马小茹缺血再灌注损伤.ppt

缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤Ischemia-reperfusion injury I/Rv教教 学学 目目 标标v1 掌握缺血掌握缺血-再灌注损伤的概念及英语词再灌注损伤的概念及英语词汇汇v2 掌握缺血掌握缺血-再灌注损伤的发生机制再灌注损伤的发生机制v3 熟悉心肌、脑缺血熟悉心肌、脑缺血-再灌注损伤的变化再灌注损伤的变化v4 了解其他内容了解其他内容血液再灌注后缺血性损血液再灌注后缺血性损伤伤进一步加重的进一步加重的现象现象 I/RI/R是在临床实践中采用了一些新技术、新方法后出现是在临床实践中采用了一些新技术、新方法后出现的一新课题。这些新技术、新方法在临床的应用大多取得预的一新课题。这些新技术、新方法在临床的应用大多取得预期的疗效，取得较满意的效果。但是也出现同一技术或同一期的疗效，取得较满意的效果。但是也出现同一技术或同一方法治疗同一种疾病不仅未取得预期疗效，反而使原来缺血方法治疗同一种疾病不仅未取得预期疗效，反而使原来缺血的组织出现更为严重的损伤。的组织出现更为严重的损伤。因此，临床工作需要迫切解决这一课题。这也是本章讨因此，临床工作需要迫切解决这一课题。这也是本章讨论的重点。论的重点。概 念研究背景研究背景溶栓疗法溶栓疗法器官移植器官移植体外循环体外循环PTCA冠脉搭桥冠脉搭桥治疗手段的改进治疗手段的改进 I/R I/R研究概况：研究概况：19551955年年 SewellSewell报道，结扎狗冠脉后，如突然解除报道，结扎狗冠脉后，如突然解除结扎恢复血流，部分动物立即发生室颤而死亡。结扎恢复血流，部分动物立即发生室颤而死亡。19601960年年 JenningsJennings第一次提出了心肌第一次提出了心肌I/R概念概念19681968年年 AmesAmes率先报道了率先报道了 脑脑I/RI/R19721972年年 Flore Flore 肾肾I/RI/R19781978年年 Modry Modry 肺肺I/RI/R19811981年年 Greenberg Greenberg 肠肠I/RI/R氧反常氧反常钙反常钙反常pH反常反常低氧低氧/缺氧缺氧正常氧供正常氧供无钙无钙含钙含钙损伤加重损伤加重酸中毒酸中毒纠正酸中毒纠正酸中毒第一节第一节 缺血缺血-再灌注再灌注损伤的原因及条件损伤的原因及条件v组织器官缺血后恢复血液供应组织器官缺血后恢复血液供应 休克时微循环的疏通休克时微循环的疏通 冠脉痉挛缓解冠脉痉挛缓解 心脑肺复苏心脑肺复苏v术后术后 动脉搭桥动脉搭桥 溶栓疗法溶栓疗法 PTCA 体外循环体外循环 器官移植器官移植 断指再植断指再植原 因缺血再灌注损伤的发生条件缺血再灌注损伤的发生条件v 为什么同一种疾病使用同一种治疗措施会出为什么同一种疾病使用同一种治疗措施会出现相反的结果呢？这就是要介绍的缺血再灌注损现相反的结果呢？这就是要介绍的缺血再灌注损伤的发生条件。伤的发生条件。v（一）缺血时间：（一）缺血时间：v实验证明结扎大鼠冠状动脉时间少于实验证明结扎大鼠冠状动脉时间少于5 5分钟再分钟再解除结扎不会发生心肌损伤；结扎时间在解除结扎不会发生心肌损伤；结扎时间在5 51010分分钟之内再解除结扎发生心肌损伤。如果结扎时间钟之内再解除结扎发生心肌损伤。如果结扎时间超过超过1010分钟再解除结扎也不发生心肌损伤。因为分钟再解除结扎也不发生心肌损伤。因为结扎时间短心肌未受影响，而结扎时间过长，心结扎时间短心肌未受影响，而结扎时间过长，心肌已发生了最为严重的损伤坏死。肌已发生了最为严重的损伤坏死。v（二）侧枝循环（二）侧枝循环v（三）组织对缺氧的耐受性（三）组织对缺氧的耐受性：v 耗氧耗能多的组织对缺氧敏感，也即对缺氧不耐耗氧耗能多的组织对缺氧敏感，也即对缺氧不耐受。一旦发生缺血缺氧，组织的代谢、功能首先发生受。一旦发生缺血缺氧，组织的代谢、功能首先发生改变。改变。v因此，心肌、脑组织容易发生缺血再灌注损伤，因此，心肌、脑组织容易发生缺血再灌注损伤，动物（大鼠）的心肌也就成为人类研究缺血再灌注损动物（大鼠）的心肌也就成为人类研究缺血再灌注损伤发生机制的理想材料。伤发生机制的理想材料。v本教材中有关缺血再灌注损伤发生机制的认识大本教材中有关缺血再灌注损伤发生机制的认识大多来源于动物实验。多来源于动物实验。v相反，对缺氧耐受的组织不容易发生缺血再灌注相反，对缺氧耐受的组织不容易发生缺血再灌注损伤。