Основными причинами сдвигов обмена веществ в условиях повышенного давления воздуха являются изменения газообмена, дыхательной функции крови и кислотно-основного состояния. Снижение газообмена приводит к изменению транспорта газов кровью, уменьшению потребления кислорода тканями, замедлению выведения и накоплению СО2 в организме. В свою очередь, это приводит к угнетению окислительно-восстановительных процессов и появлению в организме недоокисленных продуктов. Со стороны углеводного обмена отмечаются умеренная гипергликемия, значительное увеличение содержания молочной кислоты и уменьшение пировиноградной кислоты. Эти сдвиги связаны в основном с угнетением окислительно-восстановительных процессов и переходом к анаэробному окислению углеводов и приводят к значительному снижению энергообмена и физической работоспособности. Изменения обмена белков проявляются некоторым повышением содержания общего белка крови в основном за счет глобулиновых фракций при уменьшении альбумино-глобулинового коэффициента. Увеличивается остаточный азот крови, существенно уменьшается выделение общего азота с мочой. Это может свидетельствовать о нарушении окисления белков.

В исследованиях на животных было показано, что после пребывания под повышенным давлением воздуха в крови в 1,5—2 раза повышается содержание общих липидов, особенно бета-липопротеидов, возрастает активность липазы крови, в крови появляются свободные жирные кислоты. Холестерин изменяется разнонаправленно, но чаще в сторону повышения. Значительно возрастает концентрация билирубина, его прямая и непрямая фракции, что свидетельствует о нарушении функции клеток печени и о повышенном разрушении эритроцитов. Для водно-солевого обмена в условиях повышенного давления характерно некоторое уменьшение количества плазмы, концентрации калия, натрия и кальция в крови, а также увеличение их содержания в моче, что можно объяснить усилением почечного кровотока, клубочковой фильтрации и проницаемости капилляров.

Изучение витаминного обмена показало, что при воздействии повышенного давления воздуха почти вдвое уменьшается экскреция аскорбиновой кислоты, повышается выведение тиамина, рибофлавина и N-метилникотинамида, что можно рассматривать как преимущественно адаптационные сдвиги в тканевом обмене и течении окислительно-восстановительных процессов. Уменьшение экскреции аскорбиновой кислоты можно объяснить ее окислением и распадом в результате действия повышенного парциального давления кислорода, а повышенная экскреция витаминов группы В может быть связана с усиленным распадом соответствующих ферментов или с затруднением их синтеза. Указанные изменения витаминного обмена свидетельствуют о необходимости профилактической витаминизации водолазного состава и медицинского персонала, подвергающихся воздействию повышенного давления.

Весьма чувствительными к действию гипербарических факторов оказались ферментативно-гормональные системы. После воздействия повышенного давления значительно возрастают концентрации катехоламинов и оксикортикостероидов в крови, а также кортикостероидов в моче. Выраженное повышение активности аспартаттрансаминазы и аланинтрансаминазы свидетельствует о нарушении метаболизма в миокарде и печени. Наблюдаются также повышение активности лизосомных ферментов (кислой фосфатазы и рибонуклеазы) и снижение активности сывороточных гидролаз (пероксидазы, цитохромоксидазы, фосфорилазы и холинэстеразы), что в первую очередь является следствием нарушения тканевого дыхания. Каталаза крови при кратковременных воздействиях давления возрастает вследствие ускоренного разрушения эритроцитов, а при повторных воздействиях ее активность снижается, что может быть обусловлено образованием в организме свободных окислов, радикалов и перекисных соединений под действием повышенного парциального давления кислорода. Большинство биохимических показателей возвращается к исходному уровню в течение 5—7 суток.

Работа водолазов под водой сопровождается весьма высокими энерготратами. Однако в межспусковой период основной обмен у большинства снижен на 15-30 % по сравнению со стандартами для данной категории лиц.