当心肌发生缺血后，再恢复血流灌注，心肌损伤反而会加重，这就是心肌缺血再灌注损伤。在这一过程中，细胞内钙超载是导致心肌损伤的重要机制之一。
正常情况下，细胞内的钙浓度为10-7mol/L，细胞外的钙浓度为1.5mmol/L，两者相差3000倍。但在心肌缺血再灌注损伤时，大量的钙会内流，导致细胞内钙浓度显著升高，引发钙超载。
钙超载会激活多种酶，促进氧自由基生成，加重酸中毒，进一步损伤细胞膜，使细胞肿胀、崩解，线粒体功能障碍，能量代谢异常，甚至诱导细胞凋亡。此外，钙超载还会激活蛋白激酶C，增加心律失常的发生风险。
因此，减轻钙超载对于防治心肌缺血再灌注损伤具有重要意义。目前，临床常用的药物如维拉帕米、地尔硫䓬等，就是通过抑制钙内流来发挥治疗作用的。