一、体内各种主要脏器对无氧缺血的耐受力
正常体温时，心肌和肾小管细胞的不可逆的无氧缺血损伤阈值约30min。肝细胞可支持无氧缺血状态约1～2h。肺组织由于氧可以从肺泡弥散至肺循环血液中，所以肺能维持较长一些时间的代谢。
脑组织各部分的无氧缺血耐受力不同，大脑为4～6min，小脑0～15min，延髓20-30min，脊髓45min，交感神经节60min。
促使细胞发生不可逆的死亡机制，目前还只是些概念和假说，尚未形成一整套的理论。
二、无氧缺血时细胞损伤的进程
心脏骤停后，循环停止，如立即采取抢救措施，使组织灌流量能维持在正常血供的25%～30%。大多数组织细胞和器官，包括神经细胞均能通过低氧葡萄糖分解，获得最低需要量的三磷酸腺甙（ATP)。心脏搏动的恢复性很大，脑功能也不会受到永久性损伤。如血供量只达15%～25%之间，组织细胞的葡萄糖供应受到限制，氧亦缺乏，ATP的合成受到严重影响，含量降低。如心脏搏动未恢复，组织灌流量亦未能增加，ATP就会耗竭，正常细胞的内在环境稳定性即被严重破坏。此时如再加大组织灌流，反而会促使组织细胞的损伤达到不可逆的程度，即所谓“再灌流所致的损伤”。
如组织灌流量在心脏骤停后，只维持在正常血供的10%以下，即所谓的“涓细血流”，ATP迅速耗竭，合成和分解代谢全部停顿，称为“缺血性冻结”。此时蛋白质和细胞膜变性，线粒体和细胞核破裂，胞浆空泡化，最后溶酶体大量释出，细胞发生坏死。这是一幅细胞不可逆变化的景象。
70年代末，Hearse和Nayler等提出缺血性心肌在某种条件，再灌流反而损坏了有可能恢复的心肌细胞。这被认为是再灌流损伤造成的细胞死亡，应该与缺血所致细胞死亡的概念区分开来。心脏骤停后，组织灌流立即停止，并不立即死亡。前面已提到，不同组织细胞的无氧缺血耐受阈值不同。那么究竟是心肌细胞本身由于长时间缺氧缺血，已经发生了严重损伤，而再灌流带来了多种有害物质，于是加速细胞死亡；抑或再灌流所带来的有害物质，如大量的钙离子、氧游离基、双价铁游离子等等。使本有可能恢复的缺氧缺血细胞完全失去恢复的能力。这似乎是一个矛盾现象：心脏骤停，组织灌流停，必须使之立即恢复，重新给细胞带来所需的氧，恢复合成ATP，提供能量，使细胞恢复功能。组织细胞如在无氧缺血耐受时限内，能获得正常血供的25%～30%，就有希望使复苏成功。或使用钙离子通道阻滞剂、氧游离基清除剂、铁离子螯合剂于再灌流的血液中，有的学者已在实验动物中取得防止再灌流损伤的作用。这是当前复苏学的一项重点研究课题。
三、钙离子在无氧缺血时细胞损伤中的作用
正常情况下，细胞外和细胞内的Ca2+梯级差为10000：1。它的两个主要作用是：
（一)延缓房室交界区的传导和延长该区细胞的不应期 这可使左、右束支和心室肌纤维恢复极化，使下传的脉冲可以顺利地进行心室肌细胞除极，不致因遇到尚处于不应期的束支而影响传导；同时因为在交界区的延缓，就有足够时间让心室充盈得较满意。
（二)形成电和机械耦联 结合肌动蛋白和肌凝蛋白，心肌和血管平滑肌方能收缩。
钙离子进入细胞后，促发细胞内储存库（肌浆网)释出储存的Ca2+（图6-1)。两者的总量足够提供细胞蛋白质收缩所需。多余的Ca2+由ATP泵出细胞外。如ATP合成受阻，不能泵出多余Ca2+至细胞外；同时由于细胞膜因无氧性缺血的影响，Ca2+同慢通道离子变成快通道离子，大量进入细胞内。细胞内的Ca2+浓度可以从0.1μmol的基数增高到接近细胞外的浓度1.0mmol。
细胞内增多的Ca2+储存在线粒体内。Ca2+激活磷酯A2（一种破坏细胞膜完整性的酶)。细胞膜被破坏后，释出花生四烯酸，是一种游离脂肪酸。再灌流时提供的氧，在环氧化酶催化下，生成大量血栓素（图6-2)，是强力的可使心肌纤维和血管壁平滑肌纤维挛缩物质，此外血栓素并破坏线粒体的膜。ATP主要在线粒体内合成，线粒体被破坏后，ATP不能合成，体内的能量就更易耗竭，到了不可逆的阶段。
图6-1钙离子在心肌收缩的作用
图6-2Ca2+激活磷酯A2示意图
磷酯A2被激活后，释放出游离脂肪酸（FFA)，细胞质中花生四烯酸
含量增高。超过组织器官无氧缺血的耐受阈值之后，组织
再灌流时，即产生一系列有害过程。
（引自Ann Emerg Med 12:471,1983)
四、氧游离基在组织无氧缺血时的破坏作用
氧是代谢作用必不可缺的因素。正常时，它在组织系统中经细胞内的色素系统作用，进行4价还原。在还原时，有1%～2%的氧分子逸出，进行单价还原，它具有高度反应作用的活性。因为单价还原的氧分子最外圈只含有一个离子，成为氧游离基，包括过氧化游离基（O
)和氢氧游离基（
)均属极强的氧化或（和)还原物质。如果过多地存在，就会威胁细胞的完整性。正常时，由过氧歧化酶（superoxide dismutases,SODs)阻止这些游离基的过强作用。无氧缺血时，氧游离基含量在细胞内大量增加，超过氧歧化酶的清除作用，严重地破坏蛋白质和脂肪的成分，引起了广泛的脂肪过氧化酶的连锁反应，从而严重地破坏了细胞的正常结构。
