Kekurangan oksigen pada tingkat sel disebut hipoksia sel. Kecuali dikoreksi atau dibalik, fungsi intraseluler berhenti, akhirnya menyebabkan kematian sel. Bergantung pada tingkat penipisan, sel mungkin secara kimiawi memberi sinyal mekanisme sistemik yang mencoba mengkompensasi kekurangan energi dan oksigen. Cedera dan penyakit dapat memicu hipoksia sel. Mengobati hipoksia sel memerlukan penggantian oksigen, cairan dan nutrisi.
Tanpa suplai oksigen yang memadai, transpor elektron di dalam sel tidak berfungsi dengan baik. Elektron menumpuk, menyebabkan perkembangan kompleks kegagalan seluler. Mitokondria, organel penghasil energi di dalam sel, kehilangan potensial membran dan berhenti memproduksi adenosin trifosfat (ATP). Tidak memiliki pasokan nutrisi yang stabil, sel menghabiskan cadangan ATP. Tindakan ini juga dapat memicu proses inflamasi, menciptakan kerusakan jaringan.
Sel memancarkan sinyal kimia yang mendorong aliran darah dalam upaya mendapatkan lebih banyak oksigen. Asam laktat dan oksida nitrat terbentuk, menyebabkan lingkungan asam. Impuls listrik yang tidak efektif mempengaruhi lisosom yang berhenti memetabolisme produk limbah seluler. Akumulasi elektron juga mengganggu aktivitas pompa natrium-kalium, memungkinkan kalium membanjiri ruang ekstra seluler dan natrium dan air masuk ke dalam sel, yang pada gilirannya menyebabkan edema seluler dan kemungkinan pecah. Hipoksia sel juga mengubah pasokan kalsium seluler yang diperlukan untuk fungsi membran yang tepat dan pelepasan neurotransmiter di dalam sel.
Kerusakan membran memicu pelepasan enzim yang mulai mencerna sel. Tidak memiliki membran pelindung, sel mati, menyebabkan limbah sel, enzim dan bahan kimia lainnya memasuki aliran darah. Asam laktat dan oksida nitrat dalam jumlah yang cukup memulai respon sistemik. Asam laktat mengurangi kemampuan jantung untuk berkontraksi. Sinyal asam juga menurunkan kepekaan arteriol, menurunkan respons vaskular terhadap hormon sistem saraf pusat. Oksida nitrat menyebabkan vasodilatasi, meningkatkan permeabilitas kapiler, dan memulai mekanisme pembekuan untuk menghambat kehilangan darah. Tanda-tanda luar hipoksia dapat mencakup peningkatan laju pernapasan saat tubuh berusaha untuk mengganti oksigen.
Hipoksia disebabkan oleh setiap keadaan yang mengganggu akses oksigen, termasuk trauma benda tumpul, kehilangan cairan, dan kerusakan jaringan akibat tekanan yang lama. Penyakit yang menghambat aliran darah normal atau mengurangi asupan oksigen juga berkontribusi terhadap hipoksia sel. Beberapa peneliti percaya bahwa mempertahankan diet tinggi lemak tak jenuh ganda mengurangi permeabilitas membran dan kemampuan sel untuk menyerap oksigen. Para ilmuwan berspekulasi bahwa sel-sel yang kekurangan oksigen dan proses yang mengikutinya, dapat menciptakan lingkungan yang mendorong pertumbuhan tumor kanker.
Mengobati dan mengelola hipoksia melibatkan tindakan perawatan umum. Oksigen tambahan dan cairan intravena mencegah kerusakan sel lebih lanjut dan mendorong replikasi sel dengan memastikan aliran darah dan suplai oksigen yang memadai. Pemberian nutrisi oral atau intravena membantu sel dalam memperoleh nutrisi yang diperlukan untuk fungsi seluler. Penyedia layanan kesehatan mungkin juga meresepkan obat yang menghambat proses inflamasi.