HBO Medical CentarHBO Medical Centar

SPECIJALISTIČKA LEKARSKA ORDINACIJA

ZA HIPERBARIČNU I PODVODNU MEDICINU

HBO MEDICAL CENTER

Prim. dr med. Miodrag Živković

HIPERBARIČNA MEDICINA

  1. O hiperbaričnoj medicini (M. Živković)
  2. Istorijski razvoj hiperbarične fiziologije i medicine (M. Živković)
  3. Transport i fiziologija kiseonika (V.M. Mujović)
  4. Fiziologija transporta kiseonika u uslovima hiperbarične hiperoksije (M. Živković)
  5. Fiziološke osobine kiseonika (M. Živković)
  6. Fiziološke osnove primene HBO (M. Živković)
  7. Fiziološki mehanizmi odbrane organizma od hiperoksije (M. Živković)
  8. Hazard lista – kiseonik (M. Živković, S. Tepić)
  9. Kontraindikacije za primenu HBO (M. Živković)
  10. Hipoksija (M. Pavlović)
  11. Indikacije za kliničku primenu HBO (M. Pavlović)

Fiziološki mehanizmi odbrane organizma od hiperoksije

Dosadašnje shvatanje transporta kiseonika u uslovima hiperbarične oksigenacije-HBO (visokog parcijalnog pritiska udahnutog kiseonika-pO2) zasniva se na više pogrešnih postulata:

  • Da je alveolarni pO2 identičan arterijskom pO2
    Stav o prostom prenošenju vrednosti pO2 iz alveole u krv dovelo je do početne zabune pa se često u stručnim radovima sreće podatak da je „izmeren“ arterijski pO2 od 1500 mmHg do 1800 mmHg i više. Čak i istraživanja podržana transkutanom oksimetrijom (TcpO2) govore o izmerenim perifernim pO2 od 500 mmHg i više?!1,2,3
  • Predhodna zabluda vodi u narednu, da je tako visoki pO2 moguće transportovati do ćelije kao krajnjeg potrošača.
  • Iz predhodnih tvrdnji proističe stav da su tako visoki pO2 uzrok burne oksidacione aktivnosti kiseonika na nivou ćelije te je zbog toga kiseonik proglašen «najsnažnijim univerzalnim biološkim otrovom». Primena kiseonika kao leka zavisi od ove konstatacije.

U uslovima ekstremne hiperoksije kiseonik može izazvati biološku povredu tkiva dvojako: direktno, izazivajući autooksidaciju velikog broja proteina i njihovu inaktivaciju i indirektno, kao prekursor snažnih oksidanata koji izazivaju peroksidaciju biomolekula.4,5,6,7,8,9

Kliničke manifestacije toksičnih efekata kiseonika (ROS) mogu se klasifikovati kao:

  1. Paul-Bertov efekat (toksične manifestacije na CNS, kiseonikova epilepsija), 1847. g.
  2. Lorain-Smithov efekat (toksične manifestacije na plućima), 1889. godine.
  3. Terryev efekat (retrolentalna fibroplazija), 1942.g. (pobijeno 2001. g.). 10
  4. Hronične toksične manifestacije s poremećajem funkcije autonomnog nervnog sistema i dugotrajnim spazmom perifernih krvnih sudova.
  5. Slobodnoradikalske bolesti (Free radical diseases), Halliwell-Gutteridge, 1999. g.11

Organizam svojim višestrukim odbrambenim mehanizmima sprečava ekstremnu hiperoksiju čak i ako ga veštački stavimo u takve uslove kao tokom terapijskih tretmana hiperbaričnom oksigenacijom ili specijalnih ronilačkih aktivnosti. U normalnom životu hiperoksija ne postoji, ali postoi povećana potrošnja kiseonika. Fizioloski mehanizmi odbrane organizma od viška kiseonika mogu se podeliti u nekoliko nivoa ili linija odbrane:

  1. Plućno-krvna barijera (alveolo-kapilarna).
  2. Nervna kontrola protoka krvi.
  3. Krvno-krvna barijera (tranziciona uloga plazme).
  4. Krvno-ćelijska barijera.
  5. Ćelijska kontrola utilizacije kiseonika.
  6. Kontrola oksidacionih procesa u mitohondriji i antioksidativna zaštita.

