心肌缺血再灌注损伤的免疫学机制研究进展

心肌缺血再灌注损伤的免疫学机制研究

进展

夏霓，程翔（华中科技大学同济医学院附属协和医院　心内科，武汉　430022）

基金项目：国家自然科学基金项目（81170303和81222002）；国家基础研究项目（973项目，2013CB531100）；新

世纪优秀人才支持计划（NCET-09-0380）通讯作者：程翔 Email ：nathancx@https://www.wendangku.net/doc/af5181868.html,

急性心肌梗死（acute myocardial infarction ，AMI ）后，早期而有效的再灌注治疗是减小梗死面积并改善临床预后最有效的手段。然而，恢复缺血区的血流灌注会使再灌注前尚有活力的心肌细胞死亡，原有的缺血性损伤加重，导致梗死面积增大，被称为心肌缺血再灌注损伤（myocardial ischemia reperfusion injury ，MIRI ）[1]。由于MIRI 的存在，AMI 后尽管得到最佳再灌注治疗仍有接近10%的患者发生死亡，而AMI 后心力衰竭的发生率也高达25%[2]。缺血的心肌恢复血流后，由于补体的激活和氧自由基的大量产生，白细胞被迅速募集到心肌，产生蛋白水解酶和氧自由基，从而导致损伤的发生发展，因此抗原非依赖性的天然免疫应答被认为是MIRI 的重要特征[3]。最近，作为主要介导适应性免疫应答的T 细胞和B 细胞被研究证实参与了各种器官的缺血再灌注损伤[4]，并在MIRI 中日益受到关注。本文就MIRI 中的免疫炎症机制进展作一简要回顾。

尽管没有感染，缺血再灌注与对抗微生物入侵的免疫反应激活有很多共同之处。在缺血再灌注中的无菌炎性反应涉及危险相关分子模式（danger-associated molecular pattern ，DAMP ）及其所激活的Toll 样受体（Toll-like receptor ，TLR ），天然免疫细胞的募集和激活以及适应性免疫系统的激活。1　天然免疫应答

1.1　TLR TLR 最早被认为识别病原相关分子模式（pathogen-associated molecular ，PAMP ），作为

抵抗病原微生物入侵的第一道防线；然而随后的研究表明，许多没有病原体的疾病TLR 也参与其中。组织损伤释放的内源性配体，即DAMP 可以识别TLR ，从而启动天然免疫应答[5]。在MIRI 中，不同阶段所激活的TLR 信号通路所起的作用也不尽相同。用TLR4[6]或TLR2[7]的配体预处理小鼠，能通过激活促生存的信号通路减轻随后的缺血再灌注损伤。Dong 等[8]的研究更证明TLR2–TIRAP-依赖性的信号通路介导缺血预适应。这些研究证实早期的TLR 信号通路激活在MIRI 中发挥保护作用。然而TLR 的持续激活则被证实有害，说明其在MIRI 中的双重作用。TLR2[9]，TLR4[10]或MyD88[11]遗传缺陷的小鼠均表现为炎性反应和氧化应激受到抑制，梗死面积减小。TLR2的拮抗性抗体OPN-301[9]或脂多糖（LPS ）与TLR4的竞争性抑制剂eritoran [12]均能减轻MIRI ，提示TLR2和TLR4可作为MIRI 的潜在性治疗靶点。1.2　补体　补体系统可通过3条途径被激活，分别为经典途径、凝集素途径和旁路途径。这3条通路最终都导致C3的降解，C5的激活，形成膜攻击复合体。C5a 是中性粒细胞的强趋化因子，通过上调CD11b/CD18（Mac-1）的表达，诱导中性粒细胞和内皮的牢固黏附以及随后的中性粒细胞穿内皮移行[13]。C5a 还能通过上调超氧化物增强中性粒细胞的氧化应激[14]。在心肌缺血性疾病中，对补体系统的研究最早开始于1971年的大鼠AMI 模型[15,16]。补体激活的3条途径都参与了MIRI 的疾病进程，而最近的研究表

明凝集素途径在其中的作用要大于其余二者。凝集素途径最早由识别循环病原体的甘露醇结合凝集素（MBL）所激活。在MIRI中，凝集素以抗体非依赖性的方式被激活，MBL被抑制后，中性粒细胞的浸润减少，心肌损伤也减轻[16]。MBL缺乏的小鼠（凝集素途径缺陷，经典途径和旁路途径是完整的）MIRI减轻，而C1q（经典途径的主要成分之一）的缺乏则对MIRI没有影响[17]。针对C3和C5的各种干预手段在动物MIRI中取得了很好的治疗效果[5]。

1.3　肥大细胞　再灌注15分钟内，心脏驻留的肥大细胞脱颗粒，并释放各种促炎性介质，如肿瘤坏死因子、组胺和蛋白酶。随后这些促炎性介质激活内皮、驻留的单核巨噬细胞以及浸润的中性粒细胞[18]。C3a和C5a在这一过程中被大量释放，加速肥大细胞释放组胺，并加剧水肿[19]。这一极早期的反应，以心脏驻留肥大细胞和补体的激活，氧化应激和促炎性细胞因子/趋化因子的产生为特征，并进一步服务于激活内皮，诱导各种天然免疫细胞的募集以及它们之间的相互作用。在肥大细胞缺陷的小鼠（c-kit knockout，c-kit KO）中，研究者们得到了比较复杂的结果。在损伤后12小时之内，c-kit KO小鼠存活的心肌更多伴随系统白介素-6（IL-6）水平的降低，然而，几周以后c-kit KO小鼠左室直径增加，瘢痕厚度减小，从而显示了c-kit KO对MIRI后心室重塑的保护作用[20]。由于c-kit KO小鼠还存在其他造血细胞的缺陷，因此，肥大细胞在MIRI中的直接作用还很难定义[21]。

1.4　中性粒细胞　中性粒细胞由缺血期心肌所释放的趋化介质募集到再灌注的心肌，这些趋化介质[肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-18、IL-6、血小板活化因子（PAF）、补体和白三烯]由此启动中性粒细胞和内皮的黏附。再灌注早期，中性粒细胞的聚集和再灌注损伤的发展联系紧密[22]。这种联系被早期几项关注中性粒细胞浸润的时间趋势和损伤进展的研究相继证实。Smith等[23]在大鼠30分钟缺血和96小时再灌注的模型中证实：①中性粒细胞于再灌注早期聚集到缺血区；②中性粒细胞的活性于再灌注24小时内达高峰；③髓过氧化物酶（中性粒细胞嗜天青颗粒的特异性酶）的活性与肌酸激酶的释放在再灌注24小时内呈正相关，而24小时后这种相关性消失。随后，Dreyer等[24]应用放射性核素标记的中性粒细胞研究了再灌注4小时内这种细胞在心肌聚集的情况。再灌注1小时，中性粒细胞的聚集速度最快，在第2～4小时虽然仍持续聚集但是速度减慢。

快速募集的中性粒细胞发挥作用的机制主要包括：产生氧自由基，释放脱颗粒产物以及花生烯酸代谢产物和血小板激活因子。中性粒细胞在炎症的刺激下产生大量的超氧阴离子，过氧化氢以及羟自由基[22]。这些氧自由基促进内皮细胞释放促炎性介质，表达黏附分子[25]，并且增加内皮的渗透性[26,27]。此外，过氧亚硝酸盐和次氯酸等细胞毒性物质都是在氧自由基的作用下产生的。中性粒细胞脱颗粒释放各种酶类，包括弹性蛋白酶、胶原酶、脂肪氧化酶、磷脂酶等，介导组织的损伤。中性粒细胞激活产生白三烯和PAF，这二者进一步促进中性粒细胞的趋化、脱颗粒和黏附，从而放大中性粒细胞介导的损伤[22]。中性粒细胞与内皮的黏附会导致内皮功能障碍。中性粒细胞与健康的冠状动脉环共培养，由于超氧阴离子中和了舒张血管的一氧化氮，从而引起冠状动脉的持续收缩[28]。

1.5　单核细胞　一般认为单核细胞是一群同源性的细胞巡逻在血管周围，收到特定信号后进入组织，分化为巨噬细胞，随后发挥效应。然而最近的一项研究却表明在MIRI中单核细胞能从脾脏的储存库募集到损伤组织参与疤痕的愈合。首先是炎症性的Ly-6c Hi单核细胞被迅速募集，随后是Ly-6c low单核细胞，并且在第7天浸润的细胞被迅速的清除，这与心肌梗死模型是不同的[29]。

单核细胞与中性粒细胞在无菌性炎症中是高度相互依存的关系。在肺的缺血性损伤中，相对较少的Ly-6c Hi单核细胞在中性粒细胞浸润之前被迅速募集[30]。在缺血再灌注中，中性粒细胞穿过内皮细胞的屏障与单核细胞形成短暂的局灶性细胞簇。有趣的是，若是没有单核细胞，中性粒细胞虽能与内皮紧密黏附，但是却不能迁移到间质中，从而说明单核细胞可能是趋化物的来源，也进一步说明了

在MIRI的早期免疫反应中中性粒细胞与内皮细胞的密切关系[31,32]。中性粒细胞与单核细胞之间的关系是双向的。中性粒细胞能通过释放脱颗粒产物等多种机制促进Ly-6c Hi单核细胞的募集。

在初始阶段中性粒细胞的浸润之后，Ly-6c Hi单核细胞成为第1天之后占主导地位的细胞类型[32]。中性粒细胞和单核细胞二者之间的合作关系也被逆转。单核细胞肩负起吞噬凋亡中性粒细胞的责任，表现出“抑制者”的表型，抗炎性的细胞因子如IL-10，转化生长因子-β1（TGF-β1）等产生增加，而促炎症性的细胞因子IL-1β，TNF-α和IL-12等产生减少[33]。单核细胞去除后，中性粒细胞在组织中会持续存在，从而也进一步说明了单核细胞在这一过程中的重要作用[34]。

缺血性损伤释放危险信号，启动机体天然免疫系统，激活TLR、补体系统和肥大细胞，并随之募集大量的中性粒细胞和单核细胞，促炎性因子和氧自由基等参与其中，放大炎性反应，系统中的任何一部分过度反应都会加重组织损伤。

