第六节　再灌注损伤

再灌注损伤（reperfusion injury，RI）是指机体或某一器官，经历数分钟乃至数小时缺血、缺氧，又重新获得氧合血液灌注后，反而发生的一系列非缺血、缺氧性损害。RI临床经常遇到，如心肺脑复苏后、休克恢复后、心肌梗死恢复灌流后、体外循环恢复心肌再灌注后，以及脏器移植等，都曾有过一段缺血、缺氧的过程，一旦恢复再灌注，反而加重了组织细胞的损伤及脏器功能的衰竭，因此RI具有缺血损伤与缺血后再灌注损伤的表现。这些损伤并不是发生在缺血、缺氧期，而是发生在循环改善以后。过去认为这种损伤是由于组织供氧不足所致，现在认识到RI的发生与自由基的释放，炎症细胞的激活与钙通道开放钙离子内流共同作用而形成这一复杂的病理生理过程。再灌注损伤是在缺血的基础上，组织恢复血液灌流后所引起的损伤，也与缺血的程度及缺血的时间有关，可致重要脏器损害。

一、病理生理

1.自由基

自由基与很多疾病的发生发展密切相关，这已成为当前一个非常活跃的研究领域，是很多疾病发病的主要原因。自由基（free radical）或称游离基，是外层轨道中具有奇数电子的原子（H·Cl·）、原子团（OH、RO、ROO）及分子（NO、NO₂、O₂）。其特点是：①活性强；②结构不稳定；③存在的时间短暂，只有10-5秒，但其发生反应后，常呈链锁反应，因此对机体可造成持续性的损害。生物体内有多种产生自由基的物质，而对机体损害较大的自由基，是超氧阴离子自由基（）和（OH·）。

可通过酶促反应，使氧单电子还原而产生， + H₂O₂、O₂ + OH· + OH-）是化学活性最强的自由基，可与细胞膜的脂质、蛋白质、各种酶等发生超氧化反应，使之成为过氧化物而失去原来的功能。最易起反应的部位是细胞膜及酶系统，因为细胞膜上含有多种不饱和的脂肪酸，自由基是活性强的氧化剂，易与不饱和脂肪酸中成双键碳原子的电子结合，形成脂类过氧化物（lipoid peroxide，LPO），使细胞的膜结构遭到破坏，功能损害。

自由基在再灌注损伤中的反应：①在缺血、缺氧时，组织已遭受了缺血缺氧的损害，自由基的清除系统也受到影响，但由于此时供氧不足，缺乏生成自由基的必要底物，因此自由基的生成也相应减少，故对机体尚不足以造成严重的损害；②再灌注以后，组织再次获得氧合血液的灌注，血液循环改善，血液中存在的一些清除自由基的物质尚未生成，另一方面再灌注后供氧充分，提供了生成自由基的原料，因此自由基呈爆发性的增加，使细胞遭受更大的损害，是缺血、缺氧阶段机体受损害的程度还不如再灌注后受损害严重的原因；③连锁反应：自由基虽然存在的时间短暂，但发生反应后，又产生了另外的新自由基，相继的呈连锁性的反应，持续的对机体造成损害，直到清除自由基系统的功能恢复正常，或使用自由基灭能剂后才能中止其对机体的损害作用。

自由基对细胞的损伤方式：①与细胞膜上的酶和受体共价结合，影响了细胞膜的成分和活性；②与细胞膜的结构成分共价结合，影响了细胞膜的结构、功能和抗原特异性；③通过共价结合，使羟基氧化或改变未饱和脂肪酸与蛋白质的比例，而干扰运转；④未饱和脂肪酸的过氧化，其产物丙二醛（malondialdehyde，MDA），对细胞膜的结构有不利影响，可使膜的空隙扩大，通透性增加，导致细胞进一步损伤。

2.炎症细胞被激活

缺血再灌注后体内炎症细胞如白细胞、内皮细胞、巨噬细胞等被激活，释放大量炎症介质，导致全身炎症反应及远隔部位的组织器官损伤。这些炎症介质包括血小板激活因子（PAF）、肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素（IL-1、6、8）等都对再灌注损伤起重要的作用。如PAF具有促进血小板、白细胞聚集激活的作用。TNF促进白细胞活化介导炎症介质释放。IL-8可趋化和激活中性粒细胞，其作用强于其他趋化因子。

