autor: dr K. David Sawatzky
pierwotnie opublikowany w Diver Magazine, numer grudzień 2008 / styczeń 2009, ten artykuł jest częścią i dwuczęściowego artykułu na temat toksyczności tlenu.
częstym problemem w nurkowaniu jest zbyt duża ilość tlenu (hiperoksja). W tym artykule dokonam przeglądu mechanizmu toksyczności tlenu, a w kolejnym artykule przejrzę oznaki i objawy toksyczności tlenu.
powietrze składa się z 21% tlenu (O2). Potrzebujemy O2, aby przetrwać i bez O2 umrzemy bardzo szybko., Nasze ciała nie dbają o to, jaki procent O2 oddychamy, reagują na ciśnienie cząstkowe O2 (pO2).
na powierzchni ciśnienie cząstkowe O2 w powietrzu wynosi 0,21 ATA (0,21 * 1,0 ATA = 0,21 ATA). Jak widzieliśmy w ostatniej kolumnie, jeśli jesteśmy młodzi i zdrowi, nasze ciała działają doskonale przy ciśnieniu cząstkowym O2 do 0,16 ATA i możemy łatwo tolerować pO2 wynoszące 0,12 ATA w spoczynku. Przy chronicznym narażeniu możemy przystosować się do nawet niższych pO2s.
jednak gdy nurkujemy, zwykle jesteśmy narażeni na zbyt dużo wyższe pO2s., Organizm ludzki jest w stanie tolerować zwiększone ciśnienie cząstkowe tlenu, do około 0,45 ATA, bez problemu. Gdy pO2 wzrośnie powyżej tego poziomu, w końcu pojawią się efekty toksyczne. Toksyczny wpływ tlenu na płuca jest przede wszystkim problemem długich ekspozycji (wiele godzin lub nawet dni) na pO2s pomiędzy 0,45 A 1,6 ATA. W pO2s powyżej 1,6 ATA, toksyczny wpływ tlenu na mózg występuje (minut do kilku godzin) przed toksycznym wpływem na płuca.,
wielu nurków rekreacyjnych nie będzie musiało martwić się toksycznością tlenu, ponieważ podczas nurkowania powietrze, pO2 nigdy nie będzie wystarczająco wysokie, wystarczająco długo, aby spowodować problemy. Narkotyczne działanie azotu powoduje, że nurkowie powietrzni ograniczają swoją głębokość do maksymalnie 130 fsw (40 msw). Na tej głębokości powietrze do oddychania, pO2 jest nieco ponad 1,0 ATA, zbyt niskie, aby martwić się o toksyczność OUN. Ograniczony rozmiar naszych dopływów powietrza utrzymuje czasy denne na tyle krótkie, że zwykle nie musimy się martwić o toksyczność płuc.,
jednak wielu nurków rekreacyjnych nurkuje teraz Nitroxem Z do 40% tlenem, a niektórzy używają wyższych poziomów tlenu lub nawet czystego tlenu do dekompresji. Kiedy oddychasz większą ilością tlenu, toksyczne efekty są widoczne na płytszych głębokościach. O2 w powietrzu nie osiąga ciśnienia cząstkowego 1,6 ATA aż do głębokości 218 fsw( 66 msw), znacznie głębiej niż nurek rekreacyjny pójdzie. Jednak O2 w Nitrox40 osiągnie pO2 1.6 ATA na głębokości tylko 99 fsw( 30 msw), głębokość większość nurków rekreacyjnych będzie nurkować również regularnie., Ponadto, korzystanie z Nitrox pozwala na dłuższe nurkowanie przed wymaganiem przerw dekompresyjnych, i zrobić krótsze przystanki dekompresyjne, jeśli dostać się do dekompresji. W rezultacie nurkowie rekreacyjni używają większych zbiorników lub wielu zbiorników i wykonują dłuższe nurkowania. Te dłuższe nurkowania zwiększają również ryzyko toksyczności O2. Dlatego wszyscy nurkowie powinni mieć przynajmniej podstawową wiedzę na temat toksyczności tlenu.
tlen jest bezbarwnym, bezwonnym, pozbawionym smaku gazem i stanowi 20,98% objętości powietrza. Toksyczność tlenu jest funkcją pO2, czasem ekspozycji i indywidualną zmiennością., Istnieje wyraźna różnica w podatności osób na toksyczność tlenową i zmiana w tym samym osobniku z dnia na dzień.
toksyczność tlenu jest tak naprawdę funkcją pO2 w komórkach i wszystkie komórki w końcu umrą, jeśli będą narażone na wystarczająco wysoki pO2 przez wystarczająco długi okres czasu. W żywych, oddychających ludziach istnieją jednak tylko dwie tkanki, którymi musimy się martwić, płuca i mózg. Toksyczne działanie tlenu na te tkanki obezwładni nas, zanim inne tkanki będą miały poważny problem., Aby być idealnie poprawnym, trzecia tkanka może stać się problemem w rzadkich przypadkach, gdy nurek rebreatherowy robił wiele nurkowań każdego dnia, przez kilka dni z rzędu. Oko może stać się prawie zlokalizowane. Ta „hiperbaryczna indukowana krótkowzroczność” wykracza poza zakres tej kolumny.
ogólnie podatność komórki na toksyczność tlenową jest związana z jej szybkością metabolizmu. Komórka spoczynkowa jest stosunkowo odporna, podczas gdy komórka aktywna jest bardziej podatna.
ten kolejny punkt ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia toksyczności tlenu., Normalny tlen jest cząsteczką złożoną z dwóch atomów tlenu o zrównoważonej liczbie protonów i elektronów tak, że cząsteczka nie ma ładunku elektrycznego. Ta normalna cząsteczka tlenu nie jest toksyczna!!
