第十二章缺血-再灌注損傷（Ischemia-reperfusioninjury）

1目的與要求掌握：缺血－再灌注損傷的概念及發(fā)生機(jī)制；自由基、鈣超載、無復(fù)流現(xiàn)象、再灌注性心律失常的概念。熟悉：缺血－再灌注損傷的原因、條件和缺血－再灌注損傷時(shí)機(jī)體的功能代謝變化。了解：缺血－再灌注損傷防治的病理生理基礎(chǔ)?；颊撸?，54歲，因胸悶、大汗1h入急診病房。體查：血壓65/40mmHg，意識(shí)淡漠，心率37次/min，律齊。既往有高血壓病史10年，否認(rèn)冠心病史。心電圖示Ⅲ度房室傳導(dǎo)阻滯。給予阿托品、多巴胺、低分子右旋糖酐等進(jìn)行擴(kuò)冠治療。入院上午10時(shí)用尿激酶靜脈溶栓。10時(shí)40分出現(xiàn)陣發(fā)性心室顫動(dòng)（室顫），立即給予除顫，至11時(shí)20分反復(fù)發(fā)生室性心動(dòng)過速、室顫，共除顫7次，同時(shí)給予利多卡因、小劑量異丙腎上腺素后心律轉(zhuǎn)為竇性，血壓平穩(wěn)，意識(shí)清楚。冠狀動(dòng)脈造影證實(shí)：右冠狀動(dòng)脈上段85%狹窄，中段78%狹窄。病例分析為什么在溶栓后出現(xiàn)嚴(yán)重的心律失常?

概述第一節(jié)原因和條件第二節(jié)發(fā)生機(jī)制第三節(jié)器官的功能代謝變化第四節(jié)防治的病理生理基礎(chǔ)簡(jiǎn)史-認(rèn)識(shí)就從這簡(jiǎn)單現(xiàn)象開始1955Sewell結(jié)扎狗冠狀動(dòng)脈后解除結(jié)扎1960Jenings提出概念1975Schaffer234例冠脈內(nèi)溶栓，89例室顫1977Bulkley;Hutchins

冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)電子自旋共振、核磁共振等研究1981Greenberg等證實(shí)貓小腸缺血3小時(shí)后再灌注時(shí)，粘膜損傷更嚴(yán)重概述再灌注損傷的概念（concepte）在缺血基礎(chǔ)上恢復(fù)血流后組織損傷反而加重，甚至發(fā)生不可逆性損傷的現(xiàn)象稱為缺血-再灌注損傷（ischemia-reperfusioninjury）在缺血前短暫、間歇地阻斷冠狀動(dòng)脈，可以減輕因長(zhǎng)時(shí)間缺血所造成的組織損傷以及心肌梗塞的范圍，而稱之為缺血預(yù)適應(yīng)（preconditioning6

病理生理學(xué)概述再灌注損傷的概念（concepte）在缺血后短暫、間歇地阻斷動(dòng)脈供血，可減輕再灌注損傷及梗塞范圍，從而獲得與缺血預(yù)適應(yīng)相似的效果，而稱之為缺血后適應(yīng)（postconditioning）7

病理生理學(xué)概述1234h損傷程度加重單純?nèi)毖毖俟鄬?shí)驗(yàn)與臨床資料證明冠脈重新恢復(fù)血流后，有可能造成更嚴(yán)重的心肌損傷

概述第一節(jié)原因和條件第二節(jié)發(fā)生機(jī)制第三節(jié)器官的功能代謝變化第四節(jié)防治的病理生理基礎(chǔ)一、常見的原因組織器官缺血后恢復(fù)血液供應(yīng)某些新的醫(yī)療技術(shù)的應(yīng)用體外循環(huán)下心臟手術(shù)以及心肺復(fù)蘇等10

病理生理學(xué)冠狀動(dòng)脈疾病經(jīng)皮冠脈成形術(shù)冠脈搭橋心臟介入手術(shù)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈腔內(nèi)成形術(shù)（PTCA）放置支架PTCA結(jié)合支架治療冠心病患者，成功率較高，長(zhǎng)期生存率較高

冠脈支架置入前后1967年，Bulkley和Hutchins發(fā)現(xiàn)冠脈血管再通后的病人發(fā)生心肌細(xì)胞反常性壞死。

二、常見的條件1.缺血時(shí)間缺血時(shí)間短——恢復(fù)血供后再灌注損傷不明顯缺血時(shí)間長(zhǎng)——恢復(fù)血供后再灌注損傷明顯2.缺血程度側(cè)支循環(huán)易形成者

