La privación de oxígeno a nivel celular se denomina hipoxia celular. A menos que se corrija o invierta, la función intracelular cesa, lo que eventualmente conduce a la muerte celular. Dependiendo de la extensión del agotamiento, las células pueden señalar químicamente mecanismos sistémicos que intentan compensar la falta de energía y oxígeno. Las lesiones y enfermedades pueden iniciar la hipoxia celular. El tratamiento de la hipoxia celular implica reemplazar el oxígeno, los líquidos y la nutrición.
Sin un suministro de oxígeno adecuado, el transporte de electrones dentro de la célula no funciona correctamente. Los electrones se acumulan, provocando una compleja progresión de fallas celulares. Las mitocondrias, el orgánulo productor de energía dentro de las células, pierde el potencial de membrana y deja de producir trifosfato de adenosina (ATP). Al no tener un suministro constante de nutrición, las células agotan las reservas de ATP. Esta acción también podría desencadenar un proceso inflamatorio, creando daño tisular.
Las células emiten señales químicas que estimulan el flujo sanguíneo en un intento por obtener más oxígeno. Se forman ácido láctico y óxido nítrico, provocando un ambiente ácido. Los impulsos eléctricos ineficaces afectan a los lisosomas que dejan de metabolizar los productos de desecho celular. La acumulación de electrones también interfiere con la actividad de la bomba de sodio-potasio, lo que permite que el potasio fluya hacia los espacios extracelulares y que el sodio y el agua entren en la célula, lo que a su vez provoca edema celular y una posible ruptura. La hipoxia celular también altera los suministros de calcio celular necesarios para el correcto funcionamiento de la membrana y la liberación de neurotransmisores dentro de la célula.
El daño de la membrana desencadena la liberación de enzimas que comienzan a digerir la célula. Al no tener una membrana protectora, la célula muere, lo que hace que los desechos celulares, las enzimas y otras sustancias químicas ingresen al torrente sanguíneo. El ácido láctico y el óxido nítrico en cantidades suficientes inician respuestas sistémicas. El ácido láctico reduce la capacidad de contracción del corazón. Las señales ácidas también desensibilizan las arteriolas, disminuyendo la capacidad de respuesta vascular a las hormonas del sistema nervioso central. El óxido nítrico causa vasodilatación, aumenta la permeabilidad capilar e inicia mecanismos de coagulación para inhibir la pérdida de sangre. Los signos externos de hipoxia pueden incluir un aumento de la frecuencia respiratoria a medida que el cuerpo se esfuerza por reemplazar el oxígeno.
La hipoxia es causada por cualquier circunstancia que interfiera con el acceso al oxígeno, incluidos los traumatismos por fuerza contundente, la pérdida de líquidos y el daño tisular por la aplicación prolongada de presión. Las enfermedades que impiden el flujo sanguíneo normal o reducen la ingesta de oxígeno también contribuyen a la hipoxia celular. Algunos investigadores creen que mantener una dieta rica en grasas poliinsaturadas reduce la permeabilidad de la membrana y la capacidad de la célula para absorber oxígeno. Los científicos especulan que las células privadas de oxígeno y los procesos que siguen pueden crear entornos que fomenten el crecimiento de tumores cancerosos.
El tratamiento y el manejo de la hipoxia implican medidas de cuidados generales. El oxígeno suplementario y los líquidos intravenosos previenen un mayor daño celular y fomentan la replicación celular al garantizar un flujo sanguíneo y un suministro de oxígeno adecuados. Proporcionar nutrición oral o intravenosa ayuda a las células a adquirir los nutrientes necesarios para la función celular. Los proveedores de atención médica también pueden recetar medicamentos que inhiben el proceso inflamatorio.