Dosadašnje shvatanje transporta kiseonika u uslovima hiperbarične oksigenacije-HBO (visokog parcijalnog pritiska udahnutog kiseonika-pO₂) zasniva se na više pogrešnih postulata:

• Da je alveolarni pO₂ identičan arterijskom pO₂
  Stav o prostom prenošenju vrednosti pO₂ iz alveole u krv dovelo je do početne zabune pa se često u stručnim radovima sreće podatak da je „izmeren“ arterijski pO₂ od 1500 mmHg do 1800 mmHg i više. Čak i istraživanja podržana transkutanom oksimetrijom (TcpO₂) govore o izmerenim perifernim pO₂ od 500 mmHg i više?!^1,2,3
• Predhodna zabluda vodi u narednu, da je tako visoki pO₂ moguće transportovati do ćelije kao krajnjeg potrošača.
• Iz predhodnih tvrdnji proističe stav da su tako visoki pO₂ uzrok burne oksidacione aktivnosti kiseonika na nivou ćelije te je zbog toga kiseonik proglašen «najsnažnijim univerzalnim biološkim otrovom». Primena kiseonika kao leka zavisi od ove konstatacije.

U uslovima ekstremne hiperoksije kiseonik može izazvati biološku povredu tkiva dvojako: direktno, izazivajući autooksidaciju velikog broja proteina i njihovu inaktivaciju i indirektno, kao prekursor snažnih oksidanata koji izazivaju peroksidaciju biomolekula.^4,5,6,7,8,9

Kliničke manifestacije toksičnih efekata kiseonika (ROS) mogu se klasifikovati kao:

1. Paul-Bertov efekat (toksične manifestacije na CNS, kiseonikova epilepsija), 1847. g.
2. Lorain-Smithov efekat (toksične manifestacije na plućima), 1889. godine.
3. Terryev efekat (retrolentalna fibroplazija), 1942.g. (pobijeno 2001. g.). ¹⁰
4. Hronične toksične manifestacije s poremećajem funkcije autonomnog nervnog sistema i dugotrajnim spazmom perifernih krvnih sudova.
5. Slobodnoradikalske bolesti (Free radical diseases), Halliwell-Gutteridge, 1999. g.¹¹

Organizam svojim višestrukim odbrambenim mehanizmima sprečava ekstremnu hiperoksiju čak i ako ga veštački stavimo u takve uslove kao tokom terapijskih tretmana hiperbaričnom oksigenacijom ili specijalnih ronilačkih aktivnosti. U normalnom životu hiperoksija ne postoji, ali postoi povećana potrošnja kiseonika. Fizioloski mehanizmi odbrane organizma od viška kiseonika mogu se podeliti u nekoliko nivoa ili linija odbrane:

1. Plućno-krvna barijera (alveolo-kapilarna).
2. Nervna kontrola protoka krvi.
3. Krvno-krvna barijera (tranziciona uloga plazme).
4. Krvno-ćelijska barijera.
5. Ćelijska kontrola utilizacije kiseonika.
6. Kontrola oksidacionih procesa u mitohondriji i antioksidativna zaštita.

Prva linija odbrane je plućno-krvna barijera. Transport kiseonika je ograničen, strogo kontrolisan i dobro definisan fiziološki proces. Transport kroz alveolokapilarnu membranu se obavlja difuzijom i zavisi od gradijenta pritisaka, površine difuzione membrane (oko 100m²) i protoka krvi. Rastvaranje kiseonika u tečnoj fazi krvi (plazmi) je ograničeno koeficijentom rastvoljivosti za kiseonik (0,024 mlO₂/ml plazme), a količina vezanog kiseonika za hemoglobin zavisi od hemijskih karakteristika molekula hemoglobina i može da veže 4 molekula kiseonika (1grHb vezuje 1.34 do 1.39 mlO₂).