3.钙通道开放

钙离子主要存在于细胞外，钙在细胞内外的浓度差很大，约1：10 000，当细胞遭受损伤后，细胞跨膜电位差下降，以致Na+、K+、Ca2+泵功能障碍，使Na+进入细胞内，K+溢出细胞外，Ca2+通道亦开放，Ca2+以细胞内外的巨大浓度差为动力，大量流入细胞内，使细胞内Ca2+浓度急剧增高，达正常浓度的200倍以上。由于钙内流导致钙过载，导致蛋白质和脂肪破坏，激活磷酸酯酶A₂，分解膜脂成分，产生大量游离脂肪酸（free fatty acid，FFA₃），抑制线粒体功能和损害细胞膜。因此，认为Ca2+内流是再灌注后，激活其他反应的起始因素，也是造成细胞不可逆性死亡的最后途径。

花生四烯酸（AA），是环氧化酶和脂质过氧化酶的底物，缺血时能代谢成为前列腺素（PG）和前列腺环素（PGI₂）。Ca2+内流可激活磷酸酯酶A₂，使细胞内AA增加，通过再灌注产生一系列有细胞毒性的产物。AA能产生血栓素A₂（TXA₂）、自由基、白细胞三烯（LT）等，使细胞结构破坏，血管通透性增高，促使缺血更趋恶化。完全缺血时AA代谢中断，不完全缺血时AA可加剧TXA₂产生，故不完全缺血时对机体更有害。

Ca2+拮抗剂能阻止Ca2+流入细胞和线粒体内，可解除小动脉痉挛，扩张全身小动脉，改善微循环，可抑制血小板凝集，降低血液黏滞度，从而对细胞起到保护作用。

二、临床表现

临床实践中经常遇到有些危重患者经抢救一度好转后，又陷入垂危状态，此与RI密切相关。如休克、心肺脑复苏后、脏器移植、断肢再植、心肌梗死血栓溶解后等，均可出现此综合征。

1.心肌再灌注损伤

再灌注疗法是抢救心肌缺血缺氧的重要措施。当心肌梗死者血管痉挛解除，或血栓溶解后；或心外科手术患者血液恢复灌流后，常见到心肌损伤有加重的现象，出现心律不齐，甚至严重的室颤而猝死。因此，对心脏再灌注损伤的问题，引起了临床的高度重视。有学者在动物实验研究中发现：再灌注后心律失常的发生率高达80%，远远高于持续冠状动脉结扎组（18.2%），且心肌再灌注后所造成的损害程度，也远远超过了同样时间持续缺血缺氧所致的损害程度。有学者报道：心肌缺血过久，则造成不可逆性损伤，即使再灌注血液，心肌也不起反应。实验发现缺血1小时后，经再灌注疗法可使梗死范围缩小，而缺血3小时后，虽再灌注也不起作用，显示缺血过久（大于3小时）心肌损伤已成为不可逆的变化。为了探讨其发生的原因，对出现心肌再灌注损伤的实验动物，试用多种药物做治疗研究，结果发现超氧化物歧化酶（SOD）组效果最好，不仅能控制室颤、室速的发生，且能降低室颤的致死率，SOD能灭活氧自由基，从而起到保护心脏免受RI。证明心肌再灌注损伤，主要与氧自由基的作用有关。

国内有学者从1988年1月至1990年11月共抢救心肺脑复苏患者128例，其中27例复苏后出现了心律失常，其中发生室颤者14例，室速者7例，室早者6例，多发生于再灌注后20～30分钟内，12小时内发生者共占77.8%，同时发现心律失常与器官衰竭的数量及程度成正相关，发生器官衰竭的顺序分别为呼吸衰竭96.3%、脑水肿74.1%、胃肠功能衰竭63%、急性心力衰竭55.6%。也与心搏骤停的次数、原发疾病的严重程度，以及有无并发症有关。

早期识别心搏骤停后综合征，特别是关注心功能障碍、循环衰竭的评估，并积极给予干预，对改善预后非常重要。心功能障碍主要体现在全心的可逆的低动力状态，主要表现为在心搏骤停后的一段时间出现血流动力学不稳定，在自主心搏恢复后24～48小时表现最为严重，主要表现为心动过速、低血压、心脏射血分数降低、左室舒张末期压力增加、心排血量下降、舒张期功能障碍，这种不稳定及其严重程度与心搏骤停的时间、导致心搏骤停的病因密切相关。此阶段由于缺乏休克的特征性表现，临床容易被忽视，而延误诊断及治疗。随着机体自身代偿失败，逐渐表现为意识淡漠、尿少、代谢性酸中毒、呼吸急促、脉搏细速、面色苍白或青灰，甚至血压显著降低，心音低钝常提示心肌收缩力明显减弱，是预后不良的标志，需严密观察。需要强调临床医生在诊断时应综合考虑，不能只因某一项指标表现较为明显就轻易下诊断。

