文档介绍：3. 缺血性损伤
缺血是指向组织供血的血管受阻,因而出现的组织缺血现象。血管的阻塞是局部的, 但是它的影响可以传播到全身。由于血液是氧的载体,所以缺血必然缺氧,但并不是所有缺氧都因为缺血,例如肺功能下降、心力衰竭等等。这里只讲在大多数情况下出现的血管栓塞造成的缺血和缺氧。因栓塞而缺血的血管的再通是一普遍存在的使病情恶化的复杂病理过程。最为人熟知的是在严重冻伤时四肢缺血、缺氧(面看呈青紫色),这时如果用温度较高的水去烫脚, 以为能使血液流通,使四肢暖过来,结果适得其反。血液再流通(医学上叫再灌,reperfusion)之后,四肢就会变黑,危及生命,不得不截肢。与之相似, 心肌梗塞时,心脏缺血、缺氧,十分危急,经抢救之后, 似乎脱离危险。但是恢复后的第一天更加危险,因为治疗后血液再灌,容易出现
心肌坏死、心脏破裂等现象而骤死。以前以为组织损伤发生在再灌之时,实际上,就在缺血时就已经发生。例如血栓往往堵塞血管,使组织长期处于缺血状态,就足以造成严重损伤,如肠套叠、肠梗阻等等,只不过在再灌之后会出现新的更严重的事件而已。这种病症统称为缺血性(或缺血-再灌性)疾病,可以发生在几乎所有器官。
原发性血管阻塞发展的起因和过程因部位和病因不同而异。总的来说,有三种情况:
(i)由于血管内壁发生的变化,如动脉粥状硬化(血浆里的脂蛋白沉积在血管壁上);
(ii)血栓(血浆里的蛋白质聚集成为栓子阻塞血管);
(iii)还有些是因为物理原因,如动脉曲张、肠梗阻等等。但是三者有时关联,我们将在以后的案例中分别讨论。
下面先阐述病理过程中的几个关键环节。
(一)   细胞内游离钙离子浓度居高不下
虽然缺血性疾病源于缺血,但是造成破坏的关键环节是细胞内游离钙离子浓度[Ca2+]的居高不下。它导致不可逆变化及细胞死亡。无论坏死性死亡还是细胞调亡,都以它为先头事件。为此,我们先要了解细胞内游离钙离子浓度的维持机理,再研究[Ca2+]升高的原因和不同的升高方式。
由于生命过程需要钙,所以在血液里,在组织里,特别是在骨和牙的硬组织里,含钙量相当高。但是这么多的钙中,大部分结合在矿物质中和蛋白质上,游离的钙离子浓度不太高。在细胞外液中有 10-2mol/L 的钙离子,输送到全身。细胞内的游离钙离子浓度则只有 10-7mol/L 。
维持细胞内外浓度梯度,是正常生理过程所必须的:
(i)为了进行神经传导造成细胞内游离钙离子脉冲式上升,必需在休息时维持细胞内的低浓度,但又要在细胞外有较高的浓度;
(ii)因为游离钙离子浓度持续过高就会破坏细胞结构。维持细胞内外钙离子浓度梯度靠生物体整体调节、细胞内外钙离子的出入调节以及生物大分子和细胞器结合-释放钙离子的缓冲作用。关于整体调节我们不讨论, 这里只谈细胞调控钙离子出入的机制,因为它们与细胞死亡有关。
细胞膜上和肌浆网上钙离子运送。细胞膜上的钙离子运送有三种机制:
(1)通过钙通道。负责让钙离子进入细胞,是通过被动扩散进入的,是单向的,只进不出的。在心肌和神经细胞,钙通道是受电位调控的。也就是说, 膜两侧电位差决定
钙离子进与不进。这是神经传导和心肌传导所必需的。
(2)钙泵。在生物化学中用“泵”表示在膜上的一种结构,它们能对抗浓度梯度把某种离子由浓度低的一侧“泵”到浓度高的另一侧去。与钙通道相反,只出不进。由于对抗浓度梯度,所以它们的工作是耗能的。在生物体内,能的利用绝大多数是以自由能方式,而自由能的来源多来自ATP水解成ADP时高能键所释放的自由能。因而这些离子泵实际上都是ATP酶。钙泵是CaATP酶。所谓ATP酶,是指它们要结合ATP并使结合的ATP就地(in situ)水解, 把释放的自由能供给酶的工作。CaATP酶在膜脂双层中通过缔合才形成钙泵。钙泵一直工作,一直需要能量维持。
(3)钠/钙交换。指执行下列出入细胞过程的膜机制:
Ca2+in + 2Na+out Ca2+out + 2Na+in
这是一个双向过程: 每使一个钙离子从细胞内对抗1000倍
以上的浓度梯度漏出细胞,就要有2个或3个钠离子进入细胞。这个系统要有钠/钾泵配合。钠/钾泵把3个钠离子由细胞外泵入细胞内,同时把2个钾离子泵出细胞外。细胞内的钠离子便可用于与钙离子交换。这一机制在心肌细胞中十分重要,因为细胞内钙离子浓度升高使心肌收缩,钠/钙交换减少心肌收缩频率。因为钠/钾泵工作速率快,所以它与钠/钙交换配合,使工作能力提高。不过,这个机制不是一直工作的。它是一个应急机制,只在钙离子过高时,把钙离子泵出,把钠离子泵入。钠/钾泵也是ATP酶,也需要ATP。因此这两个机制都是耗能的。而且要看到另一方面:ATP 的合成又需要能量,需要氧。这就会造成一种恶性循环。前面在讨论炎症时,就说