2　适应性免疫应答

除了天然免疫之外，缺血再灌注还诱发强大的适应性免疫应答，主要涉及T细胞和B细胞。然而MIRI中对适应性免疫应答的研究较少，由于各个器官的缺血再灌注都有着相似的病理生理过程，因此其他器官（脑、肾、肝、小肠等）缺血再灌注中T细胞和B细胞的作用研究也可为MIRI适应性免疫反应的研究提供依据和借鉴。

2.1　T细胞　T细胞在无菌性的炎症中如何被激活尚未完全阐明，新近的证据表明抗原特异性和非特异性机制都参与其中。在脑的缺血再灌注中，再灌注24小时内可在梗死周边区检测到T细胞的存在，其数目在随后的第3天和第7天持续性增加，并在第14天开始减少[35]。在MIRI模型中，T细胞在再灌注后2分钟即可浸润到梗死区域；RAG1 KO（即T和B淋巴细胞均缺陷）的小鼠梗死面积明显减小，给RAG1 KO小鼠过继转输CD4＋T细胞能使减小的梗死面积再度增大，而过继转输干扰素-γ（IFN-γ）KO的CD4＋T细胞对梗死面积没有影响；去除CD4＋T细胞会使野生型小鼠的梗死面积减小，而去除CD8＋T细胞则对梗死面积没有影响，这说明CD4＋T细胞通过其产生的IFN-γ加剧MIRI[36]。在我们的研究中，γδT细胞来源的IL-17A对MIRI发挥着至关重要的作用。在小鼠MIRI模型中，IL-17A的表达升高；γδT细胞而不是CD4＋辅助性T细胞是IL-17A的主要来源；遗传缺陷或抑制剂阻断IL-17A能减轻损伤，减小梗死面积。机制研究发现IL-17A的作用包括促进中性粒细胞浸润，增加中性粒细胞和内皮细胞黏附和介导心肌细胞凋亡，从而揭示了T细胞/IL-17A与心肌各种细胞之间以前未知的联系[37]。

此外，在其他器官的缺血再灌注损伤中，T 细胞也扮演着重要角色。在脑缺血再灌注损伤中，RAG1 KO的小鼠梗死面积和神经功能的损害都减小。CD4＋T细胞，CD8＋T细胞或IFN-γ缺陷都能使脑梗死面积减小[38]。在肠道缺血再灌注损伤中，与野生型小鼠相比，重症联合免疫缺陷（SCID）小鼠肠道白蛋白的渗漏和中性粒细胞的浸润减少，而当用T细胞重建SCID小鼠后，白蛋白的肠道渗漏和中性粒细胞的浸润增加[39]。在肝脏缺血再灌注损伤中，无胸腺的裸鼠或野生型小鼠去除CD4＋T 细胞均能减轻血清学和组织学的损伤，而当给无胸腺的裸鼠转输CD4＋T细胞则能使损伤重建。去除CD8＋T细胞则对损伤没有影响[40]。Khandoga等[41]进一步揭示CD4＋T细胞通过介导血小板和内皮之间的黏附在肝脏MIRI中发挥作用。同样地，在肾脏缺血再灌注损伤中，CD4＋T细胞而不是CD8＋T细胞介导损伤，而且给T细胞缺陷的裸鼠过继转输IFN-γ或CD28缺陷的CD4＋T细胞则不能重建肾脏的损伤，从而说明CD28的共刺激作用和Th1的环境是CD4＋T细胞发挥作用的重要介质[42]。

调节性T细胞（Treg）被认为是抑制自身免疫和炎性反应的一个T细胞亚群。在我们的研究中Treg的过继转输或体内扩增，能减轻大鼠心肌梗死后的心室重塑，包括减少间质纤维化、金属基质蛋白酶活性、心肌细胞凋亡以及中性粒细胞、巨噬细胞和淋巴细胞浸润。体外实验则证实了Treg 能直接抑制LPS诱导的大鼠心肌细胞的凋亡[43]。Kazuaki等[44]也在小鼠模型中验证了Treg在心肌

梗死后心室重塑中的保护作用。然而Treg在MIRI 中的作用尚未明确。在Marcin等的研究中，CCR5 KO小鼠MIRI后，促炎症性细胞因子和趋化因子的表达明显上调，金属基质蛋白酶和心室扩张等心室重塑指标恶化，同时Treg的募集明显减少，因此CCR5可能通过抑制Treg的募集限制心肌梗死后的炎性反应[45]，然而目前还没有研究直接证实Treg参与MIRI的急性免疫炎性反应。

在其他器官的缺血再灌注损伤中，对Treg的作用进行了较为深入的研究。在肾脏缺血再灌注损伤中，Treg主要通过抑制天然免疫发挥肾脏保护作用，IL-10和腺苷自分泌通路介导了Treg的保护作用[46,47]。Treg在脑缺血再灌注损伤中的作用则说法不一。Arthur等[48]的研究认为Treg在脑缺血后发挥重要的保护作用，主要侧重于梗死晚期的组织修复；Christoph等[49]的研究则认为Treg在脑缺血再灌注损伤后的急性期通过与内皮细胞和血小板的黏附导致微循环障碍从而加剧脑损伤，主要侧重于缺血早期的急性损伤，并且与Treg的免疫调节功能无关。在最近的肝脏缺血再灌注损伤的研究中，不论是去除或扩增内源性Treg，或者过继转输外源性Treg，对肝脏损伤均没有影响[50]；然而早前Ling Lu等[51,52]的研究认为过继转输体外诱导的iTreg能通过TGF-β抑制Kupffer细胞，减轻肝脏损伤。这两个矛盾的结果可能是因为体外诱导iTreg的方法的差别导致其效应不同。从以上研究中可看出，Treg并不是在所有的免疫炎性反应中均能发挥保护作用，它可能在不同的器官、不同的局部环境以及病变的不同阶段发挥不同的效应，而其在MIRI中的确切作用则亟待进一步研究。

2.2　B细胞　T细胞在各个器官缺血再灌注损伤中的作用被广泛研究，而研究者们对B细胞的关注则要相对少得多。B细胞分泌的IgM能激活补体系统和炎性细胞。补体受体2（CR2）KO的小鼠存在B细胞激活的缺陷以及IgM抗体谱的限制。在小鼠MIRI中CR2 KO的小鼠表现为梗死面积减小，同时心肌细胞的凋亡和中性粒细胞的浸润也受到抑制。给与野生型IgM后，可以重建CR2 KO 小鼠的损伤，从而说明IgM参与了MIRI的急性炎性反应[53]。

在其他器官缺血再灌注损伤中也有关于B细胞及其分泌的抗体和细胞因子的研究。Osman等发现B细胞缺陷的小鼠在肠缺血再灌注损伤中白细胞、血小板募集减少，然而将脾细胞移植入B细胞KO小鼠体内后，白细胞和血小板的募集并没有恢复，说明重建野生型鼠的B细胞对缺血再灌注损伤没有影响。但将野生型鼠血浆转入B细胞KO小鼠后却发现损伤恢复，说明B淋巴细胞介导组织损伤是通过释放可溶性介质如抗体发挥作用[54]。Austen 等在CR2 KO鼠的后肢缺血再灌注损伤模型中发现，其组织损伤较对照组小。将CM22（一种自身反应性分泌IgM的B-1细胞克隆）重建至CR2 KO鼠后，其后肢的损伤恢复，从而阐明了B细胞产生的IgM在后肢缺血再灌注损伤中的致病性作用[55]。然而Brandon等的研究发现，不同的B细胞亚群在肾脏缺血再灌注损伤中的作用也不相同。去除腹膜B 细胞后，IgM的腹膜沉积减少，肾脏损伤减轻；然而成熟B细胞缺陷的小鼠，肾脏损伤却加重，血清IL-10的水平增高。这说明腹膜B细胞产生天然抗体，结合于肾小球，加重肾损伤，而成熟B细胞则可能通过IL-10保护肾损伤[56]。

在传统的适应性免疫反应中，T细胞和B细胞需要识别特异性抗原，经过数小时被激活，分化成效应细胞，因此曾被认为并不参与缺血再灌注损伤的急性炎性反应。然而近年来大量的研究表明，T、B细胞也是缺血再灌注组织损伤的重要参与者。它们可能以抗原非依赖性的方式被迅速激活，分泌细胞分子或抗体，以不同的亚型发挥有害或保护性的作用。

3　总结

在MIRI中，心肌驻留的天然免疫细胞被激活，诱发迅速的免疫反应，天然免疫和适应性免疫的各种成分参与其中，被有序的激活并相互作用，从而：①放大初始的炎性反应；②从炎性反应过渡到损伤修复愈合；③恢复内环境的稳态平衡。然而，目前对MIRI的免疫机制研究仍存在一些问题：①天然免疫及特异性免疫细胞之间是如何通过炎性因子的分泌、细胞间的相互作用而联系在一起从而呈现轴

分泌或级联放大效应的形式，分别作用于MIRI各个阶段的具体机制尚未完全阐明。②炎性介质不仅参与急性再灌注损伤，也参与后期损伤修复。这可能是很多抗炎治疗在动物实验中取得了预期的治疗效果，然而其临床转化却并不成功的原因之一。因此，在未来的研究中不仅要关注对于急性再灌注损伤的治疗效果，还要考虑对心功能影响的长期效应，否则可能出现免疫系统紊乱，而不利于机体在MIRI恢复期的自身调节作用。

参考文献

[1] Yellon DM, Hausenloy DJ. Myocardial reperfusion injury[J]. N

Engl J Med, 2007, 357(11):1121-1135.

[2] Keeley EC, Boura JA, Grines CL. Primary angioplasty

versus intravenous thrombolytic therapy for acute myocardial

infarction: a quantitative review of 23 randomized trials[J].

Lancet, 2003, 361(9351):13-20.

[3] Steffens S, Montecucco F, Mach F. The in?ammatory response

as a target to reduce myocardial ischaemia and reperfusion

injury[J]. Thromb Haemost, 2009, 102(2):240-247.

[4] Huang Y, Rabb H, Womer KL. Ischemia-reperfusion and

immediate T cell responses[J]. Cell Immunol, 2007, 248(1):4-11.

