缺氧性細損傷主要為細胞膜、線粒體溶酶體的變化。

　　1、細胞膜的變化

　　在細胞內ATP含量減少以前，細胞膜電位已開始下降。其原因為細胞膜對離子的通透性增高，導致離子順濃度差透過細胞膜。

　　（1）鈉離子內流：Na+內流使細胞內Na+濃度增加，可激活Na+－K＋泵以泵出Na+，從而消耗ATP.ATP消耗量增多可促使線粒體氧化磷酸化過程增強，嚴重缺氧時，線粒體呼吸功能降低使ATP生成減少，以至Na+－K＋泵不能充分運轉，進一步使細胞內Na+增多。細胞內Na+的增多促使水進入細胞，導致細胞水腫。血管內皮細胞腫脹可堵塞微血管，加重微循環缺氧。

　　（2）鉀離子外流：K＋外流使細胞內缺K＋。而K＋為蛋白質包括酶等合成代謝所必需。細胞內缺鉀將導致合成代謝障礙，酶的生成減少，將進一步影響ATP的生成和離子泵的功能。

　　（3）鈣離子的內流：細胞外Ca2+濃度比胞漿中游離Ca2+高1000倍以上。細胞內Ca2+逆濃度外流和肌漿網、線粒體逆濃度差攝Ca2+均為耗能過程。當嚴重缺氧時使細胞膜對Ca2+的對通透性增高量Ca2+內流將增加；ATP減少將影響Ca2+的外流和攝取，使胞漿Ca2+濃度增高。Ca2+增多可抑制線粒體的呼吸功能；可激活磷脂酶，使膜磷脂分解，引起溶酶體的損傷及其水解酶釋出；還可激活一種蛋白酶，使黃嘌呤脫氫酶（D型）轉變為黃嘌呤氧化酶（O型）。由此增加自由基的形成，加重細胞的損傷。

　　2、線粒體的變化

　　細胞內的氧約有80－90%在線粒體內用于氧化磷酸化生成ATP，僅10～20%在線粒體外用于生物合成、降解及生物轉化（解毒）作用等。輕度缺氧或缺氧早期線粒體呼吸功能是增強的。嚴重缺氧首先影響線粒體外氧的作用，使神經介質的生成和生物轉化過程等降低，當線粒體部位氧分壓降到監界點0.1kPa（＜1mmHg）時，可降低線粒休的呼吸功能，使ATP生成減少。呼吸功能降低主要因脫氫酶活性下降，嚴重時線粒體可出現腫脹、嵴崩解、外膜破裂和基質外溢等病變。

　　3、溶酶體的變化

　　缺氧時因糖酵解增強，乳酸生成增多，和脂肪氧化不全使其中間代謝產物酮體增多。導致酸中毒。pH降低可引起磷脂酶活性增高，使溶酶體膜磷脂被分解，膜通透性增高，結果使溶酶體腫脹、破裂，和大量溶酶體酶的釋出，進而導致細胞本身及其周圍組織的溶解、壞死。