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Seconda Università degli Studi di NapoliDipartimento di Scienze Anestesiologiche,
Chirurgiche e dell’Emergenza
L’Ossigeno Terapia Iperbarica:
le basi fisiologiche, i suoi limiti, il suo razionale nella pratica clinica
B. Lettieriscaricato da www.sunhope.it
O2 Hb
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- La quantità di Fe++ presente nell’Hb condiziona la capacità di assunzione e di trasporto di O2;
- Il Fe++ rappresenta il fattore trigger della capacità oxiforica del sangue, nel senso che la sua concentrazione condiziona il passaggio
dalla forma high spin + O2 → Fe++ low spin
Questo evento modifica la conformazione aminoacidica dell’Hb attraverso la rottura dei ponti salini delle subunità
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La molecola dell’Hb dalla forma T si irrigidisce nella
forma R tipica della O2Hb con elevata affinità per l’O2
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Quanto O2 può trasportare l’Hb?
1gr. di Hb lega 1,34ml di O2 e siccome
in 100ml di sangue sono presenti ~ 15gr. di Hb:
1,34 x 15 = 20,1ml di O2 sono presenti in 100ml
di sangue
Questa è la quota max teorica di trasporto di O2
quando l’Hb è saturata al 100%, con pz. non
anemicoscaricato da www.sunhope.it
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La cessione in periferia dell’O2 è modulata dalla:
• capacitanza del letto capillare distrettuale
• osmolarità plasmatica (elettroliti)
• T°C locale
• aumento della CO2 locale (effetto Bohr)
• variazione del pH ematico e tissutale
• prevalenza locale di acqua (0,0214) o di grasso
(0,1120) ove l’O2 ha diversi coefficienti di
solubilità (disidratazione)scaricato da www.sunhope.it
• concentrazione intra-GR di 2-3 DPG che è in grado di
modificare la struttura quaternaria dell’Hb, rafforzando
i ponti salini e trasformando l’Hb nella forma T O2 -
rilasciante e favorendo la conformazione
stereochimica di deossiHb; ciò potenzia la capacità
oxiforica dell’Hb
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L’O2 viaggia nel sangue anche con modalità
diverse dal legame con l’Hb: allo stato gassoso
nella quota di 0,03ml di O2 in 100ml di sangue
arterioso.
Tale quota, sebbene minima, riveste un ruolo
importante nell’ossigenazione dei parenchima
vitali perché la sua cessione è regolamentata
solo dalla legge fisica del gradiente pressorio
tra le interfacce: sangue – spazio interstiziale
sec. la L. di Henryscaricato da www.sunhope.it
La cessione dell’O2 gassoso è immediata e continua e garantisce il rifornimento di O2
anche in condizioni di emergenza anossica alle cc. piramidali.
Questo giustifica la ossigenazione e la sopravvivenza della corteccia cerebrale nel segmento di tempo tra una improvvisa asistolia e l’attivazione della CPR
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A livello del mare, a 37°C, respirando aria
ambiente (21% di O2), la solubilità dell’O2 nel
plasma è di 0,0214/100ml di plasma
Tale quota aumenta con l’incremento della
pressione atmosferica (ATA) cui l’organismo è
sottoposto, per cui respirando O2 al 100% sono
presenti:
a 1 ATA la quota di O2/100ml di plasma è di 2,14
a 2 ATA la quota di O2/100ml di plasma è di 4,28
a 3 ATA la quota di O2/100ml di plasma è di 6,42
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L’EO2 nel sangue periferico, ricavato calcolando la differenza A-V dell’O2, è di 6,6ml di O2%; un pz. a 3ATA veicola una quota di 6,42ml di O2%, valore vicino al fabbisogno tissutale di O2.
fenomeno del plasma skimming (Knighton D.R.
