八、缺血-再灌注损伤
ischemia-reperfusion injury：组织器官缺血一段时间，重新恢复血流后，组织损伤程度进一步加重的现象，甚至出现不可逆性的损伤，称为缺血-再灌注损伤
Reperfusion injury refers to damage to caused when supply returns to the tissue after a period of .
原因：缺血+血流重新恢复1.全身循环障碍后恢复血液供应2.组织器官缺血后血流恢复3.某一血管再通后发生机制
条件; 1、缺血时间的长短(过短功能恢复，过长坏死) 2、组织器官缺血前的功能状态（侧支循环，需氧程度）
3.灌注液 高压、高温、高pH、高钠、高钙液灌注 可诱发或加重再灌注损伤
钙反常、氧反常、pH反常(pH paradox)
发生机制
（一）自由基的作用
1、自由基（free radical）：外层轨道上有未配对电子的原子、原子团或分子的总称。自由基性质活泼；易与其他物质反应形成新的自由基
活性氧（reactive oxygen species, ROS）：化学性质较基态氧活泼的含氧物质，包括氧自由基和非氧自由基的含氧产物。
氧化应激：活性氧生成过多或机体氧化能力不足。
-自由基的生成：(1)线粒体是O·2生成的主要场所 (2)某些物质自然氧化：(3)酶催化： XO、NADPH氧化
酶、醛氧化酶(4)毒物作用于细胞
自由基的清除：(1)低分子清除剂（细胞内外水相：半胱氨酸、Vit C、谷胱甘肽 ；细胞脂质：Vit E、 Vit A ；胞浆：还原性辅酶Ⅱ）(2)酶性清除剂 超氧化物歧化酶(MnSOD CuZnSOD) 过氧化氢酶(CAT)其辅基含4个血红素 过氧化物酶(H2O2)(3)蛋白性抗氧化剂 铜篮蛋白
2、缺血-再灌注时自由基生成增多的机制
（1）黄嘌呤氧化酶途径
缺血：ATP↓，Ca离子泵功能↓，Ca离子进入细胞激活Ca离子依赖蛋白酶，促使大量的黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤转化酶；再灌注：ATP分解代谢增强，组织中次黄嘌呤大量堆积。大量氧分子进入缺血组织。黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤进而催化黄嘌呤转变为尿酸，释放出大量电子，以氧分子（脱氢酶途径以NAD+）作为电子受体产生大量超氧阴离子和H2O2
（2）中性粒细胞激活
缺血：补体系统激活或经细胞膜分解产生多种趋化因子，吸引、激活中性粒细胞。
再灌注：氧供应迅速、大量↑，产生大量自由基——呼吸爆发或氧爆发。
（3）、线粒体
缺血：ATP↓，Ca离子进入线粒体↑，线粒体功能受损，氧分子经单电子还原形成超氧阴离子↑；Ca离子进入线粒体↑，SOD、过氧化氢酶减少和活性↓。
再灌注：氧供应迅速、大量↑，超氧阴离子↑
（4）儿茶酚氨的自身氧化
（5）体内清除自由基的能力下降（适应低氧环境，突然高氧）
3、自由基在缺血-再灌注损伤中的作用：（自由基可与脂质、蛋白质、核酸发生氧化反应，导致细胞结构损伤和功能代谢障碍 ）
（1）膜脂质的过氧化，损伤生物膜双键氧化、脂质交联（①破坏膜的正常结构：脂质过氧化使膜性结构中的不饱和脂肪酸减少，膜的液态性、流动性降低，通透性增加。②间接抑制膜蛋白功能，脂质过氧化使膜脂质之间形成交联和聚合，可间接抑制膜蛋白功能，造成离子泵功能异常和受体信号传导障碍。③促进自由基和其他生物活性物质生成。膜脂质过氧化可激活磷脂酶C和磷脂酶D，降解膜磷脂，形成多种血管活性物质：PG、TXA2、白三烯等，促进再灌注损伤。④线粒体膜损伤，减少ATP生成。进一步损伤线粒体
功能，加重缺血组织的能量危机。
（2）蛋白质功能障碍巯基氧化、双键氧化
（3）破坏核酸及染色体双键氧化、DNA断裂 自由基可使碱基羟化或DNA断裂，导致染色体畸变或细胞死亡。
（4）糖类双键氧化 受体构型改变、糖蛋白变性
