缺血-再灌注損傷
缺血-再灌注損傷：恢復(fù)血液再灌注后，部分患者細(xì)胞功能代謝障礙及結(jié)構(gòu)破壞反而加重，因而將這種血液再灌注使缺血性損傷進(jìn)一步加重的現(xiàn)象稱為缺血-再灌注損傷。
氧反常（oxygen paradox）：實驗研究發(fā)現(xiàn)，用低氧溶液灌注組織器官或在缺氧條件下培養(yǎng)細(xì)胞一定時間后，再恢復(fù)正常氧供應(yīng)，組織及細(xì)胞的損傷不僅未能恢復(fù)，反而更趨嚴(yán)重。
鈣反常（calcium paradox）：預(yù)先用無鈣溶液灌注大鼠心臟2分鐘，再用含鈣溶液進(jìn)行灌注時，心肌細(xì)胞酶釋放增加、肌纖維過渡收縮及心肌電信號異常，稱為鈣反常。
pH反常（pH paradox）：缺血引起的代謝性酸中毒造成細(xì)胞功能及代謝紊亂，但在再灌注時迅速糾正缺血組織的酸中毒，反而會加重細(xì)胞損傷，這稱為pH反常。
第一節(jié) 缺血-再灌注損傷的原因及條件
一、原因：凡是在組織器官缺血基礎(chǔ)上的血液再灌注都可能成為缺血-再灌注損傷的發(fā)病原因。
二、條件：
1、缺血時間：過短與過長都不易發(fā)生再灌注損傷。
2、側(cè)支循環(huán)：缺血后側(cè)支循環(huán)容易形成者，不易發(fā)生再灌注損傷。
3、需氧程度：對氧需求高的器官，如心、腦等，易發(fā)生再灌注損傷。
4、再灌注條件：低壓、低溫（25度），低pH，低鈉，低鈣液灌流，可使心肌再灌注損傷減輕、心功能迅速恢復(fù)。
第二節(jié) 缺血-再灌注損傷的發(fā)生機(jī)制
目前主要認(rèn)為與氧自由基生成、鈣超載和白細(xì)胞激活有關(guān)。
一、自由基作用
（一）自由基概念、類型
自由基：是在外層電子軌道上含有單個不配對電子的原子、原子團(tuán)和分子的總稱。
類型：非脂質(zhì)氧自由基—超氧陰離子和羥自由基（OH·），NO。
脂質(zhì)自由基--氧自由基與多不飽和脂肪酸作用后產(chǎn)生的中間代謝產(chǎn)物，如脂氧自由基（LO·）、脂過氧自由基（LOO·）
活性氧：一類由氧形成、化學(xué)性質(zhì)較基態(tài)氧活潑的含氧代謝物質(zhì)，包括氧自由基和非自由基物質(zhì)，如單線態(tài)氧（1O2）和H2O2。H2O2氧化能力很強(qiáng)，易接受一個電子生成OH·。
（二）自由基代謝
生理狀態(tài)下，98%的氧通過細(xì)胞色素氧化酶系統(tǒng)接受4個電子還原成水，同時釋放能量，僅1%-2%的氧經(jīng)單電子還原成超氧陰離子，這是其他自由基和活性氧產(chǎn)生的基礎(chǔ)。
Fenton反應(yīng)：超氧陰離子可在Fe3+或Cu2+的催化下與H2O2反應(yīng)生成OH·，這種由金屬離子催化的反應(yīng)稱為Fenton反應(yīng)。
自由基參與體內(nèi)的電子轉(zhuǎn)移、殺菌和物質(zhì)代謝。
（三）缺血-再灌注時氧自由基生成增多的機(jī)制
1、黃嘌呤氧化酶途徑：
黃嘌呤氧化酶及其前身黃嘌呤脫氫酶主要存在于毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)。
組織缺氧時，黃嘌呤脫氫酶在Ca2+的存在下，轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶。黃嘌呤氧化酶在催化次黃嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤并進(jìn)而催化黃嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩岬膬刹椒磻?yīng)中，釋放出大量電子，生成大量自由基（超氧陰離子和H2O2。H2O2經(jīng)過Fenton反應(yīng)轉(zhuǎn)變成活性更強(qiáng)的OH·。
2、中性粒細(xì)胞：中性粒細(xì)胞在吞噬活動增加時耗氧量增加，其攝入O2的大部分在NADPH氧化酶和NADH氧化酶催化下，接受電子形成氧自由基，殺滅病原微生物。
呼吸爆發(fā)：再灌注期組織重新獲得O2供應(yīng)，激活的中性粒細(xì)胞耗氧量顯著增加，產(chǎn)生大量氧自由基，稱為呼吸爆發(fā)（respiratory burst）或氧爆發(fā)，造成細(xì)胞損傷。
3、線粒體：再灌注時，線粒體氧化磷酸化功能障礙，損傷的電子傳遞鏈成為氧自由基的重要來源。
（四）自由基的損傷作用
1、膜脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)：
膜損傷是自由基損傷細(xì)胞的早期表現(xiàn)。
