toxicitatea oxigenului – cum apare?

De Dr. K. David Sawatzky

publicat Inițial în Revista Diver, Problema Dec 2008/Ianuarie 2009, acest articol este Parte nu de o partea a doua a articolului privind toxicitatea oxigenului.o problemă comună în scufundări este prea mult oxigen (hiperoxie). În acest articol voi revizui mecanismul de toxicitate de oxigen și într-un articol de urmărire voi revizui semnele și simptomele de toxicitate de oxigen.

aerul este compus din 21% oxigen (O2). Avem nevoie de O2 pentru a supraviețui și fără O2 vom muri foarte repede., Corpurile noastre nu le pasă de fapt ce procent O2 respirăm, ele răspund la presiunea parțială a O2 (pO2).la suprafață, presiunea parțială a O2 în aer este de 0,21 ATA (0,21 * 1,0 ATA = 0,21 ATA). După cum am văzut în ultima coloană, dacă suntem tineri și sănătoși, corpurile noastre funcționează perfect la presiuni parțiale de O2 până la 0.16 ATA și putem tolera cu ușurință un pO2 de 0.12 ATA în repaus. Cu expunerea cronică ne putem adapta la chiar mai mici pO2s.

cu toate Acestea, atunci când ne scufundăm noi, de obicei, sunt expuse prea mult mai mare pO2s., Corpul uman este capabil să tolereze presiuni parțiale crescute ale oxigenului, până la aproximativ 0,45 ATA, fără probleme. Când pO2 crește peste acest nivel, vor apărea în cele din urmă efecte toxice. Efectul toxic al oxigenului asupra plămânilor este în primul rând o problemă a expunerilor lungi (multe ore sau chiar zile) la pO2s între 0, 45 și 1, 6 ATA. La pO2s peste 1, 6 ATA, efectele toxice ale oxigenului asupra creierului apar (minute până la câteva ore) înainte de efectele toxice asupra plămânilor.,mulți scafandri recreaționali nu vor trebui să-și facă griji pentru toxicitatea oxigenului, deoarece atunci când se scufundă în aer, pO2 nu va fi niciodată suficient de mare, suficient de mult timp, pentru a provoca probleme. Efectul narcotic al azotului determină scafandrii de aer să-și limiteze adâncimea la maximum 130 fsw (40 msw). La acea adâncime de respirație a aerului, pO2 este puțin peste 1.0 ATA, prea scăzut pentru a vă face griji cu privire la toxicitatea SNC. Dimensiunea limitată a rezervelor noastre de aer păstrează timpii de jos suficient de scurți încât, de obicei, nu trebuie să ne facem griji pentru toxicitatea pulmonară.,cu toate acestea, mulți scafandri recreaționali scufundă acum Nitrox cu până la 40% oxigen, iar unii folosesc niveluri mai ridicate de oxigen sau chiar oxigen pur pentru decompresie. Când respirați procente mai mari de oxigen, efectele toxice sunt observate la adâncimi mai mici. O2 în aer nu atinge o presiune parțială de 1, 6 ATA până la o adâncime de 218 fsw (66 msw), mult mai adâncă decât va merge un scafandru de agrement. Cu toate acestea, O2 în Nitrox40 va ajunge la un pO2 de 1.6 ATA la o adâncime de numai 99 fsw (30 msw), o adâncime majoritatea scafandrilor de agrement se vor scufunda prea în mod regulat., În plus, utilizarea Nitrox vă permite să vă scufundați mai mult înainte de a necesita opriri de decompresie și să faceți opriri de decompresie mai scurte dacă intrați în decompresie. Ca urmare, scafandrii recreaționali folosesc tancuri mai mari sau mai multe tancuri și fac scufundări mai lungi. Aceste scufundări mai lungi cresc, de asemenea, riscul de toxicitate O2. Prin urmare, toți scafandrii ar trebui să aibă cel puțin o înțelegere de bază a toxicității oxigenului.

oxigenul este un gaz incolor, inodor, insipid și reprezintă 20,98% din aer în volum. Toxicitatea oxigenului este o funcție a pO2, timpul de expunere și variația individuală., Există o diferență semnificativă în susceptibilitatea indivizilor la toxicitatea oxigenului și o schimbare a aceluiași individ de la o zi la alta.toxicitatea oxigenului este într-adevăr o funcție a pO2 în celule și toate celulele vor muri în cele din urmă dacă sunt expuse la un pO2 suficient de mare pentru o perioadă suficient de lungă de timp. În viață, respirație oameni cu toate acestea, există doar două țesuturi care avem nevoie să fie preocupat, plămânii și creierul. Efectele toxice ale oxigenului asupra acestor țesuturi ne vor incapacita înainte ca celelalte țesuturi să aibă o problemă gravă., Pentru a fi perfect corect, un al treilea țesut poate deveni o problemă în cazuri rare în care un scafandru rebreather a făcut o mulțime de scufundări, în fiecare zi, timp de mai multe zile la rând. Ochiul poate deveni aproape amplasat. Această „miopie indusă hiperbaric” este dincolo de domeniul de aplicare al acestei coloane.în general, susceptibilitatea unei celule la toxicitatea oxigenului este legată de rata metabolică a acesteia. O celulă de repaus este relativ rezistentă, în timp ce o celulă activă este mai susceptibilă.acest punct următor este esențial pentru înțelegerea toxicității oxigenului., Oxigenul Normal este o moleculă compusă din doi atomi de oxigen cu un număr echilibrat de protoni și electroni, astfel încât molecula să nu aibă o sarcină electrică. Această moleculă normală de oxigen nu este toxică!!

