病理生理学-缺血再灌注课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,缺血-再灌注损伤,(Ischemia-reperfusion injury,),缺血-再灌注损伤(Ischemia-repe,1,第一节 概述,(Introduction),第一节 概述(Introduction),2,概念,(Concept),缺血器官在恢复血液灌注后缺血,性损伤进一步加重的现象，称为缺血,再灌注损伤(ischemia-reperfusion,injury)。,概念(Concept)缺血器官在恢复血,3,研究缺血-再灌注损伤的临床意义,器官缺血后恢复血供：休克、冠脉 痉挛、心脏骤停后复苏,血管再通术：动脉搭桥、PTCA、溶栓疗法,体外循环术,器官移植及断肢再植术,研究缺血-再灌注损伤的临床意义器官缺血后恢复血供：休克、冠脉,4,第二节,缺血-再灌注损伤发生的条件,(Influence factors of ischemia,-reperfusion injury),第二节 (Influence factors of isc,5,(Duration of ischemia),过长坏死,缺血时间太长或太短均不易发生,IRI,过短功能恢复,1、缺血时间的长短,(Duration of ischemia)过长坏死缺,6,2、再灌注时灌流液的条件,反常(calcium paradox):预先用,无钙溶液短暂灌流后，恢复正常含钙,溶液灌流，导致细胞外Ca2+大量内流,而引起细胞损伤进一步加重的现象。,(Conditions of reperfusion fluid),2、再灌注时灌流液的条件 反常(calcium pa,7,氧反常,(oxygen paradox):,用低,氧或无氧灌注液灌注心脏一段时,间后恢复正常氧供应，心肌的损,伤更趋严重的现象。,氧反常(oxygen paradox):用低,8,pH,反常,(pH paradox):,再灌注时,迅速纠正缺血组织的酸中毒，损伤,反而进一步加重的现象。,pH反常(pH paradox):再灌注时,9,pH反常(pH paradox),再灌注时纠酸,损伤加重,低氧灌注/缺氧培养,复氧,损伤加重,氧反常(oxygen paradox),钙反常(calcium paradox),无钙液灌注,含钙液,心肌损伤加重,pH反常(pH paradox)再灌注时纠酸损伤加重低氧灌注,10,3、组织器官缺血前的功能状态,能量贮备及对缺血的敏感性,血液循环侧支代偿情况,(Functional state of organs before ischemia),3、组织器官缺血前的功能状态 能量贮备及对缺血的敏感性(F,11,第三节,缺血再灌注损伤的发生机制,(Mechanisms of,ischemia-reperfusion injury),第三节 (Mechanisms of,12,(Injury of reactive oxygen),活性氧(reactive oxygen)是化学性质活泼的含氧代谢物，包括氧自由基、单线态氧、过氧化氢、NO脂质过氧化物（LOOH）及其裂解产物脂氧自由基（LO,）、脂过氧自由基（LOO,）等。,一、活性氧的作用,(Injury of reactive oxygen),13,自由基(free radical)是指在外层电子轨道含有一个或多个不配对电子的原子、原子团或分子。以氧为中心的自由基称氧自由基。,单线态氧(,1,O,2,)是一种能量较高的激发态氧，其氧分子的同一或不同外层轨道中有两个自旋方向相反的电子。这种氧分子在紫外光谱中呈现一条单线，故称单线态氧。,一氧化氮(NO)是L-精氨酸在一氧化氮合酶催化下产生的，有一个不配对电子。作用具有双重性，生理状态下具有保护作用，能扩张血管、降低血压、松弛平滑肌，还具有信号传递、酶活性调节、免疫调节及抗氧化损伤等生物活性；诱导型NOS作用下大量合成则有毒性作用，不仅作用于铁蛋白，影响线粒体磷酸化，还可生成,OH等，可能造成组织、细胞损伤。