Interes naučnika, pre svega fiziologa, za efekte odvojenosti životinjskog organizma od kiseonika, manifestovan je odavno. Još je Lavuazje (1743- 94), briljantni francuski hemičar, demonstrirao značaj kiseoničkog zahteva za život životinja.

Prvi svetski rat, probudio je aktivan interes za istraživanja koja se bave hipoksijom, bez sumnje zbog upotrebe aviona. Drugi svetski rat je samo podstakao istraživanja niskog barometarskog pritiska kiseonika. Neposredno nakon toga, publikovana je brojna literatura koja se bavi hipoksijom, pre svega onom izazvanom velikom nadmorskom visinom, hipoksičnom hipoksijom. U novije vreme postojanje kosmičke medicine obnovilo je interes za kiseoničkim zahtevom.

Svakako ne treba zaboraviti brojnu populaciju stanovništva koja boravi na velikim visinama. Na planinskom vencu Anda ima više miliona stanovnika, domorodaca, koji su rođeni, odrasli i žive u regionu na visinama preko 3000m. Tibet, najviša zemlja na svetu, sa svojim platoom, sa prosekom od 4800m uključujući i vrhove, takođe ima višemilionsko stanovništvo. Po proceni iz 1995. god. oko 140 miliona stanovnika živelo je na visinama većim od 2500m.

Ne samo velika visina, nego mnogo značajnije, mnoge bolesti povezane su sa nekim formama hipoksije. U suštini, bolesti srca, cirkulacije, krvi i pluća mogu, takođe, uzrokovati stanja kiseoničkog zahteva. I pored mnogobrojnih istraživanja vezanih za oblast hipoksije, mnogi problemi ostaju i dalje nerešeni.

Hipoksija je izvedena iz grčke reči (hipo- ispod, pod + oksigen- kiseonik) i doslovno znači manje nego normalna količina kiseonika. Hipoksija je generalni pojam koji označava stanje kiseonične deficijencije u tkivu. Hipoksija narušava intracelularne oksidativne procese i smanjuje ćelijsku funkciju. Moždane ćelije sa izuzetno visokim kiseoničkim zahtevom su najosetljivije na nizak pritisak kiseonika. Narušena moždana funkcija, pogoršanje učinka, redukovana vizuelna funkcija i nesvesno stanje javljaju se kao rezultat hipoksije.

Drugi poznati termin, anoksija koja se često meša sa hipoksijom, postoji onda kada je intracelularni pritisak kiseonika praktično jednak nuli.

Hipoksemija - anoksemija, znači redukciju kiseoničnog sadržaja ili saturacije kiseonika u krvi.

Asfiksija - predstavlja stanje kada nije došlo samo do hipoksije, već je došlo do porasta pritiska ugljen dioksida u krvi i tkivima.

Hipoksija izazvana bilo kojim uzrokom ima ozbiljne posledice i može se javiti na bilo kojoj visini. Efekti hipoksije izazvani različitim uzrocima se zbrajaju.

Hipoksična hipoksija podrazumeva nedostatak u alveolarnoj oksigenoj razmeni. Nedostatak kiseonika može da se odnosi na redukciju parcijalnog pritiska kiseonika u udahnutom vazduhu ili redukciju u efektivnoj površini gasne razmene pluća. Rezultat je neadekvatno oksigeno snabdevanje arterijske krvi, koja snižava količinu kiseonika dostupnog u tkivima. Kod vazduhoplovnih posada, hipoksična hipoksija, uobičajeno je uzrokovana izlaganju niskom barometarskom pritisku i odnosi se na visinsku hipoksiju. Hipoksična hipoksija se može javiti i kod ronioca koji koriste specijalne gasne mešavine, ako se podižu dok udišu gas sa niskom kiseoničnom frakcijom.

Hipemična hipoksija (anemična hipoksija) podrazumeva stanje kada arterijska krv sadrži kiseonik pod normalnim pritiskom, ali postoji nedostatak u funkcionisanju hemoglobina. Ako iz bilo kog razloga atom gvožđa u hemoglobinu bude redukovan u methemoglobin, on se više ne  može kombinovati sa kiseonikom.

