吉林大学：《病理生理学》课程电子教案（PPT课件）第十章 缺血——再灌注损伤（ischemia—reperfusion injury IRI）

第十章 缺血一再灌注损伤 概述 ※缺血一再灌注损伤(ischemia-一reperfusion injury IRI): 血液再灌注后缺血性损伤进一步加重的现象。 氧反常(oxygen paradox)：用低氧溶液灌注组织器官 或在缺氧条件下培养细胞一定时间后，再恢复正常氧供应， 组织及细胞损伤不仅未能恢复，反而更趋严重的现象。 钙反常(calcium paradox)：预先用无钙溶液灌流大 鼠心脏2min,再用含钙溶液进行灌流时，心肌细胞酶释放 增加，肌纤维过度收缩及心肌电信号异常

1 氧反常（oxygen paradox）：用低氧溶液灌注组织器官 或在缺氧条件下培养细胞一定时间后，再恢复正常氧供应， 组织及细胞损伤不仅未能恢复，反而更趋严重的现象。 第十章 缺血—再灌注损伤 概述 ❖ ※ 缺血—再灌注损伤（ischemia—reperfusion injury IRI）： 血液再灌注后缺血性损伤进一步加重的现象。 钙反常（calcium paradox）：预先用无钙溶液灌流大 鼠心脏2min，再用含钙溶液进行灌流时，心肌细胞酶释放 增加，肌纤维过度收缩及心肌电信号异常

pH反常（pH paradox)：在再灌注时迅速纠正缺血组 织的酸中毒，反而会加重缺血一再灌注损伤。 这提示氧、钙和PH可能参与缺血一再灌注损伤的发生、 发展。 第一节 缺血—再灌注损伤的原因及条件 一、原因 1、组织器官缺血后恢复血液供应，如休克时微循环的疏 通，冠状动脉痉挛的缓解，心脏骤停后心脑肺复苏等

2 pH反常（ pH paradox）：在再灌注时迅速纠正缺血组 织的酸中毒，反而会加重缺血—再灌注损伤。 这提示氧、钙和P H可能参与缺血—再灌注损伤的发生、 发展。 第一节 缺血—再灌注损伤的原因及条件 一、原因 1、组织器官缺血后恢复血液供应，如休克时微循环的疏 通，冠状动脉痉挛的缓解，心脏骤停后心脑肺复苏等

2、动脉搭桥术，冠脉血管成形术(PTCA)、溶栓 疗法等血管再通术后，心脏外科体外循环术，器官移植 及断肢再植术后。 二、影响因素 1、缺血时间 2、侧枝循环 3、需氧程度 4、再灌注条件 3

3 2、动脉搭桥术，冠脉血管成形术（PTCA）、溶栓 疗法等血管再通术后，心脏外科体外循环术，器官移植 及断肢再植术后。 二、影 响 因 素 1、缺血时间 2、侧枝循环 3、需氧程度 4、再灌注条件

第二节缺血一再灌注损伤的发生机制 一、自由基的作用 (一)自由基的概念与类型 0,e,0,e+2Hh0, e+H+ OH. e+H+ H20 分子氧在线粒体细胞色素氧化酶系统中，获得一个 电子还原生成超氧阴离子(O2),获得2个电子生成 H02,获得3个电子生成羟自由基(OH·)，获得4个 电子还原生成HO,同时释放能量

4 O2 e - O2 -· e - + 2H+ H2O2 e﹣+H+ H20 OH· H2O e﹣+H+ 第二节 缺血—再灌注损伤的发生机制 一、自由基的作用 （一）自由基的概念与类型 分子氧在线粒体细胞色素氧化酶系统中，获得一个 电子还原生成超氧阴离子（O ），获得2 个电子生成 H2O2，获得3 个电子生成羟自由基（OH · ），获得4个 电子还原生成H2O，同时释放能量。 2 －·

