烧伤后缺血-再灌注损伤

一、烧伤后缺血-再灌注损伤的概念

再灌注损伤（reperfusion injury）指机体的组织或器官在持续一段时间血流阻断后再恢复血液灌注而启动的继发性损伤。最早发现于器官移植后。由于烧伤休克延迟复苏时各脏器并非处于典型的断流与再灌注状态，以往并未认识到烧伤休克延迟复苏存在再灌注损伤的问题。第二军医大学夏照帆等经过深入研究，于1991年在国际上首先提出并证实烧伤休克延迟复苏引起再灌注损伤的理论。

严重烧伤动物，早期液体复苏治疗对各重要脏器有较好的保护作用，而在延迟复苏条件下，毛细血管通透性进一步升高，重要脏器细胞能量代谢紊乱进一步加重，各种同工酶的血浆水平（包括主要存在于心肌细胞内的LDH1和CPKMB、主要存在于肺上皮细胞内的LDH3和主要存在于肝细胞内的LDH5）均进一步增高。有些指标，例如细胞能量代谢、血清超氧化物歧化酶同工酶活力等，甚至比未复苏组更加恶化。早期液体复苏治疗对红细胞能量代谢障碍有明显的改善作用，使红细胞内ATP和2、3-DPG浓度回升，氢离子浓度下降，ATP酶活力得到保护，膜蛋白的损伤得到缓解，且复苏时间开始越早，效果越明显。但延迟复苏治疗却加重烧伤休克期红细胞膜蛋白和脂蛋白的损伤。动物实验显示，如将早期复苏组、延迟复苏组和未复苏组比较，延迟复苏组红细胞抗张能力不但弱于立即复苏组，而且弱于未复苏组；膜深层脂质流动性降低的程度也以延迟复苏组最为严重；延迟复苏使红细胞膜蛋白发生交联，巯基裸露，膜蛋白侧向运动受限。

上述研究表明，烧伤休克延迟复苏动物的重要脏器在原有缺血性损伤的基础上又加上了再灌注损伤。也就是说，当烧伤休克所造成的组织和器官的缺血缺氧达到一定程度时，液体复苏治疗可加重其损伤；而组织和器官缺血缺氧越严重、持续时间越长，在液体复苏治疗开始后，所造成的再灌注损伤就越严重。

二、烧伤后缺血-再灌注损伤的特征

（一）氧自由基增加

严重烧伤后微血管内皮细胞氧自由基产生增加，组织对氧自由基清除能力降低，细胞内钙超载，溶酶体蛋白酶释放，内皮素等细胞因子的释放，以及白细胞与内皮细胞的黏附性增强等因素均参与了烧伤休克延迟复苏造成重要脏器损伤。休克使各重要脏器细胞在遭受缺血性损伤的同时，产生和具备了造成再灌注损伤的细胞分子生物学基础。延迟复苏使氧自由基的产生进一步增加：当组织灌注不良时，细胞出现能量代谢障碍，ATP生成减少、AMP的再利用障碍造成累积，AMP进一步降解为次黄嘌呤并溢出细胞膜进入细胞间隙。当组织血流恢复，供氧充分时，组织中广泛存在的黄嘌呤氧化酶（XO）以O2替代NAD+为受电子体，与细胞间累积的次黄嘌呤反应，生成大量活性氧。

氧自由基的另一来源是扣留于脏器组织的中性粒细胞，与内皮细胞黏附并被激活，通过呼吸暴发产生活性氧（由NADPH氧化酶催化产生）。氧自由基主要造成细胞膜及细胞器（如线粒体）膜脂质过氧化损伤，线粒体的损伤又进一步加重能量代谢障碍，形成恶性循环。

（二）细胞内钙超载

细胞能量代谢障碍引起Na+-K+-ATP酶活性降低，细胞内Na+浓度增加，进而刺激Na+-Ca2+交换增加；氧自由基对细胞膜结构的损伤使通透性增加，血浆Ca2+沿跨膜梯度流向并积聚，胞质内增高的Na+浓度又刺激内质网释放Ca2+，由此造成细胞内钙超载。烧伤后L型钙通道、内质网Ryanodine受体系统的功能紊乱也促成了细胞内钙超载。Ca2+作为细胞内第二信使参与信号转导。钙超载导致细胞损伤和功能障碍。

（三）磷脂酶A2（PLA2）激活

氧自由基增多与细胞内钙超载协同作用，激活PLA2。活化的PLA2作用于细胞膜磷脂，通过花生四烯酸级联反应，生成前列腺素、白三烯、血栓素等炎症介质；线粒体膜的过氧化损伤可导致氧化磷酸化失偶联；PLA2还通过诱导血小板活化因子在细胞表面的表达，促进中性粒细胞黏附内皮细胞、浸润靶器官。