[5] Timmers L, Pasterkamp G, de Hoog VC, et al. The innate

immune response in reperfused myocardium[J]. Cardiovasc

Res, 2012, 94(2):276-283.

[6] Rowland RT, Meng X, Cleveland JC, et al. LPS-induced

delayed myocardial adaptation enhances acute preconditioning

to optimize postischemic cardiac function[J]. Am J Physiol,

1997, 272(6 Pt 2):H2708-H2715.

[7] Ha T, Hu Y, Liu L, et al. TLR2 ligands induce cardioprotection

against ischaemia/reperfusion injury through a PI3K/Akt-

dependent mechanism[J]. Cardiovasc Res, 2010, 87(4):694-703.

[8] Dong JW, Vallejo JG, Tzeng HP, et al. Innate immunity

mediates myocardial preconditioning through Toll-like receptor

2 and TIRAP-dependent signaling pathways[J]. Am J Physiol

Heart Circ Physiol, 2010, 298(3):H1079-H1087.

[9] Arslan F, Smeets MB, O'Neill LA, et al. Myocardial ischemia/

reperfusion injury is mediated by leukocytic toll-like receptor-2

and reduced by systemic administration of a novel anti-toll-like

receptor-2 antibody[J]. Circulation, 2010, 121(1):80-90. [10] Oyama J, Blais C Jr, Liu X, et al. Reduced myocardial

ischemia-reperfusion injury in toll-like receptor 4-deficient

mice[J]. Circulation, 2004, 109(6):784-789.

[11] Feng Y, Zhao H, Xu X, et al. Innate immune adaptor MyD88

mediates neutrophil recruitment and myocardial injury after

ischemia-reperfusion in mice[J]. Am J Physiol Heart Circ

Physiol, 2008, 295(3):H1311-H1318.

[12] Shimamoto A, Chong AJ, Yada M, et al. Inhibition of

Toll-like receptor 4 with eritoran attenuates myocardial

ischemia-reperfusion injury[J]. Circulation, 2006, 114(1

Suppl):I270-I274.

[13] Foreman KE, Glovsky MM, Warner RL, et al. Comparative

effect of C3a and C5a on adhesion molecule expression on

neutrophils and endothelial cells[J]. Inflammation, 1996,

20(1):1-9.

[14] Tyagi S, Klickstein LB, Nicholson-Weller A. C5a-stimulated

human neutrophils use a subset of beta2 integrins to support

the adhesion-dependent phase of superoxide production[J]. J

Leukoc Biol, 2000, 68(5):679-686.

[15] Hill JH, Ward PA. The phlogistic role of C3 leukotactic

fragments in myocardial infarcts of rats[J]. J Exp Med, 1971,

133(4):885-900.

[16] Jordan JE, Montalto MC, Stahl GL. Inhibition of mannose-

binding lectin reduces postischemic myocardial reperfusion

injury[J]. Circulation, 2001, 104(12):1413-1418.

[17] Walsh MC, Bourcier T, Takahashi K, et al. Mannose-binding

lectin is a regulator of inflammation that accompanies

myocardial ischemia and reperfusion injury[J]. J Immunol,

2005, 175(1):541-546.

[18] Frangogiannis NG, Lindsey ML, Michael LH, et al. Resident

cardiac mast cells degranulate and release preformed TNF-

alpha, initiating the cytokine cascade in experimental canine

myocardial ischemia/reperfusion[J]. Circulation, 1998,

98(7):699-710.

[19] Chakraborti T, Mandal A, Mandal M, et al. Complement

activation in heart diseases. Role of oxidants[J]. Cell Signal,

2000, 12(9-10):607-617.

[20] Bhattacharya K, Farwell K, Huang M, et al. Mast cell de?cient

W/Wv mice have lower serum IL-6 and less cardiac tissue

necrosis than their normal littermates following myocardial

ischemia-reperfusion[J]. Int J Immunopathol Pharmacol, 2007,

20(1):69-74.

[21] Waskow C, Paul S, Haller C, et al. Viable c-Kit(W/W)

mutants reveal pivotal role for c-kit in the maintenance of

lymphopoiesis[J]. Immunity, 2002, 17(3):277-288.

[22] Jordan JE, Zhao ZQ, Vinten-Johansen J. The role of neutrophils

in myocardial ischemia-reperfusion injury[J]. Cardiovasc Res,

1999, 43(4):860-878.

[23] Smith EF 3rd, Egan JW, Bugelski PJ, et al. Temporal relation

between neutrophil accumulation and myocardial reperfusion

injury[J]. Am J Physiol, 1988, 255(5 Pt 2):H1060-H1068. [24] Dreyer WJ, Michael LH, West MS, et al. Neutrophil

accumulation in ischemic canine myocardium. Insights into

time course, distribution, and mechanism of localization during

early reperfusion[J]. Circulation, 1991, 84(1):400-411. [25] Deisher TA, Garcia I, Harlan JM. Cytokine-induced adhesion

molecule expression on human umbilical vein endothelial

cells is not regulated by cyclic adenosine monophosphate

accumulation[J]. Life Sci, 1993, 53(4):365-370.

[26] Svendsen JH, Bjerrum PJ. Effects of exogenous oxygen derived

free radicals on myocardial capillary permeability, vascular

tone, and incidence of ventricular arrhythmias in the canine

heart[J]. Cardiovasc Res, 1992, 26(12):1181-1188.

[27] Granger DN, Kubes P. The microcirculation and in?ammation:

modulation of leukocyte-endothelial cell adhesion[J]. J Leukoc

Biol, 1994, 55(5):662-675.

[28] Ma XL, Tsao PS, Viehman GE, et al. Neutrophil-mediated

vasoconstriction and endothelial dysfunction in low-flow

perfusion-reperfused cat coronary artery[J]. Circ Res, 1991,

69(1):95-106.

[29] Swirski FK, Nahrendorf M, Etzrodt M, et al. Identification

of splenic reservoir monocytes and their deployment to

in?ammatory sites[J]. Science, 2009, 325(5940):612-616. [30] Kreisel D, Nava RG, Li W, et al. In vivo two-photon imaging

reveals monocyte-dependent neutrophil extravasation during

pulmonary in?ammation[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2010,

107(42):18073-18078.

[31] Soehnlein O, Lindbom L, Weber C. Mechanisms underlying

neutrophil-mediated monocyte recruitment[J]. Blood, 2009,

114(21):4613-4623.

[32] Epelman S, Mann DL. Communication in the heart: the role of

the innate immune system in coordinating cellular responses to

ischemic injury[J]. J Cardiovasc Transl Res, 2012, 5(6):827-836.

[33] Voll RE, Herrmann M, Roth EA, et al. Immunosuppressive

effects of apoptotic cells[J]. Nature, 1997, 390(6658):350-351.

[34] Nahrendorf M, Swirski FK, Aikawa E, et al. The healing

myocardium sequentially mobilizes two monocyte subsets with

divergent and complementary functions[J]. J Exp Med, 2007,

204(12):3037-3047.

[35] Schroeter M, Jander S, Witte OW, et al. Local immune

responses in the rat cerebral cortex after middle cerebral artery

occlusion[J]. J Neuroimmunol, 1994, 55(2):195-203.

[36] Yang Z, Day YJ, Toufektsian MC, et al. Myocardial infarct-

sparing effect of adenosine A2A receptor activation is due

to its action on CD4+ T lymphocytes[J]. Circulation, 2006,

114(19):2056-2064.

[37] Liao YH, Xia N, Zhou SF, et al. Interleukin-17A contributes

to myocardial ischemia/reperfusion injury by regulating

cardiomyocyte apoptosis and neutrophil infiltration[J]. J Am

Coll Cardiol, 2012, 59(4):420-429.

[38] Yilmaz G, Arumugam TV, Stokes KY, et al. Role of T

lymphocytes and interferon-gamma in ischemic stroke[J].

Circulation, 2006, 113(17):2105-2112.

[39] Shigematsu T, Wolf RE, Granger DN. T-lymphocytes modulate

the microvascular and inflammatory responses to intestinal

ischemia-reperfusion[J]. Microcirculation, 2002, 9(2):99-109.

[40] Zwacka RM, Zhang Y, Halldorson J, et al. CD4(+)

T-lymphocytes mediate ischemia/reperfusion-induced

in?ammatory responses in mouse liver[J]. J Clin Invest, 1997,

100(2):279-289.

[41] Khandoga A, Hanschen M, Kessler JS, et al. CD4+ T cells

contribute to postischemic liver injury in mice by interacting

with sinusoidal endothelium and platelets[J]. Hepatology, 2006,

43(2):306-315.[42] Burne MJ, Daniels F, El Ghandour A, et al. Identi?cation of the

CD4(+) T cell as a major pathogenic factor in ischemic acute

renal failure[J]. J Clin Invest, 2001, 108(9):1283-1290. [43] Tang TT, Yuan J, Zhu ZF, et al. Regulatory T cells ameliorate

cardiac remodeling after myocardial infarction[J]. Basic Res

Cardiol, 2012, 107(1):232.

[44] Matsumoto K, Ogawa M, Suzuki J, et al. Regulatory T lym-

phocytes attenuate myocardial infarction-induced ventricular

remodeling in mice[J]. Int Heart J, 2011, 52(6):382-387. [45] Dobaczewski M, Xia Y, Bujak M, et al. CCR5 signaling supp-

resses inflammation and reduces adverse remodeling of the

infarcted heart, mediating recruitment of regulatory T cells[J].

Am J Pathol, 2010, 176(5):2177-2187.

[46] Kinsey GR, Sharma R, Huang L, et al. Regulatory T cells

suppress innate immunity in kidney ischemia-reperfusion

injury[J]. J Am Soc Nephrol, 2009, 20(8):1744-1753.

[47] Kinsey GR, Huang L, Jaworska K, et al. Autocrine adenosine

signaling promotes regulatory T cell-mediated renal

protection[J]. J Am Soc Nephrol, 2012, 23(9):1528-1537. [48] Liesz A, Suri-Payer E, Veltkamp C, et al. Regulatory T cells are

key cerebroprotective immunomodulators in acute experimental

stroke[J]. Nat Med, 2009, 15(2):192-199.

[49] Kleinschnitz C, Kraft P, Dreykluft A, et al. Regulatory T

cells are strong promoters of acute ischemic stroke in mice

by inducing dysfunction of the cerebral microvasculature[J].