problema este că ori de câte ori molecular O2 există, formează alte substanțe cunoscute sub numele de „radicali de oxigen”. Radicalii de oxigen sunt molecule foarte reactive, formate din oxigen, care conțin adesea cel puțin un electron suplimentar., Aceste molecule sunt formate din coliziuni între moleculele de oxigen, coliziuni între oxigen și alte molecule și ca urmare a proceselor metabolice din celule. Exemple includ anioni de superoxid, peroxid de hidrogen, radicali hidroperoxi și hidroxil și oxigen singlet. Radicalii de oxigen se vor lega adesea de următoarea moleculă cu care vin în contact, de obicei dăunând sau schimbând acea moleculă. Prin urmare, ori de câte ori aveți O2, veți avea radicali O2. Chiar dacă ar exista un mod magic de a elimina toți radicalii de oxigen dintr-un rezervor de oxigen, s-ar forma imediat mai multe., Numărul radicalilor O2 este proporțional cu presiunea parțială a O2.există sute de reacții chimice specifice în care radicalii de oxigen pot fi implicați în deteriorarea celulei, dar în termeni generali există trei moduri în care acestea provoacă daune. Primul este prin inactivarea enzimelor. Enzimele sunt proteine care funcționează ca catalizatori, provocând reacții care nu ar apărea în mod normal la temperatura corpului. Ei fac acest lucru ținând cele două molecule care trebuie să reacționeze exact în orientarea corectă între ele, astfel încât să se alăture., Molecula rezultată este eliberată și enzima începe din nou, repetând procesul de mii de ori. Dacă forma enzimei este schimbată, moleculele nu vor fi ținute în orientarea corectă și reacția nu va avea loc. Radicalii de oxigen determină reticularea grupărilor sulfidril, schimbând astfel forma enzimei și inactivând-o. De asemenea, ele provoacă modificări ale formei proteinelor responsabile de transportul ionilor în și din celule prin membrana celulară, oprindu-le să funcționeze. În cele din urmă, radicalii de oxigen provoacă peroxidarea diferitelor lipide din celule.,toate celulele din animalele care respiră oxigen au modalități de a inactiva radicalii de oxigen și de a repara unele dintre daunele provocate de acestea. Cele două apărări principale sunt superoxid dismutaza și catalaza. Ambele enzime ajută la menținerea unei cantități bune de glutation redus. Glutationul redus are multe grupări sulfidril, iar radicalii de oxigen se vor lega de ele și astfel nu vor fi disponibili pentru a provoca deteriorarea celulei. Vitaminele E și C sunt, de asemenea, antioxidanți.radicalii de oxigen nu sunt importanți doar în scufundări, ci devin foarte importanți în medicină., Una dintre metodele pe care celulele albe din sânge (WBC) le folosesc pentru a ucide bacteriile este de a închide bacteriile într-o membrană și apoi de a injecta radicalii de oxigen în vacuol (WBC face radicalii O2). Radicalii de oxigen ucid de fapt bacteriile. În plus, acum știm că radicalii O2 sunt metoda finală de deteriorare în multe boli. Radicalii de oxigen sunt, prin urmare, atât „buni”, cât și „răi”.s-ar părea rezonabil să se concluzioneze că, dacă radicalii O2 provoca daune celulare, luând „anti-oxidanți” ar trebui să contribuie la reducerea daunelor., Până în prezent, rezultatele multor studii bine concepute nu au reușit să arate nici un beneficiu de a lua suplimente anti-oxidant. Unele beneficii a fost demonstrat atunci când cantități crescute de anti-oxidanți sunt consumate prin consumul de alimente bogate in anti-oxidanți. Acest lucru sugerează că altceva în produsele alimentare este necesar pentru a obține efectul benefic al anti-oxidanți care nu este disponibil în suplimente.linia de jos este că oricând există O2, se vor forma radicali O2. Numărul radicalilor O2 este proporțional cu pO2. Toate celulele noastre au apărare împotriva daunelor cauzate de radicalii O2., La PO2-urile normale, celulele noastre sunt mai mult decât capabile să repare daunele cauzate de radicalii O2. Pe măsură ce pO2 și numărul radicalilor O2 este crescut, se ajunge la un punct în care celulele nu pot repara daunele la fel de repede cum apar. Prin urmare, deteriorarea se va acumula până când funcția celulei este afectată sau celula moare.având în vedere explicația de mai sus, ar trebui să fie evident că toxicitatea O2 va depinde de pO2 și de timpul de expunere., Celălalt factor este că suntem cu toții diferiți din punct de vedere biologic și unii indivizi vor avea mai multe apărări împotriva radicalilor O2 decât alții. Pentru a complica și mai mult problema, apărarea noastră împotriva radicalilor O2 se schimbă foarte mult de la o zi la alta. Prin urmare, am marcat diferențe de sensibilitate la daunele radicale O2 în diferite persoane și în zile diferite în aceeași persoană.în articolul următor, voi discuta despre efectele toxicității oxigenului asupra plămânilor și creierului.