再灌注性损伤发生机制:
再灌注损伤与以下机制有关:
①能量耗竭-Ca离子内流-氧自由基形成。正常时,细胞内、外液中的Ca浓度,在多种能量-依赖泵的作用下,保持1:10000的梯度差。大部分细胞内的Ca与线粒体、内质网等结合。缺血、缺氧后,组织ATP迅速耗竭,导致Ca从线粒体和内质网中释出。恢复循环(即再灌注)后,由于能量-依赖泵的功能尚未恢复,造成大量细胞外液Ca内流。结果细胞内液中的Ca浓度迅速升高,达正常的200倍。这种情况称为钙超载,一方面直接引起心、脑、肾、肝和肺等重要器官的血管收缩,另一方面激活磷脂酶A2,使花生四烯酸从细胞膜释出,后者在脂加氧酶和环加氧酶作用下生成多种自由基中间体、血栓素及白细胞三烯等。
上述物质具有极深的生物活性;前列腺素G(PGG2)和前列腺素H2属内过氧化物,具有自由基的性质和作用;血栓素A2(TxA2)可使平滑肌收缩,血小板聚集;白细胞三烯(LT)可使冠状动脉收缩,心肌收缩力降低;LTB4是强力的白细胞趋化和聚集因子,可使炎症反应加重;过氧化氢花生四烯酸可转化为LT。前列环素虽具有拮抗TxA2的效能,但缺血、缺氧时,其生成常因血管内皮细胞损害而减少。组织细胞缺血、缺氧时细胞内黄嘌呤脱氢酶在Ca和钙结合蛋白作用下迅速转变为黄嘌呤氧化酶。同时三磷酸腺苷(ATP)降解为次黄嘌呤。当恢复血流(再灌注)后,进入机体的分子氧和次黄嘌呤作为黄嘌呤氧化酶的底物,反应生成尿酸及超氧化物阴离子。
②线粒体结构及功能受损:正常时,进入机体的绝大部分氧分子,在线粒体内,在细胞色素氧化酶复合物作用下,接受4个电子,还原为水(即四价还原)。只有约1~2%的O2经单价还原,接受1个电子生成O懠$。这称为呼吸链泄漏。缺血及再灌注后线粒体功能及结构明显受损,四价还原部分减少,泄漏增多,结果O懠$生成增加。
此外,缺血再灌注时,某些酶类的变化亦可增加O懠$。如缺血时还原型辅酶Ⅱ(NADPH)增加,在NADPH氧化酶作用下,使O2变为O懠$。
任何条件下的O懠$增高,若超过机体清除能力,都将在铁催化下产生羟自由基(·OH)。·OH除可使蛋白质及其他有机分子变性外,并可与细胞脂质膜的疏水部分(特别在双键部)起反应生成脂质自由基(L):
L可与氧反应生成脂质过氧基(烷过氧基、LOO),LOO可与其他脂质反应再生成L及LOOH(氢脂质过氧化物)。
上述反应称为一级引发作用,可以链式反应循环地进行下去。
LOOH形成后可自发地或在过渡金属离子催化下发生均裂,再次形成LOO和LO(脂质氧基)。LOO和LO又可再引起脂质过氧反应,使反应循环地进行下去。这一过程称为二级引发作用。
多价不饱和脂肪酸是生物膜的主要构成组分。因此,过氧化脂质形成过程就是对细胞的破坏,可造成膜的液体性、流动性、交联性和通透性改变;线粒体氧化磷酸化障碍;溶酶体破裂,细胞自溶。·OH和脂质自由基可以抽取核酸和蛋白质上的H,或起加成反应,形成核酸自由基和蛋白质自由基。蛋白质自由基又可与另一蛋白质起加成反应,形成二聚体、三聚体或多聚体,使蛋白质变性,酶蛋白质失去活性;此外,氧自由基还可作用于DNA,使DNA断裂;作用于糖分子,导致糖代谢紊乱和细胞受体功能紊乱。脂质过氧化物可分解为醛(如丙二醛),它是双功能基化合物,能与蛋白质、核酸、脑磷脂等含氨基化合物起反应,使之发生交联、丧失功能;亦可使某些含疏基的酶失活,最终导致细胞功能衰竭或死亡。