Blood, 2012, 121(4):679-691.

[50] Devey LR, Richards JA, O'Connor RA, et al. Ischemic precon-

ditioning in the liver is independent of regulatory T cell

activity[J]. PLoS One, 2012, 7(11):e49647.

[51] Lu L, Li G, Rao J, et al. In vitro induced CD4(+)CD25(+)

Foxp3(+) Tregs attenuate hepatic ischemia-reperfusion injury[J].

Int Immunopharmacol, 2009, 9(5):549-552.

[52] Feng M, Wang Q, Zhang F, et al. Ex vivo induced regulatory T

cells regulate in?ammatory response of Kupffer cells by TGF-

beta and attenuate liver ischemia reperfusion injury[J]. Int

Immunopharmacol, 2012, 12(1):189-196.

[53] Zhang M, Michael LH, Grosjean SA, et al. The role of natural

IgM in myocardial ischemia-reperfusion injury[J]. J Mol Cell

Cardiol, 2006, 41(1):62-67.

[54] Osman M, Russell J, Granger DN. Lymphocyte-derived inter-

feron-gamma mediates ischemia-reperfusion-induced leukocyte

and platelet adhesion in intestinal microcirculation[J]. Am J

Physiol Gastrointest Liver Physiol, 2009, 296(3):G659-G663.

[55] Austen WG Jr, Zhang M, Chan R, et al. Murine hindlimb

reperfusion injury can be initiated by a self-reactive monoclonal

IgM[J]. Surgery, 2004, 136(2):401-406.

[56] Renner B, Strassheim D, Amura CR, et al. B cell subsets

contribute to renal injury and renal protection after ischemia/

reperfusion[J]. J Immunol, 2010, 185(7):4393-4400.

收稿日期：2013-03-17

脑缺血再灌注

什么是脑缺血?脑的短暂性血液供应不足并出现症状就叫做短暂性脑缺血发作，是一种 常见的急性脑血管病。病人突然发病，类似脑出血或脑梗塞的表现，一般在24小时内完全 恢复正常，常使家人虚惊一场，但可以反复发作。短暂性脑缺血发作病人一般在1～5年内 可能发生脑梗塞。而脑梗塞的病人中的1/3～2/3曾经发生过短暂性脑缺血发作脑缺血 - 再 灌注也可造成脑功能严重受损。脑缺血时脑细胞生物电发生改变，出现病理性慢波，缺血一 定时间后再灌注，慢波持续并加重。颞叶组织内神经递质性氨基酸代谢发生明显变化，即兴 奋性氨基酸(谷氨酸和天门冬氨酸)随缺血 - 再灌注时间延长而逐渐降低，抑制性氨基酸(丙 氨酸、γ- 氨基丁酸、牛黄酸和甘氨酸)在缺血 - 再灌注早期明显升高。缺血再灌注损伤 时间越长，兴奋性递质含量越低，脑组织超微结构改变越明显：线粒体肿胀，有钙盐沉积， 并可见线粒体嵴断裂、核染色质凝集、内质网高度肿胀，结构明显破坏、星型细胞肿胀， Nissl 体完整性破坏、胶质细胞、血管内皮细胞肿胀，周围间隙增大并有淡红色水肿液、白质纤维 间隙疏松，血管内由微血栓、髓鞘分层变性，呈现不可逆损伤。 多数情况下，缺血后再灌注可使组织器官功能得到恢复，损伤的结构得到修复，患者病情好转康复；但有时缺血后再灌注．不仅不能使组织、器官功能恢复，反而加重组织、器官的功能障碍和结构损伤。这种在缺血基础上恢复血流后组织损伤反而加重，甚至发生不可逆性损伤的现象称为缺血再灌注损伤(ischemi-a-reperfusion injury)。 缺血后疏通血管或再造血管使组织得到血液的再灌注，确能收到良好的治疗效果。但在一定条件下（取决于缺血时间）再灌注反而引起更加严重的后果。这不仅见于临床，而且也为不同种属（兔、大鼠、豚鼠、狗、猪等）的大量动物实验所证明。这是一种反常（paradox）现象，称之为再灌注损伤（reperfusion injury）。

脑缺血再灌注损伤机制及治疗进展

脑缺血再灌注损伤机制及治疗进展 西安交通大学医学院第二附属医院麻醉科710004 薛荣亮 脑缺血一定时间恢复血液供应后，其功能不但未能恢复，却出现了更加严重的脑机能障碍，称之为脑缺血再灌注损伤（cerebral ischemia reperfusion injury,CIR）。 脑缺血再灌注损伤与自由基的生成、细胞内钙超载、兴奋性氨基酸毒性、白细胞高度聚集和高能磷酸化合物的缺乏等有关。急性局灶性脑缺血引起的缺血中心区死亡以细胞坏死为主，目前认识的比较清楚，即脑缺血后5-7分钟内，细胞能量耗竭，K+通道受阻，膜电位降低，神经末梢释放谷氨酸，通过兴奋谷氨酸受体（包括NMDA 、AMPA和KA 受体）致使细胞膜上的Ca2+通道开放，引起Ca2+超载，高Ca2+可激活NOS，使NO和氧自由基的形成增加，引发脂质过氧化，引起膜结构和DNA的损伤；Ca2+还可活化各种酶类，加剧细胞损伤和能量障碍，引发缺血级联反应，结果细胞水肿、细胞膜破裂，细胞内酶和炎性介质释放，引起细胞坏死。 近年来认识到半暗带区域于再灌注数天后出现了迟发性神经元死亡(DND)，DND常出现在缺血再灌注后2-4日，主要发生在海马、纹状体及皮质区域，DND需要数日时间、有新蛋白质合成的、需要消耗能量的、为无水肿的细胞自杀过程，称之为细胞凋亡(PCD)。脑缺血再灌注损伤既包括急性细胞坏死也包括细胞凋亡，对于DND的确切机制目前仍不清楚，尚需进一步深入研究。 现对脑缺血再灌注损伤机制的研究进展及保护措施简述如下：1．基因活化 脑缺血再灌注损伤后可出现大量基因表达，大约有374种基因出现

变化，绝大多数基因与凋亡有关，其中57种基因的蛋白表达是缺血前的 1.7倍，而34种基因的表达量出现下降，均发生在4小时到72小时, 包括蛋白质合成，基因突变，促凋亡基因，抑凋亡基因和损伤反应基因变化等，这些基因的相互作用最终决定了DND的发生。 2．兴奋性氨基酸毒性 兴奋性氨基酸毒性是指EAA受体活化而引起的神经元死亡，是脑缺血性损伤的重要触发物和介导物。EAA可活化胞内信号转导通路，触发缺血后致炎基因表达。CA1区神经细胞分布着大量的EAA受体，而抑制性氨基酸受体分布很小，这就为缺血后的兴奋性毒性提供了基础。另外，CA1区较CA3区对缺血损伤敏感是由于其兴奋性氨基酸受体的类型不同，CA1区以NMDA受体为主，CA3区以KA受体为主，而KA 受体对缺血敏感性较差，可能是造成DND发生的重要原因。 3．自由基及脂质过氧化 脑缺血再灌注期间产生大量自由基。其有害作用可概括为：①作用于多价不饱和脂肪酸，发生脂质过氧化。②诱导DNA、RNA、多糖和氨基酸等大分子物质交联，交联后的大分子则失去原来的活性或功能降低。③促使多糖分子聚合和降解。自由基可广泛攻击富含不饱和脂肪酸的神经膜与血管，引发脂质过氧化瀑布效应(oxygen burst)，蛋白质变性，多核苷酸链断裂，碱基重新修饰，细胞结构的完整性破坏，膜的通透性、离子转运、膜屏障功能均受到严重影响，从而导致细胞死亡。自由基还能导致EAA释放增加，促使脑缺血后DND发生。 4．热休克蛋白表达紊乱 热休克蛋白是在多种应激原的作用下生成的分子量为7-200KD的

心肌缺血再灌注损伤

心肌缺血再灌注损伤的发生机制和防治研究进展 1 9 6 0年J e n n i n g s等，第一次提出心肌缺血再灌注损伤的概念，证实再灌注会引起心肌超微结构不可逆坏死，并逐渐引起医学界的高度重视。缺血心肌恢复再灌注后，病情反而恶化，引起超微结构、功能、代谢及电生理方面发生进一步的损伤，是由于在缺血损伤的基础上再次引起的损伤，因此称为缺血．再灌注损伤( i s e h e m i a — r e p e r f u s i o n i n j u r y ，I R I ) k 2 J 。临床上表现为闭塞的冠状动脉再通、梗死区血液灌流重建后一段时间内，有的病例发生血压骤降、心功能不全、心律失常甚至猝死等一系列病情反而恶化的现象。因此， I R I 的发生机制与防治越来越引起人们的关注，并一直试图寻找能对 I R I 产生确切保护作用的药物。现就 I R I的发生机制和防治的研究进展作一综述。 1 . 心肌缺血再灌注损伤的发生机制 目前，缺血再灌注损伤发生的机制尚未完全阐明，研究表明自由基、钙超载、心肌纤维能量代谢障碍、中性粒细胞、血管内皮细胞、细胞黏附分子与细胞凋亡等均可能参与缺血再灌注损伤。 1 ． 1 氧自由基( F R) 生成正常细胞内有自由基清除剂超氧化物歧化酶( S O D)，使氧自由基转变为过氧化氢，后者又通过触酶及谷胱甘肽过氧化物酶的作用还原为水和分子氧，故小量氧自由基不造成损伤。再灌注时产生的大量氧自由基不能被清除，其中包括非脂质氧自由基和脂质氧自由基，如超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢等。缺血再灌注后，它可与各种细胞成分，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代谢障碍。C a s t e d o 等在动物实验中发现，再灌注后细胞内膜脂质过氧化增强，形成多种生物活性物质，如血栓素、前列腺素等，促进再灌注损伤。 1 9 8 6年,M u r r y等，首次在犬缺血／再灌注模型实验中发现反复短暂缺血发作可使心肌在随后持续性缺血中得到保护，从而提出了缺血预适应( I P C) 心脏保护的概念，为缺血心肌的保护及其机制探讨开辟了崭新的领域。自由基可能参与了预适应保护的触发机制。Z h o n g等证明预适应过程中产生的低浓度自由基对延迟心肌缺血再灌注损伤有保护作用。冉擘力等从细胞水平证明早期产生的氧自由基能诱导延迟保护作用产生，其机制可能是通过早期氧化反应一方面改变S O D形态结构而提高酶的活性，诱导延迟相S O D合成增加，另一方面诱导热休克蛋白信使核糖核酸转录和持续合成，保护心肌细胞对抗细胞外氧自由基的损伤；氧化氮合酶( N O S ) 产生的一氧化氮能有效对抗氧自由基的损害，延迟期心肌 N O S活性增加。延迟保护作用增强，其机制可能是氧自由基诱导了后期 N O S信使核糖核酸转录和合成增加，因为在缺血等应激状态下，氧化氮能够调控心脏基因的表达。总之，热休克蛋白、抗氧化酶和 N O S等不是孤立地对抗氧自由基损伤，而是有机地结合起来发挥作用。 1 ． 2 钙超载。生理状态下，胞浆内钙浓度约为 l 0-7 m o l ／ L ，而细胞外及胞浆内的钙储存系统( 如内质网和线粒体) 中钙浓度为1 0 -3m o l ／L 。正常状态下，细胞通过一系列转运机制可以保持这种巨大的浓度梯度，以维持细胞内低钙状态。但是再灌注后，钙离子向线粒体转移，导致线粒体功能障碍；钙离子浓度升高，可激活多种酶( 如激活膜磷脂酶 A ， )同时促使心

