期再灌注期XD次黃嘌呤XO

O·2

+黃嘌呤+H2O2O·2

+尿酸+H2O2OH·XO

別嘌呤醇O2O2O2392中性粒細(xì)胞聚集及激活缺血:

趨化因子吸引中性粒細(xì)胞到缺血區(qū)再灌：白細(xì)胞激活時伴耗氧量顯著↑，同時產(chǎn)生大量氧自由基（呼吸爆發(fā)/氧爆發(fā)）NADPH（NADH）NADPH（NADH）氧化酶

NADP++H++e

（NAD+）O2O·

2H2O2，OH·40

細(xì)胞色素氧化酶功能失調(diào)Ca2+ATP缺血O2O·2

再灌注線粒體Ca2+3線粒體膜損傷Mn-SOD單電子還原41

線粒體單電子還原增強(qiáng)缺血ATP產(chǎn)生↓

Ca2+進(jìn)入線粒體

細(xì)胞色素氧化酶的功能失調(diào)氧自由基生成

Mn-SOD清除自由基能力42兒茶酚胺自氧化增加

缺血、缺氧交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮兒茶酚胺

O·2

單胺氧化酶43（四）自由基引起缺血-再灌注損傷的機(jī)制

1.膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)

2.蛋白質(zhì)的功能抑制

3.破壞核酸和染色體

441、膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)

自由基+不飽和脂肪酸脂性自由基+過氧化物（脂質(zhì)過氧化反應(yīng)）1、膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)（1）破壞膜的正常結(jié)構(gòu)

液態(tài)性、流動性、通透性（2）間接抑制膜蛋白功能

離子泵功能障礙細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙（3）促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成

激活磷脂酶，催化花生四烯酸產(chǎn)生LT、TXA2等（4）線粒體損傷,ATP生成減少富含不飽和脂肪酸的磷脂膜蛋白破壞膜的正常結(jié)構(gòu)間接抑制膜蛋白功能促進(jìn)自由基及其它生物活性物質(zhì)生成激活磷脂酶C、磷脂酶D膜脂質(zhì)過氧化膜磷脂花生四烯酸前列腺素、血栓素、白三烯促進(jìn)再灌注損傷促進(jìn)自由基生成脂性自由基48

2蛋白質(zhì)功能抑制（1）直接抑制作用

自由基作用下：

結(jié)構(gòu)蛋白和酶的巰基氧化形成二硫鍵氨基酸殘基氧化脂質(zhì)及膜蛋白和酶交聯(lián)形成二聚體或多聚體49蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-O二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化自由基對蛋白質(zhì)功能的抑制作用(2)間接抑制膜蛋白功能(-)鈣泵、鈉泵Na+/Ca2+交換蛋白胞內(nèi)Na+、Ca2+鈣超載、細(xì)胞腫脹

蛋白質(zhì)功能抑制抑制膜受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能障礙513、破壞核酸及染色體

自由基（80%為OH.

）

染色體畸變、堿基羥化或DNA斷裂52

二、鈣超載（calciumoverload）

概念：各種原因引起細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙，嚴(yán)重者可造成細(xì)胞死亡的現(xiàn)象。正常:

胞外[Ca2+]是胞內(nèi)[Ca2+]10000倍

53MitoSRCa2+Ca2+ATPPi+ADPCa2+Ca2+B細(xì)胞鈣分布與轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖電壓依賴性鈣通道細(xì)胞膜結(jié)合鈣膜磷脂的極性頭部鈣泵Na+-Ca2+交換受體操縱性鈣通道54(一)鈣超載發(fā)生的機(jī)制1、Na+-Ca2+交換異常

正常：3Na+

1Ca2+

可進(jìn)行雙相轉(zhuǎn)運(yùn)影響因素：

胞內(nèi)【Na+】Ca2+3Na+K+Na+正向轉(zhuǎn)運(yùn)55（1）細(xì)胞內(nèi)高Na+直接激活Na+-Ca2+交換蛋白缺血→ATP↓→Na+泵↓→細(xì)胞內(nèi)Na+↑→

激活Na+-Ca2+交換蛋白（逆向轉(zhuǎn)運(yùn)）→Ca2+進(jìn)入細(xì)胞K+Na+3Na+Ca2+ATP↓Na+↑Ca2+↑逆向轉(zhuǎn)運(yùn)56(2)細(xì)胞內(nèi)高H+間接激活Na+-Ca2+交換蛋白

