ในโรค เช่นเดียวกับในบางสถานการณ์ที่มีการปรับเปลี่ยนทางสรีรวิทยา ปริมาณของฮีโมโกลบินอาจลดลงต่ำกว่าระดับปกติ ภาวะที่เรียกว่าโรคโลหิตจาง หรืออาจเพิ่มขึ้นสูงกว่าปกติ ซึ่งนำไปสู่ภาวะเม็ดเลือดแดงแตก (หรือที่เรียกว่าภาวะเม็ดเลือดแดงแตก)ในภาวะโลหิตจาง เลือดสามารถนำพาออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อได้ในปริมาณที่น้อยลง ซึ่งเป็นภาวะที่กระตุ้นให้ปอดเพิ่มอัตราการหายใจเพื่อรับออกซิเจนมากขึ้น และหัวใจจะเพิ่มอัตราการหายใจเพื่อเพิ่มปริมาตรของเลือด ส่งไปยังเนื้อเยื่อ ภาวะโลหิตจางเกิดขึ้นเมื่อ (1) วิตามินเม็ดเลือด การผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงและฮีโมโกลบินช้ากว่าอัตราการทำลายตามปกติ (2) การทำลายมากเกินไปเกินการผลิต หรือ (3) การสูญเสียเลือดเกิดขึ้น โดยปกติไขกระดูกสามารถเพิ่มการผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงได้มากถึงหกเท่าถึงแปดเท่าผ่านอัตราการพัฒนาที่เพิ่มขึ้นจากสารตั้งต้นดั้งเดิม ภาวะโลหิตจางเกิดขึ้นเมื่อสมดุลปกติที่ดีระหว่างการผลิต การทำลาย และการสูญเสียทางสรีรวิทยาเสียไป และเม็ดเลือดแดงไม่ได้รับการเร่งให้อยู่ในระดับที่เพียงพอที่จะสร้างค่าปกติของเลือดอีกครั้ง ไขกระดูกตอบสนองต่อการทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงที่เพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มอัตราการผลิต