第二十三讲缺血再灌注损伤概论修订版

第二十三讲缺血再灌注 损伤概论 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998

第二十三章缺血－再灌注损伤 一、基本要求 1. 掌握自由基、活性氧、缺血－再灌注损伤、氧反常、钙反常、pH反常、钙超载、无复流现象和呼吸爆发的概念, 重点掌握缺血－再灌注损伤的发生机制。 2. 熟悉缺血－再灌注损伤的原因和条件, 熟悉缺血－再灌注损伤时机体的功能和代谢变化。 3. 了解防治缺血－再灌注损伤的病理生理基础。 二、知识点纲要 （一）缺血－再灌注损伤的概念 各种原因造成组织血液灌流量减少，可使细胞发生缺血性损伤。再灌注具有两重性，多数情况使缺血组织和器官的功能结构得以修复，患者病情得到控制。但是，部分患者或动物缺血后再灌注，不仅没使组织器官功能恢复，反而使缺血所致功能代谢障碍和结构破坏进一步加重，这种现象称为缺血－再灌注损伤。与之密切相关的概念，还有氧反常、钙反常和pH反常。缺血－再灌注损伤在不同种属和各种组织器官均可发生，具有普遍性。 ( 二 ) 缺血－再灌注损伤的原因和条件 再灌注损伤取决于缺血时间、侧支循环、需氧程度以及电解质浓度。 ( 三 ) 缺血－再灌注损伤的发生机制 1. 自由基的作用 (1) 自由基的概念、特性、类型、体内代谢和生物学意义 (熟悉和了解) (2) 缺血－再灌注时氧自由基生成增多的机制 (掌握) 1) 黄嘌呤氧化酶形成增多； 2) 中性粒细胞的呼吸爆发；3) 线粒体损伤，氧分子单电子还原增多；4) 儿茶酚胺增加，自氧化增强。 (2) 自由基的损伤作用(掌握) 1) 生物膜脂质过氧化增强导致①膜结构破坏──膜的液态性和流动性减弱，通透性增强；②抑制膜蛋白功能──离子泵失灵和细胞内信号传递障碍；③线粒体功能受损──ATP 生成减少。 2) 细胞内Ca2+超载源于自由基引起细胞膜通透性增强，膜上Na+-K+-ATP酶失活和线粒体功能障碍。 3) DNA 断裂和染色体畸变外面无组蛋白保护的线粒体DNA对氧化应激敏感。 4) 蛋白质变性和酶活性降低自由基可引起蛋白质分子肽链断裂，使酶的巯基氧化。 5) 诱导炎症介质产生自由基可导致脂质过氧化和胞内游离钙增加，激活磷脂酶，脂加氧酶及环加氧酶。 2. 钙超载 (1) .细胞内钙稳态调节 (熟悉和了解) (2) 再灌注时细胞内钙超载的机制 (掌握) 1) Na+－Ca2+交换异常；2) 细胞膜通透性增高；3) 线粒体功能障碍；4) 儿茶酚胺增多。 (3) 钙超载引起再灌注损伤的机制 (掌握)

心肌缺血再灌注损伤介绍和实验设计

心肌缺血再灌注损伤介绍和实验设计 Ⅰ.心肌缺血再灌注损伤： 它是指缺血心肌组织恢复血流灌注时，导致再灌注区心肌细胞及局部血管网显著的病理生理变化，这些变化共同作用可促使进一步的组织损伤。那这里的关键词就是缺血心肌组织。那为什么会产生缺血的心肌组织呢？这就与临床上的疾病有关了。一些心脏疾病，比如急性心肌梗死、冠心病等他们会使心脏发生缺血的症状，其基本的生理过程就是心肌缺血。 Ⅱ.心肌缺血的危害： 心肌缺血：指单位时间内的冠脉血流量减少，供给组织的氧量也减少，缺血必定存在缺氧表明缺血缺氧。心肌缺血比单纯性心肌缺氧无血流障碍要严重，因为前者除了缺氧的影响之外，缺血组织也不能获得足够的营养物质又不能及时清除各种代谢产物带来的有害影响。 一、心肌缺血的原因主要分为两种情况：1是冠脉血流量的绝对不足。这种情况是由自身疾病产生的，主要包括冠状动脉阻塞，冠状动脉痉挛。2是冠脉血流量的相对不足：包括供氧降低或耗氧增加，比如高原高空或通风不良的矿井吸入氧减少；肺通气或换气功能障碍，可致血氧含量降低红细胞数量和血红蛋白含量减少等。 二、缺血对心肌的危害主要包括以下几个方面：1是心肌收缩能力降低。2是导致心肌舒张功能降低。3是心肌组织的血流动力学发生改变，比如说血流的阻力增加等。4是心肌电生理的变化，比如说静息点位降低，传导速度减慢；室颤阈降低等。5是导致心肌形态学的改变。当然还有其他的危害，在这里就不一一列举了。 由于心肌缺血存在这么多的危害，临床上针对这一疾病采取了再灌注治疗方法，但随之而来的又是另外一个临床问题：缺血再灌注损伤。 下面具体介绍一下心肌缺血再灌注损伤。心肌缺血再灌注损伤英文缩写为MIRI，最早由詹宁斯等于1960年提出，发现其临床表现为再灌注心律失常、心肌顿抑、心肌能量代谢障碍等现象。随后又有学者在临床手术中也证实了这一观点，发现在冠脉搭桥术完成后，心肌坏死进一步加重的现象。接着布朗沃尔德教

心肌缺血再灌注损伤机制的研究进展

心肌缺血再灌注损伤机制的研究进展 摘要急性心肌梗死是临床常见急症重症，及时、有效的恢复心肌的血液灌注,挽救“濒死”的心肌是抢救成功的关键，因此探索缺血再灌注损伤的机制，减轻或防止再灌注损伤的发生，是临床的重要课题。本文综述了心肌缺血再灌注损伤发生机制研究领域的最新进展。 关键词心肌缺血再灌注；氧自由基；钙超载；中性白细胞；血管内皮细胞；一氧化氮；细胞黏附因子；细胞凋亡 急性心肌梗死（AMI）是临床常见急症重症，及时、有效的恢复心肌的血液灌注,挽救“濒死”的心肌是抢救成功的关键。探索心肌再灌注损伤(MRI)的机制，减轻或防止再灌注损伤的发生，是临床的重要课题。至今为止MRI的机制还没有完全清楚，目前主要认为与氧自由基、钙超载、活化的中性白细胞、心肌纤维能量代谢障碍、血管内皮细胞、一氧化氮、细胞黏附因子和细胞凋亡等都可能参与MRI的发病过程。[1、2] 1氧自由基与心肌缺血再灌注损伤 生理情况下，细胞内存在的抗氧化物质可以及时清除自由基，对机体并无有害影响。当组织细胞缺血、缺氧时，由于活性氧生成过多或机体抗氧化能力不足，可引起氧化应激反应，造成膜流动性与钙离子通透性增加,破坏膜结构完整性,钙跨膜内流与超负荷导致细胞损伤甚至死亡。氧化应激是缺血组织再灌注的特征之一。而且应用自由基清除剂辅酶Q10[3]可以减轻缺血再灌区细胞的损伤。 2钙超载与心肌缺血再灌注损伤 近年研究表明,细胞内Ca2+超载在心肌缺血再灌注损伤发病机制中起中心作用。钙超载可以造成线粒体功能障碍，激活磷脂酶类，使细胞膜及细胞器膜结构受到损伤。还可激活蛋白酶，促进细胞膜和结构蛋白的分解，同时促进氧自由基的生成。激活某些ATP酶和核酶，加速ATP消耗，引起染色体损伤。Ca2+超载还可引起再灌注心律失常。心肌缺血再灌注损伤的始动环节是能量代谢障碍,而直接损伤原因则是自由基,其结果导致细胞内钙超载,并形成恶性循环。钙超载