※自由基(free radial,FR):是在外层电子轨道上 含有单个不配对电子的原子、原子团和分子的总称。 自由基的种类很多，主要包括： ※1、氧自由基(oxygen free radical,OFR):由氧 诱发的自由基。包括O2、OH。属非酯性自由基。 ※2、活性氧(reactive oxygen,RO)：为化学性质较 基态氧活泼的含氧物质，包括氧自由基和非自由基的含氧 产物，如H2O2,O2。 单线态氧(O2)是一种激发态氧，易氧化不饱和脂肪酸。 氧自由基：O2、OH: 活性氧 非自由基含氧产物：H202、102

5 活性氧 非自由基含氧产物：H2O2 、 1O2 氧自由基：O2 ·、OH· － ※自由基（free radial，FR）：是在外层电子轨道上 含有单个不配对电子的 原子、原子团和分子的总称。 自由基的种类很多，主要包括： ※ 2、活性氧（reactive oxygen，RO）： 为化学性质较 基态氧活泼的含氧物质，包括氧自由基和非自由基的含氧 产物，如 H2O2， 1 O2。 单线态氧（ 1 O2）是一种激发态氧，易氧化不饱和脂肪酸。 ※ 1、氧自由基（oxygen free radical， OFR）：由氧 诱发的自由基。包括O . 2、OH·。 属非酯性自由基。 -

2、脂性自由基：指氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用 后生成的中间代谢产物，如烷自由基(L),烷氧自由 基（LO)烷过氧自由基(L00·)等。 3、其它：氯自由基(CI)、甲基自由基(CHB·)和 NO等自由基的性质极为活泼，易于失去电子而氧化，或 获得电子而还原，特别是其氧化作用很强，故具有强烈的 引发脂质化作用。 98~99%02接受4e完全还原生成H202 生理情况 L12%02接受单个e不全还原生成02、H202、OH 6

6 1~2%O2接受单个e -不全还原生成O2、H2O2、OH· 98~99%O2接受4e-完全还原生成H2O2 生理情况 · － 2、脂性自由基：指氧自由基与多价不饱和脂肪酸作用 后生成 的中间代谢产物，如烷自由基（L·），烷氧自由 基（LO·）烷过氧自由基（LOO· ）等 。 3、其它：氯自由基（CI·）、甲基自由基（CH3· ）和 NO等自由基的性质极为活泼，易于失去电子而氧化，或 获得电子而还原，特别是其氧化作用很强，故具有强烈的 引发脂质化作用

※（二）氧自由基生成增多的机制 1黄嘌呤氧化酶的形成增多 黄嘌呤脱氢酶(XD〉 缺血 离子转运功能障碍十 →ATPJ 缺氧 CaT进入细胞 Ca2+依赖性蛋白酶 ADP AMP 黄嘌呤氧化酶(XO) 次黄嘌呤 黄嘌呤 尿酸 再灌注 大量O2进入缺血组织产生O2、、H2O2 Fe2++H2O2 Fe3++OH+OH. 图10-1黄嘌呤氧化酶生成增多使自由基生成增多

7 ※ （二）氧自由基生成增多的机制 1.黄嘌呤氧化酶的形成增多 缺血 缺氧 ATP↓ ADP AMP 次黄嘌呤 离子转运功能障碍 Ca2＋ 进 入 细 胞 ＋ Ca2＋依赖性蛋白酶 黄嘌呤氧化酶（XO） 黄嘌呤 尿酸 黄嘌呤脱氢酶（XD） 再灌注 大量O2进 入缺血组织 产生O·2、 、H2O2 － Fe2＋＋ H2O2 Fe3＋＋OH－＋ OH· 图10-1 黄嘌呤氧化酶生成增多使自由基生成增多

2、中性粒细胞中性粒细胞在吞噬活动时耗氧量增加 20,+NADPH NADPH氧化酶 20;+NADP++H 202+NADH NADHS氧化酶.2O+NAD+H 组织缺氧可激活补体系统，或经细胞膜分解产生多种具有趋化 活性的物质，如C3片段，LTs等，吸引、激活中性粒细胞。再 灌注期组织重新获得O,供应，激活的中性粒细胞耗氧量显著增 加，产生大量氧自由基，称呼吸爆发或氧爆发(respiratory or oxygen burst)。 8

