Podle Dr. K. David Sawatzky
Původně publikoval v Diver Magazine, Vydání Prosinec 2008/Leden 2009 tento článek je Součástí I dvou část článku o otravu kyslíkem.
častým problémem při potápění je příliš mnoho kyslíku (hyperoxie). V tomto článku přezkoumám mechanismus kyslíkové toxicity a v následném článku přezkoumám příznaky a příznaky kyslíkové toxicity.
vzduch se skládá z 21% kyslíku (O2). Požadujeme, aby O2 přežila a bez O2 umřeme velmi rychle., Naše těla se vlastně nestarají o to, jaké procento O2 dýcháme, reagují na částečný tlak O2 (PO2).
Na povrchu parciální tlak O2 ve vzduchu je 0.21 ATA (0.21 * ATA 1.0 = 0.21 ATA). Jak jsme viděli v posledním sloupci, pokud jsme mladé a zdravé naše tělo provádět velmi dobře v parciální tlaky O2 dolů 0.16 ATA a můžeme snadno tolerovat pO2 0.12 ATA v klidu. Při chronické expozici se můžeme přizpůsobit ještě nižším pO2s.
při potápění jsme však obvykle vystaveni příliš vyšším pO2s., Lidské tělo je schopno bez problémů tolerovat zvýšené částečné tlaky kyslíku až do přibližně 0,45 ATA. Když pO2 stoupne nad tuto úroveň, nakonec se objeví toxické účinky. Toxický účinek kyslíku na plíce je primárně problémem dlouhých expozic (mnoho hodin nebo dokonce dnů) na PO2 mezi 0, 45 a 1, 6 ATA. U pO2s nad 1,6 ATA dochází k toxickým účinkům kyslíku na mozek (minuty až několik hodin) před toxickými účinky na plíce.,
Mnoho rekreačních potápěčů nebude muset starat o to, toxicita kyslíku, protože při potápění vzduchu, pO2 bude nikdy být dostatečně vysoká, dostatečně dlouho, aby způsobit problémy. Narkotický účinek dusíku způsobuje, že potápěči vzduchu omezují svou hloubku na maximálně 130 fsw (40 msw). V této hloubce dýchání vzduchu, pO2 je něco málo přes 1.0 ATA, příliš nízká, aby se starat o CNS toxicity. Omezená velikost našich dodávek vzduchu udržuje spodní časy dostatečně krátké, že se obvykle nemusíme obávat toxicity plic.,
mnoho rekreačních potápěčů však nyní potápí Nitrox s až 40% kyslíkem a někteří používají vyšší hladiny kyslíku nebo dokonce čistého kyslíku pro dekompresi. Když dýcháte vyšší procento kyslíku, toxické účinky jsou vidět v mělčích hloubkách. O2 ve vzduchu nedosahuje parciálního tlaku 1, 6 ATA až do hloubky 218 fsw (66 msw), mnohem hlouběji než rekreační potápěč půjde. O2 v Nitrox40 však dosáhne pO2 1, 6 ATA v hloubce pouze 99 fsw (30 msw), hloubka většina rekreačních potápěčů se bude potápět také pravidelně., Kromě toho, pomocí Nitrox umožňuje ponořit déle, než vyžaduje dekompresní zastaví, a dělat kratší dekomprese zastaví, pokud se dostanete do dekomprese. Jako výsledek, rekreační potápěči používají větší tanky, nebo více tanků, a dělat delší ponory. Tyto delší ponory také zvyšují riziko toxicity O2. Proto by všichni potápěči měli mít alespoň základní znalosti o toxicitě kyslíku.
kyslík je bezbarvý, bez zápachu, bez chuti a tvoří 20,98% objemu vzduchu. Toxicita kyslíku je funkce pO2, doba expozice a individuální variace., Existuje výrazný rozdíl v náchylnosti jedinců k toxicitě kyslíku a změně stejného jedince ze dne na den.
toxicita kyslíku je skutečně funkcí pO2 v buňkách a všechny buňky nakonec zemřou, pokud jsou vystaveny dostatečně vysokému pO2 po dostatečně dlouhou dobu. V životě, dýchání lidí však existují pouze dvě tkáně, o které musíme mít obavy, plíce a mozek. Toxické účinky kyslíku na tyto tkáně nás zneškodní dříve, než ostatní tkáně budou mít vážný problém., Chcete-li být naprosto správné, třetí tkáň se může stát problémem ve vzácných případech, kdy potápěč rebreather udělal hodně potápění, každý den, několik dní v řadě. Oko se může stát blízko. Tato „hyperbarická indukovaná krátkozrakost“ je mimo rozsah tohoto sloupce.
citlivost buňky na toxicitu kyslíku obecně souvisí s její rychlostí metabolismu. Klidová buňka je relativně odolná, zatímco aktivní buňka je náchylnější.
