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ATP是細胞能量的來源，在缺氧狀態下，無氧酵解所產生的ATP不能滿足代謝所需，細胞ATP含量下降，除了組織缺氧因素外，其他因素如氧化反應、NO和組織酸中毒等也可使ATP耗盡。ATP耗盡可影響肌動蛋白，抑制單體肌動蛋白轉為F-肌動蛋白，因此細胞骨架系統受到破壞，使上皮細胞和內皮細胞通透性增加。
ATP耗盡導致上皮細胞通透性增加的另一因素是細胞內外Ca2+梯度紊亂。Ca2+對上皮通透性的作用非常復雜。細胞外Ca2+濃度的提高有利于緊密連接的形成，細胞內Ca2+濃度增加可使細胞通透性增加。正常時上皮細胞外與胞質內Ca2+濃度梯度為10000倍，Ca2+梯度的形成部分受滑面內質網及線粒體鈣質控制，使Ca2+進入細胞器內。細胞內外Ca2+梯度的形成還受胞膜上的鈣泵控制，其也需消耗ATP，使細胞內的鈣泵出至細胞外，形成梯度。ATP耗盡使細胞內的鈣離子不能有效地被泵到細胞外，大量鈣離子貯存在細胞內，使緊密連接不良，并增加細胞旁通透性。
細胞內的Ca2+離子水平還受Na+-Ca2+交換機制影響。在ATP供給充足情況下，細胞內外進行Na+-K+交換，在 Na+泵出細胞外的同時，Ca2+被泵入細胞內。
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