1、第七章第七章（Ischemia Reperfusion injury） 中南大學(xué)病理生理學(xué)教研室中南大學(xué)病理生理學(xué)教研室張華莉張華莉患者，男，患者，男，5454歲，因胸悶、大汗歲，因胸悶、大汗1h1h入急診病房。體入急診病房。體查：血壓查：血壓65/40mmHg65/40mmHg，意識淡漠，心率，意識淡漠，心率3737次次/min/min，律齊。既往有高血壓病史律齊。既往有高血壓病史1010年，否認(rèn)冠心病史。心電年，否認(rèn)冠心病史。心電圖示圖示度房室傳導(dǎo)阻滯。給予阿托品、多巴胺、低度房室傳導(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。入院上午分子右旋糖酐等進(jìn)行擴(kuò)冠治療。入院上午101

2、0時(shí)用尿激時(shí)用尿激酶靜脈溶栓。酶靜脈溶栓。1010時(shí)時(shí)4040分出現(xiàn)陣發(fā)性心室顫動(dòng)（室分出現(xiàn)陣發(fā)性心室顫動(dòng)（室顫），立即給予除顫，至顫），立即給予除顫，至11 11時(shí)時(shí)2020分反復(fù)發(fā)生室性心動(dòng)分反復(fù)發(fā)生室性心動(dòng)過速、室顫，共除顫過速、室顫，共除顫7 7次，同時(shí)給予利多卡因、小劑次，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)，意識量異丙腎上腺素后心律轉(zhuǎn)為竇性，血壓平穩(wěn)，意識清楚。冠狀動(dòng)脈造影證實(shí)：右冠狀動(dòng)脈上段清楚。冠狀動(dòng)脈造影證實(shí)：右冠狀動(dòng)脈上段85%85%狹狹窄，中段窄，中段78%78%狹窄。狹窄。病例分析病例分析為什么在溶栓后出現(xiàn)嚴(yán)重的心律失常為什么在溶栓后出現(xiàn)嚴(yán)重的心

3、律失常? ?認(rèn)識就從這簡單現(xiàn)象開始認(rèn)識就從這簡單現(xiàn)象開始 在心肌缺血恢復(fù)血流后，在心肌缺血恢復(fù)血流后，缺血心肌的損傷反而加重缺血心肌的損傷反而加重從實(shí)踐到理論地總結(jié)從實(shí)踐到理論地總結(jié)活性氧的作用活性氧的作用鈣超載鈣超載白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙高能磷酸化合物生成障礙（一）活性氧和自由基的概念和種類（一）活性氧和自由基的概念和種類氧自由基氧自由基 單線態(tài)氧單線態(tài)氧( (1O2) ) 過氧化氫過氧化氫( (H2O2) ) 1 1、活性氧、活性氧(reactive oxygen species, ROS) 指化學(xué)性質(zhì)活潑的含氧代謝物。指化學(xué)性質(zhì)活潑的含氧代謝物。脂氫過氧化物脂氫過

4、氧化物及其裂解產(chǎn)物及其裂解產(chǎn)物一、活性氧的作用一、活性氧的作用2 2、自由基、自由基 (free radical):指外層電子軌道上含指外層電子軌道上含 有單個(gè)不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子有單個(gè)不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子 的總稱。的總稱。化學(xué)性質(zhì)活化學(xué)性質(zhì)活潑潑氧化性強(qiáng)氧化性強(qiáng)半衰期短半衰期短Reactive species Half-life (s)Hydroxyl radical ( OH)Alcoxyl radical (RO )Singlet oxygen (1O2)Peroxynitrite anion (ONOO-)Peroxyl radical (ROO )Nitric o

5、xide ( NO)Semiquinone radicalHydrogen peroxide (H2O2)Superoxide anion (O2 -)Hypochlorous acid (HOCl)10-910-610-50.05 1.071 - 10minutes/hoursspontan. hours/days(accelerated by enzymes)spontan. hours/days(by SOD accel. to 10-6)dep. on substratePhysiol conc. (mol/l)10-910-9 - 10-710-12 - 10-112 2、自由基、自

6、由基 ( (free radical): ):指外層電子軌道上含指外層電子軌道上含 有單個(gè)不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子有單個(gè)不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子 的總稱。的總稱。種類：種類：氧自由基氧自由基 脂性自由基脂性自由基 氮中心自由基氮中心自由基98% 1-2%4e- + 4H+細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng) SOD氧自由基氧自由基 (oxygen free radical)：以氧為以氧為 中心的自由基稱為氧自由基。如：超氧中心的自由基稱為氧自由基。如：超氧 陰離子陰離子(O2 )、羥自由基羥自由基(OH )O2SLOW2FAST2脂性自由基指氧自由基與多不飽和脂肪脂性自由基指氧自由

