缺血-再灌注損傷（Ischemia-reperfusioninjury,IRI）缺血再灌注損傷知識講座第1頁患者：男，58歲，早晨8時，起床后感到胸悶，30min后突感心胸前區(qū)猛烈絞痛，9時入急診病房。體查：血壓75/50mmHg，意識冷淡，心率65次/min，律齊。心電圖示Ⅲ度房室傳導阻滯。冠狀動脈造影：右冠狀動脈上段85%狹窄，中段78%狹窄。入院治療：馬上給予阿托品、多巴胺、低分子右旋糖酐等進行擴冠治療。早晨10時靜脈點滴尿激酶。10.30分患者出現(xiàn)陣發(fā)性心室顫動（室顫），馬上給予除顫，到下午13時重復發(fā)生室性心動過速、室顫，共計6次。到下午16時，經給予利多卡因、小劑量異丙腎上腺素后心律轉為竇性，血壓平穩(wěn)，意識清楚。Casestudy缺血再灌注損傷知識講座第2頁缺血休克、血栓形成、動脈硬化、血管收縮、血管受壓等。

組織缺氧再灌注損傷在恢復供血過程中，出現(xiàn)缺血組織功效、結構損傷加重。病情惡化第一節(jié)概述缺血-再灌注損傷（Ischemia-reperfusioninjury）缺血再灌注損傷知識講座第3頁1960年Jennings等提出心肌IRI概念。到20世紀80年代溶栓療法、搭橋術、斷肢再植、器官移植開展，IRI成手術成敗關鍵之一。1955年Sewell等在結扎狗冠狀動脈后，如突然解除結扎，恢復血流，部分動物馬上發(fā)生心室纖顫而死亡。HistoryofIRI缺血再灌注損傷知識講座第4頁一、概念（Conception）

缺血組織、器官經恢復血液灌注后不但不能使其功效和結構恢復，反而加重其功效障礙和結構損傷現(xiàn)象。

Usuallybloodreperfusionshouldreducetheischemiainjury.However,recentclinicalobservationsandanimalex-perimentsshowedthatbloodreperfusionsometimesindu-cesoraggravatesthefurtherreversibleevenirreversiblecelldamage,especiallyforaprolongedischemia.

圖1腸黏膜缺血-再灌注損傷缺血再灌注損傷知識講座第5頁二、原因和條件（Etiology&Factors）2．條件（Factors）■缺血時間長短（Durationofischemia）■側支循環(huán)形成情況（Collateralcirculation）■對氧需求程度（Dependencyonoxygen）■再灌注條件（Conditionofreperfusion）1．原因（Etiology）缺血（Ischemia）（Myocardialinfarction,cardiacbypasssurgery,shock,organtransplantation,thrombolytictherapy,PTCA,etc）缺血再灌注損傷知識講座第6頁

▲pH反常（pHparadox）

在再灌注時快速糾正缺血組織酸中毒，反而會加重缺血再灌注損傷，稱為pH值反常。

▲O2反常（Oxygenparadox）

低氧溶液灌注組織器官一定時間后，再恢復正常氧供給，組織損傷反而更趨嚴重，稱為氧反常。

▲Ca2+反常（Calciumparadox）

無鈣溶液灌流大鼠心臟后，再用含鈣溶液進行灌流，心肌細胞損傷反而加重，稱為鈣反常。低溫、低速、低pH、低鈉、低鈣灌注再灌注損傷↓【Conditionofreperfusion】缺血再灌注損傷知識講座第7頁中性粒細胞作用

細胞內鈣超載【發(fā)病機制】（Pathogenesis）自由基生成增多

血管擔心素Ⅱ作用內皮素作用高能磷酸化合物缺乏自學第二節(jié)發(fā)病機制（PATHOGENESIS）Theincreasefreeradicals,calciumoverload,neutrophilsactivation,endothelinplaytheprincipalrolesinischemia-reperfusioninjury.缺血再灌注損傷知識講座第8頁一、自由基生成增多（Increasefreeradical）1.概念與分類（Conceptionandclassification）■概念（Conception）外層軌道上有單個不配對價電子原子、原子團或分子。（Freeradicalareahighlyreactivegroupofatoms,moleculesorradicals,whichcarryunpairedelectroninouterorbital.）缺血再灌注損傷知識講座第9頁

