Expunerea acuta la frig cauzeaza tahicardie, activitatea cardiaca crescuta, vasoconstrictie periferica si rezistenta vasculara periferica crescuta secundar stimularii simpatice. Pe masura ce temperatura corpului scade sub 320C, conducerea cardiaca este alterata si frecventa si debitul cardiac scad. Fibrilatia atriala cu raspuns ventricular scazut este frecventa sub 320C si fibrilatia ventriculara poate aparea sub 280C. Modificarile electrocardiografice includ unda caracteristica Osborn (J) (o deflexiune pozitiva, aparand la jonctiunea complexului QRS cu segmentul ST).
Vasoconstrictia periferica sunteaza sangele catre circulatia centrala si creste volumul sangvin central; apare diureza (diureza de frig) tinzand sa scada volumul intravascular intr-o maniera compensatorie. Printr-o expunere prelungita la frig, combinatia dintre diureza la frig, pierderile aditionale de volum datorate rezorbtiei alterate a sodiului si a apei de catre rinichi (din cauza functiei necorespunzatoare a mecanismelor epiteliale de transport) si schimburilor lichidului intravascular cu cel intracelular si edemele periferice poate cauza depletie severa de volum si hipotensiune. La randul ei depletia de volum duce la hemoconcentratie si vascozitate sangvina crescuta care predispun la tromboza. Dimpotriva, sangerarea datorata coagularii ineficiente la temperaturi joase, trombocitopenia si coagularea intravasculara diseminata pot chiar cauza traume minore, rezultand pierderi semnificative de sange.
Dezechilibrele acido-bazice si electrolitice depind de durata expunerii la frig. Acidoza lactica, datorata scaderii perfuziei tesutului periferic, poate duce la o alcaloza respiratorie compensatorie. in caz de hipotermie severa, depresia respiratiei poate cauza acidoza respiratorie. Nivelurile electrolitilor din ser sunt de obicei normale, dar intrarea potasiului in celule poate cauza hipokaliemia in absenAa traumatismului sau a rabdomiolizei.
Expunerea la frig poate induce bronhoree si bronhospasm. Tahipneea precoce este urmata de hipoventilatie pe masura ce hipotermia devine mai severa. Scaderea statusului mental predispune la aspiraAie din cauza pierderii reflexului de tuse si eructatie si poate aparea edemul pulmonar. Deplasarea curbei de disociere a oxigenului de hemoglobina la stanga la temperaturi joase afecteaza aportul de oxigen la tesuturile hipotermice, afectare diminuata prin scaderea necesitatilor tisulare de oxigen datorata metabolismului scazut.
Manifestarile sistemului nervos sunt variate. Fluxul fangvin cerebral scade si viteza de conducere nervoasa este incetinita pe masura ce metabolismul neuronal scade. Manifestarile includ disartrie, ataxie, amnezie, halucinatii, confuzie, reflexe pupilare incetinite si reflexele tendinoase profunde intarziate; ultimul fenomen poate face greu de recunoscut hipotiroidismul in prezenta hipotermiei. Hipotermia cronica poate fi primara sau o cauza care contribuie la modificarea statusului mental la persoanele in varsta. Indivizii hipotermici isi pot da hainele jos din cauza ca se simt incalziti („dezbracare paradoxala”). Coma din hipotermia severa poate fi asociata cu o electroencefalograma izoelectrica (EEG); in aceasta situatie EEG izoelectric nu indica moartea creierului si poate fi reversibila.
Secretia crescuta de hormoni hipotalamici eliberatori prin expunere la frig determina o secretie crescuta de ACTH si hormon stimulator tiroidian (TSH). Nivelurile cortizolului seric si ale catecolaminelor cresc impreuna cu alte modificari acute. Eliberarea acuta de vasopresina prin cresterea volumului sanguin central contribuie la diureza la frig. Nivelurile serice ale hormonilor tiroidieni nu cresc decat lent si nivelurile de tiroxina libera serica raman normale la indivizii eutiroidieni. Hipotermia moderata pana la severa inhiba actiunea insulinei si duce la utilizarea scazuta a glucozei si hiperglicemie, cu exceptia situatiei cand hipoglicemia este o cauza a hipotermiei. Hipotermia severa inhiba eventual eliberarea si actiunea ACTH si a hormonilor steroizi.
Hipomotilitatea intestinala este frecventa in hipotermia moderata. Metabolismul hepatic scazut poate prelungi timpul de injumatatire seric al componentelor in mod normal epurate de ficat. Pancreatita si hiperamilazemia apar la jumatate din pacienti dupa reincalzire. Este neclar daca hipotermia in sine cauzeaza pancreatita din cauza abuzului de etanol, un factor obisnuit in hipotermie, sau este o cauza independenta de pancreatita.