7、基與多不飽和脂肪 酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物，包括酸作用后生成的中間代謝產(chǎn)物，包括 烷自由基烷自由基（L）、）、烷氧自由基烷氧自由基（LO）、）、 烷過氧自由基烷過氧自由基（LOO）等。等。 氮中心自由基氮中心自由基: : 包括一氧化氮（包括一氧化氮（NO）、）、 過氧亞硝基陰離子（過氧亞硝基陰離子（ONOO-）L-精氨酸精氨酸iNOSNADPHNADP+L-胍氨酸胍氨酸 + NOO2NO + O2 ONOO-ONOO- NO2 + OH + H+H2O雙自由基雙自由基半衰期很短半衰期很短半衰期較長半衰期較長抗氧化酶抗氧化酶SODCAT過氧化物酶過氧化物酶2H2O2 2H2O + O2CAT清

8、除清除H2O2O2. . + + O2. . + 2H + 2H+ + H H2 2O O2 2 +O +O2 2SOD( (二二) )活性氧的清除活性氧的清除Mn-SODCuZn- SOD霍金與霍金與CuZn- SODCuZn- SOD突變所致的脊髓側(cè)索硬化癥突變所致的脊髓側(cè)索硬化癥非酶性抗氧化物非酶性抗氧化物半胱氨酸半胱氨酸維生素維生素C CGSHGSH還原還原OO2 2、1 1OO2 2、脂質(zhì)自由基脂質(zhì)自由基清除清除1 1OO2 2，抑，抑制脂質(zhì)過氧化制脂質(zhì)過氧化協(xié)助維持維生協(xié)助維持維生素素E E的活性狀態(tài)的活性狀態(tài)H2O2 + 2GSH 2H2O + GSSGGSHpx1. 1. 線粒

9、體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加 2. 2. 血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)黃嘌呤氧化酶形成增加 3. 3. 白細(xì)胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧白細(xì)胞呼吸爆發(fā)產(chǎn)生大量活性氧 4. 4. 兒茶酚胺的自身氧化兒茶酚胺的自身氧化5. 5. 體內(nèi)清除活性氧的能力下降體內(nèi)清除活性氧的能力下降 1 1、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加、線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加 黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶( (XOXO) ) 10%10% 黃嘌呤脫氫酶黃嘌呤脫氫酶( (XDXD) 90%) 90%CaCa+2+2依賴性蛋白酶依賴性蛋白酶白細(xì)胞吞噬時(shí)伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象

10、，稱白細(xì)胞吞噬時(shí)伴耗氧量顯著增加的現(xiàn)象，稱呼吸爆發(fā)呼吸爆發(fā)。 缺氧缺氧交感交感- -腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮兒茶酚胺分泌增多兒茶酚胺分泌增多代償調(diào)節(jié)作用代償調(diào)節(jié)作用氧化產(chǎn)生氧自由基氧化產(chǎn)生氧自由基4 4、兒茶酚胺的自身氧化、兒茶酚胺的自身氧化 5 5、體內(nèi)清除活性氧的能力下降、體內(nèi)清除活性氧的能力下降 （四）活性氧的損傷作用（四）活性氧的損傷作用1. 膜脂質(zhì)過氧化（膜脂質(zhì)過氧化（ lipid peroxidation） -S-S-CH3-S-脂質(zhì)脂質(zhì)- -脂質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)交聯(lián)OOHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO從氧化的脂肪從氧化的脂肪酸釋出的酸釋出的 丙二醛丙二醛MDAMDA 細(xì)胞膜

11、結(jié)構(gòu)破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)破壞 細(xì)胞器膜結(jié)構(gòu)破壞細(xì)胞器膜結(jié)構(gòu)破壞 溶酶體破裂釋放溶酶體酶，破壞細(xì)胞溶酶體破裂釋放溶酶體酶，破壞細(xì)胞 線粒體腫脹、功能障礙，產(chǎn)能減少線粒體腫脹、功能障礙，產(chǎn)能減少 肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)Ca Ca 2+2+ -ATP -ATP酶活性降低使攝取的酶活性降低使攝取的 Ca Ca 2+2+ 減少，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超負(fù)荷減少，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣超負(fù)荷 脂質(zhì)信號分子生成異常脂質(zhì)信號分子生成異常蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)斷裂斷裂蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -蛋蛋白質(zhì)交聯(lián)白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-脂質(zhì)脂質(zhì)- -脂質(zhì)交聯(lián)脂質(zhì)交聯(lián)O二硫交聯(lián)二硫交聯(lián)脂質(zhì)脂質(zhì)- -蛋白蛋白 質(zhì)交聯(lián)質(zhì)交聯(lián)氨基酸氨基酸 氧化氧化OHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧

