Disfunzione mitocondriale:l’ETC svolge un ruolo cruciale nella fosforilazione ossidativa, il processo attraverso il quale i mitocondri producono adenosina trifosfato (ATP), la principale valuta energetica cellulare. L'ossigeno funge da accettore di elettroni nel Complesso IV (citocromo c ossidasi) nell'ETC, facilitando la sintesi di ATP. Senza ossigeno, l’ETC non può completare la sua funzione, portando ad una ridotta produzione di ATP da parte dei mitocondri.
Accumulo di elettroni e squilibrio Redox:quando il flusso di elettroni attraverso l'ETC viene interrotto a causa dell'assenza di ossigeno, gli elettroni iniziano ad accumularsi in vari complessi, in particolare nel Complesso III (ubichinone-citocromo c ossidoreduttasi). Questo accumulo porta ad uno squilibrio redox, dove nel sistema ci sono più elettroni di quanti possano essere accettati dall’ossigeno disponibile.
Aumento della generazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS):il flusso anomalo di elettroni e l'accumulo di trasportatori di elettroni nell'ETC possono comportare un aumento della produzione di specie reattive dell'ossigeno, come il superossido (O2-) e il perossido di idrogeno (H2O2). Questi ROS vengono solitamente generati come sottoprodotti della fosforilazione ossidativa, ma in assenza di ossigeno la loro produzione può diventare eccessiva, portando allo stress ossidativo cellulare.
Acidosi metabolica:in condizioni aerobiche, la completa ossidazione del glucosio attraverso l'ETC contribuisce alla produzione di bicarbonato (HCO3-), che aiuta a mantenere l'equilibrio del pH nel corpo. Tuttavia, quando manca l'ossigeno, la degradazione del glucosio porta all'accumulo di acido lattico a causa del metabolismo anaerobico, con conseguente acidosi metabolica.
Danno cellulare e morte:l'accumulo di specie reattive dell'ossigeno e l'acidosi metabolica possono causare gravi danni cellulari e, infine, portare alla morte cellulare se la privazione di ossigeno è prolungata. La combinazione di ridotta produzione di energia, squilibrio redox e stress ossidativo interrompe l’omeostasi cellulare, danneggiando proteine, lipidi e DNA. Ciò può provocare disfunzioni cellulari, portando al collasso degli organi e potenzialmente contribuendo a varie condizioni patologiche in assenza di un sufficiente apporto di ossigeno.