2.脑再灌注损伤

在脑循环完全停止，无灌流的情况下，脑组织均匀性的自溶约需1小时左右，如5分钟后再灌注即可出现脂质过氧化、脑组织坏死，证明脑再灌注损伤的存在，因此脑循环骤停5分钟后，复苏的成功率就很低。血流量的多少也关系到复苏的成功率，如能达到正常血流量的20%以上时，复苏成功的可能性就增大。急性脑缺血缺氧经再灌注后可产生脑水肿，引起脑肿胀和颅内高压，甚至发生脑疝而死亡。脑水肿有三种类型：①血管源性：由于脑毛细血管通透性增加，使血浆蛋白与水分渗到脑组织而致。②细胞毒性：因脑缺血、缺氧、泵功能失调，致细胞内Na+潴留、Ca2+内流等，流入细胞内的Ca2+浓度显著升高，激活了磷酸酯酶A₂，分解细胞膜的磷脂成分，破坏了膜的结构和功能，其分解产物游离脂肪酸能抑制线粒体的功能，而使脑细胞肿胀形成脑水肿。③混合性：既有细胞毒性也有血管源性水肿者，开始为细胞毒性水肿，如缺血缺氧继续存在，则脑血管内皮细胞受损害，通透性增加，可出现血管源性水肿。脑再灌注后，先有一过性高灌流期，由于自由基的损伤，血管内皮细胞肿胀，又使血液灌流减少，脑血流再度处于低灌流期，使脑细胞遭受缺血、缺氧的损害，如此反复损伤的结果，则导致不可逆性损伤。

3.肺再灌注损伤

肺再灌注后，可以引起休克肺、肺水肿。缺血缺氧性损伤后可导致肺血管内皮细胞损伤，中性粒细胞被补体和花生四烯酸代谢产物激活后，释放出大量自由基，进一步加剧血管内皮细胞损伤，导致血管通透性增加，形成肺水肿。心肺复苏后肺损伤是全身多脏器损伤的一部分，目前其确切损伤机制尚不十分清楚，可能的机制包括缺血-再灌注损伤、全身炎症反应、细胞凋亡及内皮细胞损伤、凝血机制障碍、组织氧摄取利用障碍、微循环障碍等。心肺复苏后肺损伤局部机制可能包括：

（1）肺接受全身静脉血液回流，是重要的代谢器官，也是血液滤过器。全身组织的代谢产物随回流的静脉血进入肺脏，氧自由基、炎性介质、细胞因子等活性物质都经过或阻留于肺部，造成肺局部损伤。

（2）血中活化中性粒细胞流经肺毛细血管，肺毛细血管灌注压低，血管长而且分支少，活化中性粒细胞在其中移动缓慢，易与血管内皮细胞接触并黏附，黏附后不易被血流冲走而聚集于肺脏，活化中性粒细胞可产生大量氧自由基，导致肺损伤。

（3）肺含有丰富的巨噬细胞，可被血中的促炎介质激活，产生促炎因子，引起炎症反应，造成局部损伤。

目前认为中性粒细胞激活、黏附及其产生的氧自由基等毒性物质是造成复苏后肺组织损伤的中心环节。其临床表现主要包括急性肺水肿、ARDS、呼吸衰竭等。心肺复苏后约65%的患者早期出现肺CT影像学异常，大部分为双侧改变，肺部CT影像学改变包括两肺散在分布的斑片或大片状高密度影、毛玻璃影、肺透亮度减低、肺血管模糊、局部可见肺实变（背部更明显）、部分病例可见胸腔积液。

4.血管再灌注损伤

血管内皮细胞中含有较多的黄嘌呤氧化酶，再灌注恢复供氧后，黄嘌呤氧化酶以基态氧作为电子供体，水解一分子次黄嘌呤，就产生一个，所以再灌注时血管内皮细胞，首先遭受自由基的损害，继而延及附近的组织细胞损伤。

三、治疗

有研究及临床观察到RI的发生与缺血、缺氧时间的长短有关，缺血缺氧时间过短（＜ 2分钟）或过长（＞ 10分钟）均不发生RI，因此治疗也要相应的掌握适当的时机。综合防治再灌注损伤的治疗措施，主要包括以下几个方面：

1.抗自由基的药物

在复苏早期，使用抗脂质过氧化的药物，可避免组织损伤，常用的抗氧化剂有：SOD、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、谷胱甘肽还原酶（GSSG-R）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）、去铁敏等，都有清除自由基的作用。