缺血：無氧代謝↑→細(xì)胞內(nèi)外H+

增多再灌：胞外H+迅速減少→細(xì)胞內(nèi)外H+濃度差顯著↑激活Na+/H+交換蛋白胞內(nèi)[Na+]↑

激活鈉泵

Na+-Ca2+交換蛋白Ca2+內(nèi)流↑Na+H+Na+/H+交換蛋白573Na+Ca2+Na+K+H+Na+再灌注時H+↓H+↑Na+↑Ca2+↑缺血時H+↑PH反常

（3）PKC的活化間接激活Na+-Ca2+交換蛋白兒茶酚胺-受體激活G蛋白-PLCPKC活化促進(jìn)H+/Na+交換激活間接激活Na+-Ca2+交換蛋白PIP2磷脂酰肌醇PKCGqIP3DGPLCNEα1受體

Ca2＋Ca2＋H+Na+3Na+Ca2+Ca2+↑592.生物膜損傷

（1）細(xì)胞膜損傷

缺血缺氧、自由基的破壞、磷脂酶的活化細(xì)胞膜通透性增高Ca2+內(nèi)流

（2）線粒體膜與肌漿網(wǎng)膜損傷

ATP↓，鈣泵障礙，胞內(nèi)游離Ca2+增加（3）溶酶體膜損傷60(二)鈣超載引起缺血再灌注損傷的機(jī)制

1、促進(jìn)氧自由基生成

促進(jìn)XDXO

2、線粒體功能障礙

胞漿[Ca2+]↑

線粒體攝鈣↑ATP消耗↑

磷酸鈣形成，ATP生成↓

3、激活多種鈣依賴性酶

ATP酶、磷脂酶、蛋白酶、核酶鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制線粒體肌漿網(wǎng)損傷刺激胞漿Ca2+↑ATP酶ATP↓磷脂酶磷脂分解蛋白酶膜和骨架蛋白破壞核酶染色體損傷細(xì)胞膜損傷酸中毒加重62三、白細(xì)胞的作用63

趨化因子白細(xì)胞貼壁、滾動白細(xì)胞粘附與聚集白細(xì)胞游走VEC、WBC表達(dá)細(xì)胞粘附分子缺血-再灌注組織中聚集釋放大量促炎介質(zhì)64白細(xì)胞組織浸潤的機(jī)制趨化因子PAF、LTs粘附、聚集定位釋放炎癥介質(zhì)組織缺血-再灌注粘附分子白細(xì)胞游走65

白細(xì)胞介導(dǎo)的缺血-再灌注損傷

1.微血管損傷

無復(fù)流現(xiàn)象：解除缺血原因后，缺血區(qū)并不能得到充分的血液灌流的現(xiàn)象

（1）微血管血液流變學(xué)改變白細(xì)胞粘附聚集、紅細(xì)胞聚集、血小板粘附聚集

（2）微血管口徑改變：內(nèi)皮腫脹；縮血管物質(zhì)釋放

（3）微血管通透性增高：自由基損傷66

672.細(xì)胞損傷激活的WBC、VEC釋放大量致炎介質(zhì)

細(xì)胞損傷68發(fā)生機(jī)制

自由基的作用鈣超載白細(xì)胞的作用※缺血-再灌注損傷往往是多種機(jī)制共同起作用的結(jié)果缺血IRI的主要發(fā)病機(jī)制細(xì)胞壞死缺血性損傷恢復(fù)再灌注氧自由基細(xì)胞損傷O2無復(fù)流Ca2+鈣超載致炎因子白細(xì)胞聚集、激活70第三節(jié)功能及代謝變化71

一、心肌缺血-再灌注損傷的變化

心功能的變化

1.心肌舒縮功能降低靜止張力（心肌靜息時受前負(fù)荷作用而被拉長產(chǎn)生的張力）發(fā)展張力（心肌收縮時產(chǎn)生的主動張力）

72

心肌頓抑

指缺血心肌在恢復(fù)血液灌注后，一段時間內(nèi)出現(xiàn)的可逆性舒縮功能降低的現(xiàn)象

**心肌頓抑是缺血-再灌注損傷的表現(xiàn)形式之一，自由基爆發(fā)性生成和鈣超載是其發(fā)生的主要機(jī)制。

73心肌頓抑myocardialstunni