缺血再灌注病理生理學課件16、云無心以出岫，鳥倦飛而知還。17、童孺縱行歌，斑白歡游詣。18、福不虛至，禍不易來。19、久在樊籠里，復得返自然。20、羈鳥戀舊林，池魚思故淵。缺血再灌注病理生理學課件缺血再灌注病理生理學課件16、云無心以出岫，鳥倦飛而知還。17、童孺縱行歌，斑白歡游詣。18、福不虛至，禍不易來。19、久在樊籠里，復得返自然。20、羈鳥戀舊林，池魚思故淵。缺血-再灌注損傷(Ischemia-reperfusioninjury)第一節概述(Introduction)缺血再灌注病理生理學課件16、云無心以出岫，鳥倦飛而知還。缺1缺血再灌注病理生理學課件2缺血再灌注病理生理學課件3缺血再灌注病理生理學課件4缺血再灌注病理生理學課件5第二節缺血-再灌注損傷發生的條件(Influencefactorsofischemia-reperfusioninjury)

第二節(Influencefactorsofisc6(Durationofischemia)過長——壞死缺血時間太長或太短均不易發生IRI過短——功能恢復1、缺血時間的長短(Durationofischemia)過長——壞死缺72、再灌注時灌流液的條件反常(calciumparadox):預先用無鈣溶液短暫灌流后，恢復正常含鈣溶液灌流，導致細胞外Ca2+大量內流而引起細胞損傷進一步加重的現象。(Conditionsofreperfusionfluid)

2、再灌注時灌流液的條件反常(calciumpa8氧反常(oxygenparadox):用低氧或無氧灌注液灌注心臟一段時間后恢復正常氧供應，心肌的損傷更趨嚴重的現象。氧反常(oxygenparadox):用低9pH反常(pHparadox):再灌注時迅速糾正缺血組織的酸中毒，損傷反而進一步加重的現象。pH反常(pHparadox):再灌注時10pH反常(pHparadox)再灌注時糾酸損傷加重低氧灌注/缺氧培養復氧損傷加重氧反常(oxygenparadox)鈣反常(calciumparadox)無鈣液灌注含鈣液心肌損傷加重

pH反常(pHparadox)再灌注時糾酸損傷加重低氧灌注113、組織器官缺血前的功能狀態能量貯備及對缺血的敏感性血液循環側支代償情況(Functionalstateoforgansbeforeischemia)

3、組織器官缺血前的功能狀態能量貯備及對缺血的敏感性(F12第三節缺血－再灌注損傷的發生機制(Mechanismsofischemia-reperfusioninjury)第三節(Mechanismsof13(Injuryofreactiveoxygen)活性氧(reactiveoxygen)是化學性質活潑的含氧代謝物，包括氧自由基、單線態氧、過氧化氫、NO脂質過氧化物（LOOH）及其裂解產物脂氧自由基（LO·）、脂過氧自由基（LOO·

）等。一、活性氧的作用(Injuryofreactiveoxygen)14

自由基(freeradical)是指在外層電子軌道含有一個或多個不配對電子的原子、原子團或分子。以氧為中心的自由基稱氧自由基。

單線態氧(1O2)是一種能量較高的激發態氧，其氧分子的同一或不同外層軌道中有兩個自旋方向相反的電子。這種氧分子在紫外光譜中呈現一條單線，故稱單線態氧。一氧化氮(NO)是L-精氨酸在一氧化氮合酶催化下產生的，有一個不配對電子。作用具有雙重性，生理狀態下具有保護作用，能擴張血管、降低血壓、松弛平滑肌，還具有信號傳遞、酶活性調節、免疫調節及抗氧化損傷等生物活性；誘導型NOS作用下大量合成則有毒性作用，不僅作用于鐵蛋白，影響線粒體磷酸化，還可生成·OH等，可能造成組織、細胞損傷。自由基(freeradical)是指在外層電子軌道151.氧自由基(oxygenfreeradical，OFR)自由基的種類(Categoriesoffreeradicals)e-+H+H2Oe-_?O2e-+2H+H2O2e-+H+H2OOH?O2O2·–、OH·、1O2、H2O22.脂性自由基(lipidfreeradical)氧自由基+多價不飽和脂肪酸L.LO.LOO.3.其他(others)Cl.，CH3.，NO等1.氧自由基(oxygenfreeradical，OF16(二)再灌注時活性氧增多的機制