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自由基（freeradical）的化学性质极为活泼，易于失去电子（氧化）或获得电子（还原），特别是其氧化作用强，故具有强烈的引发脂质过氧化的作用。生理情况下，细胞内存在的抗氧化物质可以及时清除自由基，使自由基的生成与降解处于动态平衡；对机体并无有害影响。病理情况下，由于活性氧生成过多或机体抗氧化能力不足，则可引发链式脂质过氧化反应损伤细胞膜，进而使细胞死亡。其种类很多，主要包括： 1.氧自由基 2.脂性自由基 3.其它（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氧化酶（xanthineoxidase，XO）及其前身黄嘌呤脱氢酶（xanthinedehydrogenase，XD）主要存在于毛细血管内皮细胞内。正常情况下，90％以XD的形式存在，XO仅占10％。1）当组织缺血缺氧时，由于ATP含量降低，离子转运功能障碍，Ca2+进入细胞激活Ca2+依赖性蛋白酶，促使XD大量转变为XO. 2）由于ATP 分解，ADP、AMP含量升高，并依次分解生成次黄嘌呤，故缺血组织中次黄嘌呤大量堆积。再灌注时，大量分子氧随血液进入缺血组织，XO在催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤并进而催化黄嘌呤转变为尿酸的两步反应中，释放出大量电子，为分子氧接受后产生O-2和H2O2.H2O2在金属离子参与下形成更为活跃的OH.，使组织O-2、OH.、H2O2等活性氧大量增加。 2.中性粒细胞中性粒细胞在吞噬活动时耗氧量增加，其摄人O2的70％-90％在NADPH氧化酶和NADH 氧化酶的催化下，接受电子形成氧自由基，用于杀灭病原微生物。组织缺血可激活补体系统，或经细胞膜分解产生多种具有趋化活性的物质，如C3片段、白三烯等，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，称为呼吸爆发（respiratoryburst）或氧爆发（oxygenburst），造成细胞损伤。（三）自由基的损伤作用自由基发生剂可使正常及缺血组织细胞受到严重损伤，自由基清除剂则可有效减轻缺血-再灌注损伤。自由基具有极为活泼的反应性，自由基一旦生成，即可经其中间代谢产物不断扩展生成新的自由基，形成连锁反应。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代谢障碍。 1.膜脂质过氧化（1ipidperoxidation）增强：自由基对磷脂膜的损伤作用主要表现在其可与膜内多价不饱和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，膜的液态性、流动性降低，通透性增加，细胞外内流增加；②间接抑制膜蛋白功能。③促进自由基及其它生物活性物质生成。形成多种生物活性物质，如前列腺素、血栓素、白三烯等，促进再灌注损伤；④减少ATP生成。线粒体膜脂质过氧化，导致线粒体功能抑制，ATP生成减少，细胞能量代谢障碍加重。 2.蛋白质功能抑制自由基可使酶的巯基氧化，形成二硫键；也可使氨基酸残基氧化，胞浆及膜蛋白和某些酶交联形成二聚体或更大的聚合物，直接损伤蛋白质的功能 3.破坏核酸及染色体自由基可使碱基羟化或DNA断裂，从而引起染色体畸变或细胞死亡。

心肌缺血再灌注

大鼠心肌缺血/再灌注损伤 【实验目的】 1.复制大鼠在体与离体心肌缺血/再灌注损伤模型； 2.观察缺血/再灌注过程中心功能的变化 【实验动物】成年Wistar 大鼠（体重200－300g） 【仪器药品】 电子天平，肾形盘，动物呼吸机，BL-420F记录装置，眼科开睑器，微血管钳，组织镊，眼科镊，组织剪，眼科剪，眼科止血钳，止血钳，动脉夹，眼科缝合针，1号及00缝合线。Langedroff灌流装置。 20%乌拉坦，1ml注射器，5ml 注射器，纱布块 实验1 在体模型 【实验步骤】 1.实验采用体重200-300ｇ健康雄性Wistar大鼠，20%乌拉坦腹腔注射麻醉（0.5ml/100g）； 2.颈胸部备皮及手术，分离气管及右侧颈总动脉 3.气管插管连接呼吸机（呼吸肌参数：潮气量9ml，呼吸比=3:2，呼吸频率55~60） 4.经右侧颈总动脉逆行插管至左心室, 再经BL-420F软件输入计算机,（一通道描记心 电，（右上黄、右下黑、左下红）二通道描记心室内压，三通道描记微分）持续监测心脏左心室内压力及心电的变化情况 5. 沿胸骨左侧剪开2，3肋骨，开睑器开胸暴露心脏；寻找冠状动脉左前降支，穿线备 用; 6.采用结扎5min后再放开5min两次,造成缺血预处置；采用结扎30mim再放开30min 复制缺血/再灌注模型； 思考题： 1.如何判定缺血模型复制成功 2.如何判定有再灌注损伤发生

实验2 离体模型 【实验步骤】 (1) 大鼠称重，腹腔注射20%乌拉坦（0.5ml/100g）麻醉，仰卧固定于鼠板，上腹部及前胸部剪毛。 (2) 舌下/阴茎背静脉注入1%肝素（0.05ml/100g）后，切开胸腹部皮肤，用剪刀横行剪开腹腔，向上剪断隔膜，沿两侧肋骨向上平行剪开，翻起前胸壁，把心脏及胸膈周围的结缔组织拨到一侧，充分暴露心脏。 (3) 用镊子提起心脏根部，暴露出主动脉和肺动脉，在距主动脉起始部0.5cm处用手术剪切断血管，迅速取出心脏至于4℃生理盐水平皿中使之停搏。 (4) 经主动脉将心脏悬挂在灌流装置上，用丝线结扎固定，打开灌流液行逆向灌流，待心脏恢复自主跳动，小心减去心脏周围附着组织。 (5)用眼科剪剪去左心耳，通过左心耳经房室瓣插入左心室一乳胶球囊，球囊连接一个内充生理盐水的导管，导管经三通管和换能器与BL-420F连接。 (6) 在BL-420F仪的监测下，通过向球囊内注入一定量的生理盐水是左心室的舒张末压调整在0~10mmHg之间。 (7)连接心电导线，心尖、右心耳和地线，一通道设置记录， (8) 预灌流10~20分钟，观察心率，二通道记录心室内压、三通道取微分记录±dp/dtmax 等心动指标，同时描记ECG，待上述各指标平衡后开始以下实验。 心肌缺血-再灌注损伤 (1) 心脏用正常灌流液预灌流15分钟后完全停灌40分钟，然后恢复灌流20分钟，观察心脏在正常，停灌初期和再灌期的心功能变化。 (2) 分别收集正常灌流时，再灌流后3分钟时的心脏冠脉流出液1ml，测定其中乳酸脱氢酶的活性。 思考题： 1.如何判定缺血模型复制成功 2.如何判定有再灌注损伤发生

氧自由基与心肌缺血再灌注损伤

缺血性心脏病是导致人类死亡的主要原因，在治疗上，早期成功恢复心肌再灌注是改善临床转归的最有效方法。但缺血心肌恢复血流的过程可造成损伤，这一现象称为心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion injury,MI/RI)［1 2］。而氧自由基（oxygen free radical,OFR）也是心血管疾病时诱导心肌细胞死亡的重要因素之一［3］。在正常生理条件下，细胞内存在抗氧化物质可以及时清除OFR，使自由基的生成与降解处于动态平衡，对机体无害，而在心肌缺血再灌注损伤情况下，由于OFR生成过多或机体抗氧化能力不足，引发氧化应激反应，介导心肌损伤［4 5］。本研究重点阐述OFR与心肌缺血再灌注损伤之间的关系。 1 OFR合成、清除及生物学作用 自由基（free radical）是指具有一个不配对电子的原子和原子团的总称。由氧诱发的自由基称为OFR，主要包括超氧阴离子(O-2)、过氧化氢(H2O2)和羟自由基(OH)［6］。H2O2本身并非自由基而是一种活性氧(reactive oxygen species,ROS)，但它与OFR的产生有密切关系，易接收一个电子生成羟自由基（OH）。正常情况下OH不能形成，因为OH的形成要求O-2及H2O2同时存在。当O-2及H2O2在组织中过剩, O-2及H2O2在金属离子及金属离子复合物的催化下发生Haber Weiss反应，生成氧化性更强的OH。OH是十分不稳定的氧化物，几乎与细胞内所有的有机物反应，破坏核酸、蛋白质、氨基酸和脂类化合物，从而损害细胞功能［7］。在生理情况下，氧通常是通过细胞色素氧化酶系统接收4个电子还原生成H2O，同时释放能量，但也有1%～2%的氧接收1个电子生成O-2，或再接收1个电子生成H2O2。O-2寿命极短，可通过连锁反应产生OH，H2O2能直接或间接促进细胞膜脂质过氧化。 自由基反应的扩展较广，但生物体内存在一套完整的抗氧化酶和抗氧化剂系统，可以及时清除它们，所以对机体无害。抗氧化酶包括超氧化物歧化酶（SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH PX)和过氧化氢酶(CA T)。它们存在于胞浆和线粒体中，其重要意义在于降低H2O2浓度，保护细胞不受强毒性OFR OH的损伤。抗氧化剂包括存在于细胞质的维生素E 和维生素A；细胞外液中的半胱氨酸、抗坏血酸、谷胱甘肽；存在胞浆中的还原型谷胱甘肽(GSH)和还原型病理辅酶Ⅱ(NADPH)等。在OFR清除系统功能降低或丧失,生成系统活性增强，一旦恢复组织血液供应和氧供,OFR便大量产生与急剧堆积，从而造成心肌细胞急性或慢性损伤［8］。特异靶向抑制NADPH氧化酶可以减弱心血管氧化应激［9］。 2 OFR在心肌缺血再灌注损伤中的作用及地位 目前关于心肌缺血再灌注损伤的发病机制有许多假设和报道，主要与心肌再灌注时与OFR损伤、细胞内Ca2+超载、心肌细胞能量代谢障碍［10］、微血管损伤和粒细胞浸润以及心肌细胞的凋亡等作用有关。MI/RI时OFR合成增多主要与线粒体单电子还原、黄嘌呤氧化酶形成增多、儿茶酚胺自氧化增强、细胞内钙超载以及中性粒细胞呼吸暴发等有关［11］。由于OFR产生过多以及抗氧化酶类活性下降，引发链式脂质过氧化反应，损伤细胞膜、细胞器乃至细胞核酸，导致细胞坏死凋亡。应用外源性OFR清除剂及抗氧化剂则能降低组织中OFR浓度，促进心功能恢复，表明OFR在心肌缺血再灌注损伤中起着重要作用。 3 OFR与脂质生物膜