problem polega na tym, że ilekroć cząsteczkowy O2 istnieje, tworzy inne substancje znane jako „rodniki tlenowe”. Rodniki tlenowe są wysoce reaktywnymi cząsteczkami, utworzonymi z tlenu, które często zawierają co najmniej jeden dodatkowy elektron., Cząsteczki te powstają w wyniku zderzeń między cząsteczkami tlenu, zderzeń między tlenem a innymi cząsteczkami oraz w wyniku procesów metabolicznych w komórkach. Przykłady obejmują aniony ponadtlenkowe, nadtlenek wodoru, rodniki hydroperoksy i hydroksylowe oraz tlen singletowy. Rodniki tlenowe często wiążą się z następną cząsteczką, z którą wchodzą w kontakt, Zwykle uszkadzając lub zmieniając tę cząsteczkę. Dlatego zawsze, gdy masz O2, będziesz miał rodniki O2. Nawet gdyby istniał jakiś magiczny sposób na usunięcie wszystkich rodników tlenowych ze zbiornika tlenu, natychmiast powstałoby więcej., Liczba rodników O2 jest proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego O2.
istnieją setki specyficznych reakcji chemicznych, w których rodniki tlenowe mogą być zaangażowane w to uszkodzenie komórki, ale ogólnie są trzy sposoby, w które powodują uszkodzenia. Pierwszy polega na inaktywacji enzymów. Enzymy są białkami, które działają jak katalizatory, powodując reakcje, które normalnie nie występują w temperaturze ciała. Robią to, trzymając dwie cząsteczki, które mają reagować ze sobą w dokładnie odpowiedniej orientacji tak, że łączą się., Otrzymana cząsteczka jest uwalniana, a enzym rozpoczyna się ponownie, powtarzając proces tysiące razy. Jeśli kształt enzymu zostanie zmieniony, cząsteczki nie będą utrzymywane we właściwej orientacji i reakcja nie nastąpi. Rodniki tlenowe powodują usieciowanie grup sulfydrylowych, zmieniając w ten sposób kształt enzymu i inaktywując go. Powodują również zmiany kształtu białek odpowiedzialnych za transport jonów do i z komórek przez błonę komórkową, uniemożliwiając im funkcjonowanie. Wreszcie, rodniki tlenowe powodują peroksydację różnych lipidów w komórkach.,
wszystkie komórki zwierząt oddychających tlenem mają sposoby inaktywacji rodników tlenowych i naprawy niektórych uszkodzeń przez nie wyrządzonych. Dwie główne mechanizmy obronne to dysmutaza nadtlenkowa i katalaza. Oba te enzymy pomagają utrzymać dobrą podaż zredukowanego glutationu. Zredukowany glutation ma wiele grup sulfydrylowych i rodniki tlenowe wiążą się z nimi, a tym samym są niedostępne, aby spowodować uszkodzenie komórki. Witaminy E I C są również przeciwutleniaczami.
rodniki tlenowe są nie tylko ważne w nurkowaniu, ale stają się bardzo ważne w medycynie., Jednym z metod białych krwinek (WBC) używać do zabijania bakterii jest zamknięcie bakterii w błonie, a następnie wstrzyknąć rodniki tlenu do wakuoli (WBC sprawia, że rodniki O2). Rodniki tlenowe zabijają bakterie. Ponadto wiemy, że rodniki O2 są ostateczną metodą uszkodzenia w wielu chorobach. Rodniki tlenowe są zatem zarówno „dobre”, jak i „złe”.
wydaje się rozsądne stwierdzenie, że jeśli rodniki O2 powodują uszkodzenia komórkowe, przyjmowanie „antyoksydantów” powinno pomóc zmniejszyć szkody., Do tej pory wyniki wielu dobrze zaprojektowanych badań nie wykazały żadnych korzyści z przyjmowania suplementów przeciwutleniających. Niektóre korzyści wykazano, gdy zwiększone ilości przeciwutleniaczy są spożywane przez jedzenie żywności o wysokiej zawartości przeciwutleniaczy. Sugeruje to, że coś innego w żywności jest wymagane, aby uzyskać korzystny wpływ przeciwutleniaczy, które nie są dostępne w suplementach.
najważniejsze jest to, że za każdym razem, gdy O2 istnieje, powstają rodniki O2. Liczba rodników O2 jest proporcjonalna do pO2. Wszystkie nasze komórki mają zabezpieczenia przed uszkodzeniami powodowanymi przez rodniki O2., W normalnych PO2 nasze komórki są bardziej niż zdolne do naprawy uszkodzeń spowodowanych przez rodniki O2. Wraz ze wzrostem pO2 i liczby rodników O2 dochodzi do punktu, w którym komórki nie mogą naprawić uszkodzenia tak szybko, jak to się dzieje. W związku z tym uszkodzenia będą się gromadzić, dopóki funkcja komórki nie zostanie osłabiona lub komórka umrze.
biorąc pod uwagę powyższe Wyjaśnienie, powinno być oczywiste, że toksyczność O2 zależy od pO2 i czasu ekspozycji., Innym czynnikiem jest to, że wszyscy jesteśmy biologicznie różni i niektóre osoby będą miały więcej mechanizmów obronnych przeciwko rodnikom O2 niż inne. Aby jeszcze bardziej skomplikować problem, nasza obrona przed rodnikami O2 również zmienia się znacznie z dnia na dzień. Dlatego zaznaczono różnice w wrażliwości na radykalne uszkodzenie O2 u różnych osób i w różne dni u tej samej osoby.
w następnym artykule omówię wpływ toksyczności tlenu na płuca i mózg.
Leave a Reply