,自由基(free radical)是指在外层电子轨道,14,1.,氧自由基(,oxygen free radical，OFR,),自由基的种类,(Categories of free radicals),e,-,+H,+,H,2,O,e,-,_,O,2,e,-,+2H,+,H,2,O,2,e,-,+H,+,H,2,O,OH,O,2,O,2,、OH、1O,2,、H,2,O,2,2.,脂性自由基(,lipid free radical,),氧自由基,+,多价不饱和脂肪酸,L,.,LO,.,LOO,.,3.其他(others),Cl,.,，CH,3,.,，NO等,1.氧自由基(oxygen free radical，OF,15,(,二,),再灌注时活性氧增多的机制,(Mechanism of reactive oxygen generation),(二)再灌注时活性氧增多的机制 (Mechanism o,16,1.,黄嘌呤氧化酶途径,(xanthine oxidase pathway),正常时,黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase,XO）占10，,其前身黄嘌呤脱氢酶（xanthine dehydrogenase,XD）占90。,缺血时,钙超载导致XD转化为XO,ATP降解，次黄嘌呤增加,再灌注时,大量氧使次黄嘌呤生成黄嘌呤，再生成尿酸,上述两过程均有氧自由基生成,1.黄嘌呤氧化酶途径(xanthine oxidase pa,17,(+),(+),缺血,缺氧,补体,趋化物质,中性粒细胞,聚集,耗氧,氧经NADPH氧化酶和NADH氧化酶催化生成大量氧自由基,中性粒细胞的呼吸爆发(respiratory burst),2.中性粒细胞途径(,neutrophil pathway,),(+)(+)缺血,缺氧补体中性粒细胞氧经NADPH氧化酶和N,18,3.,线粒体途径,(,mitochondrion pathway,),缺氧,再灌注,线粒体Ca,2+,细胞色素,氧化酶,功能抑制,氧单电子还原,氧自由基,呼吸链传递电子效能下降,含Mn的SOD,呼吸链复合体,3.线粒体途径(mitochondrion pathway),19,缺血,缺氧,激活交感-肾上腺髓质系统,儿茶酚胺,单胺氧化酶,氧自由基,4.,儿茶酚胺自身氧化途径,(,catecholamine auto-oxidation pathway,),缺血,缺氧激活交感-肾上腺髓质系统儿茶酚胺单胺氧化酶氧自由基,20,5.诱导型NOS表达增强,大量NO生成，NO及其代谢产物均可导致组织损伤,6.体内清除活性氧的能力下降,抗氧化酶类，如超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT）,非酶性抗氧化物，如维生素E、谷胱甘肽、白蛋白铜蓝蛋白等,5.诱导型NOS表达增强大量NO生成，NO及其代谢产物均可导,21,(,三,),活性氧的损伤作用,(Injury of reactive oxygen),(三)活性氧的损伤作用(Injury of reactive,22,(1)破坏膜的正常结构,脂质,过氧化,膜不饱和,脂肪酸,不饱和脂肪酸/,蛋白质比例失调,膜液态性,流动性,膜通透性,Ca,2+,内流,1.,膜脂质过氧化作用增强,(enhanced lipid peroxidation of membrane),(1)破坏膜的正常结构脂质膜不饱和不饱和脂肪酸/膜液态性膜,23,(2)间接抑制膜蛋白功能,脂质之间交联,(-),钙泵、钠泵,Na,2+,/Ca,2+,交换蛋白,胞内Na,2+、,Ca,2+,钙超载、细胞肿胀,(2)间接抑制膜蛋白功能脂质之间交联(-)钙泵、钠泵胞内N,24,(3)促进自由基及其它生物活性物质生成,膜脂质,过氧化,磷脂酶C,磷脂酶D,膜磷脂分解,花生四烯酸,脂氧合酶,白三烯,过氧化物,环氧合酶,前列腺素内过氧化物,OH,.,TXA,2,PG,自由基,(+),(4)减少ATP生成,(3)促进自由基及其它生物活性物质生成膜脂质磷脂酶C膜磷脂,25,自由基对膜的损伤,自由基对膜的损伤,26,蛋白质变性,蛋白质(酶)交联,例：,肌纤维蛋白对Ca,2+,反应性,心肌收缩力,肌浆网钙转运蛋白受损,钙调节异常,2.,导致,蛋白质变性和酶活性降低,(protein