脑缺血再灌注损伤治疗的研究进展

脑缺血再灌注损伤治疗的研究进展 向军 同济大学医学院，上海（200433） E-mail: Chelsea_JX@https://www.wendangku.net/doc/af5181868.html, 摘要：缺血性脑血管是现代社会致死致残的最主要疾病之一，其治疗原则及时恢复缺血区的血液再灌注，而随之而来的再灌注损伤又成为一大难题。笔者对近年来脑缺血再灌注损伤的治疗研究综述如下。 关键词：脑缺血再灌注损伤；治疗；进展 缺血性脑血管病是现代社会致死、致残的最主要疾病之一，其治疗原则是及时的恢复缺血区的血液灌注。然而在某些情况下缺血后再灌注不仅没有使组织功能恢复，反而使缺血所致的功能障碍和结构破坏进一步加重，这种现象即缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury），抑制再灌注损伤已成为缺血性中风治疗的重要环节。近年来针对脑缺血再灌注损伤的治疗研究取得一定成果，现将其综述如下。 1．自由基研究 自由基（free radical）是外层轨道上有单个不配对价电子的原子、原子团和分子的总称，其化学性质极为活波，可与各种细胞成分（膜磷脂、蛋白、核酸）发生反应，导致细胞功能障碍和结构破坏。在脑缺血再灌注时，机体的自由基产生和清除系统遭到破坏，导致大量自由基的存在，造成脑组织损伤和功能障碍。由于再灌注治疗窗十分短暂(仅1-3小时)，因此清除自由基应在再灌注前或者再灌注早期即开始。 自由基的清除主要靠自由基清除剂，包括酶性自由基清除剂，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、Prion蛋白（PrPc）等;低分子自由基清除剂，如维生素C、维生素E、谷胱甘肽等；其他如甘露醇、糖皮质激素等。 有研究表明，褪黑素（Melatonin MT）能够清除羟自由基、过氧亚氮阴离子、降低单线态氧毒性和自由基引起的脂质过氧化反应，是有效的自由基清除剂和间接抗氧化剂，具有较好的神经元保护作用[1-2]。Cesario等[3]通过体内外实验观察发现，褪黑素的减轻脑缺血再灌注损伤作用，还与其对胶质细胞的保护作用有关，且胶质细胞对治疗比神经元更敏感。别嘌呤醇是黄嘌呤氧化酶抑制剂，通过阻止次黄嘌领转化为黄嘌呤，进而阻断自由基的产生。Allport等[4]的实验证明别嘌呤醇能够减少大鼠脑缺血再灌注模型的梗死面积和比率，对脑缺血和再灌注引起的脑损伤都具有保护作用。EGB761是银杏叶提取物的标准制剂，其主要活性物质是24%黄酮苷和6%萜烯内酯，具有较好的抗氧化作用。A. Ur′?kov等[5]的实验证明EGB761能够抑制脑缺血再灌注时的脂质过氧化反应，减轻自由基氧化作用对大鼠前脑的损害。 2．钙超载研究 脑缺血再灌注时，ATP供应不足、N-甲基-D-门冬氨酸（NMDA）受体过渡兴奋介导与其偶联的钙通道开放、细胞膜通透性增大以及Na- Ca2＋交换异常等因素导致细胞内游离钙（[Ca2＋]i）浓度升高。细胞内钙超载一方面使血管收缩，进一步加重脑缺血缺氧；另一方面引起细胞结构和功能的破坏，导致细胞死亡。[Ca2＋]i浓度升高既是脑损伤的后果，同时又是

(完整版)病理生理学第十章缺血-再灌注损伤试题及答案

2 2 2 第十章 缺血－再灌注损伤 一、选择题 【A 型题】 1. 缺血再灌注损伤最常见于下述哪一器官? A ．心肌 B ．脑 C ．肝 D ．肾 E ．肠 2. 最活泼有力的氧自由基是： - D ．体内的自由基有害无益 E ．自由基的化学性质极为活泼 7．钙反常时细胞内钙超载的重要原因是： A ．ATP 减少使钙泵功能障碍 B ．Na +-Ca 2+ 交换增加 A ． O ? B ．H 2O 2 C ．电压依赖性钙通道开放增加 C ．OH· D ．LO· E ．LOO· 3. 认为再灌注损伤实为缺血的继续和叠加的 学说为： A ．钙超载 B ．自由基损伤 D ．线粒体膜流动性降低 E ．无钙灌流期出现的细胞膜外板与糖被表 面的分离 8．导致染色体畸变、核酸碱基改变或 DNA 断裂的自由基主要为： - C ．无复流现象 D ．白细胞作用 A ． O ? B ．OH· E ．能量代谢障碍 4. 缺血-再灌注性心律失常最常见的类型： A ．房性心律失常 B ．室性心律失常 C ．房室交界部阻滞 D ．房室传导阻滞 E ．房颤 5. 氧反常损伤程度加重，不见于： A ．缺氧的时间越长 B ．缺氧时的温度越高 C ．缺氧时酸中毒程度越重 D ．重给氧时氧分压越高 E ．再灌注时 pH 纠正缓慢 6. 有关自由基的错误说法是： A ．自由基是具有一个不配对电子的原子、 原子团和分子的总称 - B ． O ? 是其他活性氧产生的基础 C ．OH ＾ 自由基的产生需有过渡金属的存在

C．H2O2D．LO· E．LOO· 9.缺血一再灌注时细胞内氧自由基生成增 加不见于： A.中性粒细胞吞噬活动增强 B．儿茶酚胺增加 C．黄嘌呤氧化酶形成减少 D．细胞内抗氧化酶类活性下降 E．线粒体受损、细胞色素氧化酶系统功 能 失调 10.自由基对机体的损伤最主要是通过： A．蛋白质交联 B．直接损伤核酸 C．引发葡萄糖交联 D．脂质过氧化引起损 伤E．引起染色体畸变 11.下面哪个不是活性氧? - A．NO B．O ? 2

肝脏缺血再灌注的损伤机制及和防治

肝脏缺血再灌注的损伤机制及和防治 摘要：缺血再灌注损伤是Jennings第一次提出的，是指组织或器官在缺血后紧接着得到血液供应，但是这时血液的供应不利于缺血的组织、器官的功能的恢复，甚至加重了代谢的障碍、结构的破坏。本文的肝脏缺血再灌注损伤是肝脏术后肝功能异常、原发性肝移植无功能、肝衰竭的重要原因之一【1】。肝脏缺血再灌注损伤的后果往往取决于缺血时间的长短、肝脏储备功能的强弱等【2】。目前。肝脏缺血再灌注损伤是肝脏外科的研究热点，普遍认为其病理机制是多种机制共同作用的结果，防治主要是缺血预处理、药物预处理和缺血后处理。 1.肝脏缺血再灌注损伤的机制 肝脏缺血再灌注损伤的发生可能有部分原因是由于肝脏缺血过程中的损伤，另一部分原因是当缺血的肝脏得到血流再灌注时产生一系列损伤。研究指出，缺血再灌注使得肝细胞和kuffer细胞、中性粒细胞、肝窦状隙内皮细胞、贮脂细胞等细胞之间发生相互作用【3】。另外，血小板、补体也有参与。活化的细胞释放大量的促炎因子、脂质炎性因子，导致炎性介质反应和细胞的凋亡。损伤会使得肝窦状隙内皮细胞被破坏，肝脏微循环障碍，进而加重肝脏微循环的缺血且导致肝细胞再生受阻【4】。 2.肝脏缺血再灌注损伤与氧自由基 研究指出，氧自由基在肝脏缺血再灌注损伤的时候发挥了较为重要的作用，主要来源于kuffer细胞、中性粒细胞和黄嘌呤氧化酶，主要包括超氧化物自由基、氢氧根离子、过氧化氢等。氧自由基造成肝细胞损伤的机制主要是：通过对细胞膜磷脂双分子结构中脂质的氧化，改变细胞膜通透性及流动性，从而直接损伤肝细胞；同时氧自由基损伤肝脏血管内皮细胞，特别是肝窦状隙内皮细胞，引起血液中血小板以及粒细胞等在微血管中聚集，阻碍肝脏微循环，氧自由基还可抑制线粒体氧化磷酸化，使肝细胞供能减少。 3.肝脏缺血与细胞内钙超载

