por el Dr. K. David Sawatzky
publicado originalmente en la revista Diver, edición de diciembre de 2008 / enero de 2009, este artículo es la Parte I de un artículo de dos partes sobre la toxicidad del oxígeno.
Un problema común en el buceo es demasiado oxígeno (hiperoxia). En este artículo revisaré el mecanismo de la toxicidad del oxígeno y en un artículo de seguimiento revisaré los signos y síntomas de la toxicidad del oxígeno.
El aire está compuesto por un 21% de oxígeno (O2). Necesitamos O2 para sobrevivir y sin O2 moriremos muy rápidamente., A nuestros cuerpos realmente no les importa qué porcentaje de O2 respiramos, responden a la presión parcial de O2 (pO2).
en la superficie la presión parcial de O2 en el aire es 0.21 ATA (0.21 * 1.0 ata = 0.21 ATA). Como vimos en la última columna, si somos jóvenes y sanos, nuestros cuerpos funcionan perfectamente bien a presiones parciales de O2 hasta 0.16 ATA y podemos tolerar fácilmente un pO2 de 0.12 ATA en reposo. Con la exposición crónica podemos adaptarnos a pO2s aún más bajos.
sin embargo, cuando buceamos generalmente estamos expuestos a pO2s demasiado altos., El cuerpo humano es capaz de tolerar el aumento de las presiones parciales de oxígeno, hasta aproximadamente 0,45 ATA, sin problema. Cuando el pO2 se eleva por encima de ese nivel, eventualmente aparecerán efectos tóxicos. El efecto tóxico del oxígeno en los pulmones es principalmente un problema de exposiciones largas (muchas horas o incluso días) a pO2s de entre 0.45 y 1.6 ATA. En pO2s por encima de 1.6 ATA, los efectos tóxicos del oxígeno en el cerebro se producen (minutos a unas pocas horas) antes de los efectos tóxicos en los pulmones.,
muchos buceadores recreativos no tendrán que preocuparse por la toxicidad del oxígeno porque al bucear aire, el pO2 nunca será lo suficientemente alto, por el tiempo suficiente, para causar problemas. El efecto narcótico del nitrógeno hace que los buceadores de aire limiten su profundidad a un máximo de 130 fsw (40 msw). A esa profundidad respirando aire, el pO2 es un poco más de 1.0 ATA, demasiado bajo para preocuparse por la toxicidad del SNC. El tamaño limitado de nuestros suministros de aire mantiene los tiempos de fondo lo suficientemente cortos como para que generalmente no tengamos que preocuparnos por la toxicidad pulmonar.,
sin embargo, muchos buceadores recreativos ahora están buceando Nitrox con hasta un 40% de oxígeno y algunos están utilizando niveles más altos de oxígeno o incluso oxígeno puro para la descompresión. Cuando usted respira porcentajes más altos de oxígeno, los efectos tóxicos se ven a profundidades menos profundas. El O2 en el aire no alcanza una presión parcial de 1.6 ATA hasta una profundidad de 218 fsw (66 msw), mucho más profundo que un buceador recreativo. Sin embargo, el O2 en Nitrox40 alcanzará un pO2 de 1.6 ATA a una profundidad de solo 99 fsw (30 msw), una profundidad que la mayoría de los buceadores recreativos también bucearán regularmente., Además, el uso de Nitrox le permite bucear más tiempo antes de requerir paradas de descompresión, y hacer paradas de descompresión más cortas si entra en descompresión. Como resultado, los buceadores recreativos están utilizando tanques más grandes, o varios tanques, y haciendo inmersiones más largas. Estas inmersiones más largas también aumentan el riesgo de toxicidad por O2. Por lo tanto, todos los buceadores deben tener al menos una comprensión básica de la toxicidad del oxígeno.
el oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido y constituye el 20,98% del aire en volumen. La toxicidad del oxígeno es una función del pO2, el tiempo de exposición y la variación individual., Hay una diferencia marcada en la susceptibilidad de los individuos a la toxicidad del oxígeno, y un cambio en el mismo individuo de día en día.
la toxicidad del oxígeno es realmente una función del pO2 en las células y todas las células eventualmente morirán si se exponen a un pO2 lo suficientemente alto durante un período de tiempo lo suficientemente largo. Sin embargo, en los seres humanos que viven y respiran, solo hay dos tejidos de los que debemos preocuparnos, los pulmones y el cerebro. Los efectos tóxicos del oxígeno en estos tejidos nos incapacitarán antes de que los otros tejidos tengan un problema serio., Para ser perfectamente correcto, un tercer tejido puede convertirse en un problema en casos raros donde un buzo de rebreather ha hecho mucho buceo, todos los días, durante varios días seguidos. El ojo puede llegar a estar cerca. Esta «miopía inducida Hiperbárica» está más allá del alcance de esta columna.
en general, la susceptibilidad de una célula a la toxicidad del oxígeno está relacionada con su tasa de metabolismo. Una célula en reposo es relativamente resistente, mientras que una célula activa es más susceptible.