损伤。v（四）再灌注条件：（四）再灌注条件：v 低压、低温、低低压、低温、低PH、低钠、低钙液灌流，可使心、低钠、低钙液灌流，可使心肌再灌注损伤减轻，反之加重再灌注损伤。肌再灌注损伤减轻，反之加重再灌注损伤。第二节第二节 缺血缺血-再灌注损伤的发生机制再灌注损伤的发生机制的作的作用自用自由基由基钙超钙超载载的作的作用白用白细胞细胞一、自由基的作用一、自由基的作用 自由基的概念与类型自由基的概念与类型 外层轨道上含有单个不配对电子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的原子、原子团和分子的总称 1.氧自由基：氧自由基：O2 OH 2.脂性自由基：脂性自由基：L LO LOO 3.其它：其它：Cl CH3 NO概概念念类类型型体内主要活性氧的生物效应及其清除剂体内主要活性氧的生物效应及其清除剂活性氧活性氧生物效应生物效应清除剂或阻断剂清除剂或阻断剂超氧阴离子超氧阴离子 引发脂质过氧化引发脂质过氧化 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶 VE和和V别嘌呤醇别嘌呤醇 钨钨羟自由基羟自由基 氧化氧化/还原其它生物活性还原其它生物活性物质物质二甲基亚砜二甲基亚砜甘露醇甘露醇VCVE谷胱甘肽谷胱甘肽过氧化氢过氧化氢 产生羟自由基产生羟自由基,过氧化氢酶过氧化氢酶谷胱甘肽过氧谷胱甘肽过氧化物酶化物酶髓过氧化物酶髓过氧化物酶VC单线态氧单线态氧 强氧化剂强氧化剂,使脂肪酸自氧使脂肪酸自氧化化谷胱甘肽谷胱甘肽金金尿酸尿酸VCVE烷过氧基烷过氧基 抑制酶活性抑制酶活性磷脂氢过氧化物谷胱磷脂氢过氧化物谷胱烷氧基烷氧基 使生物活性物质交联使生物活性物质交联磷脂氢过氧化物谷胱磷脂氢过氧化物谷胱O2O2OH H2O2H2Oe-e-+2H+e-+H+e-+H+H2O 自由基生成增多的机制自由基生成增多的机制 1.血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶的形成增多血管内皮细胞内黄嘌呤氧化酶的形成增多 2.中性粒细胞中性粒细胞 3.线粒体线粒体 4.儿茶酚胺的自身氧化儿茶酚胺的自身氧化 5.诱导型诱导型NOS表达增强表达增强 6.体内清除活性氧的能力下降体内清除活性氧的能力下降ATPADPAMP缺血缺血期期再灌注再灌注期期腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤核苷次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤 O2H2O2O2O2黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶尿酸尿酸+O2H2O2OH Ca2+1.组织缺血组织缺血ATPATP降解降解ADPAMPADPAMP腺苷肌酐腺苷肌酐次黄嘌呤次黄嘌呤细胞内钙超载细胞内钙超载激活钙依赖的蛋白水解酶激活钙依赖的蛋白水解酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤脱氢酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤黄嘌呤尿酸尿酸脱电子脱电子O2接受电子接受电子氧自由基氧自由基损伤组织损伤组织2.中性粒细胞：呼吸爆发中性粒细胞：呼吸爆发3.线粒体线粒体 4.儿茶酚胺的自身氧化儿茶酚胺的自身氧化 单胺氧化酶肾上腺素肾上腺素 肾上腺素红肾上腺素红+O25.诱导型诱导型NOS表达增强，表达增强，NO生成增多生成增多6.体内清除活性氧的能力下降体内清除活性氧的能力下降缺血缺血激活补体系统激活补体系统细胞膜分解细胞膜分解趋化物质趋化物质激活中性粒细胞激活中性粒细胞细胞色素氧化酶系统功能失调细胞色素氧化酶系统功能失调Ca2+进入线粒体使进入线粒体使Mn-SOD减少，清除减少，清除OFR的能力的能力 自由基的损伤作用自由基的损伤作用 1.膜脂质过氧化膜脂质过氧化 2.蛋白质的功能抑制蛋白质的功能抑制 3.破坏核酸和染色体破坏核酸和染色体 4.细胞间基质破坏细胞间基质破坏 1.