白细胞（主要是中性粒细胞）出现于梗塞的心肌中已为尸检所证实。1984年Mullane及其同事证明，冠状动脉堵塞60分钟时心肌组织就有白细胞出现，5小时后在缺血区有大量的白细胞聚集。根据Engler及其同事的研究，再灌注时白细胞数非但不减少反而增加。以犬心肌缺血为模型，再灌注仅5分钟，心内膜中性粒细胞就增加25％，缺血轻的组织白细胞聚集也少。
组织缺血和再灌注时白细胞浸润增加的机制还不十分清楚。可能是由于组织受损时，细胞膜磷脂降解，花生四烯酸代谢产物增多，其中有些物质具有很强的趋化作用，因而就能吸引大量白细胞进入组织或粘附于血管内皮，而白细胞本身又能释放很多具有趋化作用的炎性介质，如白三烯之一的LTB4,从而使微循环中白细胞进一步增加。
白细胞积聚对组织的损伤作用在于：
（一）嵌顿、堵塞毛细血管有助于形成无复流现象。微动脉及微静脉亦有大量白细胞粘附于内皮细胞，虽不一定堵塞血流，但粘附的白细胞仍可损伤组织并释放趋化因子从而吸引更多的细胞。
（二）白细胞可以增加血管通透性，水肿组织的含水量与白细胞密度呈正相关，说明白细胞可能引发水肿。白细胞增加血管通透性、引发水肿的机制与白细胞释放的某些炎症介质有关。
（三）激活的中性粒细胞释放溶酶体酶，可使组织发生蛋白水解性破坏和液化。
（四）中性粒细胞可通过产生氧自由基而损伤组织。
白细胞在缺血再灌注损伤的作用，可被以下实验结果证明：
1．用除去白细胞的血液进行再灌注，可以防止水肿产生并减轻再灌性损伤。
2．抗炎药减轻组织白细胞浸泣，可缩小梗塞面积。实验证明布洛芬（ibuprofen）对心肌具有保护作用，主要是由于抑制白细胞浸润的作用所致。
3．用补体抑制药降低补体，从而减少白细胞浸润，可能减轻组织损伤。丝氨酸蛋白酶抑制药，可以缩小心肌梗塞，而这种酶恰是一种在心肌缺血时能激活补体的酶。因此这种酶的抑制药，可通过抑制补体的激活而抑制白细胞浸润，从而减轻心肌损伤。