▲氧自由基（Oxygenfreeradical，OFR）以氧為中心自由基稱為氧自由基。（由氧誘發(fā)自由基稱為氧自由基，Oxygen-derivedfreeradical）超氧陰離子自由基（Superoxideanion,）羥自由基（Hydroxylradical,OH?）O2ˉ·氧自由基■自由基分類（Classificationoffreeradical）氧自由基、脂性自由基、氮中心自由基（Oxygenfreeradical,Lipidradicals,Reactivenitrogenspecies）缺血再灌注損傷知識講座第10頁

▲脂性自由基（Lipidradicals）氧自由基與多聚不飽和脂肪酸發(fā)生脂質過氧化鏈式反應后生成中間代謝產物。烷自由基（L?）烷氧自由（LO?）烷過氧自由基（LOO?）脂性自由基

▲氮中心自由基（Reactivenitrogenspecies,RNS）

由氮形成，并在分子組成上含有氮一類化學性質非常活潑物質。也稱活性氮。一氧化氮（NO）過氧亞硝基陰離子（ONOO-）RNS缺血再灌注損傷知識講座第11頁

3.自由基去除（Scavengethefreeradicals）

■酶性去除劑（Enzymes）過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶H2O2降解

去除■非酶性去除劑（Non-enzymesubstances）VE、VA、VC、半胱氨酸、谷胱甘肽、白蛋白、銅藍蛋白ROS生成↓、去除ROS↑超氧陰離子降解

（Mn-SOD、Zn-SOD）去除超氧化物岐化酶（SOD）2.自由基特征（Propertyoffreeradical）■存在時間短；■高度化學活潑性；■氧化性強。缺血再灌注損傷知識講座第12頁

4.自由基增多機制（Mechanismoffreeradicalincrease）

■

Oneelectrondeoxidizeincreasein

mitochondria

95%O2細胞色素C氧化酶O2H2O【正常】4e-O2

OFR【缺血】2%O2電子受體和傳遞電子↓4e-95%O2呼吸鏈酶活性↓O2H2O↓【再灌注】e-OFR↑Ca2+超載╳缺血再灌注損傷知識講座第13頁■Increasexanthineoxidase(XO)inVEC缺血ATP↓Ca2+超載Ca2+依賴性蛋白酶↑缺血再灌注損傷知識講座第14頁■Neutrophilsrespiratoryburst激活PMN耗氧量顯著增加，攝入O270%~90%在NADPHoxidase和NADHoxidase催化下，接收電子形成OFR。

再灌注激活PMN耗氧↑OFR↑(respiratoryburst)缺血缺氧（+）CA釋放↑單胺氧化酶氧自由基（OFR）↑腎上腺素紅MPO：過氧化物酶交感-腎上腺髓質香草扁桃酸（正常）■兒茶酚胺本身氧化增強缺血再灌注損傷知識講座第15頁圖活性氧使脂質、蛋白質、核酸氧化

5.自由基損傷作用（Mechanismsoffreeradicalinjury）【氧化應激】（Oxidativestress）當機體內ROS（OFR）增多，并破壞機體氧化/還原正常平衡，引發(fā)細胞氧化損傷病理過程。■膜脂質過氧化增強（Lipidperoxidation）生物膜是自由基攻擊主要部位。脂肪酸、芳香環(huán)不飽和鍵OFR（ROS）脂質過氧化細胞膜結構損傷和破壞缺血再灌注損傷知識講座第16頁■細胞內Ca2+超載（Ca2+overload）【細胞膜損傷形式】▲膜結構破壞膜脂質過氧化膜不飽和性異常膜流動性↓、通透性↑▲膜蛋白功效抑制受體失活、泵失靈信號傳遞障礙▲線粒體功效受損ATP生成降低缺血再灌注損傷知識講座第17頁■DNA損傷和染色體畸變胸腺嘧啶5，6-雙鍵

胸腺嘧啶自由基OH?（占80%活性氧）加成反應堿基發(fā)生修飾、斷裂、交聯(lián)染色體畸變、斷裂■蛋白質變性和酶活性降低【蛋白失活機制】▲破壞酶活性中心－巰基；▲破壞酶活性所必需脂質微環(huán)境；▲酶之間形成多聚物；▲攻擊酶活性中心部位氨基酸；▲激活磷脂酶A2PG、LT生成↑炎癥反應加劇缺血再灌注損傷知識講座第18頁■誘導炎癥介質產生【活性氧（ROS）作用機制】▲氧化還原劑作用脂質過氧化、細胞內鈣超載

激活PLA2PG、TXA2、LT↑，▲轉錄因子作用細胞因子、粘附分子開啟NF-B轉錄、合成、表示↑▲激活WBC炎癥介質↑PLA2：磷脂酶A2、LT：白三烯缺血再灌注損傷知識講座第19頁