自由基對磷脂膜的損傷作用主要表現(xiàn)--與膜內(nèi)多價不飽和脂肪酸作用，形成脂質(zhì)自由基和過氧化物，造成損害。
膜脂質(zhì)過氧化的主要損害表現(xiàn)：
（1）破壞膜的正常結(jié)構(gòu)：使膜不飽和脂肪酸減少，不飽和脂肪酸/蛋白質(zhì)比例失調(diào)，細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流增加
（2）間接抑制膜蛋白功能：使脂質(zhì)之間形成交聯(lián)和聚合，間接抑制膜蛋白功能，導(dǎo)致胞漿Na+，Ca2+濃度升高，造成細(xì)胞腫脹和鈣超載。還可以影響細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
（3）促進(jìn)自由基及其他生物活性物質(zhì)生成：激活磷脂酶C、D，進(jìn)一步分解膜磷脂，催化花生四烯酸代謝反應(yīng)，并形成多種生物活性物質(zhì)—前列腺素等
（4）減少ATP生成。損傷線粒體。
2、抑制蛋白質(zhì)功能：自由基使蛋白和酶的巰基氧化，形成二硫鍵。血中氧化性谷胱甘肽含量升高，是氧自由基攻擊蛋白質(zhì)巰基的代謝標(biāo)志。
3、破壞核酸及染色體：80%是由OH·所致。
通過檢測丙二醛的含量可以反映脂質(zhì)過氧化的程度。
二、鈣超載
細(xì)胞內(nèi)鈣主要存儲于在線粒體和肌漿網(wǎng)，胞漿游離鈣濃度低于0.1μmol/L.
鈣超載：各種原因引起的細(xì)胞內(nèi)含鈣量異常增多并導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和功能代謝障礙的現(xiàn)象。
（一）細(xì)胞內(nèi)鈣超載的機(jī)制：
鈣超載主要發(fā)生在再灌注期，且主要原因是由于鈣內(nèi)流增加，而不是鈣外流減少。
1、Na+/Ca2+交換異常：正常生理條件下，Na+/Ca2+交換蛋白以正向轉(zhuǎn)運的方式將胞漿Ca2+運出細(xì)胞，與肌漿網(wǎng)和細(xì)胞膜鈣泵一同維持心肌細(xì)胞靜息狀態(tài)時的低鈣濃度。在細(xì)胞內(nèi)Na+明顯升高或膜正電位的情況下，Na+/Ca2+交換蛋白以反向轉(zhuǎn)運的方式將細(xì)胞內(nèi)Na+排出，Ca2+進(jìn)入細(xì)胞。在正常細(xì)胞，反向轉(zhuǎn)運的模式僅在動作電位達(dá)到峰值時短暫發(fā)生。
但在缺血-再灌注損傷和鈣反常時，Na+/Ca2+交換蛋白反向轉(zhuǎn)運增強(qiáng)，成為Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的主要途徑。
（1）細(xì)胞內(nèi)Na+升高可直接激活Na+/Ca2+交換蛋白（這是再灌注時激活Na+/Ca2+交換蛋白的主要因素）；
（2）細(xì)胞內(nèi)H+升高間接激活Na+/Ca2+交換蛋白（高H+首先激活Na+/H+交換蛋白）；
（3）蛋白激酶C（PKC）活化間接激活Na+/Ca2+交換蛋白。缺血-再灌注損傷時，內(nèi)源性兒茶酚胺釋放增加，α1腎上腺素能受體激活G蛋白-磷脂酶C介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)磷脂酰肌醇分解，生成IP3和DG。IP3促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放，DG經(jīng)激活PKC促進(jìn)Na+/H+交換，進(jìn)而增加Na+/Ca2+交換蛋白，使胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高。
β腎上腺素能受體興奮通過激活L型鈣通道，引起鈣超載。
2、生物膜損傷：細(xì)胞膜損傷—膜通透性增加；線粒體及肌漿網(wǎng)膜損傷。
（二）鈣超載引起再灌注損傷的機(jī)制
1、線粒體功能障礙：線粒體過多攝入Ca2+，增加ATP消耗，同時Ca2+與含磷酸根的化合物結(jié)合，形成不溶性磷酸鈣，干擾氧化磷酸化，使ATP生成減少。
2、激活多種酶：促進(jìn)膜磷脂分解等。
3、再灌注性心律失常：通過Na+/Ca2+交換形成一過性內(nèi)向電流，在心肌動作電位后形成延遲后除極。
4、促進(jìn)氧自由基生成。細(xì)胞內(nèi)Ca2+增加，增強(qiáng)了黃嘌呤氧化酶活性。
5、肌原纖維過度收縮。
三、白細(xì)胞的作用
無復(fù)流現(xiàn)象（no-reflow phenomenon）：心肌局部缺血一段時間后，恢復(fù)血流時，部分缺血區(qū)并不能得到充分的血液灌流。中性粒細(xì)胞激活及其致炎細(xì)胞因子的釋放是引起微血管床及血液流變學(xué)改變和產(chǎn)生無復(fù)流現(xiàn)象的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。
