Sauerstoffmangel auf zellulärer Ebene wird als Zellhypoxie bezeichnet. Sofern sie nicht korrigiert oder rückgängig gemacht wird, hört die intrazelluläre Funktion auf, was schließlich zum Zelltod führt. Je nach Ausmaß der Erschöpfung können Zellen systemische Mechanismen chemisch signalisieren, die versuchen, den Energie- und Sauerstoffmangel auszugleichen. Verletzungen und Krankheiten können eine Zellhypoxie auslösen. Die Behandlung von Zellhypoxie beinhaltet den Ersatz von Sauerstoff, Flüssigkeit und Nahrung.
Ohne ausreichende Sauerstoffversorgung funktioniert der Elektronentransport innerhalb der Zelle nicht richtig. Elektronen bauen sich auf, was zu einer komplexen Progression von Zellausfällen führt. Die Mitochondrien, die energieproduzierende Organelle in den Zellen, verlieren das Membranpotential und stellen die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) ein. Da Zellen nicht ständig mit Nahrung versorgt werden, erschöpfen die Zellen die ATP-Reserven. Diese Aktion kann auch einen entzündlichen Prozess auslösen, der Gewebeschäden verursacht.
Zellen senden chemische Signale aus, die den Blutfluss fördern, um mehr Sauerstoff zu bekommen. Es bilden sich Milchsäure und Stickstoffmonoxid, die eine saure Umgebung verursachen. Unwirksame elektrische Impulse wirken sich auf Lysosomen aus, die aufhören, zelluläre Abfallprodukte zu metabolisieren. Die Ansammlung von Elektronen stört auch die Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe, wodurch Kalium in extrazelluläre Räume fließen und Natrium und Wasser in die Zelle eindringen können, was wiederum ein Zellödem und eine mögliche Ruptur verursacht. Zellhypoxie verändert auch die zelluläre Kalziumversorgung, die für die richtige Membranfunktion und die Freisetzung von Neurotransmittern innerhalb der Zelle erforderlich ist.
Membranschäden lösen die Freisetzung von Enzymen aus, die mit der Verdauung der Zelle beginnen. Ohne Schutzmembran stirbt die Zelle ab, wodurch Zellabfälle, Enzyme und andere Chemikalien in den Blutkreislauf gelangen. Milchsäure und Stickstoffmonoxid in ausreichender Menge lösen systemische Reaktionen aus. Milchsäure verringert die Kontraktionsfähigkeit des Herzens. Saure Signale desensibilisieren auch Arteriolen und verringern die vaskuläre Reaktion auf Hormone des zentralen Nervensystems. Stickstoffmonoxid verursacht eine Vasodilatation, erhöht die Kapillarpermeabilität und initiiert Gerinnungsmechanismen, um den Blutverlust zu hemmen. Äußere Anzeichen einer Hypoxie können eine erhöhte Atemfrequenz sein, wenn der Körper danach strebt, Sauerstoff zu ersetzen.
Hypoxie wird durch alle Umstände verursacht, die den Sauerstoffzugang beeinträchtigen, einschließlich stumpfer Gewalteinwirkung, Flüssigkeitsverlust und Gewebeschäden durch anhaltenden ausgeübten Druck. Krankheiten, die den normalen Blutfluss behindern oder die Sauerstoffaufnahme reduzieren, tragen ebenfalls zur Zellhypoxie bei. Einige Forscher glauben, dass die Aufrechterhaltung einer Ernährung mit einem hohen Anteil an mehrfach ungesättigten Fetten die Membrandurchlässigkeit und die Fähigkeit der Zelle, Sauerstoff aufzunehmen, verringert. Wissenschaftler spekulieren, dass Zellen mit Sauerstoffmangel und die folgenden Prozesse Umgebungen schaffen können, die das Wachstum von Krebstumoren fördern.
Die Behandlung und das Management von Hypoxie umfassen allgemeine Pflegemaßnahmen. Zusätzlicher Sauerstoff und intravenöse Flüssigkeiten verhindern weitere Zellschäden und fördern die Zellreplikation, indem sie eine ausreichende Durchblutung und Sauerstoffversorgung sicherstellen. Die orale oder intravenöse Ernährung unterstützt die Zellen bei der Aufnahme der für die Zellfunktion notwendigen Nährstoffe. Gesundheitsdienstleister können auch Medikamente verschreiben, die den Entzündungsprozess hemmen.