Este siguiente punto es crítico para entender la toxicidad del oxígeno., El oxígeno Normal es una molécula compuesta por dos átomos de oxígeno con un número equilibrado de protones y electrones de modo que la molécula no tiene una carga eléctrica. ¡Esta molécula normal de oxígeno no es tóxica!!
el problema es que cuando el O2 molecular existe, forma otras sustancias conocidas como «radicales de oxígeno». Los radicales de oxígeno son moléculas altamente reactivas, formadas a partir de oxígeno, que a menudo contienen al menos un electrón adicional., Estas moléculas se forman a partir de colisiones entre moléculas de oxígeno, colisiones entre oxígeno y otras moléculas, y como resultado de procesos metabólicos en las células. Los ejemplos incluyen aniones superóxido, peróxido de hidrógeno, radicales hidroperoxi e hidroxilo y oxígeno singlete. Los radicales de oxígeno a menudo se unen a la siguiente molécula con la que entran en contacto, generalmente dañando o cambiando esa molécula. Por lo tanto, siempre que tengas O2, tendrás radicales de O2. Incluso si hubiera alguna forma mágica de eliminar todos los radicales de oxígeno de un tanque de oxígeno, se formarían más inmediatamente., El número de radicales de O2 es proporcional a la presión parcial de O2.
hay cientos de reacciones químicas específicas que los radicales de oxígeno pueden estar involucrados en que dañan la célula, pero en términos generales hay tres formas en que causan daño. La primera es a través de la inactivación de enzimas. Las enzimas son proteínas que funcionan como catalizadores, causando reacciones que normalmente no ocurrirían a la temperatura corporal. Lo hacen sosteniendo las dos moléculas que van a reaccionar exactamente en la orientación correcta entre sí para que se unan., La molécula resultante se libera y la enzima comienza de nuevo, repitiendo el proceso miles de veces. Si se cambia la forma de la enzima, las moléculas no se mantendrán en la orientación correcta y la reacción no ocurrirá. Los radicales de oxígeno causan la reticulación de los grupos sulfidrilo, cambiando así la forma de la enzima e inactivándola. También causan cambios en la forma de las proteínas responsables del transporte de iones dentro y fuera de las células a través de la membrana celular, deteniéndolas de funcionar. Finalmente, los radicales de oxígeno causan peroxidación de los diversos lípidos en las células.,
todas las células en los animales que respiran oxígeno tienen formas de inactivar los radicales de oxígeno y reparar parte del daño causado por ellos. Las dos defensas principales son la superóxido dismutasa y la catalasa. Ambas enzimas ayudan a mantener un buen suministro de glutatión reducido. El glutatión reducido tiene muchos grupos sulfidrilo y los radicales de oxígeno se unirán a ellos, y por lo tanto no estarán disponibles para causar daño a la célula. Las vitaminas E y C también son antioxidantes.
los radicales de oxígeno no solo son importantes en el buceo, sino que se están volviendo muy importantes en la medicina., Uno de los métodos que usan los glóbulos blancos (GB) para matar bacterias es encerrarlas en una membrana y luego inyectar radicales de oxígeno en la vacuola (el GB produce los radicales O2). Los radicales de oxígeno en realidad matan a las bacterias. Además, ahora sabemos que los radicales O2 son el método final de daño en muchas enfermedades. Por lo tanto, los radicales de oxígeno son «buenos» y «malos».
parece razonable concluir que si los radicales O2 causan daño celular, tomar ‘antioxidantes’ debería ayudar a reducir el daño., Hasta ahora, los resultados de muchos estudios bien diseñados no han demostrado ningún beneficio de tomar suplementos antioxidantes. Se ha demostrado algún beneficio cuando se consumen mayores cantidades de antioxidantes al comer alimentos ricos en antioxidantes. Esto sugiere que se requiere algo más en el alimento para obtener el efecto beneficioso de los antioxidantes que no está disponible en los suplementos.
la conclusión es que cada vez que existe O2, se formarán radicales de O2. El número de radicales O2 es proporcional al pO2. Todas nuestras células tienen defensas contra el daño causado por los radicales O2., En pO2s normales, nuestras células son más que capaces de reparar el daño causado por los radicales de O2. A medida que aumenta el pO2 y el número de radicales O2, se alcanza un punto en el que las células no pueden reparar el daño tan rápido como se está produciendo. Por lo tanto, el daño se acumulará hasta que la función de la célula se vea afectada o la célula muera.
dada la explicación anterior, debería ser obvio que la toxicidad del O2 dependerá del pO2 y del tiempo de exposición., El otro factor es que todos somos biológicamente diferentes y algunos individuos tendrán más defensas contra los radicales de O2 que otros. Para complicar aún más el problema, nuestras defensas contra los radicales de O2 también cambian mucho de día en día. Por lo tanto, hemos marcado diferencias en la sensibilidad al daño radical de O2 en diferentes personas y en diferentes días en la misma persona.
en el próximo artículo, voy a discutir los efectos de la toxicidad del oxígeno en los pulmones y el cerebro.
Leave a Reply