Hipoksemia to stan chorobowy, który występuje, gdy organizm nie może uzyskać wystarczającej ilości tlenu. Przewlekła hipoksemia występuje, gdy organizm ma długie okresy niskiego poziomu tlenu we krwi tętniczej. Stan ten zwykle występuje, gdy dana osoba ma anemię, pierwotny niedobór hemoglobiny lub chorobę płuc. Potencjalne powikłania przewlekłej hipoksemii obejmują nadciśnienie płucne — podwyższone ciśnienie krwi w płucach — upośledzenie funkcji mózgu, zawał serca, niedotlenienie i wtórną czerwienicę.
Wysokie ciśnienie krwi w płucach wynikające z przewlekłej hipoksemii jest spowodowane niskim poziomem tlenu we krwi tętniczej, co może być spowodowane zwężeniem mniejszych naczyń krwionośnych i uniemożliwieniem przepływu przez nie normalnej objętości krwi. Kiedy ciśnienie krwi w tętnicach płucnych — tętnicach płucnych — jest wyższe niż normalnie, podnosi ciśnienie krwi w prawej komorze serca. To zmusza serce do cięższej pracy, aby pompować krew, co może prowadzić do uszkodzenia tkanki serca. Z biegiem czasu przewlekła hipoksemia może nadal uszkadzać tkankę serca, aż uszkodzenie stanie się tak duże, że spowoduje uszkodzenie prawej strony serca, co powoduje zawał serca.
Podobnie jak inne narządy w ciele, mózg do prawidłowego funkcjonowania wymaga stałego dopływu tlenu. Kiedy mózg jest pozbawiony tlenu podczas przewlekłego niedotlenienia, może to spowodować słabą ocenę sytuacji i utratę koordynacji. Utrata tlenu do mózgu może również powodować euforię, czyli intensywne uczucie szczęścia, uniesienia, podniecenia i dobrego samopoczucia.
Kiedy komórki organizmu są pozbawione tlenu z powodu przewlekłej hipoksemii, może to spowodować niedotlenienie. Niedotlenienie to ogólnie niski poziom tlenu we krwi, który może wpływać na całe ciało – w tym momencie nazywa się to niedotlenieniem uogólnionym – lub regionem ciała – znanym jako niedotlenienie tkanek. Może powodować bóle głowy, zmęczenie, duszność, nudności, aw skrajnych przypadkach utratę przytomności, śpiączkę, drgawki, priapizm, sinicę i śmierć.
Czerwienica wtórna to nazwa nadawana, gdy szpik kostny wytwarza zbyt wiele czerwonych krwinek w odpowiedzi na niski poziom tlenu we krwi. Niski poziom tlenu powoduje wysoką produkcję erytropoetyny (Epo), rodzaju enzymu wytwarzanego przez nerki i wątrobę. Enzym dostaje się do czerwonego szpiku kostnego i powoduje, że zaczyna on wytwarzać czerwone krwinki w procesie zwanym erytropoezą. Czerwone krwinki przenoszą tlen we krwi, więc więcej czerwonych krwinek jest wytwarzanych w organizmie w celu podniesienia poziomu tlenu we krwi. Powszechnymi objawami czerwienicy wtórnej są zawroty głowy, duszność, zmęczenie lub osłabienie fizyczne, przewlekły kaszel i bezdech senny.