药学zjm-2011本-缺血-再灌注.ppt

Coronary artery stents in Atherosclerosis 第十二章第十二章 缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤 （Ischemia Reperfusion Injury，IRI）简 史 认识就从这简单现象开始认识就从这简单现象开始 1 1年，年，Sewell Sewell 结扎狗冠结扎狗冠状动脉后，如突然解除结扎，恢状动脉后，如突然解除结扎，恢复血流，动物室颤而死亡复血流，动物室颤而死亡.年，年，Jennings第一次第一次提出提出心肌再灌注损伤心肌再灌注损伤的概念的概念 在心肌缺血恢复血流后，在心肌缺血恢复血流后，缺血心肌的损伤反而加重缺血心肌的损伤反而加重 临床背景 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 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 基础实验：基础实验：pH paradox oxygen paradox calcium paradox 缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤概念概念：(ischemia-reperfusion injury).缺血的组织、器官经恢复血液灌注缺血的组织、器官经恢复血液灌注后不但不能使其功能和结构恢复，反后不但不能使其功能和结构恢复，反而加重其功能障碍和结构损伤的现象而加重其功能障碍和结构损伤的现象 从实践到理论的总结从实践到理论的总结 第一节第一节 原因和条件原因和条件 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 溶栓疗法溶栓疗法 术后术后 动脉搭桥动脉搭桥 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 一、原一、原 因因 .二、条件二、条件 1 1、缺血、缺氧时间、缺血、缺氧时间 2 2、需氧程度、需氧程度 3 3、侧支循环、侧支循环 4 4、再灌注条件：、再灌注条件：自由基的作用自由基的作用 钙超载钙超载 白细胞的作用白细胞的作用 第二节第二节 IRIIRI的发病机制的发病机制 自由基的作用自由基的作用 （一）自由基的基本知识（一）自由基的基本知识 1.1.自由基的概念和类型自由基的概念和类型 2.2.氧自由基的分类氧自由基的分类 3 3.氧自由基产生氧自由基产生 4 4.氧自由基的清除氧自由基的清除 （一）自由基的基本知识（一）自由基的基本知识 1.1.自由基的概念和类型自由基的概念和类型 一、自由基的作用一、自由基的作用 自由基自由基 (free radical):指外层电子轨道上指外层电子轨道上含有单个不配对电子的原子、原子团和分含有单个不配对电子的原子、原子团和分子的总称。子的总称。化学性质活化学性质活泼泼 氧化性强氧化性强 半衰期短半衰期短 种类：种类：氧自由基氧自由基 脂性自由基脂性自由基 cl.CH3.NO.CH3.NO.等等 氧自由基氧自由基（OxygenOxygen freefree radicalradical，OFROFR）以氧为中心的自由基称为氧自由基以氧为中心的自由基称为氧自由基。超氧阴离子自由基（超氧阴离子自由基（Superoxide anion,）羟自由基（羟自由基（Hydroxyl radical,OH）O2 氧自由基氧自由基 2.2.氧自由基的分类氧自由基的分类 3.氧自由基产生氧自由基产生（Production of oxygen free radical）O2 O2 e O2 OH +H2O 3e 3H+2e O2 H2O2 2H+4e O2 2H2O 4H+4.