（一）再灌注時白細(xì)胞激活
白細(xì)胞激活的主要機(jī)制：
1、再灌注損傷，大量趨化因子，吸引中性粒細(xì)胞聚集于缺血區(qū)的血管內(nèi)。
2、再灌注期，激活的中性粒細(xì)胞也釋放具有趨化作用的炎性介質(zhì)，如白介素等。
3、再灌注期：中性粒細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)黏附分子增加。黏附分子指由細(xì)胞合成的、可促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)之間黏附的一大類分子的總稱。如整合素、選擇素、細(xì)胞間黏附分子、血管細(xì)胞黏附分子等。
（二）中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的再灌注損傷
1、微血管損傷：
（1）白細(xì)胞黏附--微血管血流阻塞
（2）血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹--微血管狹窄
（3）自由基損傷和中性粒細(xì)胞黏附—微血管通透性增加。
2、細(xì)胞損傷：大量致炎物質(zhì)的釋放。
第三節(jié) 缺血-再灌注損傷時機(jī)體的功能及代謝變化
一、心臟缺血-再灌注損傷的變化
（一）心功能變化
1、再灌注性心律失常：其中以室性心律失常，特別是室性心動過速和室顫最常見。
機(jī)制：可能與心肌Na+和Ca2+負(fù)荷過度及動作電位時程的不均一性。另外，再灌注時產(chǎn)生的磷脂肌醇通過作用于KATP促進(jìn)心律失常的持續(xù)存在（KATP通道開放增加，使動作電位時程更加縮短）。
再灌注后缺血區(qū)和缺血邊緣區(qū)心肌動作電位時程的不一致性增強(qiáng)了心肌折返，可能是發(fā)生室顫的主要因素。缺血20-30分鐘正是心肌發(fā)生可逆性與不可逆性損傷的交叉點，細(xì)胞的不均一性最強(qiáng)，心室纖顫幾率最高。
2、心肌舒縮功能降低：心輸出量減少，LVEDP升高。
心肌頓抑(myocardial stunning)：心肌并未因缺血發(fā)生不可逆損傷，但在再灌注血流已經(jīng)恢復(fù)或基本恢復(fù)正常后一定時間內(nèi)心肌出現(xiàn)的可逆性收縮功能降低的現(xiàn)象。
心肌頓抑發(fā)生的機(jī)制主要是自由基爆發(fā)生成和鈣超載，另外與ATP減少和Ca2+敏感性增高也有關(guān)。
3、心肌代謝變化：ATP等高能磷酸化合物含量降低，AMP、腺苷等降解產(chǎn)物增加。氧化型谷胱甘肽含量進(jìn)行性增加，還原型谷胱甘肽含量減少，提示再灌注時活性氧產(chǎn)生增多。
4、心肌超微結(jié)構(gòu)的變化：出現(xiàn)各種損害。
二、腦缺血再灌注損傷的變化
1、細(xì)胞代謝變化：乳酸明顯增加。缺血期cAMP含量增加，而cGMP含量減少。再灌注后腦內(nèi)cAMP進(jìn)一步增加，cGMP進(jìn)一步下降，提示缺血再灌注時脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增強(qiáng)。
2、組織學(xué)變化：腦水腫及腦細(xì)胞壞死。
三、其他組織器官的損害
嚴(yán)重腸缺血-再灌注損傷的特征是粘膜損傷。
腎：血清肌酐明顯增高，表明腎功能嚴(yán)重受損。以急性腎小管壞死最為嚴(yán)重。
第四節(jié) 防治缺血-再灌注損傷的病理生理學(xué)基礎(chǔ)
一、減輕缺血性損傷，控制再灌注條件
低壓、低流、低溫、低pH、低鈉及低鈣液灌注可減輕損傷。
二、改善缺血組織代謝：外源性ATP，細(xì)胞色素C。
三、清除自由基
（一）低分子清除劑
1、存在于細(xì)胞脂質(zhì)部分的自由基清除劑：維生素E和維生素A。
維生素E能還原超氧陰離子和單線態(tài)氧、脂質(zhì)自由基等。
維生素A是單線態(tài)氧的有效清除劑并能抑制脂質(zhì)過氧化。
2、存在于細(xì)胞內(nèi)外水相中的自由基清除劑：半胱氨酸、維生素C，還原型谷胱甘肽和NADPH等。
（二）酶性清除劑：
1、過氧化氫酶（CAT）及過氧化物酶：細(xì)胞內(nèi)，清除H2O2
2、超氧化物歧化酶（SOD）：金屬蛋白，歧化超氧陰離子生成H2O2。SOD作用的重要意義在于清除H2O2和OH·的前身超氧陰離子，從而保護(hù)細(xì)胞不受毒性自由基的損傷。
OH·清除劑：二甲基亞砜。
四、減輕鈣超負(fù)荷：鈣拮抗劑的使用。
標(biāo)簽： #中性粒細(xì)胞偏低