（1）SOD：

是的专一清除剂，能清除各种来源的，在细胞内促使转化为 H₂O 和 O₂，及时清除了，也就减少了OH·的产生。

（2）CAT：

不直接清除自由基，而是H₂O₂灭能的酶，能使H₂O₂转化为H₂O，而不产生OH·，故SOD与CAT两者联用效果更好。

（3）POD：

能催化 H₂O₂转化为 H₂O 和 O₂，是清除H₂O₂的酶，但在酸性环境中效价较低。

（4）GSH-PX：

是一种含硒的氧化酶SeGSHPX，其活性决定于谷胱甘肽的浓度，谷胱甘肽的浓度高，可减少细胞的氧化损伤，浓度低可增加细胞氧化损伤。

（5）维生素E、C：

都是抗氧化剂，能淬灭自由基。维生素E直接还原自由基，起到保护细胞膜、防止脂质过氧化的作用，能清除LPO。有学者临床观察到心肺手术体外循环后血液再灌注时，血中H₂O₂含量显著增高（代表体内活性氧增加），而维生素E水平明显下降（代表体内抗氧化力减弱）。而预先给予维生素E后，则无此现象，显示维生素E有保护机体免受活性氧损伤的作用。维生素C能抑制炎症细胞释放，可提高GSH-PX的活性，故可清除细胞内外的自由基，与维生素E合用有协同作用，可有效防止脂质过氧化。

（6）别嘌呤醇：

是黄嘌呤氧化酶的抑制剂，能降低的生成，减轻心肌的损伤，因此具有保护心肌、抗心律失常的作用，但必须在再灌注前用药，才能收到明显的效果。

（7）甘露醇、二甲亚砜（DMSO）：

两者均有清除OH·的作用。

（8）皮质类固醇：

常用强的松，其抗再灌注损伤的作用为：稳定细胞膜、恢复细胞膜Na+、K+、Ca2+泵及ATP酶的功能，抑制细胞膜释放AA、减少毛细血管的通透性，减轻脂质过氧化。

2.钙通道拮抗剂

钙通道拮抗剂的使用在于解除缺血后的血管痉挛、改善微循环、降低线粒体内钙的负荷，用于心肺脑复苏时，具有保护缺血心肌、抗心绞痛、抗心律失常等作用。钙通道拮抗剂的特异性是作用于细胞膜上的钙通道，阻滞钙向细胞内转移，故又称为钙通道拮抗剂。细胞膜上有钙通道，主要转运钙，并有钠通道，是钠进入细胞的通道。静息状态下钙通道关闭，因此进入细胞内钙极少。

钙通道拮抗剂，可抑制Ca2+内流，抑制心肌和血管平滑肌的收缩力，使血管扩张、血压下降。临床多用于心血管疾患，对缺血性心肌有保护作用，对防止心搏骤停有价值。常用的拮抗剂有：维拉帕米、甲氧维拉帕米、硝苯地平，双环乙哌啶。硝苯地平可增加缺血区心肌的血流量、减少Ca2+内流及减轻再灌注后细胞损伤的程度。维拉帕米和硫氮酮抗心律失常作用较强，对窦房结、房室环部位的异位心律或心动过速都有一定的疗效。

3.对心肺脑复苏时使用钙剂的问题

因为钙离子可以加强心肌的收缩力和提高心肌的自律性，因此，过去在心肺脑复苏时，钙剂作为常规药使用，以改善心肌的功能。现在认为钙离子是加重心绞痛、心肌缺血、甚至猝死的直接原因。有研究认为一次静脉注射10%氯化钙5ml，即可使血钙达到危险水平，有动物实验证明心肺复苏时使用肾上腺素联合氯化钙，未能获益，并且可能发生心功能障碍概率增加。心肺复苏时使用钙剂应持非常慎重的态度。但复苏时血钙水平已相当低，甚至有发生低钙抽搐可能者，仍可慎重使用。

4.对应用静脉注射过氧化氢的问题

过去曾把静脉注射过氧化氢一度作为抢救垂危者内给氧的治疗措施，但实验研究证明，静脉注射过氧化氢并不能使PaO₂和SaO₂升高，反而使血浆中LPO增加，高铁血红蛋白含量增加。提示H₂O₂不仅不能供给机体需要的氧，且对红细胞膜的脂质过氧化损伤严重，破坏红细胞中血红蛋白的氧化过程，因此静脉注射H₂O₂无治疗价值，反而对机体有害，不宜使用。

5.对心肌RI的防治

心肌RI临床多见且常出现心律失常，故应积极防治。因缺血所致心脏病变发生的基本诱因，是心肌血和氧的供、需之间失去平衡所致。

（1）保护心肌：尽量减少心肌耗氧量，供给必要的能量，缩短心肌缺血的时间，减轻心肌损害。①降低氧和能量的需求：减轻心脏的负担，可用血管扩张药物，适当降低心肌收缩力和心率等措施；②减轻心肌的损害：可用肾上腺皮质激素，以维持细胞膜的稳定性，防止水肿发生或促使水肿消退；③阻滞Ca2+内流；④纠正酸中毒等。

（2）应用抗自由基药物。

（黄娇甜　赵祥文）