休克的細胞代謝變化以及功能、結構的損害

休克時細胞的代謝障礙及其功能、結構的損害，既是組織低灌流、微循環流變學改變和/或各種毒性物質作用的結果，又是引起各重要器官功能衰竭和導致不可逆性休克的原因。

（一）休克時細胞的代謝變化

休克時細胞代謝改變比較復雜。由于休克的類型、發展價段以及組織器官的不同，其代謝改變的特點和程度也都有所不同，但共同的重要改變是：

1.糖酵解加強休克時由于組織的低灌流和細胞供氧減少，使有氧氧化受阻，無氧酵解過程加強，從而使乳酸產生增多，而導致酸中毒。但嚴重酸中毒又可抑制糖酵解限速酶如磷酸果糖激酶等的活性，使糖酵解從加強轉入抑制。

2.脂肪代謝障礙正常情況下，脂肪分解代謝中產生的脂肪酸隨血液進入細胞漿后，在脂肪酰輔酶A（脂肪酰CoA）合成酶的作用和ATP的參與下，被活化為水溶性較高的的脂肪酰CoA，后者再經線粒體膜上肉毒堿脂肪酰轉移酶的作用而進入線粒體中，通過β-氧化生成乙酰輔酶A，最后進入三羧酸循環被徹底氧化。休克時，由于組織細胞的缺血缺氧和酸中毒，使脂肪酰CoA合成酶和肉毒堿脂肪酰轉移的活性降低，因而脂肪酸的活化和轉移發生障礙；另方面因線粒體獲氧不足和/或某些休克動因（如細菌內毒素）、酸中毒等的直接作用使線粒體呼吸功能被抑制，使轉入線粒體內的脂肪酰CoA不能被氧化分解，結果造成脂肪酸和/或脂肪酰CoA在細胞內蓄積，從而加重細胞的損害。

（二）休克時細胞的損害

休克時細胞的損害首先是生物膜（包括細胞膜、線粒體膜和溶酶體膜等）發生損害。

　　1.細胞膜的損害 最早的改變是細胞膜通透性增高，從而使細胞內的Na ⁺ 、水含量增加而K ⁺ 則向細胞外釋出，細胞膜內外Na ⁺ 、K ⁺ 分布的變化，使細胞膜Na ⁺ -K ⁺ ATP酶活性增高。因而ATP消耗增加，再加上ATP的供應不足和膜上受體腺苷酸環化酶系統受損，結果使控制細胞代謝過程的第二信使-cAMP含量減少，因此細胞的許多代謝過程發生紊亂，例如休克時肌肉細胞對胰島素的反應減弱，使胰島素促進細胞攝取葡萄糖的效應減弱甚至喪失。

休克時引起細胞膜損害的原因是多方面的：

　　(1)能量代謝障礙休克時因組織細胞的缺血缺氧，一方面ATP生成不足，使細胞膜不能維持正常功能和結構；另一方面脂肪酸氧化受阻，蓄積于細胞內的脂肪酸和脂肪酰CoA與細胞內Na ⁺ 、K ⁺ 、Ca ^＋ 等陽性離子結合形成“皂類”化合物，可直接對膜上脂類起“凈化去垢”的破壞作用。

　?。?）細胞酸中毒休克時細胞發生酸中毒，除與乳酸等蓄積有關外，還可能與下述因素有關：

①細胞低灌流，使產生的CO ₂ 不易排出；

②ATP分解過程中產生H ⁺ （MgATP ^2- →MgADP ^- ＋Pi ^2- +H ^＋ ）；③胞漿Ca ²⁺ 增多，可促使Ca ²⁺ 進入線粒體并與其中的磷酸結合，在結合過程中也產生H ⁺ （3Ca ²⁺ ＋2HPO ₄ ^2- →Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ ＋2H ⁺ ）。酸中毒可直接或間接破壞膜系統的功能和結構。