氧自由基的清除（）低分子清除剂 细胞内外水相：细胞内外水相：半胱氨酸、半胱氨酸、Vit CVit C、谷胱甘肽谷胱甘肽 细胞脂质：细胞脂质：Vit EVit E、Vit AVit A 胞浆：还原性辅酶胞浆：还原性辅酶 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶 (SOD)(SOD)过氧化氢酶过氧化氢酶(CAT)(CAT)过氧化物酶过氧化物酶 （2 2）酶性清除）酶性清除剂 （二）（二）缺血再灌注时缺血再灌注时自由基生成增多自由基生成增多机制机制 黄嘌呤氧化酶形成增多黄嘌呤氧化酶形成增多 中性粒细胞呼吸爆发中性粒细胞呼吸爆发 线粒体单电子还原增多线粒体单电子还原增多 儿茶酚胺自氧化增强儿茶酚胺自氧化增强 1.Increase xanthine oxidase(XO)in VEC 缺血缺血 ATP Ca2+超载超载 Ca2+依赖性蛋白酶依赖性蛋白酶 白细胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象，称呼吸白细胞吞噬时伴耗氧量显著增加的现象，称呼吸 爆发爆发(Respiratory Burst(Respiratory Burst)。2 2、白细胞呼吸爆发产生大量活性氧、白细胞呼吸爆发产生大量活性氧 OONOOONO-OO2 2H H2 2OO2 2NADPHNADPHoxidaseoxidaseNADPHNADPHNADPNADP+OHOH NONOOO2 2 -OHOHOONOOONO-OO2 2H H2 2OO2 2NADPHNADPHoxidaseoxidaseNADPHNADPHNADPNADP+OHOH NONOOO2 2 -OHOHOO2 2H H2 2OO2 2NADPHNADPHoxidaseoxidaseNADPHNADPHNADPNADP+OHOH NONOOO2 2 -OHOH再灌注时，再灌注时，补体激活，补体激活，趋化作用，趋化作用，吸引和激活吸引和激活白细胞白细胞 3 3、线粒体内单电子还原生成氧自由基增加、线粒体内单电子还原生成氧自由基增加 CaCa2+2+进入线粒体进入线粒体 氧经单电子还原氧经单电子还原 O-2 缺氧缺氧 MnSOD 缺氧缺氧 交感交感-肾上腺髓质系统兴奋肾上腺髓质系统兴奋 儿茶酚胺分泌增多儿茶酚胺分泌增多 代偿调节作用代偿调节作用 氧化产生氧自由基氧化产生氧自由基 4 4、儿茶酚胺的自身氧化、儿茶酚胺的自身氧化 儿茶酚胺 Adr 甲基转移酶甲基转移酶 单胺氧化酶单胺氧化酶 香草扁桃酸（正常代谢）香草扁桃酸（正常代谢）肾排出肾排出 应激时80%80%肾上腺素红肾上腺素红 O O-2 2 （三）自由基的损伤作用（三）自由基的损伤作用 1 1、膜脂质过氧化增强：膜脂质过氧化增强：细胞膜结构破坏细胞膜结构破坏 促进自由基生成促进自由基生成 -S-S-CH3-S-脂质脂质-脂质交联脂质交联OOHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂肪从氧化的脂肪酸释出的酸释出的丙二醛丙二醛MDAMDA-S-S-CH3-S-脂质脂质-脂质交联脂质交联OOHHO脂肪酸氧化脂肪酸氧化OHHO从氧化的脂肪从氧化的脂肪酸释出的酸释出的丙二醛丙二醛MDAMDA2.2.蛋白质失活：蛋白质失活：结构蛋白结构蛋白 功能蛋白功能蛋白 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OHHO3.DNA3.DNA损伤损伤 自由基的作用自由基的作用 钙超载钙超载 白细胞的作用白细胞的作用 IRIIRI的发病机制的发病机制 (一一)细胞内细胞内Ca Ca 2+2+的稳态调节的稳态调节 二、钙超载二、钙超载(calcium overload)(calcium overload)Na Na+-Ca Ca 2+2+载体载体Ca2+2+B Pr线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca 2+2+Ca 2+2+Ca2+泵Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7 