Ugljen monoksid je značajan za vazduhoplovne posade jer se nalazi u izduvnim gasovima motornih i mlaznih aviona, vezuje se za hemoglobin 200 puta lakše nego kiseonik u formi karboksihemoglobina. Normalni nivo karboksihemoglobina manji od 1% može kod teških pušača da naraste do 6- 7 %. Isporuka kiseonika do kože pušača je 10% manja od one kod nepušača. Nivo karboksihemoglobina od 15- 25% izaziva glavobolju i nauzeju. Oslobađanje ugljen monoksida iz hemoglobina može biti ubrzano udisanjem kiseonika. Što je pritisak kiseonika veći, ugljen monoksid se brže oslobađa. Vreme poluraspada karboksihemoglobina je 5,5 sati kad se diše svež vazduh na nivou mora, kada se udiše 100% kiseonik na 3 ATA poluraspad je 23 minuta.

Stagnantna hipoksija podrazumeva svako stanje koje dovodi do redukcije u totalnom minutnom volumenu, povlačenju krvi i restrikciji u krvnom protoku. Iako arterijska krv sadrži normalnu količinu kiseonika pod normalnim pritiskom, on ne dopire do tkiva u normalnoj količini. Otkazivanje srca, šok, kontinuirano disanje pod povišenim pritiskom i produženo dejstvo G ubrzanja u letnim manevrima proizvode stagnantnu hipoksiju. Lokalna celularna hipoksija može se javiti kao rezultat izlaganja ekstremnoj spoljnoj temperaturi ili promenama u položaju tela koje smanjuju lokalni protok krvi. Hiperventilacija takođe može da uzrokuje redukovan cerebralni krvni protok i rezultira cerebralnom stagnantnom hipoksijom. Krvni ugrušci i mehurići gasa (kao u dekompresionoj bolesti) mogu da izazovu plućnu emboliju i izazovu stagnantnu hipoksiju.

Histotoksična hipoksija podrazumeva da su sve ćelije tkiva otrovane i da zbog toga ne mogu da adekvatno iskoriste kiseonik. Metabolički poremećaji ili trovanje citohrom oksidaza enzim sistema, može rezultirati u nemogućnosti ćelije da upotrebi molekularni kiseonik. Samo citohrom az molekuli mogu da vrše transfer elektrona molekularnom kiseoniku u finalnoj fazi celularne respiracije. Etil alkohol, cianidi i hidrogen sulfid inhibiraju citohrome a+az kompleksa i rezultiraju histotoksičnom hipoksijom.

Odgovori životinjskog organizma na hipoksiju su kompleksni i dalekosežni. Oni zavise pored ostalog i od žestine i od stepena nametnute hipoksije . Žestoka iznenadna hipoksija, koju iskuse avijatičari prilikom gubitka pritiska u kabini na visini, izaziva drugačije efekte od iste visine dostignute od strane planinara, posle nedelja aklimatizacije, dok ljudi koji su celog života izloženi visini razvijaju dalje promene u odgovoru na hipoksiju, čak i u poređenju sa dobro aklimatizovanim stanovnicima nizije.

Odgovor na hipoksiju može biti podeljen u četiri kategorije, prema dužini trajanja hipoksije.

1. Akutna hipoksija, od nekoliko sekundi do jednog ili dva sata.
2. Hronična hipoksija od nekoliko sati do mnogo godina i podrazumeva stanovnike nizije koji odu na visinu, subjekte eksperimenata u komorama, planinare koji žive i rade na visini u gradovima Južne Amerike i Tibeta.
3. Životno- trajna hipoksija, domoroce koji su rođeni, odgajeni i žive na visini.
4. Vrste koje žive na visini generacijama.

Hipoksija izaziva efekte na celularnom nivou i remeti normalne funkcije tela. Pošto su najviši oksigeni zahtevi vezani za vidno, miokardno i nervno tkivo, ova tkiva su pogođena mnogo lakše nego druga tkiva.

