缺氧是指组织得不到充足氧或不能充分利用氧时，组织的代谢、功能，甚至形态结构都可能发生异常变化的病理过程。缺氧会引发机体多方面的变化，以下将从呼吸系统、循环系统、血液系统、中枢神经系统以及组织细胞几个方面进行阐述。

在呼吸系统方面，急性低张性缺氧时，动脉血氧分压降低，可刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，反射性地引起呼吸加深加快。这样能使肺泡通气量增加，肺泡气氧分压升高，从而使动脉血氧分压也随之升高。但当严重缺氧时，呼吸中枢会受到抑制，导致呼吸变浅变慢，甚至出现周期性呼吸。

循环系统也会出现明显变化。缺氧早期，心率会加快，心肌收缩力增强，心输出量增加，这是机体的一种代偿反应，可保证重要器官的血液供应。同时，皮肤、内脏血管收缩，而心、脑血管扩张，以保证心、脑等重要器官的血液灌注。然而，长期严重缺氧会导致心肌收缩力减弱，心输出量减少，甚至引发心力衰竭。另外，肺血管对缺氧的反应与体循环血管相反，缺氧会使肺小动脉收缩，导致肺动脉高压，增加右心室后负荷，引起右心室肥大，严重时可发展为肺源性心脏病。

血液系统在缺氧时也会进行相应调整。缺氧可使肾脏产生促红细胞生成素增多，促进骨髓造血干细胞分化为原红细胞，并加速其增殖、分化和成熟，使血液中红细胞数量增多，血红蛋白含量增加，从而提高血液的携氧能力。但红细胞过度增多会使血液黏滞度增加，加重心脏负担。

中枢神经系统对缺氧非常敏感。急性缺氧可引起头痛、情绪激动、思维力、记忆力、判断力下降或丧失以及运动不协调等症状。严重缺氧时，可导致烦躁不安、惊厥、昏迷，甚至死亡。慢性缺氧时，精神症状较为缓和，可表现为注意力不集中、易疲劳、嗜睡及精神抑郁等。这是因为脑组织的能量主要来源于葡萄糖的有氧氧化，而脑内葡萄糖和氧的储备量很少，因此一旦缺氧，能量代谢就会发生障碍，神经细胞膜电位降低，神经递质合成减少，从而影响神经功能。

从组织细胞层面来看，缺氧时细胞会发生一系列适应性变化。在能量代谢方面，细胞会增强无氧酵解过程，以产生少量ATP来维持细胞