7M MVOCROCNa Na+-Ca Ca 2+2+载体载体Ca2+2+B Pr线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca 2+2+Ca 2+2+Ca2+泵Ca2+Ca2+Na Na+-Ca Ca 2+2+载体载体Ca2+2+B Pr线粒体线粒体肌浆网肌浆网Ca 2+2+Ca 2+2+Ca2+泵Ca2+Ca2+Ca2+e：10-3MCaCa2+2+ii：1010-7 7M MVOCROC（二）细胞内钙超载的产生机制（二）细胞内钙超载的产生机制 各种原因引起的细胞内钙含量异常各种原因引起的细胞内钙含量异常 增多并导致细胞结构损伤和功能代谢增多并导致细胞结构损伤和功能代谢 障碍的现象，称为障碍的现象，称为钙超载（钙超载（calcium overload）钙超载的机制 1 1 、NaNa+-CaCa2+2+异常交换异常交换 缺氧酸中毒缺氧酸中毒 细胞内细胞内pH 再灌形成细胞内外再灌形成细胞内外pH差差 H+出、出、Na+入细胞入细胞 细胞内细胞内Na+逆向逆向Na+-Ca2+钙超载钙超载 钙超载的机制钙超载的机制 1 Na1 Na+/Ca/Ca2+2+交换异常交换异常 蛋白激酶蛋白激酶C C（PKCPKC）活化的影响）活化的影响 （NENE增多）增多）PIPPIP2 2PKCPKCPKCPKCGqGqGqGqIPIP3 3DAGDAGPLCPLCNENE1 1受体受体CaCa2 2CaCa2 2CaCa2 2H H+NaNa+3Na3Na+CaCa2+2+PIPPIP2 2PKCPKCPKCPKCGqGqGqGqGqGqGqGqIPIP3 3DAGDAGPLCPLCNENE1 1受体受体CaCa2 2CaCa2 2CaCa2 2CaCa2 2CaCa2 2CaCa2 2H H+NaNa+H H+NaNa+3Na3Na+CaCa2+2+钙超载的机制 2.2.细胞膜损伤，通透性细胞膜损伤，通透性 疏松、膜磷脂降解、疏松、膜磷脂降解、OFROFR 3.3.线粒体受损线粒体受损 ATPATP生成减少，钙泵障碍生成减少，钙泵障碍 （二）钙超载引起再灌注损伤的（二）钙超载引起再灌注损伤的机制机制 促进氧自由基生成促进氧自由基生成 加重酸中毒加重酸中毒 破坏细胞（器）膜破坏细胞（器）膜 线粒体功能障碍线粒体功能障碍 激活多种酶激活多种酶 自由基的作用自由基的作用 钙超载钙超载 白细胞的作用白细胞的作用 IRIIRI的发病机制的发病机制 三、白细胞的作用三、白细胞的作用 趋化因子和粘附分子诱发了白细胞聚集趋化因子和粘附分子诱发了白细胞聚集 机械的阻塞作用和炎症反应失控机械的阻塞作用和炎症反应失控 微血管通透性微血管通透性自自由基、粒细胞由基、粒细胞 血液流变学改变血液流变学改变白细胞粘附聚白细胞粘附聚集、血流缓慢集、血流缓慢 微血管口径的改变微血管口径的改变内皮细胞肿胀内皮细胞肿胀 缩血管物质缩血管物质 扩血管物质扩血管物质 引起引起无复流现象无复流现象(no-reflow phenomenon)局部组织在缺血一段时间后，重新恢复血流，不局部组织在缺血一段时间后，重新恢复血流，不能再通，缺血区得不到充分的灌注，称此为能再通，缺血区得不到充分的灌注，称此为无复无复流现象流现象(no(no-reflow phenomenon)reflow phenomenon)。细胞损伤细胞损伤 中性粒细胞介导的再灌注损伤中性粒细胞介导的再灌注损伤 微血管损伤微血管损伤 微血管内血液流变学改变微血管内血液流变学改变 微血管口径改变微血管口径改变 微血管通透性增加微血管通透性增加 再灌注再灌注 损伤损伤 IRIIRI的主要发病机制的主要发病机制 再灌注再灌注 中性粒细胞中性粒细胞 无复流无复流 致炎因子致炎因子 氧自由基氧自由基 钙超载钙超载 细胞损伤细胞损伤 缺血缺血 O O2 2 CaCa2+2+细胞坏死细胞坏死 缺血损伤恢复缺血损伤恢复 第三节第三节 IRIIRI时机体的功能及代谢时机体的功能及代谢变化变化 一、一、IRI