不易發(fā)生再灌注損傷盡早實(shí)施再灌注者需氧程度高易發(fā)生再灌注損（如心、腦）17

病理生理學(xué)二、常見的條件3.再灌注的條件再灌注壓力愈高，損傷愈嚴(yán)重適當(dāng)降低灌注液的溫度、pH值，可減輕損傷減少灌注液的Ca2+、Na+含量，可減輕損傷18

病理生理學(xué)再灌注時(shí)的壓力大小再灌注液的溫度高低再灌注液的pH水平再灌注液的電解質(zhì)濃度

概述第一節(jié)原因和條件第二節(jié)發(fā)生機(jī)制第三節(jié)器官的功能代謝變化第四節(jié)防治的病理生理基礎(chǔ)一、自由基的作用二、鈣超載三、白細(xì)胞的作用第二節(jié)缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制一、自由基的作用（一）自由基的概念自由基（freeradical）是外層電子軌道上含有單個(gè)不配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。自由基的種類很多，可分為：21

病理生理學(xué)1.非脂性自由基

2.脂性自由基

3.其他自由基自由基化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡瑯O易與其生成部位的其它物質(zhì)發(fā)生連鎖反應(yīng)。1、自由基與離子的不同：自由基是共價(jià)健化合物發(fā)生均裂產(chǎn)物或者是氧在還原過程中電子轉(zhuǎn)移。如：H2O—H.+OH.，O2+e—O2.，離子是共價(jià)健化合物異裂（解離）產(chǎn)物，如：H2O——H++OH-2、自由基外層軌道上不配對(duì)電子有配對(duì)傾向，易于失去電子（氧化）或獲得電子（還原）A、存在時(shí)間短（平均壽命僅1ms)B、化學(xué)性質(zhì)極其活潑3、病理情況下，自由基生成過多或者清除不足

——生物大分子損傷自由基的概念要強(qiáng)調(diào)的幾點(diǎn)：氧自由基O2線粒體98~99%ATP1~2%NADPH氧化酶黃嘌呤氧化酶P450細(xì)胞色素單加氧酶超氧陰離子O2-羥自由基·OH單線態(tài)氧1O2SODH2O2谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）過氧化氫酶（CAT）清除一氧化氮和脂性自由基精氨酸NOSNO氧自由基過氧亞硝酸根ONOO-多聚不飽和脂肪酸氧自由基烷氧自由基LO·烷過氧自由基LOO·活性氧：化學(xué)性質(zhì)活潑的含氧物質(zhì)。O2O2-·H2O2OH·H2OSODCATe-+H+e-+H+e-+H+e-細(xì)胞色素氧化酶ONOO-NOFenton反應(yīng)OH·（二）自由基的代謝（三）IRI導(dǎo)致自由基增多的機(jī)制黃嘌呤氧化酶形成增多中性粒細(xì)胞聚集及激活線粒體損傷兒茶酚胺自氧化增加1.黃嘌呤氧化酶形成增多28

病理生理學(xué)（三）缺血-再灌注時(shí)自由基生成增多的機(jī)制黃嘌呤氧化酶在自由基生成增多中的作用

黃嘌呤氧化酶(XO)10%

黃嘌呤脫氫酶(XD)90%

Ca+2依賴性蛋白酶1.黃嘌呤氧化酶形成增多（三）缺血-再灌注時(shí)自由基生成增多的機(jī)制2.中性粒細(xì)胞聚集及激活中性粒細(xì)胞在吞噬活動(dòng)時(shí)耗氧量顯著增加，所攝取的氧絕大部分經(jīng)細(xì)胞內(nèi)NADPH氧化酶和NADH氧化酶的催化31

病理生理學(xué)（三）缺血-再灌注時(shí)自由基生成增多的機(jī)制

O2H2O2

HOCl

NADPHoxidaseNADPHMPOMPO

NADP+neutrophil

OH

NO

O2

-

OONO-

OH

白細(xì)胞吞噬時(shí)伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象，稱呼吸爆發(fā)(RespiratoryBurst)。

3.線粒體膜損傷33

病理生理學(xué)（三）缺血-再灌注時(shí)自由基生成增多的機(jī)制3、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加4.兒茶酚胺增加和氧化增強(qiáng)35

病理生理學(xué)（三）缺血-再灌注時(shí)自由基生成增多的機(jī)制

兒茶酚胺增加氧化產(chǎn)物自由基增多各種應(yīng)激交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)（+）異丙腎上腺素去甲腎上腺素腎上腺素36（四）自由基引起缺血-再灌注的機(jī)制自由基對(duì)生物膜的損傷作用1.膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)，表現(xiàn)為（1）破壞膜的正常結(jié)構(gòu)（2）促進(jìn)自由基及其他生物活性物質(zhì)的形成（3）減少ATP生成37