(Mechanismofreactiveoxygengeneration)(二)再灌注時活性氧增多的機制(Mechanismo171.黃嘌呤氧化酶途徑(xanthineoxidasepathway)正常時黃嘌呤氧化酶（xanthineoxidase,XO）占10％，其前身黃嘌呤脫氫酶（xanthinedehydrogenase,XD）占90％。缺血時鈣超載導致XD轉化為XOATP降解，次黃嘌呤增加再灌注時大量氧使次黃嘌呤生成黃嘌呤，再生成尿酸上述兩過程均有氧自由基生成1.黃嘌呤氧化酶途徑(xanthineoxidasepa18(+)(+)缺血,缺氧補體趨化物質中性粒細胞聚集,耗氧氧經NADPH氧化酶和NADH氧化酶催化生成大量氧自由基中性粒細胞的呼吸爆發(respiratoryburst)2.中性粒細胞途徑(neutrophilpathway)(+)(+)缺血,缺氧補體中性粒細胞氧經NADPH氧化酶和N193.線粒體途徑(mitochondrionpathway)缺氧再灌注線粒體Ca2+細胞色素氧化酶功能抑制氧單電子還原氧自由基呼吸鏈傳遞電子效能下降含Mn的SOD呼吸鏈復合體ⅠⅡⅢ3.線粒體途徑(mitochondrionpathway)20缺血,缺氧激活交感-腎上腺髓質系統兒茶酚胺單胺氧化酶氧自由基4.兒茶酚胺自身氧化途徑(catecholamineauto-oxidationpathway)缺血,缺氧激活交感-腎上腺髓質系統兒茶酚胺單胺氧化酶氧自由基215.誘導型NOS表達增強大量NO生成，NO及其代謝產物均可導致組織損傷6.體內清除活性氧的能力下降抗氧化酶類，如超氧化物歧化酶（SOD），過氧化氫酶（CAT）非酶性抗氧化物，如維生素E、谷胱甘肽、白蛋白銅藍蛋白等5.誘導型NOS表達增強大量NO生成，NO及其代謝產物均可導22TargetChemicalalterationPhysiologicalalterationsLipids?Peroxidationofdoublebonds

?Lipid-lipidcross-linking?Membranepermeabilitychanges?Impairmentoforganellefunction?ReceptorconformationchangesProtein?Oxidationofdoublebonds?Oxidationof–SHgroups?Enzymeinhibition?Proteindenaturation?ReceptorconformationchangesCarbohydrates?Oxidationofdoublebonds?Receptorconformationchanges?DenaturationofglycoproteinNucleicacids?Oxidationofdoublebonds?Strandscission?Basemodification?Mutations(三)活性氧的損傷作用(Injuryofreactiveoxygen)

TargetChemicalalterationPhys23(1)破壞膜的正常結構脂質過氧化膜不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸/蛋白質比例失調膜液態性流動性膜通透性Ca2+內流1.膜脂質過氧化作用增強(enhancedlipidperoxidationofmembrane)(1)破壞膜的正常結構脂質膜不飽和不飽和脂肪酸/膜液態性膜24(2)間接抑制膜蛋白功能脂質之間交聯(-)鈣泵、鈉泵Na2+/Ca2+交換蛋白胞內Na2+、Ca2+鈣超載、細胞腫脹(2)間接抑制膜蛋白功能脂質之間交聯(-)鈣泵、鈉泵胞內N25(3)促進自由基及其它生物活性物質生成膜脂質過氧化磷脂酶C磷脂酶D膜磷脂分解花生四烯酸脂氧合酶白三烯過氧化物環氧合酶前列腺素內過氧化物OH.TXA2PG自由基(+)(4)減少ATP生成(3)促進自由基及其它生物活性物質生成膜脂質磷脂酶C膜磷脂26自由基對膜的損傷自由基對膜的損傷27蛋白質變性蛋白質(酶)交聯例：肌纖維蛋白對Ca2+反應性心肌收縮力肌漿網鈣轉運蛋白受損鈣調節異常2.導致蛋白質變性和酶活性降低(proteindenaturalizationanddecreasedactivityofenzymes)核酸堿基的羥化，DNA的斷裂染色體的斷裂3.引起DNA斷裂和染色體畸變(DNAdisruptionandchromosomeaberration)蛋白質變性例：肌纖維蛋白對Ca2+反應性心肌收縮力肌漿網鈣轉28二、細胞鈣超載引起再灌注損傷