心肌缺血再灌注损伤的机制研究进展

? 文献综述 ? 63 心肌缺血再灌注损伤（myocardial ischemic reperfusion in j ury ，MIRI ）指心肌缺血恢复血流供应后，造成代谢功能障碍及结构损伤加重的现象[1]。MIRI 是临床上常见的疾病，其病理过程与冠状动脉血管形成术，冠状动脉重建术，心脏移植等术后并发症密切相关[2]。MIRI 涉及的机制复杂，尚有待更深入的研究阐述。近年来，由于电生理学、基因组学和蛋白组学等技术的应用，对MIRI 机制的研究也获得了一定的进步，其主要机制概述如下：1 氧自由基与MIRI 自由基（free radical ），又称游离基，指在外层电子轨道上具有不配对的单个电子、原子、原子团或分子的总称[3] 。由机体内氧诱发化学性质活泼的自由基称为氧自由基，包括羟自由基和超氧阴离子。生理状态下自由基存在较少，在细胞缺血时，其氧自由基清除能力下降[4]。当组织恢复血液供应时，触发氧自由基“爆增”并累积，攻击自身和周围细胞，造成损伤[5]。自由基损伤细胞膜，致其结构破坏造成心肌酶溢漏；自由基氧化破坏机体蛋白，改变蛋白酶表面结构使功能受损；自由基诱导遗传物质DNA 、RNA 断键或破损，影响核酸正常功能[6]。自由基可导致心律失常，心肌损伤，细胞凋亡等事件[7]。2 炎症反应与MIRI MIRI 发生时心脏组织内皮结构受损触发功能障碍，而中性粒细胞趋集、黏附血管内皮是炎症“级联”反应的诱发阶段[8] 。激活的中性粒细胞合成释放肿瘤坏死因子、IL-1、IL-6 等炎症介质，介导其他炎症细胞共同攻击心肌组织[9] 。此外，白细胞浸润在MIRI 中涉及的主要机制为，MIRI 使细胞膜受损和膜磷脂降解，具有很强趋化作用的白三烯等代谢产物增多，使更多白细胞循环浸润，对心肌细胞造成多次损伤。MIRI 时，心肌缺血细胞生成大量的促炎介质如补体C 5a 、LPS 、IL-8等，激活并诱导心肌细胞多种黏附如ICAM-1，ICAM-2等分子表达[10]。膜表面的黏附分子作为受体和配体介导白细胞与内皮细胞、心肌细胞的黏附，并为炎性浸润提供物质基础。3 钙超载与MIRI 由于细胞内钙浓度显著升高并造成心脏功能代谢障碍的现象称为钙超载（Ca 2+ 超载）[11] 。生理条件下，钙浓度稳态维持着正常心功能。当心肌缺血时，钠泵功能障碍，Na + 与Ca 2+ 的交换紊乱，使细胞内Ca 2+大量积累，触发线粒体功能障碍、钙泵障碍等[12]。Ca 2+超载与细胞损伤有相关性。其可引起：①减少线粒体ATP 生成。②激活钙依赖性降解酶，损伤细胞结构。③诱导自由基生成，损害心肌细胞。④促使 Ca 2+与CaM 结合，影响细胞内信号转导。⑤引起心律失常。 4 能量代谢障与MIRI MIRI 发生时，心肌细胞依赖无氧代谢途径供能，但其生成ATP 的能力有限。而ATP 的明显不足会触发一系列代谢的异常和紊乱：①依赖性ATP 的细胞膜泵活性下降，膜电位改变。②Ca 2+内流增加，激活膜磷酶导致缺血性肌挛缩，并产生氧自由基进一步损害细胞。③酸中毒，破坏细胞的生存环境。④严重阻碍ATP 的生成[13]。研究表明，能量代谢障碍可造成有关基因及蛋白表达的异常，同时细胞内的ATP 含量是触发细胞凋亡促进因素之一。5 细胞凋亡与MIRI 细胞凋亡，又称程序性细胞死亡，指由促凋亡因素触发细胞内死亡程序而发生的细胞死亡过程[14]。细胞凋亡调控着机体中细胞稳态，并摒除体内有害的细胞、无功能的细胞、突变的细胞以及受损的细胞。而过度活跃的细胞凋亡进程会加重MIRI 病情。MIRI 中的细胞凋亡的机制涉及的凋亡途径多种途径，以多方式、多水平的交叉联系，构成复杂的信号通路网络。线粒体途径、细胞因子信号转导途径、JAK-STAT 途径、LOX-1通路、MAPKs 通路等均可介导心肌MIRI 发生发展，造成的心肌细胞凋亡。提示抗凋亡作用或特异性对抗有关信号通路是治疗MIRI 的有效措施之一。6 小 结 综上所述，心肌缺血再灌注损伤（MIRI ）的发生机制涉及多因素的复杂过程，需要广大科研攻关者更全面、更深入的科学研究，积极寻求更有效的防治措施，为MIRI 造福。近年来，随着科学技术的不断发展，在基因调控、细胞凋亡、信号转导等角度的深层次研究也在逐步开展，期待对MIRI 机制研究取得重要的突破。 参考文献 [1] 赵亚玲,敖虎山.心肌缺血再灌注损伤的研究进展[J].中国循环杂 志,2011,26(5):396-398. [2] C astedo E,Segovia J,Escudero C,et a1.Ischemia-reperfusion in j ury during experimental heart transplantation. Evaluation of trimetazidine's cytoprotective effect[J].Rev Esp Cardiol. 2005,58(8):941-950. [3] C hen AF,Chen DD,Daiber A,et a1.Free radical biology of the cardiovascular system[J].Clin Sci (Lond),2012,123(2):73-91.[4] V al ko M,Leibf r itz D,Moncol J,et a1.Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease [J].Int J Biochem Cell Biol, 2007,39(1):44-84. [5] D r?ge W.Free radicals in the physiological control of cell function[J].Physiol Rev, 2002,82(1):47-95. [6] 林灼锋,李校坤,孟娟.活性氧自由基对心肌细胞损伤效应研究[J]. 心肌缺血再灌注损伤的机制研究进展 邓海英* 赖为国 （钦州市第二人民医院药剂科，广西 钦州 535099） 【摘要】冠心病严重危害人类的生命健康，主要临床表现为心绞痛或心肌梗死。心肌缺血后再获取血液供应，常会出现心律失常、梗死面积扩大、心功能低下等心肌细胞损伤现象，即心肌缺血再灌注损伤（MIRI ）。国内外研究表明MIRI 发生机制较为复杂，目前认为与再灌注后机体氧自由基攻击，炎症反应浸润，Ca 2+超载，能量代谢障碍、细胞凋亡进程等有关。现对MIRI 的机制及治疗的研究进展综述如下。本文通过归纳并总结有关MIRI 研究进展的国内外文献，对MIRI 的机制做出综述。【关键词】心肌缺血再灌注；损伤；机制 中图分类号：R542.2 文献标识码：A 文章编号：1671-8194（2013）01-0063-02 *通讯作者:E-mail: denghaiying2012@https://www.wendangku.net/doc/af5181868.html,

缺血再灌注损伤机制及保护综述

缺血再灌注损伤机制及保护综述 脑缺血再灌注损伤机制及治疗进展 西安交通大学医学院第二附属医院麻醉科 710004 薛荣亮 脑缺血一定时间恢复血液供应后，其功能不但未能恢复，却出现了更加严重的脑机能障碍，称之为脑缺血再灌注损伤(cerebral ischemia reperfusion injury,CIR)。 脑缺血再灌注损伤与自由基的生成、细胞内钙超载、兴奋性氨基酸毒性、白细胞高度聚集和高能磷酸化合物的缺乏等有关。急性局灶性脑缺血引起的缺血中心区死亡以细胞坏死为主，目前认识的比较清楚，即 +脑缺血后5-7分钟内，细胞能量耗竭，K通道受阻，膜电位降低，神经末梢释放谷氨酸，通过兴奋谷氨酸受体(包括NMDA 、AMPA和KA 2+2+2+受体)致使细胞膜上的Ca通道开放，引起Ca超载，高Ca可激活NOS，使NO和氧自由基的形成增加，引发脂质过氧化，引起膜结构和 2+DNA的损伤;Ca还可活化各种酶类，加剧细胞损伤和能量障碍，引发缺血级联反应，结果细胞水肿、细胞膜破裂，细胞内酶和炎性介质释放，引起细胞坏死。 近年来认识到半暗带区域于再灌注数天后出现了迟发性神经元死亡(DND)，DND 常出现在缺血再灌注后2-4日，主要发生在海马、纹状体及皮质区域，DND需要数日时间、有新蛋白质合成的、需要消耗能量的、为无水肿的细胞自杀过程，称之为细胞凋亡(PCD)。脑缺血再灌注损伤既包括急性细胞坏死也包括细胞凋亡，对于DND的确切机制目前仍不清楚，尚需进一步深入研究。 现对脑缺血再灌注损伤机制的研究进展及保护措施简述如下: 1(基因活化 脑缺血再灌注损伤后可出现大量基因表达，大约有374种基因出现

第十章 缺血与再灌注损伤

第十章缺血与再灌注损伤 复习提要 一、概念 缺血－再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury)或称再灌注损伤，是指组织缺血一段时间，当血流重新恢复后，组织的损伤程度较缺血时进一步加重、器官功能进一步恶化的综合征。 二、发生原因 凡能引起血流重新恢复而导致组织损伤的因素都有可能成为再灌注损伤的发生原因。 三、影响因素 缺血时间 侧枝循环 对氧的需求程度 电解质浓度 四、发生机制 主要与以下三个方面的因素有关： (一)自由基生成增多 1． 1. 自由基的概念及分类 自由基(free radical, FR)：指外层轨道上有未配对电子的原子、原子团或分子的总称。 氧自由基 (oxygen free radical, OFR): 包括：超氧阴离子（O· 2 ）、羟自由 基(·OH)、单线态氧（1O 2）。O· 2 是其它氧自由基产生的基础。 一氧化氮（NO） 脂性自由基: 是氧自由基与多聚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。 2． 2. 缺血－再灌注损伤时自由基生成增多的机制 ①通过血管内皮细胞的黄嘌呤氧化酶途径产生自由基 ②激活的白细胞经NADPH氧化酶途径产生自由基 ③线粒体细胞色素氧化酶系统单电子还原生成氧自由基增多 ④体内清除自由基能力下降 3． 3. 正常机体清除自由基的机制: ①抗氧化酶类: 超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）等。

②抗氧化剂: 维生素E、维生素C、辅酶Q等。 4． 4. 自由基在缺血－再灌注损伤中的作用 ①多价不饱和脂肪酸的过氧化，损伤生物膜 ②蛋白质和DNA分子结构的变化 (二)钙超载 钙超载（calcium overload ）是指Ca2+在细胞内大量积聚。 5． 1. 细胞内Ca2+的稳态调节（homeostasis ） ①Ca2+进入胞液的途径 质膜钙通道:包括①电压依赖性Ca2+通道（VOC）②受体操纵性Ca2+ 通道（ROC）:又称配体门控钙离子通道(ligand gated calcium channel )。 胞内钙库释放通道：包括三磷酸肌醇（IP 3）操纵的钙通道(IP 3 受体通道)、 ryanodine敏感的钙通道。 ②Ca2+离开胞液的途径 Ca2+泵(又称Ca2+-Mg2+-ATP酶)的作用: Na+-Ca2+交换: Ca2+-H+交换: 6． 2. 缺血-再灌注损伤时钙超载的机制 ATP合成减少 pH反常 细胞膜通透性增加 试题 [A型题] 1.以下哪一条不是白细胞浸润引起组织损伤的机制： A.消耗大量ATP，加剧高能磷酸化合物的缺乏 B.机械嵌塞在微循环，引起无复流现象 C.增高毛细血管通透性引起组织水肿 D.释放溶酶体酶，消化组织细胞 E.通过“呼吸爆发”，产生大量氧自由基破坏组织 2.再灌注时组织内白细胞浸润增加的机制可能与以下哪一条无关：Ａ.组胺与激肽的作用 Ｂ.Ｃ3a与Ｃ5a的作用 C.LTB 4 作用 Ｄ.花生四烯酸代谢产物的作用 Ｅ.趋化性炎症介质的作用 3.心肌缺血／再灌注损伤时钙代谢障碍不表现为： A.胞浆钙超载 B.肌浆网摄钙能力下降 C.线粒体钙聚集 D.肌浆网钙聚集 E.线粒体中磷酸钙沉积