二、鈣超載（Calciumoverload）

【Concept】各種原因引發(fā)細胞內鈣含量異常增多并造成細胞結構損傷和功效代謝障礙。

2．Ca2+離開胞液路徑Ca2+泵、Na+-Ca2+交換、Ca2+-H+交換。（一）細胞內Ca2+穩(wěn)態(tài)調整1．Ca2+進入胞液路徑■質膜鈣通道▲電壓依賴性Ca2+通道（VOC）▲受體操縱性Ca2+通道（ROC）■細胞內鈣庫釋放通道缺血再灌注損傷知識講座第20頁（二）鈣超載產生（Calciumoverloadproduction)1.細胞膜通透性增加（Membranepermeabilityincrease）

■缺血胞膜外板與糖被分離胞膜通透性↑膜磷脂降解↑激活PLA2胞內[Ca2+]↑微管和微絲收縮細胞膜通透性↑心肌間緊密連接破壞■再灌注Ca2+大量進入細胞內OFR↑細胞膜脂質過氧化↑細胞膜通透性↑Ca2+超載

缺血再灌注損傷知識講座第21頁2.Na+-Ca2+交換異常（DisorderofNa+/Ca2+exchange）■缺血胞內pH↓■再灌注Na+-H+交換↑胞內Na+↑Na+-Ca2+交換細胞外Ca2+內流↑鈣超載

3．線粒體損傷（Mitochondrialinjury）胞內游離鈣↑

ROS↑線粒體膜損傷ATP生成↓鈣泵活性缺血再灌注損傷知識講座第22頁4．兒茶酚胺增多（CAincrease）G蛋白-磷脂酶C↑IP3↑肌漿網Ca2通道開放↑■CA↑α受體DG↑激活PKCNa+-H+交換、Na+-Ca2+交換↑鈣超載胞漿[Ca2+]↑β受體■CA↑L型鈣通道開放（三）鈣超載引發(fā)細胞損傷機制1．線粒體功效障礙心肌收縮性↓線粒體內[Ca2+]

↑線粒體內磷酸鈣沉積ATP↓缺血再灌注損傷知識講座第23頁5．心律失常4．肌原纖維攣縮和細胞骨架破壞2．激活鈣依賴性降解酶胞內[Ca2+]↑PLA2激活膜磷脂水解和受損蛋白酶、核酸內切酶激活心肌纖維損傷3．促進氧自由基生成XD損害組織細胞鈣超載激活Ca2+依賴性蛋白酶環(huán)加氧酶、脂加氧酶XOOFR↑PLA2激活花生四烯酸↑H2O2和OH?↑缺血再灌注損傷知識講座第24頁整合素(CD11/CD18)、選擇素(L-選擇素、P-選擇素和E-選擇素）、細胞間粘附分子、血管細胞粘附分子及血小板內皮細胞粘附分子等。三、中性粒細胞作用（Roleofneutrophils）（一）PMN聚集（增加）（CollectofWBC）

1．細胞粘附分子（Celladhesionmolecules）生成增多缺血-再灌注PMN表示P-選擇素↑與VEC受體呈間歇性結合不穩(wěn)定黏附再灌注WBC表示2-整合素↑與VEC(ICAM-1)牢靠黏附缺血再灌注損傷知識講座第25頁2．趨化因子生成增多PMN與VEC粘附PMN激活釋放趨化因子(LTB4)↑再灌注LT、PGE2、PAF、補體↑

WBC聚集↑■無復流現(xiàn)象（no-reflowphenomenon）解除缺血原因并沒使缺血區(qū)得到充分血流灌注反常現(xiàn)象。Theischemiaregioncouldnotbereperfusedsufficientlyafterrelievingtheocclusiontorecoverthebloodflow.（二）WBC介導缺血-再灌注損傷機制1．血液流變學作用（Block）WBC體積大、變形能力↓、粘附滾動、嵌頓和堵塞cap（加重缺血缺氧）無復流現(xiàn)象缺血再灌注損傷知識講座第26頁O2ˉ·TNF、IL-1、IL-8LTs、TXA2、PAF、OH·；溶酶體酶2．炎癥反應失控WBC聚集、呼吸暴發(fā)胞內NF-B活化心肌細胞損傷、壞死炎癥介質合成與釋放↑↑↑血管通透性↑炎癥介質■心肌無復流發(fā)生機制▲心肌細胞腫脹▲VEC腫脹▲微血管壁通透性增加▲微血管痙攣和栓塞▲心肌細胞攣縮▲補體作用