Količina vezanog kiseonika za hemoglobin je apsolutno limitirana bez obzira na PO₂. Količina rastvorenog kiseonika u plazmi raste sa porastom alveolarnog PO₂, shodno Henry-jevom zakonu i koeficijentu rastvorljivosti. Ukupana količina kiseonika koji se transportuje krvlju raste samo na račun rastvorenog kiseonika u plazmi. Tako da je ukupni kapacitet krvi za transport kiseonika prva i najvažnija mera zaštite organizma od viška kiseonika i najverovatnije je evolucioni zaštitni mehanizam jer je koncentracija kiseonika u atmosveri od nastanka do danas u stalnom porastu.

Dugotrajno višednevno izlaganje pluća povišenoj koncentraciji kiseonika dovodi do zadebljanja aveolokapilarne mebrane i smanjenja vitalnog kapaciteta. To je reverzibilni kompenzatorni mehanizam zaštite kojim se smanjuje količina difundovanog kiseonika. Takođe jedna od mera odbrane i kontrole transporta kiseonika sa mogućim krajnjim nepovoljnim zdravstvenim efektom ako se izlaganje visokim parcijalnim pritiscima nastavi (Lorain-Smith-ov efekat).

Druga linija odbrane je autonomna nervna kontrola protoka krvi. Centralni i periferni hemoreceptori koji su smešteni u lumenu krvnih sudova (karotidna tela i aortna tela) reaguju na promene količine kiseonika i ugljendioksida rastvorenog u plazmi. Na osnovu tih informacija, atonomni nervni sistem (simpatički i parasimpatički) kontroliše tonus i lumen prekapilarnog krvnog suda i reguliše kapilarni krvni protok i količinu kiseonika koja će biti dostupna ćeliji i tkivu u određenoj regiji. Porast količine kiseonika u krvi dovodi do snažne vasokonstrikcije u svim zdravim krvnim sudovima i u svim zdravim tkivima. Inverzija postoji samo u vaskularnoj mreži pluća, fiziološka inverzija (vasodilatacija i bronhodilatacija) i u zonama hipoksije (hipoksična vasodilatacija).

Treća linija odbrane je tečna tranziciona zona unutar samog krvnog suda. Hemoglobin nosi kiseonik koji je hemijski vezan labavim vezama i potreban je hemijski signal za otpuštanje kiseonika (2-3 DFG, acidobazni status,...). Kiseonik otpušten sa hemoglobina mora biti rastvoren u plazmi da bi dalje bio transportovan difuzijom. Plazma može da primi ograničenu količinu u skladu sa koeficijentom rastvorljivosti. Koliko će kiseonika biti prosleđeno sa hemoglobina do tkiva zavisi od toga koliko će kiseonika prizeti plazma i koliko će kiseonika preuzeti tkivo iz plazme. Hemoglobin je praktično rezerva kiseonika u transportu.

Četvrta linija odbrane je kontrola transporta od kapilarne membrane do ćelijske membrane i zavisi isključivo od kapaciteta tečnosti za rastvaranje kiseonika. Ako prihvatimo podatak da je 60% telesne mase tečnost onda možemo shvatiti koliku rezervu kiseonika nosi tečnost na samim vratima ćelije kao krajnjeg potrošača. Kiseonikom saturirana tkivna tečnost je praktično rezerva kiseonika u potrošnji. Transport kiseonika iz plazme krvne kapilare do ćelije se obavlja difuzijom kroz telesne tečnosti i zavisi od gradijenta pritisaka. Naš stav je da su telesne tečnosti (plazma, citosol) tranziciona zona, tojest kontrola količine transportovanog kiseonika od hemoglobina do krajnjeg potrošača. Činjenica je da plazma u atmosferskim uslovima normoksije može da primi jasno ograničenu količinu kiseonika, oko 0,13 mmol/L. Ukupni kapacitet plazme za kiseonik raste proporcionalno s porastom parcijalnog pritiska udahnutog kiseonika, bilo da ga prima na nivou pluća ili iz hemoglobina na nivou kapilara i tu ograničenu količinu predaje telesnim tečnostima.

