缺血与再灌注损伤

缺血与再灌注损伤（ischemia∕reperfusioninjury）一、问题的提出缺血是临床上常见的一种病理过程。缺血一定时间和一定程度会引起组织细胞的损伤。临床上处理缺血性损伤的原则是尽早恢复血流，使缺血的组织器官重新得到氧、营养物并清除代谢产物。临床上对缺血治疗手段的开展，使许多疾病的治疗提高到了一个新的水平。这些疗法都使相应的器官组织经历了一个同样性质的过程，缺血后重新恢复血流灌注。及时地恢复血液灌流以减轻或避免缺血性损伤，本来就是治疗的目的所在，而且大多数情况下也确实收到了明显的疗效。但近年来发现，在有些情况下恢复血流灌注后，缺血进一步加重、器官功能更加恶化。二、I∕R损伤概念在缺血的基础上，恢复血流后引起的更为严重的损伤。三、临床和实验室依据（一）临床（二）实验室1．钙反常（calciumparadox）1966年Zimmerman在研究心肌兴奋—收缩时偶然发现：无钙生理溶液灌注大鼠离体心脏2—5分钟，再以正常含钙生理溶液灌注引起：(1)心严重功能障碍：心电消失；收缩停止。(2)心结构改变：收缩带形成（肌纤维过度收缩；肌节明暗带不清；粗细肌丝过度重合）；闰盘分离，肌膜破裂；细胞内钙大量沉积。(3)代谢变化：高能磷酸化合物耗竭；心肌酶、肌红蛋白、钾离子释出。钙反常对组织细胞的损伤程度与以下两点有关：Ａ．与无钙溶液灌注的时间呈正相关；Ｂ．与细胞内钙沉积呈正相关。2、氧反常（oxygenparadox）1973年Hearse提出，在大鼠离体心脏为模型进行缺氧实验时发现：用缺氧灌注液灌流心脏一定时间后，再用富氧灌流液灌注时心肌损伤不仅未能恢复，反而更趋加重。此现象即为氧反常。这种现象陆续为多人证实。其功能、结构损伤类似钙反常，但不如钙反常那样急剧。氧反常损伤程度与缺氧时间、灌流液温度和pH、重给氧时的氧分压有关。缺氧时间长、温度、pH、氧分压越高，氧反常性损伤愈重。四、影响因素1、缺血时间缺血时间过短或过长都不易发生再灌注损伤。2、侧支循环缺血后侧支循环易形成者，因可缩短缺血时间和减轻缺血程度，不易发生再灌注损伤。3、需氧程度对氧需求量高的组织器官，如心、脑等易发生再灌注损伤。4、再灌注条件低压、低温、低pH、低钠、低钙溶液灌流，可使心肌再灌注损伤减轻，心功能迅速恢复。反之，可诱发或加重再灌注损伤。五、I∕R损伤的发生机制（一）自由基的作用1、自由基的概念与类型（1）概念：是具有一个不配对电子的原子、原子团和分子的总称。（2）类型1）氧自由基2）脂性自由基3）其它2、氧自由基生成增多的机制(1)黄嘌呤氧化酶形成增多A缺血阶段次黄嘌呤生成过多和被清除减少；B再灌时胞内钙增加使XD转化为XO；C再灌时给氧过程产生氧自由基（2）中性粒细胞形成氧自由基2O2+NADPH→NADP++2O2—+H+2O2+NADH→NAD++2O2—+H+SODO2—+O2—+2H+————→H2O2+O2MPOH2O2+Cl-+H+————→HOCl+H2O（3）线粒体电子泄漏e-e-+2H+e-+H+e-+H+O2—→O2．—→H2O2—→OH．—→H2O↘H2O（4）儿茶酚胺自氧化3、自由基的损伤作用1）膜脂质过氧化（1）破坏膜的正常结构，其液态性、流动性下降，通透性增加，细胞外钙内流增加。（2）间接抑制膜蛋白功能，造成细胞肿胀和钙超载以及细胞信号转导功能障碍。（3）激活磷脂酶C产生PG、TXA2和LTs，促再灌注损伤。（4）线粒体功能抑制，减少ATP生成。2）蛋白质功能抑制（1）酶巯基氧化（2）离子通道功能抑制（3）损伤肌纤维蛋白（4）肌浆网钙转运蛋白受损，钙调节功能异常。