鈣超載心肌痙攣、收縮壓迫冠脈心肌缺血加重缺血再灌注損傷知識講座第27頁五、內皮素作用

六、血管擔心素Ⅱ（angiotensionⅡ）作用

四、高能磷酸化合物缺乏

1．氧化磷酸化脫偶聯(lián)再灌注線粒體損傷氧化磷酸化脫偶聯(lián)ATP↓2．高能磷酸化合物缺乏再灌注腺苷、肌苷、次黃嘌呤等被沖掉高能磷酸化合物底物↓缺血再灌注損傷知識講座第28頁Ischemia-ReperfusionInjuryinVitalOrgans第三節(jié)主要器官缺血-再灌注損傷Ischemia-reperfusioninjuryinbrainIschemia-reperfusioninjuryinlungIschemia-reperfusioninjuryinotherorgansIschemia-reperfusioninjuryinheart缺血再灌注損傷知識講座第29頁（一）發(fā)病機制（Pathogenesis）缺血-再灌注損傷主要機制：氧自由基↑↑、鈣超載。一、心臟缺血-再灌注損傷

（Ischemia-reperfusioninjuryinheart）【鈣超載引發(fā)心肌損傷】▲超載Ca2+以磷酸鈣形式沉積和損傷線粒體；▲超載Ca2+造成肌原纖維攣縮，加速能量消耗和肌纖維膜破裂；▲激活鈣依賴性降解酶，損傷細胞膜；▲Ca2+促進血小板粘附、聚集、釋放等反應，促進血栓形成。缺血再灌注損傷知識講座第30頁（二）對心肌電活動影響（Reperfusionarrhythmia）患者主要以室性心動過速和心室顫動為主。■發(fā)生機制（Pathogenesis）▲ROS、鈣超載Em負值變小、電位震蕩、早期后除極等▲再灌注GA流失心肌細胞自律性↑▲心肌損傷、ATP↓KATP鉀通道激活心律失常■心電圖改變（ChangeofECG）▲缺血：ST段抬高，R波振幅增加。▲再灌注損傷：R波振幅快速降低，ST段高度恢復到原水平，

Q波很快出現(xiàn)，由竇性心律轉變?yōu)樾氖翌潉印Ｈ毖俟嘧p傷知識講座第31頁（三）心功效影響（Heartfunctionalchanges）主要表現(xiàn)為心肌舒縮功效下降（心肌頓抑）■心肌頓抑（Myocardialstunning）心肌經短暫缺血并恢復供血后，在一段較長時間內處于“低功能狀態(tài)”，常需數(shù)小時或數(shù)天才可恢復正常功效現(xiàn)象。■發(fā)生機制（Pathogenesis）ROS、鈣超載、能量代謝障礙等心肌細胞水腫、僵硬度↑心室內最大改變速率↓心肌舒縮功效↓心輸出量↓缺血再灌注損傷知識講座第32頁（五）心肌超微結構改變（Alterationsofmyocardiumultrastructure）基底膜缺失、肌原纖維結構破壞、心內膜下出血性梗死等。（四）心肌能量代謝改變（Alterationsofmyocardiummetabolism）TheenergymetabolismmainlyfocusonthegenerationandutilizationofATPinmyocardium.Innormallytheischemicinjuryshouldrelieveafterreperfusionrecover.Itisrevealedthatthehigh-energyphosphatesstoredinheartdonotincreasefollowedbyreperfusion,insteadofdepletefurther.ThatmeansthegenerationofATPislowerbecausethemitochondriadamagedbyoxygenfreeradicalsandcalciumoverload.缺血再灌注損傷知識講座第33頁表比較心肌缺血損傷和再灌注損傷缺血再灌注損傷知識講座第34頁二、腦缺血-再灌注損傷

（Ischemia-reperfusioninjurytobrain）■細胞內酸中毒■鈣超載▲突觸前興奮性氨基▲激活磷脂酶A2膜磷脂降解和游離花生四烯酸↑▲激活蛋白酶微管解聚、DNA降解N元骨架破壞▲突出前膜與后膜蛋白質過分磷酸化N末梢去極化障礙（一）對代謝影響■代謝障礙▲缺血：ATP、CP產生↓↓胞膜泵功效↓▲再灌注損傷：ROS↑膜損傷、細胞水腫細胞功效↓缺血再灌注損傷知識講座第35頁（三）對超微結構影響

▲脂質過氧化造成血腦屏障破壞

▲ROS胞膜損傷細胞和亞細胞器腫脹

▲乳酸↑腦細胞嚴重損傷

▲鈣超載線粒體腫脹、鈣鹽沉積