A privação de oxigênio no nível celular é chamada de hipóxia celular. A menos que seja corrigida ou revertida, a função intracelular cessa, levando à morte celular. Dependendo da extensão do esgotamento, as células podem sinalizar quimicamente mecanismos sistêmicos que tentam compensar a falta de energia e oxigênio. Lesões e doenças podem iniciar a hipóxia celular. O tratamento da hipóxia celular envolve a reposição de oxigênio, fluidos e nutrição.
Sem um suprimento adequado de oxigênio, o transporte de elétrons dentro da célula não funciona adequadamente. Elétrons se acumulam, causando uma progressão complexa de falhas celulares. A mitocôndria, a organela produtora de energia dentro das células, perde o potencial de membrana e para de produzir trifosfato de adenosina (ATP). Não tendo um suprimento constante de nutrição, as células esgotam as reservas de ATP. Essa ação também pode desencadear um processo inflamatório, criando danos aos tecidos.
As células emitem sinais químicos que estimulam o fluxo sanguíneo na tentativa de obter mais oxigênio. O ácido láctico e o óxido nítrico se formam, causando um ambiente ácido. Impulsos elétricos ineficazes afetam os lisossomos, que param de metabolizar os produtos residuais celulares. O acúmulo de elétrons também interfere na atividade da bomba de sódio-potássio, permitindo que o potássio flua para os espaços extracelulares e o sódio e a água entrem na célula, causando edema celular e possível ruptura. A hipóxia celular também altera os suprimentos de cálcio celular necessários para o funcionamento adequado da membrana e a liberação de neurotransmissores dentro da célula.
O dano à membrana desencadeia a liberação de enzimas que começam a digerir a célula. Não tendo membrana protetora, a célula morre, fazendo com que resíduos celulares, enzimas e outros produtos químicos entrem na corrente sanguínea. O ácido láctico e o óxido nítrico em quantidades suficientes iniciam as respostas sistêmicas. O ácido lático reduz a capacidade de contração do coração. Os sinais ácidos também dessensibilizam as arteríolas, diminuindo a capacidade de resposta vascular aos hormônios do sistema nervoso central. O óxido nítrico causa vasodilatação, aumenta a permeabilidade capilar e inicia mecanismos de coagulação para inibir a perda de sangue. Os sinais externos de hipóxia podem incluir aumento das taxas de respiração à medida que o corpo se esforça para repor o oxigênio.
A hipóxia é causada por qualquer circunstância que interfira com o acesso ao oxigênio, incluindo trauma contuso, perda de fluido e danos aos tecidos causados por pressão aplicada prolongada. As doenças que impedem o fluxo sanguíneo normal ou reduzem a ingestão de oxigênio também contribuem para a hipóxia celular. Alguns pesquisadores acreditam que manter uma dieta rica em gorduras poliinsaturadas reduz a permeabilidade da membrana e a capacidade da célula de absorver oxigênio. Os cientistas especulam que as células com falta de oxigênio e os processos que se seguem podem criar ambientes que estimulem o crescimento de tumores cancerígenos.
O tratamento e o controle da hipóxia envolvem medidas de cuidado geral. O oxigênio suplementar e os fluidos intravenosos previnem mais danos às células e estimulam a replicação das células, garantindo um fluxo sanguíneo adequado e suprimentos de oxigênio. Fornecer nutrição oral ou intravenosa ajuda as células a adquirir os nutrientes necessários para o funcionamento celular. Os profissionais de saúde também podem prescrever medicamentos que inibam o processo inflamatório.