8 2O2+NADPH 2、中性粒细胞 中性粒细胞在吞噬活动时耗氧量增加 组织缺氧可激活补体系统，或经细胞膜分解产生多种具有趋化 活性的物质，如C3片段，LTs等，吸引、激活中性粒细胞。再 灌注期组织重新获得O2供应，激活的中性粒细胞耗氧量显著增 加，产生大量氧自由基，称呼吸爆发或氧爆发（respiratory or oxygen burst）。 NADPH氧化酶 2O2 + NADP+ · － + H+ 2O2+NADH NADH氧化酶 2O2 + NAD+ · + H+ －

3、线粒体 缺血缺氧时，使ATP含量减速少，钙进入线粒体增多， 使线粒体功能受损，细胞色素氧化酶系统功能失调，以致 进入细胞内的氧经单电子还原而形成氧自由基增多，而经 4价还原生成的水减少。 4、儿茶酚胺的自身氧化 缺血缺氧可刺激机体释放大量儿茶酚胺，过量的儿茶 酚胺特别是它的氧化物可产生具有细胞毒性的氧自由基。 ※（三）自由基的损伤作用 自由基可与各种细胞成分，如膜磷脂、蛋白质、核 酸等发生反应，造成细胞结构损伤和功能障碍

9 3、线粒体 缺血缺氧时，使ATP含量减速少，钙进入线粒体增多， 使线粒体功能受损，细胞色素氧化酶系统功能失调，以致 进入细胞内的氧经单电子还原而形成氧自由基增多，而经 4价还原生成的水减少。 4、儿茶酚胺的自身氧化 缺血缺氧可刺激机体释放大量儿茶酚胺，过量的儿茶 酚胺特别是它的氧化物可产生具有细胞毒性的氧自由基。 自由基可与各种细胞成分，如膜磷脂、蛋白质、核 酸等发生反应，造成细胞结构损伤和功能障碍。 ※（三）自由基的损伤作用

1、膜脂质过氧化物增强 自由基对磷脂膜的损伤作用主要表现其可与膜内多价 不饱合脂肪酸作用使之发生过氧化，造成多种损害： ①破坏膜的正常结构脂质过氧化使膜不饱和脂肪酸减 少，不饱和脂肪酸/蛋白质的比例失调，使膜的液态性、流动 性降低，通透性增加，细胞外Ca2内流增加。 ②间接抑制膜蛋白的功能脂质的过氧化反应使膜脂肪发 生交联与聚和，这可间接抑制膜蛋白，如钙泵、钠泵及 Na/Ca2交换系统等功能，导致胞浆Na,Ca2浓度升高，造 成细胞肿胀和钙超载。膜液态性的降低和膜成分的改变影响 信号转导分子在膜内的移动，抑制受体、G蛋白与效应器的偶 联，造成细胞信号转导障碍。 10

10 1、膜脂质过氧化物增强 自由基对磷脂膜的损伤作用主要表现其可与膜内多价 不饱合脂肪酸作用使之发生过氧化，造成多种损害： ①破坏膜的正常结构 脂质过氧化使膜不饱和脂肪酸减 少，不饱和脂肪酸/蛋白质的比例失调，使膜的液态性、流动 性降低，通透性增加，细胞外Ca2+内流增加。 ② 间接抑制膜蛋白的功能 脂质的过氧化反应使膜脂肪发 生交联与聚和，这可间接抑制膜蛋白，如钙泵、钠泵及 Na + /Ca2+交换系统等功能，导致胞浆Na + ，Ca2+浓度升高，造 成细胞肿胀和钙超载。膜液态性的降低和膜成分的改变影响 信号转导分子在膜内的移动，抑制受体、G蛋白与效应器的偶 联，造成细胞信号转导障碍