Prva linija odbrane je plućno-krvna barijera. Transport kiseonika je ograničen, strogo kontrolisan i dobro definisan fiziološki proces. Transport kroz alveolokapilarnu membranu se obavlja difuzijom i zavisi od gradijenta pritisaka, površine difuzione membrane (oko 100m2) i protoka krvi. Rastvaranje kiseonika u tečnoj fazi krvi (plazmi) je ograničeno koeficijentom rastvoljivosti za kiseonik (0,024 mlO2/ml plazme), a količina vezanog kiseonika za hemoglobin zavisi od hemijskih karakteristika molekula hemoglobina i može da veže 4 molekula kiseonika (1grHb vezuje 1.34 do 1.39 mlO2).

Količina vezanog kiseonika za hemoglobin je apsolutno limitirana bez obzira na PO2. Količina rastvorenog kiseonika u plazmi raste sa porastom alveolarnog PO2, shodno Henry-jevom zakonu i koeficijentu rastvorljivosti. Ukupana količina kiseonika koji se transportuje krvlju raste samo na račun rastvorenog kiseonika u plazmi. Tako da je ukupni kapacitet krvi za transport kiseonika prva i najvažnija mera zaštite organizma od viška kiseonika i najverovatnije je evolucioni zaštitni mehanizam jer je koncentracija kiseonika u atmosveri od nastanka do danas u stalnom porastu.

Dugotrajno višednevno izlaganje pluća povišenoj koncentraciji kiseonika dovodi do zadebljanja aveolokapilarne mebrane i smanjenja vitalnog kapaciteta. To je reverzibilni kompenzatorni mehanizam zaštite kojim se smanjuje količina difundovanog kiseonika. Takođe jedna od mera odbrane i kontrole transporta kiseonika sa mogućim krajnjim nepovoljnim zdravstvenim efektom ako se izlaganje visokim parcijalnim pritiscima nastavi (Lorain-Smith-ov efekat).

Druga linija odbrane je autonomna nervna kontrola protoka krvi. Centralni i periferni hemoreceptori koji su smešteni u lumenu krvnih sudova (karotidna tela i aortna tela) reaguju na promene količine kiseonika i ugljendioksida rastvorenog u plazmi. Na osnovu tih informacija, atonomni nervni sistem (simpatički i parasimpatički) kontroliše tonus i lumen prekapilarnog krvnog suda i reguliše kapilarni krvni protok i količinu kiseonika koja će biti dostupna ćeliji i tkivu u određenoj regiji. Porast količine kiseonika u krvi dovodi do snažne vasokonstrikcije u svim zdravim krvnim sudovima i u svim zdravim tkivima. Inverzija postoji samo u vaskularnoj mreži pluća, fiziološka inverzija (vasodilatacija i bronhodilatacija) i u zonama hipoksije (hipoksična vasodilatacija).

Treća linija odbrane je tečna tranziciona zona unutar samog krvnog suda. Hemoglobin nosi kiseonik koji je hemijski vezan labavim vezama i potreban je hemijski signal za otpuštanje kiseonika (2-3 DFG, acidobazni status,...). Kiseonik otpušten sa hemoglobina mora biti rastvoren u plazmi da bi dalje bio transportovan difuzijom. Plazma može da primi ograničenu količinu u skladu sa koeficijentom rastvorljivosti. Koliko će kiseonika biti prosleđeno sa hemoglobina do tkiva zavisi od toga koliko će kiseonika prizeti plazma i koliko će kiseonika preuzeti tkivo iz plazme. Hemoglobin je praktično rezerva kiseonika u transportu.

Četvrta linija odbrane je kontrola transporta od kapilarne membrane do ćelijske membrane i zavisi isključivo od kapaciteta tečnosti za rastvaranje kiseonika. Ako prihvatimo podatak da je 60% telesne mase tečnost onda možemo shvatiti koliku rezervu kiseonika nosi tečnost na samim vratima ćelije kao krajnjeg potrošača. Kiseonikom saturirana tkivna tečnost je praktično rezerva kiseonika u potrošnji. Transport kiseonika iz plazme krvne kapilare do ćelije se obavlja difuzijom kroz telesne tečnosti i zavisi od gradijenta pritisaka. Naš stav je da su telesne tečnosti (plazma, citosol) tranziciona zona, tojest kontrola količine transportovanog kiseonika od hemoglobina do krajnjeg potrošača. Činjenica je da plazma u atmosferskim uslovima normoksije može da primi jasno ograničenu količinu kiseonika, oko 0,13 mmol/L. Ukupni kapacitet plazme za kiseonik raste proporcionalno s porastom parcijalnog pritiska udahnutog kiseonika, bilo da ga prima na nivou pluća ili iz hemoglobina na nivou kapilara i tu ograničenu količinu predaje telesnim tečnostima.