（3）氧自由基的產生休克時氧自由基產生增多主要是由于

①氧代謝途徑改變：即休克時由于細胞的缺氧和/或內毒素對線粒體呼吸功能的直接抑制，細胞色素氧化酶系統功能失調，以致進入細胞內的氧經單電子還原而形成的氧自由基增多而經4價還原而形成的水減少；

②休克時產生大量乳酸、NADH及由ATP分解產生的次黃嘌吟等物質都可提供電子，使氧發生不全性還原而變成氧自由基。另外，休克時因蛋白水解酶活性增高，可催化黃嘌吟脫氫 酶變為黃嘌呤氧化酶，從而使次黃嘌吟變成黃嘌呤和氧自由基。

③感染性炎癥，活化補體等可激活中性粒細胞和巨噬細胞，使之釋放出氧自由基。

氧自由基可通過膜脂質過氧化反應而破壞生物膜（參閱《缺血與再灌注損傷》）。

此外，溶酶體酶、內毒素等也可破壞細胞膜的功能與結構。

由于細胞膜的完整性在維持細胞的生命活動中起著重要作用。故當膜完整性破壞時，即意味著細胞不可逆性損傷的開始。

2.線粒體損害休克時線粒體最早出現的損害是其呼吸功能和ATP合成受抑制，線粒體ATP酶活性降低。此后發生超微結構的改變，如基質顆粒減少或消失；繼之，基質電子密度增加、嵴內腔擴張，隨后，嵴明顯腫脹，終至破壞。

關于休克時線粒體損害的原因尚不完全清楚。缺氧可減少線粒體合成ATP，但除非在嚴重缺氧和伴有缺血時，并不引起線粒體膜的明顯損害。目前認為，線粒體損害可能與下列因素有關：

①內毒素等毒性物質及酸中毒對線粒體各種呼吸酶的直接抑制；

②缺血導致線粒體合成ATP的輔助因子（如NAD、CoA和腺苷等）不足和細胞內環境（pH、離子）的改變。

③前述的氧自由基對線粒體膜磷脂的過氧化作用等。

線粒體是維持細胞生命活動的“能源供應站”。線粒體損害時，由于氧化磷酸化障礙，產能減少乃至終止，故必然導致細胞損害和死亡。

3.溶酶體破裂溶酶體含有多種水解酶，如組織蛋白酶、多肽酶、磷酸酶等，但在未釋放之前都處于無活性狀態。一旦釋放出來后，它們即轉為活性狀態而可溶解和消化細胞內、外的各種大分子物質，尤其是蛋白類物質。已證明，休克早期，肝、脾、腸等細胞即出現溶酶體腫大，顆粒喪失和酶釋放增加；內毒素休克動物血液和淋巴中水解酶濃度增高，且與休克嚴重程度呈正相關。給動物注射溶酶體或溶酶體酶，可產生類似休克的各種病理生理改變。

休克時導致溶酶體破裂的主要原因是：

①組織的缺血、缺氧、酸中毒以及內毒素對溶酶體膜的直接破壞；

②氧自由基對溶酶體膜磷脂的過氧化作用；

③血漿補體被激活產生C5a，后者可剌激中性粒細胞釋放溶酶體酶。釋放的溶酶體酶又可通過多種途徑參與休克的發生、發展和細胞的損害，例如：a．釋放的組織蛋白酶使蛋白質水解，這不但可以破壞蛋白酶的活性，甚至還可使細胞自溶壞死，而且所產生的多肽類活性物質，還能加重微循環障礙；b．破壞生物膜的完性；c．直接損害血管內皮和血管平滑肌細胞，從而導致血液外滲、出血和血小板的粘附、聚集以及DIC形成；d．激活補體系統產生C5a，后者再進一步促使溶酶體酶的釋放?，F已證明，休克時使用溶酶體膜穩定藥可防止或減輕溶酶體膜的破裂。

總之，休克時生物的損害被認為是細胞發生損害的開始，而細胞的損害又是各臟器功能衰竭的共同機制。

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