3）破坏核酸及染色体（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损伤和功能、代谢障碍的现象。严重者可造成细胞死亡。1、正常细胞钙转运模式1）细胞膜电压依赖性钙通道；2）细胞膜钙泵；3）细胞膜钠钙交换；4）线粒体和肌质网储钙；5）胞浆结合钙；6）细胞膜结合钙。2、细胞内钙超载的机制1）Na+∕Ca++交换异常（1）细胞内高Na+对Na+∕Ca++交换蛋白的直接激活；（2）细胞内高H+对Na+∕Ca++交换蛋白的间接激活；（3）蛋白激酶C（PKC）活化对Na+∕Ca++交换蛋白的间接激活。2）生物膜损伤（1）细胞膜损伤（2）线粒体及肌浆网膜损伤3、钙超载引起缺血再灌注损伤的机制1）线粒体功能障碍2）激活磷脂酶3）促氧自由基生成4、肌原纤维过度收缩（三）白细胞的作用1、缺血再灌时白细胞增多的原因2、白细胞介导缺血再灌损伤的机制1）阻塞微血管2）增加血管通透性3）组织细胞溶解4）产生氧自由基3、白细胞在缺血再灌损伤中的作用地位（四）无复流现象（no-reflowphenomenon）1、概念：缺血组织恢复血流后，血流不仅没有恢复而且引起了更加严重的缺血。2、实验3、产生原因(以心肌为例)1）心肌细胞肿胀缺血→ATP↓→膜Na+泵↓→钠水在胞内潴留→再灌时缺血区心肌细胞肿胀→压迫微血管。2）心肌细胞收缩缺血→心肌细胞收缩形成收缩带→压迫微血管。3）血管内皮细胞肿胀与1）相同。同时在再灌时产生的氧自由基损伤血管内皮细胞膜，使钠水入内皮细胞而引起肿胀导致血管腔狭窄。4）微血管堵塞缺血使血管内血小板沉积、中性粒细胞聚集使微血管堵塞。5）PGI2∕TxA2失平衡血管内皮受损→PGI2生成↓→扩血管缺血和解血小板聚集作用↓血小板在血管内聚集→TxA2生成↑→血管收缩,血小板强烈聚集，（五）高能磷酸化合物缺乏1、实验2、产生原因1）线粒体受损，氧利用障碍缺血→线粒体受损→心肌细胞利用氧能力↓→有氧代谢严重障碍→再灌时线粒体受损加重→氧利用更降低。2）ATP合成的前体物质减少ATP合成的前体物质在再灌时被冲洗出去，使心肌失去再合成高能磷酸化合物的物质基础。3）线粒体受损自由基产生过多线粒体膜发生氧自由基诱发的脂质过氧化使其受损。六、主要器官的缺血再灌注损伤（一）心肌1、实验与临床2、表现1）心律失常2）舒缩功能障碍3）生化代谢4）结构变化（二）脑1、实验与临床2、表现1）生化改变2）脑电改变3）结构改变3、脑易发生缺血再灌注损伤的原因1）脑磷脂多2）Fe2+多，转Fe2+蛋白↓3）SOD↑、Cat↓→OH．↑（三）肠1．实验与临床2．表现主要为粘膜病变、吸收功能障碍、屏障功能降低，通透性增加。七、防治缺血再灌注损伤的病理生理学基础（一）减轻缺血性损伤，控制再灌注条件1、尽早恢复血流，尽量缩短缺血时间。2、注意再灌时的低压、低流、低温。（二）改善缺血组织的代谢1、供给核苷类物质2、供给ATP3、应用氢醌、细胞色素C4、磷酸己糖（1，6-二磷酸果糖）（三）清除自由基1、水溶性物质（VitC）2、脂溶性物质（VitE、VitA）3、酶性物质（SOD、过氧化氢酶、GSH-PX）4、抑制氧自由基产生（别嘌呤醇）5、其它（甘露醇、二甲基亚砜、铁络合剂、钨制剂）（四）减轻钙超载（异博定、硝苯吡啶、硫氮卓酮）（五）抑制中性粒细胞聚集、黏附和释放1、中性粒抗血清2、过氟化物3、腺苷（六）预适应（七）细胞膜保护剂（糖皮质激素、PG、磷脂酶抑制剂、654-2）（八）诱导机体内源性抗损伤能力（牛磺酸、金属硫蛋白、热休克蛋白）在代谢调节、抗氧自由基、质膜稳定及钙稳态调节方面均有重要作用。（九）血液稀释