病理生理學(xué)（四）自由基引起缺血-再灌注的機(jī)制自由基再灌注損傷互為因果2.蛋白質(zhì)功能抑制（1）直接作用38

病理生理學(xué)（四）自由基引起缺血-再灌注的機(jī)制2.蛋白質(zhì)功能抑制（2）間接作用39

病理生理學(xué)（四）自由基引起缺血-再灌注的機(jī)制交聯(lián)聚合脂質(zhì)過氧化膜脂質(zhì)抑制膜受體、G蛋白鈣泵鈉泵與

Na+/Ca2+交換系統(tǒng)（－）細(xì)胞腫脹、鈣超載

與效應(yīng)器的偶聯(lián)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙3.核酸及染色體破壞主要表現(xiàn)為40

病理生理學(xué)（四）自由基引起缺血-再灌注的機(jī)制生物學(xué)與醫(yī)學(xué)中的自由基

自由基啊!你仿佛時(shí)刻在顯露

從造奶酪的脂質(zhì)

到美酒中的亞硫酸鹽

你在陽(yáng)光中形成

在煙霧中漂浮

你滲入食物

一旦接觸機(jī)體，就繁殖增生。

自由基?。「闻K是你的搖藍(lán)，

藥物溶劑、殺蟲劑……

都是制造你的原料。

你的生命力極強(qiáng)，

甚至出沒在蘑菇肼天地

古往今來，自由自在，

自由基啊！你生性兇殘，

梗塞人的心臟

縮短人的年華，

變異人的基因。

你的成因及原理，

人們?cè)谧h論紛紛。

自由基?。∧阃鹑缬撵`，

有時(shí)紋絲不動(dòng)，

有時(shí)無動(dòng)于衷。

有時(shí)轉(zhuǎn)眼即逝，

無損秋毫，有時(shí)露出猙獰面目，

侵蝕、摧殘人們,

分光計(jì)、捕捉劑是你的敵人。

自由基啊自由基！

你的復(fù)雜身世

專家們僅覺查三分，

你的其它奧妙

還待深入探明。

一、自由基的作用二、鈣超載的作用三、白細(xì)胞的作用第二節(jié)缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制二、鈣超載的作用鈣超載（calciumoverload）——系指各種原因引起的細(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的現(xiàn)象。45

病理生理學(xué)二、鈣超載的作用維持細(xì)胞內(nèi)外鈣濃度差的因素：46

病理生理學(xué)二、鈣超載的作用47細(xì)胞Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖①電壓依賴性鈣通道；②細(xì)胞膜鈣泵；③Na+/Ca2+交換；④胞漿結(jié)合鈣；⑤線粒體滲透性轉(zhuǎn)導(dǎo)孔；⑥肌漿網(wǎng)；⑦細(xì)胞膜結(jié)合鈣Ca2+Ca2+Na2+ATPADP＋Pi鈣超載的發(fā)生機(jī)制Ca2+Ca2+ATP減少Na2+H+Ca2+

鈣超載的發(fā)生機(jī)制1.Na+-Ca2+交換異常（1）直接激活（細(xì)胞內(nèi)高Na+對(duì)Na+/Ca2+交換體的作用）

Na+/Ca2+交換蛋白的反向運(yùn)轉(zhuǎn)50（一）再灌注導(dǎo)致鈣超載的機(jī)制Ca2+Na+正常時(shí)：Na+內(nèi)流，Ca2+外排Ca2+Na+再灌注時(shí)：Na+外排，Ca2+內(nèi)流ischemiareperfusionNa+Ca++IncreasedNa+-Ca2+exchangeNa+細(xì)胞內(nèi)高Na+對(duì)Na+／Ca++交換蛋白的直接激活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→Ca2+進(jìn)入細(xì)胞K+Na+3Na+Ca2+ATP↓Na+↑Ca2+↑1.Na+-Ca2+交換異常（2）間接激活（細(xì)胞內(nèi)高H+對(duì)Na+/Ca2+交換體的作用）53（一）再灌注導(dǎo)致鈣超載的機(jī)制Ca2+Na+