Respiratorni sistem

Jedan od prvih efekata, viđen kod osobe koja postaje hipoksična na visini je porast u dubini disanja. Sledeći efekat je porast respiratorne frekvence. Ovi efekti su izazvani aortnim i karotidnim hemoreceptorima, koji su osetili smanjen pritisak kiseonika u krvi i signalizirali respiratornom centru da započne kompenzatorne napore. Porast u ventilaciji počinje na 1200m, ali nije značajan dok se arterijska oksigena saturacija ne snizi na 93% na visini oko 2400m. Maksimalni odgovor javlja se na 6700m, gde je respiratorni volumen skoro udvostručen. Veći deo porasta odnosi se na tidalni volumen, pre nego na respiratornu frekvencu. Sa porastom u pulmonalnoj ventilaciji, dolazi do pada alveolarne tenzije ugljen dioksida i porasta oksigene tenzije. Redukcija ugljen dioksida dovodi do sniženja koncentracije hidrogen jona i porasta pH. Ova promena je zabeležena od strane hemoreceptora koji refleksno vrše depresiju respiracije.

Kardiovaskularni sistem

Kada se oksigena saturacija spusti na 87% simptomi hipoksije postaju evidentni. Oksihemoglobin saturacija ispod 65% smatra se kritičnom, jer simptomi hipoksije postaju žestoki i svest ostaje očuvana samo kratko vreme. U poređenju sa respiratornim i nervnim sistemom, kardiovaskularni sistem je relativno otporniji na hipoksiju. Kardiovaskularni odgovori su po prirodi refleksni i odgovor na hipoksičnu stimulaciju sastoji se od nekoliko tkivnih struktura: aortnih i karotidnih hemoreceptora, centralnog nervnog sistema i srca. Refleksno prilagođavanje deluje u integrisanom obliku da bi podiglo srčanu frekvencu, umereno podiglo sistolni krvni pritisak i izvršilo redistribuciju krvi da poboljša cirkulaciju mozga i srca. Srčana frekvenca progresivno raste na visini od 1200m i svoj maksimum dostiže na 6700m.

Centralni nervni sistem

Najvažnija promena u cirkulaciji, tokom izlaganja visini, javlja se na mozgu. Tokom izlaganja visini, cerebralni krvni protok se snižava zbog sekundarne vazokonstrikcije, izazvane padom arterijske tenzije ugljen dioksida. Ovaj pad se održava dok arterijski PO₂ ne padne na 50 do 60 mmHg, kada hipoksija, potentni vazodilatator, nadvlada hipokapnijsku vazokonstrikciju i napravi porast cerebralnog krvnog protoka. Pošto retina oka i centralni nervni sistem imaju velike zahteve za kiseonikom, oni su napadnuti nedostatkom kiseonika. Hipoksija snižava vizuelne i cerebralne performanse. Efekti su u direktnoj proporciji sa dužinom i žestinom izlaganja. Ako kiseonički nedostatak postane akutan ili produžen, cerebralna aktivnost prestaje i sledi smrt.

Hipoksija je posebno opasna jer njeni znaci i simptomi obično ne izazivaju nelagodnost i bol. Početak simptoma je podmukao. Individualne i dnevne varijante tolerancije se javljaju. Efekat hipoksije počinje odmah nakon uspona na visinu. Ispod 3000m, deficit je obično tako suptilan da normalno prolazi nezabeležen. Pogoršanje noćnog vida i pospanost su obično jedine zabeležene pritužbe.

Intelektualno pogoršanje je rani znak hipoksije. Mišljenje je usporeno i računanje nepouzdano. Fiksacija i tendencija da se ponavlja tok akcija su česti. Memorija je nepouzdana posebno za događaje iz neposredne prošlosti. Rasuđivanje je loše i vreme reakcije odloženo.

Tretman hipoksije je primena 100% kiseonika, određivanje tipa hipoksije i prema tome i tretmana. Oporavak hipoksije je unutar sekundi ako je snabdevanje kiseonikom dovoljno. Prevencija hipoksije se obezbeđuje ako je dovoljno kiseonika da se obim alveolarnog PO₂ održi između 60 i 100 mmHg.