12、化OHHO2. 2. 蛋白質(zhì)失活蛋白質(zhì)失活 80%80%由由OHOH所致所致活性氧的作用活性氧的作用鈣超載鈣超載白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙高能磷酸化合物生成障礙( (一一) )細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)Ca Ca 2+2+的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)Na Na + + -Ca -Ca 2+2+載體載體Ca2+2+ B Pr線粒體線粒體肌漿網(wǎng)肌漿網(wǎng)Ca 2+2+ Ca 2+2+ Ca2+泵Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7-7M MVOCROC二、鈣超載二、鈣超載（二）細(xì)胞內(nèi)鈣超載的產(chǎn)生機(jī)制（二）細(xì)胞內(nèi)鈣超載的產(chǎn)生機(jī)制 各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)鈣含量異常各種原因引

13、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，稱為障礙的現(xiàn)象，稱為鈣超載（鈣超載（calcium overload） 定義定義12 Na2 Na+ +/Ca/Ca2+2+交換異常交換異常3 3 兒茶酚胺增多兒茶酚胺增多4 4 活性氧產(chǎn)生增加活性氧產(chǎn)生增加1 1、線粒體功能障礙、線粒體功能障礙2 2、激活鈣依賴性降解酶、激活鈣依賴性降解酶 3 3、促進(jìn)活性氧生成、促進(jìn)活性氧生成 4 4、破壞細(xì)胞骨架、破壞細(xì)胞骨架 活性氧的作用活性氧的作用鈣超載鈣超載白細(xì)胞的作用白細(xì)胞的作用高能磷酸化合物生成障礙高能磷酸化合物生成障礙（一）（一）白細(xì)胞聚集的機(jī)制白

14、細(xì)胞聚集的機(jī)制SELECTINSProgressive ActivationINTEGRINSCaptureSlow RollingFirm AdhesionTransmigrationRolling趨化因子趨化因子粘附分子（粘附分子（adhesion molecule)三、白細(xì)胞的作用三、白細(xì)胞的作用 粘附分子（粘附分子（adhesion molecule) 指細(xì)胞合成的、可促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)指細(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)之間粘附的一類大分子的總稱，胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間粘附的一類大分子的總稱，如整合素、選擇素、細(xì)胞間粘附分子、血管細(xì)胞如整合素、選擇素、細(xì)胞間粘附分子、

15、血管細(xì)胞粘附分子及血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子等。粘附分子及血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子等。功能：維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整功能：維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 無復(fù)流現(xiàn)象無復(fù)流現(xiàn)象(no-reflow phenomenon ) 恢復(fù)血液灌注后，缺血區(qū)依然得不到充分血恢復(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)象流灌注的現(xiàn)象稱無復(fù)流現(xiàn)象 . （二）白細(xì)胞聚集在缺血（二）白細(xì)胞聚集在缺血- -再灌注損傷中的作用再灌注損傷中的作用1. 阻塞微循環(huán)阻塞微循環(huán) 2 2釋放活性氧釋放活性氧 3 3釋放各種顆粒成分釋放各種顆粒成分4. 4. 產(chǎn)生各種細(xì)胞因子產(chǎn)生各種細(xì)胞因子 四、高能磷酸化合物生成障

16、礙四、高能磷酸化合物生成障礙1 1線粒體受損線粒體受損 2 2ATPATP合成的前身物質(zhì)減少合成的前身物質(zhì)減少Ca2+ROSROS鈣超載鈣超載血管內(nèi)皮血管內(nèi)皮- -白細(xì)胞白細(xì)胞代謝、能量改變代謝、能量改變IRI機(jī)制小結(jié)機(jī)制小結(jié)一、心臟缺血一、心臟缺血- -再灌注損傷再灌注損傷心肌頓抑（心肌頓抑（myocardial stunning):myocardial stunning):指心肌經(jīng)短暫指心肌經(jīng)短暫缺血并恢復(fù)供血后，在一段較長時(shí)間內(nèi)處于缺血并恢復(fù)供血后，在一段較長時(shí)間內(nèi)處于“低功能狀態(tài)低功能狀態(tài)”，常需數(shù)小時(shí)或數(shù)天才可恢復(fù)，常需數(shù)小時(shí)或數(shù)天才可恢復(fù)正常功能的現(xiàn)象。正常功能的現(xiàn)象。 自由基和鈣自由基和鈣超載造成的超載造成的心肌損傷及心肌損傷及再灌注后細(xì)再灌注后細(xì)胞內(nèi)外離子胞內(nèi)外離子分布紊亂分布紊亂 心肌缺血性損傷和再灌注