（二）钙超载: 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障碍的现象。
1.Na-Ca交换异常, (1)细胞内高Na+对Na+/Ca2+交换蛋白的直接激活（缺氧，ATP↓，Na+泵↓）(2)细胞内高H+对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活（缺血时：细胞内外均酸中毒，细胞内启动Na++交换而造成[Na+(3)蛋白激酶活化对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活（儿茶酚胺）
2.生物膜损伤
（1）细胞膜损伤①缺血→细胞膜外板和糖被膜表面分离→Ca2+通透性↑②[Ca2+]i↑→激活磷脂酶→↑膜磷脂降解→膜通透性↑③自由基产生↑→损伤生物膜
（2）肌浆网膜损伤 线粒体膜损伤，ATP产生↓
结果：再灌注时外Ca2+内流增加＋钙泵摄取减少，致钙超载
钙超载引起再灌注损伤的机制： 促进氧自由基生成 加重酸中毒 破坏细胞（器）膜 线粒体功能障碍 激活多种酶
（三）白细胞的作用
IRI时白细胞增多的机制: 粘附分子生成增多 趋化因子生成增多
无复流现象（no-reflow）：缺血组织再灌注时某些缺血区域不能得到充分的灌注。中性粒细胞激活及其致炎因子的释放是病理生理学基础。
缺血时，已有白细胞聚集，且缺血时间越长，聚集越多，再灌注时：白细胞聚集和激活进一步↑：①再灌注损伤→膜磷脂降解→趋化因子产生、释放↑②再灌注期，中性粒细胞等释放炎症介质③再灌注期，中性粒细胞和血管内皮细胞表达粘附分子↑
激活的中性粒细胞和血管内皮细胞释放致炎物质（自由基、蛋白酶、细胞因子）→局部炎症反应，微血管损伤：
第二节 重要脏器的缺血-再灌注损伤
一．心脏的缺血-再灌注损伤
（一）心功能变化（标志是出现收缩带）
1.心律失常，室性心率失常为主，常见室性心动过速和心室纤颤
机制（1）缺血区/缺血边缘区/正常三种心肌之间动作电位时程的不均一性→兴奋折返（2）钙超载：再灌注时高[Na+]i→激活Na+/Ca2+交换蛋白→动作电位平台期Ca2+内流增加→平台期延长（3）其他：缺血及再灌注后胞内外电介质改变、儿茶酚胺等
2.心肌舒缩功能降低 与心肌坏死、持续性心肌缺血不同 心肌抑顿（mycardial stunning）：心肌短时间缺血后不发生坏死，但引起的结构、代谢和功能改变再灌注后不立刻恢复，常需数小时、数天或数周才能恢复正常的现象，其特征为可逆性收缩功能障碍。（机制：自由基、钙超载、能量供应不足）临床常见于溶栓治疗、心绞痛缓解以及PTCA、冠脉搭桥、心脏移置后）
（二）心肌超微结构的变化 与单纯心肌缺血基本相同，出现质膜、肌原纤维、线粒体的结构破坏。收缩带：再灌注引起心肌超微结构严重损害的一个标志 机制：再灌注→细胞获得能量+钙超载→肌原纤维过度收缩→细胞骨架破坏
再灌注→移出缺血期堆积的H+→减轻或消除了H+对心肌收缩的抑制作用
2、脑的缺血-再灌注损伤（脂质过氧化）
第三节 缺血预适应
Preconditioning概念：
预先反复短暂缺血再灌注可以提高心肌组织对随后持续缺血的耐受性，其保护作用包括缩小缺血再灌注后
心肌梗死范围、减少恶性心律失常发生和促进心脏功能恢复等。
特点：1、有限记忆性（预处理经过较长时间后保护作用丧失） 2、呈双峰分布 3、普遍性 4、非特异性： 预处理方法不同，产生的保护作用却十分相似。
防治的病理生理基础
缩短缺血时间
控制再灌注条件
清除自由基:VitE、A、C GSH-PX CAT SOD
减轻钙超载
中性粒细胞抑制剂的应用
八、缺血-再灌注损伤
ischemia-reperfusion injury：组织器官缺血一段时间，重新恢复血流后，组织损伤程度进一步加重的现象，甚至出现不可逆性的损伤，称为缺血-再灌注损伤
Reperfusion injury refers to damage to caused when supply returns to the tissue after a period of .