(一)細胞鈣超載的機制(Mechanismofcalciumoverload)二、細胞鈣超載引起再灌注損傷(一)細胞鈣超載的機制(Mec29Ca2+Ca2+ATPNa2+H+Ca2+正常細胞Ca2+運轉體系Ca2+Ca2+ATPNa2+H+Ca2+正常細胞Ca230缺血ATP鈉泵活性[Na+]i(+)Na+-Ca2+蛋白酸中毒再灌注組織間隙H+↓細胞內H+仍高(+)Na+-H+交換1.細胞內Na+↑對Na+-Ca2+交換蛋白的直接激活(directactivationofintracellularhighlevelofNa+toNa+-Ca2+exchanger)胞內鈣↑缺血ATP鈉泵活性[Na+]i(+)Na+-Ca2+蛋白酸中312.生物膜損傷致細胞內鈣超載(1)細胞膜損傷缺血膜外板與糖被膜分離Ca2+(+)磷脂酶膜磷脂降解自由基膜脂質過氧化(2)線粒體及肌漿網損傷線粒體和SR釋放Ca2+鈣泵能量不足膜通透性(3)ATP產生2.生物膜損傷致細胞內鈣超載(1)細胞膜損傷缺血膜外板與糖321.線粒體功能障礙線粒體攝Ca2+消耗ATP磷酸鈣↓抑制氧化磷酸化2.激活鈣依賴性降解酶Ca2+(+)ATP磷脂酶膜磷脂分解膜受損花生四烯酸、溶血磷脂(二)細胞內鈣超載引起缺血－再灌注損傷的機制(Mechanismofischemia-reperfusioninjuryinducedbycalciumoverload)1.線粒體功能障礙線粒體消耗ATP抑制氧化2.激活鈣依賴性降333.致心肌心律失常Na+-Ca2+交換Ca2+入致一過性內向離子流遲后除極4.促進活性氧生成Ca2+(+)Ca2+依賴性蛋白酶(XD→XO)5.破壞細胞骨架3.致心肌心律失常Na+-Ca2+Ca2+入致一遲后除極4.34三、白細胞的作用1.趨化因子生成增多(increasedproductionofchemokines)(一)再灌注時白細胞聚集的機制leukotriene、prostaglandin、PAF、kininneutrophils三、白細胞的作用1.趨化因子生成增多(increasedp352.細胞黏附分子生成增多(increasedproductionofadhesionmolecules)Integrinselectin2.細胞黏附分子生成增多Integrinselectin36(二)白細胞聚集引起缺血－再灌注損傷的機制1.阻塞微循環無復流現象

(二)白細胞聚集引起缺血－再灌注損傷的機制1.阻塞微循環37L-selectinVSMCVSMCMyocyteMyocyteMyocyteEndotheliumRollingNeutrophilOFR,C5a,PAF+

+NO,Adenosine_IntegrinsCD11/CD18AdhesionMigrationOFR,ProteasesVSMCVSMCVSMCMyocyteMyocyteMyocyteExtravasationEndotheliumPECAM-1ICAMP-selectinInteractionbetweenendothelialcellsandneutrophils.L-selectinVSMCVSMCMyocyteMyocy382.釋放活性氧3.釋放各種顆粒酶性成分：彈性蛋白酶、膠原酶和凝膠酶非酶性成分：次氯酸和氯胺4.產生各種促炎性細胞因子TNF-、IL-12.釋放活性氧39第四節

缺血－再灌注損傷時機體的功能及代謝變化(Functionalandmetabolicchangesduringischemia-reperfusioninjury)第四節缺血－再灌注損傷時(Functionalandm40(Ischemia-reperfusioninjuryofmyocardium)一、心肌缺血－再灌注損傷1.再灌注性心律失常(reperfusionarrhythmia)

在心肌缺血－再灌注過程中出現的心律失常。(Ischemia-reperfusioninjuryo41在缺血心肌血流恢復后一段時間內，心肌舒縮功能仍不能恢復正常的狀態，稱為心肌頓抑。2.心肌頓抑(myocardialstunning)在缺血心肌血流恢復后2.心肌頓抑42缺血再灌注病理生理學課件433.再灌注對心肌代謝的影響(Influenceofreperfusiononmyocardiummetabolism)線粒體受損能量合成再灌注底物沖走高能磷酸化合物4.再灌注對心肌超微結構的影響(Influenceofreperfusiononultrastru