Science ’93): 3ATA di O.I., può garantire un fisiologico VO2 anche in assenza di Hb
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Molte patologie beneficiano di questi effetti clinici
della O.T.I.; in alcune il suo uso è prioritario
(evidenza di tipo 1A)
• intossicazione acuta da CO
• crush syndrome
• malattia da decompressione
• embolia gassosa arteriosa
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Hb forma un legame molto tenace con
la CO per cui la COHb impedisce
l’assunzione e la cessione di O2 in
periferia → grave ipossiemia tissutale
→ color ciliegia delle guance → turbe
del SNC fino al midollo → coma.
sindrome post-intervallare(dopo 30 gg)
→ stroke, IMAscaricato da www.sunhope.it
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L’immediato uso dell’O2 al 100% a 2,8 ATA per
30 m’ permette:
• spostamento per effetto massa della CO e sua
sostituzione con O2 sottoposto ad alte pressioni
(O2Hb) con ripristino della funzione oxiforica
• immediata ed elevata (~ 6ml %) disponibilità
dell’O2 gassoso che viene ceduto direttamente
ai parenchima vitali
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I due meccanismi si muovono in sinergia
enfatizzando il loro effetto clinico; tanto
che allo stato non esistono alternative
terapeutiche all’OTI nell’immediato e a
distanza nel trattamento
dell’intossicazione acuta da CO
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La crush-syndrome è caratterizzata da
un deficit perfusionale distrettuale e
ischemico che mortifica gravemente
l’omeostasi cellulare e favorisce una
sovrainfezione che spesso evolve
verso la temibile sepsi
Rachow E.C. N. Engl. J. Med. ‘82
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In tali condizioni si attivano:
• turbe funzionali del microcircolo con
vasospasmo
• incontrollata liberazione di mediatori (rete
delle citochine)
• sbilanciamento dell’equilibrio
emocoagulativo verso la trombofilia
(CIL → CID)
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Tali alterazioni causano nel sito mortificato:
• basse TO2 fino a valori di 0,5 – 5 mmHg
• elevate concentrazioni di lattati fino a
50mmol/L
• ambiente saturo di ROS- (O2- - OH-)
che si concretizzano clinicamente in una
insufficienza renale, respiratoria ed
emodinamica
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Michaelson M.: Crush injury and crush syndrome ’92
World J. Surg. n.12 pp.899-903:
Politraumatizzato sottoposto a 2ATA di OTI al
100% x 2/die presentava un incremento > 100
mmHg di TO2 al centro della lesione e > 600
nei tessuti limitrofi.
Il trattamento prolungato per 7 gg. abbatteva i
fenomeni essudativi e trasudativi con
detensione sul circolo capillare
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Knighton D.R. ’93 Science osservava che
l’iperossia cosi ottenuta
rappresentava un significativo fattore
di stimolo alla sintesi del VEGF
(vascular endothelial growth factor)
che promuove nella zona lesa la
neovascolarizzazione
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In seguito a immersioni profonde e
prolungate, nella fase di risalita si può
verificare una rapida caduta della
pressione dell’ habitat per il mancato
rispetto delle tappe di decompressione→
bolle di gas inerte nel sangue e nei tessuti
con sovrasaturazione → ostruzioni
perfusive arteriose agli arti e al circolo
polmonare
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L’immediato ripristino delle condizioni
barometriche di compressione max,
con l’OTI, permette la riduzione e/o
la scomparsa della bolla gassosa e
ripristina il rispetto del timing
previsto per le tappe di
decompressione
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In altre patologie l’OTI non si presenta come
impiego di prima scelta, ma si limita a
potenziare altri trattamenti medici e chirurgici:
• Il piede diabetico gangrenoso da
micro/macroangiopatia → necrosi e
sovrainfezione. L’OTI ha effetto battericida sugli
anaerobi e demarca le zone colliquate con
riparazione dei tessuti ischemici limitrofi ed
evita le amputazioni.
• La radionecrosi dei tessuti molli e ossei: effetto
neoangiogenico e antibatterico dell’OTIscaricato da www.sunhope.it
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Efficacia con evidenza di tipo 1B su:
• osteomielite cronica refrattaria
• fratture a rischio (esposte, comminute, diastasate)
• m. di Sudeck (osteoporosi post-trauma)
• trapianti cutanei a rischio
• reimpianto di arti o suoi segmenti
• piaghe torpide
• echinomicosi refrattarie
• trombosi dell’a. e v. centrale della retina
• insuff. arteriose periferiche
• retinite pigmentaria e diabetica
• ustioniscaricato da www.sunhope.it
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Priestley J. fu il primo nel 1775 a
documentare la potenziale tossicità
dell’O2, che è proporzionale a:
• alla pressione cui viene erogato
• al suo tempo di esposizione
I ROS- sono i maggiori imputati per la loro rapida
sintesi in corso di OTI:
anione superossido
perossido di H
ione idrossile
H2O2scaricato da www.sunhope.it
La ipereattività dei ROS- :
- inibisce la catena respiratoria posta
sulle creste mitocondriali
- danneggia il DNA
- perossida i NEFA della membrana
cellulare.