原因：缺血+血流重新恢复1.全身循环障碍后恢复血液供应2.组织器官缺血后血流恢复3.某一血管再通后发生机制
条件; 1、缺血时间的长短(过短功能恢复，过长坏死) 2、组织器官缺血前的功能状态（侧支循环，需氧程度）
3.灌注液 高压、高温、高pH、高钠、高钙液灌注 可诱发或加重再灌注损伤
钙反常、氧反常、pH反常(pH paradox)
发生机制
（一）自由基的作用
1、自由基（free radical）：外层轨道上有未配对电子的原子、原子团或分子的总称。自由基性质活泼；易与其他物质反应形成新的自由基
活性氧（reactive oxygen species, ROS）：化学性质较基态氧活泼的含氧物质，包括氧自由基和非氧自由基的含氧产物。
氧化应激：活性氧生成过多或机体氧化能力不足。
-自由基的生成：(1)线粒体是O·2生成的主要场所 (2)某些物质自然氧化：(3)酶催化： XO、NADPH氧化
酶、醛氧化酶(4)毒物作用于细胞
自由基的清除：(1)低分子清除剂（细胞内外水相：半胱氨酸、Vit C、谷胱甘肽 ；细胞脂质：Vit E、 Vit A ；胞浆：还原性辅酶Ⅱ）(2)酶性清除剂 超氧化物歧化酶(MnSOD CuZnSOD) 过氧化氢酶(CAT)其辅基含4个血红素 过氧化物酶(H2O2)(3)蛋白性抗氧化剂 铜篮蛋白
2、缺血-再灌注时自由基生成增多的机制
（1）黄嘌呤氧化酶途径
缺血：ATP↓，Ca离子泵功能↓，Ca离子进入细胞激活Ca离子依赖蛋白酶，促使大量的黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤转化酶；再灌注：ATP分解代谢增强，组织中次黄嘌呤大量堆积。大量氧分子进入缺血组织。黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤进而催化黄嘌呤转变为尿酸，释放出大量电子，以氧分子（脱氢酶途径以NAD+）作为电子受体产生大量超氧阴离子和H2O2
（2）中性粒细胞激活
缺血：补体系统激活或经细胞膜分解产生多种趋化因子，吸引、激活中性粒细胞。
再灌注：氧供应迅速、大量↑，产生大量自由基——呼吸爆发或氧爆发。
（3）、线粒体
缺血：ATP↓，Ca离子进入线粒体↑，线粒体功能受损，氧分子经单电子还原形成超氧阴离子↑；Ca离子进入线粒体↑，SOD、过氧化氢酶减少和活性↓。
再灌注：氧供应迅速、大量↑，超氧阴离子↑
（4）儿茶酚氨的自身氧化
（5）体内清除自由基的能力下降（适应低氧环境，突然高氧）
3、自由基在缺血-再灌注损伤中的作用：（自由基可与脂质、蛋白质、核酸发生氧化反应，导致细胞结构损伤和功能代谢障碍 ）
（1）膜脂质的过氧化，损伤生物膜双键氧化、脂质交联（①破坏膜的正常结构：脂质过氧化使膜性结构中的不饱和脂肪酸减少，膜的液态性、流动性降低，通透性增加。②间接抑制膜蛋白功能，脂质过氧化使膜脂质之间形成交联和聚合，可间接抑制膜蛋白功能，造成离子泵功能异常和受体信号传导障碍。③促进自由基和其他生物活性物质生成。膜脂质过氧化可激活磷脂酶C和磷脂酶D，降解膜磷脂，形成多种血管活性物质：PG、TXA2、白三烯等，促进再灌注损伤。④线粒体膜损伤，减少ATP生成。进一步损伤线粒体
功能，加重缺血组织的能量危机。
（2）蛋白质功能障碍巯基氧化、双键氧化
（3）破坏核酸及染色体双键氧化、DNA断裂 自由基可使碱基羟化或DNA断裂，导致染色体畸变或细胞死亡。
（4）糖类双键氧化 受体构型改变、糖蛋白变性