denaturalization and decreased activity of enzymes),核酸碱基的羟化，DNA的断裂,染色体的断裂,3.,引起,DNA,断裂和染色体畸变,(DNA disruption and chromosome aberration),蛋白质变性例：肌纤维蛋白对Ca2+反应性心肌收缩力肌浆网钙转,27,二、细胞钙超载,引起再灌注损伤,(,一,)细胞,钙超载的机制,(Mechanism of calcium overload),二、细胞钙超载引起再灌注损伤(一)细胞钙超载的机制(Mec,28,Ca,2+,Ca,2+,ATP,Na,2+,H,+,Ca,2+,正常细胞Ca,2+,运转体系,Ca2+Ca2+ATPNa2+H+Ca2+正常细胞Ca2,29,缺血,ATP,钠泵活性,Na,+,i,(+),Na,+,-Ca,2+,蛋白,酸中毒,再灌注,组织间隙H,+,细胞内H,+,仍高,(+),Na,+,-H,+,交换,1.,细胞内,Na,+,对,Na,+,-Ca,2+,交换蛋白的直接激活,(,direct activation of intracellular high level of,Na,+,to Na,+,-Ca,2+,exchanger,),胞内钙,缺血ATP钠泵活性Na+i(+)Na+-Ca2+蛋白酸中,30,2.生物膜损伤致细胞内钙超载,(1)细胞膜损伤,缺血,膜外板与糖被膜分离,Ca,2+,(+),磷脂酶,膜磷脂降解,自由基,膜脂质过氧化,(2)线粒体及肌浆网损伤,线粒体和SR释放Ca,2+,钙泵能量不足,膜通透性,(3),ATP产生,2.生物膜损伤致细胞内钙超载(1)细胞膜损伤缺血膜外板与糖,31,1.线粒体功能障碍,线粒体,摄Ca,2+,消耗ATP,磷酸钙,抑制氧化,磷酸化,2.激活钙依赖性降解酶,Ca,2+,(+),ATP,磷脂酶,膜磷脂分解,膜受损,花生四烯酸、溶血磷脂,(,二,),细胞内钙超载引起缺血再灌注损伤的机制,(Mechanism of ischemia-reperfusion injury,induced by calcium overload),1.线粒体功能障碍线粒体消耗ATP抑制氧化2.激活钙依赖性降,32,3.致心肌心律失常,Na,+,-Ca,2+,交换,Ca,2+,入致一,过性内向,离子流,迟后除极,4.促进活性氧生成,Ca,2+,(+),Ca,2+,依赖性蛋白酶(XDXO),5.破坏细胞骨架,3.致心肌心律失常Na+-Ca2+Ca2+入致一迟后除极4.,33,三,、,白细胞的作用,1.,趋化因子生成增多,(increased production of chemokines),(,一,),再灌注时白细胞聚集的机制,leukotriene、prostaglandin、PAF、kinin,neutrophils,三、白细胞的作用1.趋化因子生成增多(increased p,34,2.,细胞黏附分子生成增多,(increased production of adhesion molecules),Integrin,selectin,2.细胞黏附分子生成增多Integrinselectin,35,(,二,),白细胞聚集引起缺血再灌注损伤的机制,1.,阻塞微循环,无复流现象,(二)白细胞聚集引起缺血再灌注损伤的机制 1.阻塞微循环,36,L,-selectin,VSMC,VSMC,Myocyte,Myocyte,Myocyte,Endothelium,Rolling,Neutrophil,OFR,C5a,PAF,+,