更新时间：2024-05-21 14:05
一些有害因素可引起钙平衡系统功能失调，钙分布紊乱，导致细胞内钙浓度异常性升高，即钙超载。钙超载15可引起线粒体内氧化磷酸化过程障碍，线粒体膜电位降低，组织ATP含量下降，以及胞浆内磷脂酶、蛋白酶等激活，可导致并促进细胞的不可逆性损伤。起始的钙蛋白酶激活导致胞外Ca2+经硝苯地平敏感的钙通道内流，接着转移到胞膜上，引起Cl-内流和细胞死亡。
各种原因引起的细胞内钙含量异常增多，并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象，（calcium overload）,严重者可造成细胞内死亡。
1966年Zimmerman和Hulsmann发现，用无Ca的“生理盐溶液”灌注大鼠离体心脏，短时间内即发生肌膜损伤，随后灌注正常含钙的生理溶液，心脏发生更为严重的结构和功能改变，这称为钙反常，这种现象与细胞内的钙离子增多即钙超载有关。各种原因引起的细胞内钙含量异常增多并导致细胞结构损伤和功能代谢障碍的现象，称为钙超载（calcium overload）。1986年Young证实脑缺血再灌注后也存在钙超载。
要了解超载的损伤机制，必先知道正常的稳态。
(1) 质膜钙通道：质膜钙通道主要有二类，一类是电压依赖性Ca通道（voltage operated calcium channels，VOC），当膜电位达一定程度时开放，使细胞外的Ca进入细胞内。另一类是受体操纵性Ca通道（receptor operated calcium channels，ROC ）,又称配体门控Ca通道。当与激动剂结合后开放，使细胞外的Ca进入细胞内。
(1) Ca泵的作用：Ca泵即Ca- ATP酶，其活性依赖Ca和Mg，存在于细胞膜、内质网膜和线粒体膜上。当[Ca]升高到一定浓度时，Ca泵被激活，将Ca逆浓度梯度泵出细胞或泵入细胞器，降低细胞内Ca浓度。
(2) Na-Ca交换：Na-Ca交换载体是一种非耗能的转运方式，转运方向为双向性。生理情况下，细胞外Na浓度高于细胞内，Na通过Na-Ca交换载体顺电化学梯度进入细胞，Ca逆电化学梯度移出细胞，一般是3个Na交换1个Ca 。
1. 线粒体功能障碍
胞浆内高浓度的Ca使线粒体摄取Ca增加， Ca浓度增高使线粒体内形成磷酸钙沉积，影响ATP合成，导致ATP合成减少。
2. 激活钙依赖性降解酶
Ca浓度增高可激活多种钙依赖性降解酶。磷脂酶激活促进膜磷脂水解，造成细胞膜及细胞器质膜受损；蛋白酶和核酸内切酶激活可引起细胞骨架和核酸分解，导致细胞损伤。
3. 促进活性氧生成
在自由基学说中已讲述钙超载激活Ca依赖性蛋白酶，促使黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶，致使活性氧生成增加，损害组织细胞。此外，钙超载还可激活磷脂酶A 2，通过环加氧酶和脂加氧酶，在花生四烯酸形成过程中产生H2O2和·OH。
4. 破坏细胞骨架
活性氧产生增加和钙超载二者单独都可导致缺血再灌注损伤，又互为因果，形成恶性循环，对组织器官造成不利影响。
1、活性氧产生增加导致钙超载 缺血-再灌注时活性氧产生增多，可与细胞的膜磷脂、蛋白、核酸发生反应，使细胞功能障碍和结构破坏，影响钙内流。
（2）膜Na-K-ATP酶失活，使细胞内Na升高，Na -Ca交换增强。
（3）线粒体膜损伤使ATP 生成减少，后者使肌浆网钙泵活性降低，肌浆网摄取Ca减少。
2、钙超载导致活性氧产生增加
（1）钙敏感蛋白水解酶活性增高，促使黄嘌呤脱氢酶转变为黄嘌呤氧化酶，自由基生成增加。
（2）钙依赖性磷脂酶A2激活，使花生四烯酸(AA)生成增加，通过环加氧酶和脂加氧酶作用产生大量H2O2和OH·。
（3）花生四烯酸代谢产物 — LT、PGE2、PAF等具有白细胞趋化作用，吸引大量白细胞进入缺血组织，通过呼吸爆发产生自由基。
（4）Ca沉积线粒体使细胞色素氧化酶系统功能失调，O2经单电子还原形成氧自由基增多。
（5）Ca进入线粒体可使MnSOD和过氧化氢酶和过氧化物酶活性下降，导致氧自由基清除减少。
因此，活性氧产生增多和细胞内钙超载可互为因果，形成恶性循环，使缺血与再灌注损伤加重。