Peta linija odbrane je na ćelijskom nivou (ćelijska utilizacija). Ostaje nedovoljno razjašnjen mehanizam transporta molekula kiseonika kroz biološke  membrane do citosola i ćelijskih organela, kao i transport kroz membrane ćelijskih organela, na prvom mestu mitohondrije. Prost proces difuzije rastvorenog kiseonika može biti prihvaćen samo uz konstataciju da je koeficijen rastvorljivosti kiseonika u plazmi, ekstraćelijskoj i intraćelijskoj tečnosti, suštinski kontrolni mehanizam. Recimo, povećana ćelijska potrošnja uzrokuje povećano povlačenje kiseonika iz tečne faze tkiva i plazme, što onda uzrokuje povećano otpuštanje sa hemoglobina (mioglobina, neuroglobina, citoglobina). Unutrašnji milje ćelije jeste homeostatska sredina u opsegu optimalnih vrednosti, pa je tako i količina kiseonika određena u nekim granicama, a to se ne može objasniti samo difuzijom. Naša je pretpostavka da je prenos kiseonika kroz ćelijsku membranu kontrolisan, za sada nepoznatim mehanizmima (oxyporini – dr Živković), shodno ćelijskim potrebama za kiseonikom. Što bi značlo da ćelija «diše», kontroliše i menja svoju «respiraciju» prema trenutnim potrebama.

Šesta linija odbrane. Kiseonik je kontrolisano oksidaciono sredstvo. Slabo je reaktivan u organizmu zbog visoke energije aktivacije, paramagnetičnosti, triplet osnovnog stanja i paralelnih spinova nesparenih elektrona. Kontrolisana oksidaciona reakcija je veoma značajna mera zaštite ćelije i tkiva kao i kaskadni sitem citohrom oksidaza na nivou mitohondrije. Šesta linija odbrane je antioksidativna odbrana. Najvažniji mehanizam je postojanje enzimskih sistema, čistača kiseonikovih radikala unutar i van ćelije: superoksid dismutaza (SOD i ECSOD), katalaza (KAT), glutation peroksidaza (GSH-Px) i glutation reduktaza (GR)), koji neutrališu superoksidne anjone, vodonik peroksid i lipidne perokside. Pomoćna, egzogena linija antioksidativne odbrane su neenzimske supstance koje neutrališu slobodne radikale (vitamin E, vitamin C, glutation (GHS), koenzim Q10). Prisutna je i odbrana fizičkom aspiracijom senzitivnih biomolekula od strane intaktne ćelijske membrane.

Tokom evolucionog usavršavanja ljudski organizam je izgradio moćne mehanizme zaštite od oksidacionih procesa unutar ćelije i uspešno ograničio transport kiseonika čak i u ekstremnim uslovima hiperoksije. Istina je da hemoglobin nosi uvek istu količinu kiseonika bez obzira na porast opšteg pritiska i porast parcijalnog pritiska udahnutog kiseonika. Istina je i da se količina kiseonika nošena plazmom višestruko (do 20 puta) poveća, ali je ukupna količina ograničena koeficijentom rastvorljivosti i u terapijskim procedurama ne prelazi 200ml O2/3L plazme (oko 9 mmol/L).  U okvirima terapijskih pO2 praktično nema opasnosti ot toksičnih mannifestacija sem kod krajnje iscrpljenih organizama kod kojih su urušeni sistemi antioksidativne odbrane. Uloga plazme kao nosioca i posrednika u transportu kiseonika između hemoglobina i tkiva je od suštinskog značaja. Kiseonik vezan za hemoglobin je značajna kompenzatorna rezerva skoro za sva stanja kod kojih je povišena potreba organizma za kiseonikom, a HBO omogućava da i plazma postane značajan rezervoar kiseonika, posebno u uslovima tkivne hipoksije ili anoksije

Prethodna strana Sledeća strana