虚血と低酸素 - 酸素分圧の低下 - ATP 産生の低下 - Ca2 の増加 - シトクロムオキシダーゼ系の機能不全 (ハーバー・ワイス反応が強くなり、活性酸素種、特にミトコンドリア内の H2O2 と OH* が増加)

虚血中にロイコトリエンなどが生成され、好中球が集まって活性化されます。再灌流時には、組織内の活性化された好中球の酸素消費量が大幅に増加し、大量の酸素フリーラジカル、つまり呼吸バーストが発生します。 (酸素フリーラジカルは細胞を殺し、組織細胞にさらなる損傷を引き起こす可能性があります)

虚血中はキサンチンオキシダーゼが増加し、再灌流中は酸素が血液に入り、キサンチンオキシダーゼは大量の尿酸とH2O2の生成を触媒します。

低酸素再灌流は、副腎髄質系が興奮して大量のカテコールアミンを生成し、モノアミンオキシダーゼによって触媒されて酸素フリーラジカルを形成するストレス反応です。

細胞および細胞小器官の膜構造への損傷

生理活性物質の生産量の増加

ATP生産の減少

Ca2に対する細胞膜の低い透過性

カルシウムは特殊なリガンドと可逆的な複合体を形成します

細胞膜カルシウムポンプ (Ca2-Mg2-ATPase) は、電気化学的勾配に逆らって Ca2 を細胞外に能動的に輸送します。

Ca2は、カルシウムポンプおよび細胞小器官膜上のナトリウム-カルシウム交換を介して、小胞体の細胞質およびミトコンドリアに貯蔵されます。

細胞膜を通したナトリウム-カルシウム交換を通じてサイトゾルカルシウムを細胞外に輸送します

直接活性化: 虚血中は ATP 産生が減少し、その結果ナトリウム ポンプ活性が低下します。再灌流中はナトリウム ポンプが活性化されて細胞外へのナトリウム輸送が促進され、大量の Ca2 が細胞質内に輸送されます。細胞内Ca2濃度が増加します。

間接的な活性化：アシドーシスはナトリウムと水素の交換タンパク質を活性化し、細胞内のナトリウムを増加させ、間接的にナトリウムとカルシウムの交換を促進し、細胞外のカルシウムの流入を引き起こします。

小胞体のカルシウムの細胞内への侵入を促進し、同時に細胞外カルシウムイオンの流入を引き起こします。

細胞膜損傷（カルシウムイオンに対する膜透過性の亢進）

ミトコンドリア膜損傷

小胞体膜損傷

微小血管の出血学的変化

微小血管透過性の増加