（四）蛋白酶激活释放

缺血缺氧导致细胞溶酶体膜损伤，再灌注则促进溶酶体蛋白酶的释放和扩散。再灌注损伤后，细胞溶酶体及非溶酶体酶被激活释放；中性粒细胞在组织中激活后脱颗粒，释放其中的消化酶，由此造成组织中蛋白酶活性增高。

（五）脏器组织中中性粒细胞聚集、NO含量减少

NO具有保护、损伤细胞的双重作用，取决于NO的浓度和激活不同的信号传导通路。倪俊、于宝军等人的实验证实：烧伤延迟复苏组织器官中PMN标志酶MPO活性明显增高，NO产生显著降低，组织含水量明显增高，据此认为NO减少促进PMN黏附于内皮细胞，浸润组织并释放活性氧、蛋白酶、细胞因子。延迟复苏时黏附分子的表达增高也是PMN聚集的主要因素。

三、延迟复苏后引起的细胞、重要脏器和组织损伤

（一）细胞损伤

细胞膜结构损伤以及细胞内钠、磷、镁、氯等离子代谢紊乱为再灌注条件下细胞水肿和细胞内钙离子超负荷创造了条件。在延迟复苏开始后，随着组织灌流状态的改善，一系列与氧代谢和离子代谢有关的病理过程被启动，进一步造成细胞损伤。第二军医大学夏照帆等人的动物实验研究提示，烧伤休克延迟复苏对红细胞造成进一步损伤，主要是由于再灌注状态下氧自由基大量生成，导致膜脂质过氧化加剧所致。

（二）重要脏器和组织损伤

烧伤休克延迟复苏所造成的重要脏器和组织损伤是通过多种途径，损伤因素具有组织器官特异性，即在不同的组织和器官中，主要的损伤因素可能不同；而在同一脏器或组织中，可能有多种因素参与再灌注损伤，其中某一因素处优势地位。用药物（氧自由基清除剂、蛋白酶抑制剂和钙离子通道阻断药）阻断不同的损伤途径后所进行的观察也证实了损伤因素的多重性和组织器官特异性，提示防治烧伤休克延迟复苏造成的再灌注损伤必须采取综合性措施。例如，与延迟复苏同步给予氧自由基清除剂可有效减轻肺组织的细胞水肿；给予溶酶体蛋白酶抑制剂可有效防治心脏和肾的细胞能量代谢紊乱，而在防治小肠黏膜能量代谢紊乱和减轻小肠黏膜水肿方面，氧自由基清除剂和溶酶体蛋白酶抑制剂均显示有良好效果。

1.心肌损伤　烧伤后心肌O2的产生增加，延迟复苏组心肌组织脂质过氧化中间代谢产物丙二醛含量、能量代谢障碍以及心肌同工酶LDH1、CPK-MB活性较之于早期复苏组更为显著。PLA2活性升高，胞质Ca2+、Na+蓄积，线粒体内的游离钙也增高。烧伤后心肌收缩力减低与胞质Ca2+显著增高同时存在，提示心脏的兴奋-收缩偶联功能紊乱。目前认为，心肌细胞内钙超载的发生机制包括了Na+-Ca2+交换增强、心肌细胞膜结构损伤和通透性增加、L型钙通道异常开放导致的钙内流增加、以及内质网Ryanodine受体系统功能紊乱等因素。氧自由基和PLA2对心肌细胞膜的损伤表现为膜脂深层流动性下降，膜蛋白构象改变，膜蛋白运动受限。交感神经兴奋和儿茶酚胺过量释放也对心肌细胞膜有一定损伤（脂质过氧化、脂肪酶、磷脂酶的激活），大鼠严重烧伤后交感神经传出与传入活动持续增强，并观察到与频发室早同时出现交感神经的爆发性活动。这些改变加重了心肌供氧与耗氧的失衡、心电的不稳定性和心肌酸中毒。

2.肠黏膜损伤　肠黏膜被认为是缺血再灌注损伤的重要靶器官。因为肠道含有丰富的黄嘌呤脱氢酶（XD），缺血再灌注时XD被蛋白酶解转化为XO，产生大量氧自由基，使肠黏膜屏障功能受损害，加重肠源性感染和内毒素血症。烧伤后，肠黏膜血流减少不仅发生早，而且持续时间长，血流恢复晚于其他内脏。临床研究显示，当液体复苏治疗使尿量、肢体末梢循环以及反映循环容量的血流动力学指标均恢复正常时，反映胃肠血供状况的肠黏膜细胞内pH值仍未能恢复，这种状态被称之为隐匿性休克。