膜脂质过氧化膜脂质过氧化 破坏膜的正常结构破坏膜的正常结构 间接抑制膜蛋白的功能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促进自由基及其它生物活性物质生成 减少减少ATP的生成的生成穿膜糖穿膜糖 蛋白蛋白膜表面蛋白膜表面蛋白-SHSH-CH3-S-磷脂磷脂蛋白质蛋白质断裂断裂蛋白质蛋白质-蛋蛋白质交联白质交联-S-S-CH3-S-脂质脂质-脂质交联脂质交联O二硫交联二硫交联脂质脂质-蛋白蛋白 质交联质交联氨基酸氨基酸 氧化氧化OHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂从氧化的脂肪酸释出的肪酸释出的 丙二醛丙二醛1.膜脂质过氧化膜脂质过氧化 破坏膜的正常结构破坏膜的正常结构 间接抑制膜蛋白的功能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促进自由基及其它生物活性物质生成 减少减少ATP的生成的生成2.蛋白质的功能抑制蛋白质的功能抑制蛋白质蛋白质断裂断裂蛋白质蛋白质-蛋蛋白质交联白质交联-S-S-CH3-S-O二硫交联二硫交联脂质脂质-蛋白蛋白 质交联质交联氨基酸氨基酸 氧化氧化3.破坏核酸和染色体破坏核酸和染色体v碱基羟化碱基羟化/DNA断裂断裂v染色体畸变染色体畸变/细胞死亡细胞死亡v 自由基可使碱基羟化或自由基可使碱基羟化或DNA断裂，从断裂，从而引起染色体畸变或细胞死亡，这种作用而引起染色体畸变或细胞死亡，这种作用80%为为OH.所致，因所致，因OH.易与脱氧核酸及易与脱氧核酸及碱基反应并使其结构改变。碱基反应并使其结构改变。4.第二节第二节 缺血缺血-再灌注损伤的发生机制再灌注损伤的发生机制的作的作用自用自由基由基钙超钙超载载的作的作用白用白细胞细胞 二、钙超载二、钙超载（calcium overloadcalcium overload）各种原因引起细胞内钙含量异常增多并导致各种原因引起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。细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象。正常正常:细胞外细胞外Ca2+10-3mol/L 细胞内细胞内Ca2+10-7mol/L细胞外细胞外Ca2+是细胞内是细胞内Ca2+10000倍倍 依赖依赖ATP的钙泵的钙泵 钠钾泵钠钾泵 Na+-Ca2+交换系统交换系统 肌浆网（肌浆网（SR）钙结合蛋白（钙结合蛋白（CaBP)线粒体摄取线粒体摄取细胞膜细胞膜细胞内细胞内维持因素维持因素 二、钙超载二、钙超载（calcium overload）细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制1.Na+/Ca2+交换异常交换异常（1）Na+直接激活直接激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白缺血缺血 ATPNa+泵泵细胞内细胞内Na+激活激活Na+-Ca2+交换蛋白交换蛋白Ca2+进入细胞进入细胞（2）H+间接激活间接激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白v缺血时：无氧代谢缺血时：无氧代谢产生产生H+增多增多v再灌时：组织间液再灌时：组织间液H+迅速减少迅速减少细胞内外较高的细胞内外较高的 H+浓度差浓度差激活激活Na+/H+交换蛋白交换蛋白细胞内细胞内Na+激活钠泵激活钠泵 激活激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白（3）PKC活化活化 间接激活间接激活Na+/Ca2+交换蛋白交换蛋白 Na+/H+1去甲肾上腺素去甲肾上腺素GqPLCP1IP3Ca2+Ca2+肌浆网肌浆网DGPKCH+Na+Ca2+肌丝肌丝(3)PKC对对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活交换蛋白的间接激活二、钙超载二、钙超载 细胞内钙超载的机制细胞内钙超载的机制1.Na1.Na+/Ca/Ca2+2+交换异常交换异常 2.2.生物膜损伤生物膜损伤 细胞膜损伤细胞膜损伤 线粒体及肌浆网膜损伤线粒体及肌浆网膜损伤 缺血组织因能量不足，细胞膜及肌浆网膜的钙离子缺血组织因能量不足，细胞膜及肌浆网膜的钙离子泵活性降低，不能有效将细胞内的钙离子泵至细胞外或泵活性降低，不能有效将细胞内的钙离子泵至细胞外或摄入肌浆网，胞浆中钙离子增多。摄入肌浆网，胞浆中钙离子增多。自由基损伤细胞膜，