本文对心脏缺氧损伤机制进行了研究。心肌缺血是目前导致人类死亡的主要疾病之一。钙信号是心肌兴奋-收缩偶联的核心,钙信号紊乱在心肌疾病中起着关键作用。以往缺氧时钙信号损伤机制研究,大多是在分离的心肌细胞上进行的。本研究采用激光共聚焦显微成像技术,利用钙荧光探针转基因小鼠,在整体心脏上研究细胞水平和亚细胞水平钙信号变化,同时记录线粒体膜电位和细胞膜完整性。发现整体心脏缺氧时钙瞬变有同步或不同步两种丢失模式,钙瞬变幅度先稍增大后逐渐降低直至丢失。胞浆钙有两相上升,约20分钟和2小时左右分别达到峰值。第一相钙上升后,线粒体膜电位丢失的同时细胞发生不可逆收缩。第一相钙升高是缺氧时释放的儿茶酚胺类物质,激活β肾上腺素受体,导致L-型钙通道介导外钙进入引起的。第二相钙升高是细胞膜损伤后,钙顺着化学浓度梯度进入的。本研究还发现整体心脏缺氧时线粒体大量产生活性氧对心脏造成损伤。本研究首次提出L-型钙通道在整体心脏缺氧时介导胞浆钙超载。进一步揭示了心脏缺氧损伤机制,对缺血及其相关疾病的发病机理及其治疗注入了新的认识,为临床治疗提供了参考。