再灌注時(shí)細(xì)胞外H+降低：胞內(nèi)H+外排，Na+內(nèi)流，隨后Na+外流并伴隨Ca2+內(nèi)流Na+H+

H+Na+H+ischemiareperfusionNa+H+Ca++H+細(xì)胞內(nèi)高H+對(duì)Na+／Ca++交換蛋白的間接激活3Na+Ca2+H+Na+再灌時(shí)H+↓H+↑Na+↑Ca2+↑缺血時(shí)H+↑2）細(xì)胞內(nèi)高H+對(duì)Na+／Ca++交換蛋白的間接激活細(xì)胞間液H+↓，細(xì)胞內(nèi)↑組織間液、細(xì)胞內(nèi)pH↓缺血糖酵解↑ATP生成↓H+生成↑Na+-K+泵功能障礙Na+-Ca2+交換蛋白Ca2+運(yùn)入，Na+運(yùn)出Na+-H+交換↑細(xì)胞內(nèi)鈣超載細(xì)胞內(nèi)Na+濃度↑再灌注鈣超載機(jī)制2.蛋白激酶C（PKC）激活57（一）再灌注導(dǎo)致鈣超載的機(jī)制2.蛋白激酶C(PKC)激活3.生物膜損傷（1）細(xì)胞膜損傷（2）線粒體膜損傷（3）肌漿網(wǎng)膜損傷58

病理生理學(xué)（一）再灌注導(dǎo)致鈣超載的機(jī)制1.細(xì)胞膜損傷2.線粒體膜損傷3.蛋白酶激活4.加重酸中毒59

病理生理學(xué)（二）鈣超載導(dǎo)致再灌注損傷的機(jī)制鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制線粒體肌漿網(wǎng)損傷刺激肌漿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一、自由基的作用二、鈣超載的作用三、白細(xì)胞的作用第二節(jié)缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制三、白細(xì)胞的作用（一）缺血-再灌注時(shí)白細(xì)胞增多的機(jī)制

1.黏附分子生成增多黏附分子——由細(xì)胞合成的，可促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間黏附的一類大分子物質(zhì)的總稱，包括：62

病理生理學(xué)2.趨化因子生成增多組織損傷時(shí)，細(xì)胞膜磷脂降解，花生四烯酸代謝產(chǎn)物增多；如：使微循環(huán)中白細(xì)胞進(jìn)一步增加。63

病理生理學(xué)（一）缺血-再灌注時(shí)白細(xì)胞增多的機(jī)制無復(fù)流現(xiàn)象(no-reflowphenomenon

)

恢復(fù)血液灌注后，缺血區(qū)依然得不到充分血流灌注的現(xiàn)象稱無復(fù)流現(xiàn)象

.

1.微血管損傷(1)微血管內(nèi)血液流變性改變

三、白細(xì)胞的作用(2)微血管口徑的改變(3)微血管通透性增高2.細(xì)胞損傷

IRI的主要發(fā)病機(jī)制再灌注中性粒細(xì)胞無復(fù)流致炎因子↑氧自由基↑鈣超載細(xì)胞損傷缺血O2Ca2+細(xì)胞壞死缺血損傷恢復(fù)其中鈣超載是不可逆損傷的共同通路67第三節(jié)缺血-再灌注損傷時(shí)器官的功能、代謝變化

病理生理學(xué)一、心肌缺血-再灌注損傷的變化（一）心功能變化68

病理生理學(xué)一、心肌缺血-再灌注損傷的變化心肌頓抑——心肌缺血-再灌注損傷的表現(xiàn)形式之一，自由基和細(xì)胞內(nèi)鈣超載是心肌頓抑的主要機(jī)制。69

病理生理學(xué)再細(xì)胞Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖2.再灌注性心律失常發(fā)生機(jī)制：70

病理生理學(xué)（一）心功能變化71

病理生理學(xué)（二）心肌能量代謝變化嚴(yán)重缺血心肌ATP磷酸肌酸自由基鈣超載再灌注心肌ATP磷酸肌酸ADPAMP腺苷、肌苷次黃嘌呤缺血心肌纖維結(jié)構(gòu)破壞（出現(xiàn)嚴(yán)重收縮帶、肌絲斷裂、溶解）。線粒體極度腫脹、嵴斷裂、溶解，空泡形成、基質(zhì)內(nèi)致密物增多。72

病理生理學(xué)（三）心肌結(jié)構(gòu)的變化二、腦缺血-再灌注損傷的變化（一）腦能量代謝變化73

病理生理學(xué)游離脂肪酸ATP磷酸肌酸葡萄糖cAMPcGMP腦缺血激活磷脂酶再灌注磷脂降解（+）與不飽和脂肪酸反應(yīng)與游離脂肪酸反應(yīng)自由基脂質(zhì)過氧化反應(yīng)74

病理生理學(xué)（二）腦組織學(xué)變化正常海馬海馬細(xì)胞壞死海馬細(xì)胞凋亡1.興奮性氨基酸毒作用2.自由基的作用3.鈣超載的作用75

病理生理學(xué)（三）缺血-再灌注引起腦