（二）钙超载: 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障碍的现象。
1.Na-Ca交换异常, (1)细胞内高Na+对Na+/Ca2+交换蛋白的直接激活（缺氧，ATP↓，Na+泵↓）(2)细胞内高H+对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活（缺血时：细胞内外均酸中毒，细胞内启动Na++交换而造成[Na+(3)蛋白激酶活化对Na+/Ca2+交换蛋白的间接激活（儿茶酚胺）
2.生物膜损伤
（1）细胞膜损伤①缺血→细胞膜外板和糖被膜表面分离→Ca2+通透性↑②[Ca2+]i↑→激活磷脂酶→↑膜磷脂降解→膜通透性↑③自由基产生↑→损伤生物膜
（2）肌浆网膜损伤 线粒体膜损伤，ATP产生↓
结果：再灌注时外Ca2+内流增加＋钙泵摄取减少，致钙超载
钙超载引起再灌注损伤的机制： 促进氧自由基生成 加重酸中毒 破坏细胞（器）膜 线粒体功能障碍 激活多种酶
（三）白细胞的作用
IRI时白细胞增多的机制: 粘附分子生成增多 趋化因子生成增多
无复流现象（no-reflow）：缺血组织再灌注时某些缺血区域不能得到充分的灌注。中性粒细胞激活及其致炎因子的释放是病理生理学基础。
缺血时，已有白细胞聚集，且缺血时间越长，聚集越多，再灌注时：白细胞聚集和激活进一步↑：①再灌注损伤→膜磷脂降解→趋化因子产生、释放↑②再灌注期，中性粒细胞等释放炎症介质③再灌注期，中性粒细胞和血管内皮细胞表达粘附分子↑
激活的中性粒细胞和血管内皮细胞释放致炎物质（自由基、蛋白酶、细胞因子）→局部炎症反应，微血管损伤：
第二节 重要脏器的缺血-再灌注损伤
一．心脏的缺血-再灌注损伤
（一）心功能变化（标志是出现收缩带）
1.心律失常，室性心率失常为主，常见室性心动过速和心室纤颤
机制（1）缺血区/缺血边缘区/正常三种心肌之间动作电位时程的不均一性→兴奋折返（2）钙超载：再灌注时高[Na+]i→激活Na+/Ca2+交换蛋白→动作电位平台期Ca2+内流增加→平台期延长（3）其他：缺血及再灌注后胞内外电介质改变、儿茶酚胺等
2.心肌舒缩功能降低 与心肌坏死、持续性心肌缺血不同 心肌抑顿（mycardial stunning）：心肌短时间缺血后不发生坏死，但引起的结构、代谢和功能改变再灌注后不立刻恢复，常需数小时、数天或数周才能恢复正常的现象，其特征为可逆性收缩功能障碍。（机制：自由基、钙超载、能量供应不足）临床常见于溶栓治疗、心绞痛缓解以及PTCA、冠脉搭桥、心脏移置后）
（二）心肌超微结构的变化 与单纯心肌缺血基本相同，出现质膜、肌原纤维、线粒体的结构破坏。收缩带：再灌注引起心肌超微结构严重损害的一个标志 机制：再灌注→细胞获得能量+钙超载→肌原纤维过度收缩→细胞骨架破坏
再灌注→移出缺血期堆积的H+→减轻或消除了H+对心肌收缩的抑制作用
2、脑的缺血-再灌注损伤（脂质过氧化）
第三节 缺血预适应
Preconditioning概念：
预先反复短暂缺血再灌注可以提高心肌组织对随后持续缺血的耐受性，其保护作用包括缩小缺血再灌注后
心肌梗死范围、减少恶性心律失常发生和促进心脏功能恢复等。
特点：1、有限记忆性（预处理经过较长时间后保护作用丧失） 2、呈双峰分布 3、普遍性 4、非特异性： 预处理方法不同，产生的保护作用却十分相似。
防治的病理生理基础
缩短缺血时间
控制再灌注条件
清除自由基:VitE、A、C GSH-PX CAT SOD
减轻钙超载
中性粒细胞抑制剂的应用