钙在神经细胞损害中具有非常重要的意义,钙超员是造成神经细胞死亡的最后共同通路。脑创伤后，因为缺氧缺血使能量代谢发生障碍,细胞膜上Ｎａ+/Ｋ+泵就不能维持正常的离子梯度,细胞膜电位发生改变而造成Ｃａ2+大量步入胞内,产生钙超员。正常人细胞外Ca2+含量为10-3mmol/L细胞内为10-7-6mmol/L,细胞外含量明显低于细胞内，缺氧缺血性脑损伤低灌注时因为细胞膜私密性发生改变，钙通道开放使神经细胞内Ca2+含量异常下降，进一步干扰了线粒体氧化乙酸化过程，且大量激活钙依赖性酶类，如磷酯酶、核酸酶及蛋白酶、自由基产生、能量溃散等一系列生化反应，最终引起细胞死亡。许多研究表明在HIBD后神经细胞内Ca2+含量降低同时伴有Ca2+靶酶CaM-的活性改变。等[1]对实验大鼠的HIBD研究表明缺氧缺血时细胞膜损伤，脑细胞内Ca2+含量降低使CaM-被激活而自身乙酸化致活性增加。
用比色法测定窒息婴儿脐带血和静脉血发觉,在生后24～48ｈ,血中离子总钙显著增长,并与癌症的预后相关。Ｒａｊｄｅｖ等(1994年)通过离体实验否认丁酸、ＮＭＤＡ物理缺血损伤可使激动性多肽明显降低及延长胞内钙离子的变化,并发觉所有神经元在活力失去前均出现不可逆的钙超员,因而,Ｃａ2+入胞在神经元死亡中起关键性作用。近来Ｖａｎｎｃｃｉ等[3]用放射性核素法分别对ＨＩＢＤ小鼠血液、脑脊液及脑组织检查发觉,在ＨＩ后2ｈ一侧脑部半球的胞内钙活性轻度下降,从ＨＩ后2～24恢复阶段,只在接扎侧半球胞内钙明显迸发,而同时对侧胞内钙增加,表明胞内钙稳态的破坏在ＨＩＢＤ的发病进程中具重要作用,且胞内钙迸发是相对平缓的,甚至在ＨＩ阶段,过度钙超员只在中风灶出现时发生,因而胞内钙超员是脑损伤最终结局的因还是果尚不清楚。黄伟、袁先厚等[4]通过实验表明细胞膜损伤，在脑损伤后4h，脑组织Ca2+显著增高，伤后8h仍维持于高水平。
Ｃａ2+不仅通过电流依赖性钙通道步入细胞外,更多Ｃａ2+通过丝氨酸调节的离子通道步入。随着缺氧缺血细胞去极化,丁酸类激动性神经递质从突触前囊泡大量释放步入突触间隙,持新作用于ＮＭＤＡ和非ＮＭＤＡ受体,产生对受体的暴发攻打,使Ｎａ+和Ｃａ+大量步入胞内,导致细胞肿胀和胞内一些蛋白酶、磷脂酶、核酸酶、ＡＴＰ酶等激活及自由基产生、能量溃散等一系列生物反应,最终造成细胞死亡[5]。Ｕｃｈｉｎｏ等[6]借助海马离体脑片研究表明,当ＥＡＡ被测量到时,通过ＮＭＤＡ受体改变的细胞就被ＥＡＡ过度激活,造成胞内Ｃａ+水平下降;而且发觉在缺血开始后3ｍｉｎＣＡ1区ＥＡＡ释放开始降低,之后是ＣＡ3、齿状回和整个海马脑片,ＣＡ1区激动性多肽(ＥＡＡ)的释放比其它部位多,因而海马ＣＡ1区神经元比ＣＡ3和齿状回区的神经元对缺血损伤更敏感。不同含量的ＧＴ导致不同的细胞死亡现象,这么,是通过何种途径起作用的呢?通常觉得,大剂量的ＧＴ导致神经细胞坏死,可能是因为ＧＴ的毒性损伤细胞膜,使细胞膜私密性降低,Ｃａ2+内流,细胞内Ｃａ2+超员导致。而对在低含量ＧＴ曝露的神经元,,通过ＤＮＡ未端标记检查,发觉这些延后性细胞损害是个自噬过程。
在体外培养的海马脑片上,ＮＯ的形成可被ＮＭＤＡ受体拮抗剂所阻断,表明在甘氨酸(Ｇｌｕ)的激动毒性作用机制中,ＧｌｕＮＭＤＡ受体ＮＯ途径起着重要作用。ＮＯ是由ＮＯＳ介导,以Ｌ精谷氨酸(ＬＡｒｇ)和分子氧为底物合成的,它是一种小分子的二氧化碳自由基,在体内半衰期仅数秒钟,故ＮＯ的作用与ＮＯＳ水平密切相关。脑缺血后Ｇｌｕ水平上升,通过过度剌激ＮＭＤＡ受体造成胞内Ｃａ2+水平降低,ＮＯＳ被激活,ＮＯ生成,ＮＯ可通过自身毒性或与超氧化自由基结合生成毒性更大的氧自由官能团,进一步对神经元形成损害。
研究发觉,ＨＩ损伤后在皮层和基底节ｎＮＯＳ免疫组化染色明显提高,且ｎＮＯＳ诱导抒发出现在大量神经元坏死高峰和大量自噬小体出现之前,表明ｎＮＯＳ在ＨＩＢＤ中起重要作用。任何来源的ＮＯ在高含量时均可抑制多种线粒体电荷传递系统的酶,因而抑制细胞呼吸和能量代谢;ＮＯ还可通过与氧自由基反应形成活性更高的毒性官能团,通过脂类二溴化作用、酶灭活及ＤＮＡ硝化作用造成神经元的死亡。脑缺氧缺血所造成的损伤不仅发生在缺血期外,更可发生在缺血组织再灌注阶段,前者主要是因为氧的重新供应,造成氧自由基的形成而导致的。氧自由基损伤的主要病理机制是导致脂类二溴化反应。因为脑组织中含有脂类,因而脑对氧自由基损害尤为敏感。氧自由基功击细胞膜,改变细胞膜的私密性,使膜通道开放,造成激动性多肽释放和细胞外的钙离子内流等,进一步加重脑组织损伤。