Tento další bod je rozhodující pro pochopení toxicity kyslíku., Normální kyslík je molekula složená ze dvou atomů kyslíku s vyváženým počtem protonů a elektronů, takže molekula nemá elektrický náboj. Tato normální molekula kyslíku není toxická!!
problém je v tom, že kdykoli existuje molekulární O2, tvoří další látky známé jako „kyslíkové radikály“. Kyslíkové radikály jsou vysoce reaktivní molekuly, vytvořené z kyslíku, které často obsahují alespoň jeden další elektron., Tyto molekuly jsou tvořeny kolizemi mezi molekulami kyslíku, kolizemi mezi kyslíkem a jinými molekulami a v důsledku metabolických procesů v buňkách. Příklady zahrnují superoxidové anionty, peroxid vodíku, hydroperoxy a hydroxylové radikály a singletový kyslík. Kyslíkové radikály se často vážou na další molekulu, se kterou přicházejí do styku, obvykle poškozují nebo mění tuto molekulu. Proto, kdykoli budete mít O2, budete mít O2 radikály. I kdyby existoval nějaký magický způsob, jak odstranit všechny kyslíkové radikály z nádrže kyslíku, okamžitě by se vytvořilo více., Počet radikálů O2 je úměrný parciálnímu tlaku O2.
existují stovky specifických chemických reakcí, které kyslíkové radikály mohou být zapojeny do tohoto poškození buňky, ale obecně existují tři způsoby, které způsobují poškození. První je inaktivací enzymů. Enzymy jsou proteiny, které fungují jako katalyzátory, což způsobuje reakce, které by se normálně nevyskytovaly při tělesné teplotě. Dělají to tím, že drží dvě molekuly, které mají reagovat přesně ve správné orientaci k sobě tak, aby se spojily., Výsledná molekula se uvolní a enzym začne znovu a opakuje proces tisíckrát. Pokud se změní tvar enzymu, molekuly nebudou drženy ve správné orientaci a reakce nenastane. Kyslíkové radikály způsobují zesítění sulfydrylových skupin, čímž mění tvar enzymu a inaktivují ho. Způsobují také změny ve tvaru proteinů odpovědných za transport iontů do a ven z buněk přes buněčnou membránu, což jim brání v fungování. Nakonec kyslíkové radikály způsobují peroxidaci různých lipidů v buňkách.,
všechny buňky u zvířat dýchajících kyslíkem mají způsoby, jak inaktivovat kyslíkové radikály a opravit některé z jejich škod. Dvě hlavní obrany jsou superoxid dysmutáza a kataláza. Oba tyto enzymy pomáhají udržovat dobrou zásobu redukovaného glutathionu. Redukovaného glutathionu má mnoho sulphydryl skupin a kyslíkové radikály, váží na nich, a tak být k dispozici, aby způsobit poškození buněk. Vitamíny E A C jsou také antioxidanty.
kyslíkové radikály jsou nejen důležité při potápění, ale v medicíně se stávají velmi důležitými., Jednou z metod, bílých krvinek (WBC) použít k zabít bakterie, je přiložit bakterie v membráně, a pak aplikovat kyslíkové radikály do vakuoly (WBC dělá O2 radikálů). Kyslíkové radikály skutečně zabíjejí bakterie. Kromě toho nyní víme, že radikály O2 jsou konečnou metodou poškození mnoha nemocí. Kyslíkové radikály jsou proto „dobré“ i „špatné“.
zdá se rozumné dospět k závěru, že pokud radikály O2 způsobí poškození buněk, užívání „antioxidantů“ by mělo pomoci snížit poškození., Výsledky mnoha dobře navržených studií dosud neprokázaly žádný přínos z užívání antioxidačních doplňků. Některé výhody byly prokázány, když se zvýšené množství antioxidantů konzumuje konzumací potravin s vysokým obsahem antioxidantů. To naznačuje, že v potravinách je zapotřebí něco jiného, aby se dosáhlo příznivého účinku antioxidantů,které nejsou k dispozici v doplňcích.
pointa je, že kdykoli O2 existuje, vytvoří se radikály O2. Počet radikálů O2 je úměrný počtu PO2. Všechny naše buňky mají obranu proti poškození způsobenému radikály O2., Při normálních po2s jsou naše buňky více než schopné opravit poškození způsobené radikály O2. Když se PO2 a počet radikálů O2 zvýší, dosáhne se bodu, kdy buňky nemohou opravit poškození tak rychle, jak se vyskytuje. Proto se poškození hromadí, dokud nebude narušena funkce buňky nebo buňka zemře.
vzhledem k výše uvedenému vysvětlení by mělo být zřejmé, že toxicita O2 bude záviset na pO2 a době expozice., Dalším faktorem je, že jsme všichni biologicky odlišní a někteří jedinci budou mít více obrany proti radikálům O2 než jiní. Aby se problém dále zkomplikoval, naše obrana proti radikálům O2 se také ze dne na den výrazně mění. Proto jsme zaznamenali rozdíly v citlivosti na radikální poškození O2 u různých lidí a v různých dnech u stejné osoby.
V dalším článku budu diskutovat o účincích kyslíkové toxicity na plíce a mozek.
Leave a Reply