Peta linija odbrane je na ćelijskom nivou (ćelijska utilizacija). Ostaje nedovoljno razjašnjen mehanizam transporta molekula kiseonika kroz biološke  membrane do citosola i ćelijskih organela, kao i transport kroz membrane ćelijskih organela, na prvom mestu mitohondrije. Prost proces difuzije rastvorenog kiseonika može biti prihvaćen samo uz konstataciju da je koeficijen rastvorljivosti kiseonika u plazmi, ekstraćelijskoj i intraćelijskoj tečnosti, suštinski kontrolni mehanizam. Recimo, povećana ćelijska potrošnja uzrokuje povećano povlačenje kiseonika iz tečne faze tkiva i plazme, što onda uzrokuje povećano otpuštanje sa hemoglobina (mioglobina, neuroglobina, citoglobina). Unutrašnji milje ćelije jeste homeostatska sredina u opsegu optimalnih vrednosti, pa je tako i količina kiseonika određena u nekim granicama, a to se ne može objasniti samo difuzijom. Naša je pretpostavka da je prenos kiseonika kroz ćelijsku membranu kontrolisan, za sada nepoznatim mehanizmima (oxyporini – dr Živković), shodno ćelijskim potrebama za kiseonikom. Što bi značlo da ćelija «diše», kontroliše i menja svoju «respiraciju» prema trenutnim potrebama.

Šesta linija odbrane. Kiseonik je kontrolisano oksidaciono sredstvo. Slabo je reaktivan u organizmu zbog visoke energije aktivacije, paramagnetičnosti, triplet osnovnog stanja i paralelnih spinova nesparenih elektrona. Kontrolisana oksidaciona reakcija je veoma značajna mera zaštite ćelije i tkiva kao i kaskadni sitem citohrom oksidaza na nivou mitohondrije. Šesta linija odbrane je antioksidativna odbrana. Najvažniji mehanizam je postojanje enzimskih sistema, čistača kiseonikovih radikala unutar i van ćelije: superoksid dismutaza (SOD i ECSOD), katalaza (KAT), glutation peroksidaza (GSH-Px) i glutation reduktaza (GR)), koji neutrališu superoksidne anjone, vodonik peroksid i lipidne perokside. Pomoćna, egzogena linija antioksidativne odbrane su neenzimske supstance koje neutrališu slobodne radikale (vitamin E, vitamin C, glutation (GHS), koenzim Q₁₀). Prisutna je i odbrana fizičkom aspiracijom senzitivnih biomolekula od strane intaktne ćelijske membrane.

Tokom evolucionog usavršavanja ljudski organizam je izgradio moćne mehanizme zaštite od oksidacionih procesa unutar ćelije i uspešno ograničio transport kiseonika čak i u ekstremnim uslovima hiperoksije. Istina je da hemoglobin nosi uvek istu količinu kiseonika bez obzira na porast opšteg pritiska i porast parcijalnog pritiska udahnutog kiseonika. Istina je i da se količina kiseonika nošena plazmom višestruko (do 20 puta) poveća, ali je ukupna količina ograničena koeficijentom rastvorljivosti i u terapijskim procedurama ne prelazi 200ml O₂/3L plazme (oko 9 mmol/L).  U okvirima terapijskih pO₂ praktično nema opasnosti ot toksičnih mannifestacija sem kod krajnje iscrpljenih organizama kod kojih su urušeni sistemi antioksidativne odbrane. Uloga plazme kao nosioca i posrednika u transportu kiseonika između hemoglobina i tkiva je od suštinskog značaja. Kiseonik vezan za hemoglobin je značajna kompenzatorna rezerva skoro za sva stanja kod kojih je povišena potreba organizma za kiseonikom, a HBO omogućava da i plazma postane značajan rezervoar kiseonika, posebno u uslovima tkivne hipoksije ili anoksije