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Matrix
Inter-membrane space
NADH + H+ NAD+
4H+
Q
QH2
succinate fumarate
Q
QH2
2H+2Cyt c
2H+
4H+
4H+
2H+
½O2 H2O
COMPLEX I COMPLEX II COMPLEX III COMPLEX IV
Inner
Glycolysis - Acidosis
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I sistemi scavangers:
- enzimatici: superossido dismutasi,
catalasi, glutatione perossidasi
- idrofobici: α-tocoferolo, β-carotene
- idrofilici: Vit. C., glutatione ridotto,
L-metionina, cisteina, ecc.
non sempre sono in grado di
contenere il loro effetto tossicoscaricato da www.sunhope.it
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L’inibizione della Na/K ATPasi conseguente
alle elevate e persistenti pressioni del gas,
è causa di danni funzionali e strutturali su
organi vitali:
- lesioni polmonari
- lesioni del SNC
- lesioni timpaniche
- iperCO2
- turbe del pH
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Wright nel 1972 ha avuto il merito di quantizzare
l’unita di dose tossica dell’ossigeno a livello
polmonare, definita come UPTD
Essa rappresenta l’indice di esposizione dell’O2 al
100% alla pressione di 1bar per 1 min’.
Il valore max tollerabile in un organismo sano è di
1425 UPTD
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Le complicanze polmonari si manifestano
> 1425 UPTD e l’entità del danno si
correla all’incremento dell’indice:
• iniziale irritazione tracheale con tosse
sostenuta
• aumento dello spazio morto e delle
resistenze al flusso aereo
• La capacità vitale si riduce dal 10 al 40%
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Negli stadi avanzati si osserva:
• ridotta sintesi del surfactante
• collasso delle unità alveolari
• aumento dell’ipofase alveolare
• alterazione della permeabilità a-c
• necrosi della barriera a-c→ EPA
• fibrosi polmonare
• polmonite interstiziale con aree atelettasiche e
microemorragiche
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L’O2 a 3ATA con esposizione per 3,30h
abbatte il flusso respiratorio forzato e la
CV dal 25 al 75%
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i danni sul SNC
la letteratura (Torbati D. ’84) riporta che a 2ATA
si può verificare un incremento del consumo di
glucosio per cui è stata approntata una tabella
dei valori limite di tolleranza del cervello
all’esposizione dell’O2 è di:
4h a 1,7 ATA
2h a 1,8 ATA
50m’ a 2 ATA
30m’ a 3 ATA
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Oltre tali valori è possibile osservare:
- alterazioni dell’umore (ansia)
- contrazioni spastiche dei mm. mimici
- vertigini
- sincope
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Lesioni timpaniche
Il volume della camera timpanica si riduce con l’aumentare dei valori di ATA fino ad un cut-off di 2ATA (L. di Boyle e Mariotte) oltre il quale l’incremento deve procedere lentamente (Shupak A. ’97) per l’impossibilità al compenso pressorio dei due versanti
perdita delle cilia del rivestimento e microemorragia
Raccomandazioni nei pazienti a rischio:
- studio preventivo impedenziometrico
- uso preventivo di decongestionanti nasali
- addestramento del pz con corrette manovre di compensazione (m. di Valsalva) in fase di incremento della pressione
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IperCO2 e acidosi
In normobaria la CO2 è presente nel sangue venoso:
- 5% in soluzione (il suo coeff. di sol. è 25 > O2
0,53 vol./ml di plasma/1bar a 37°C)
- 20% legata all’Hb
- 75% come sistema tampone ac. carb./bicarb.
Il fisiologico gradiente pressorio sangue/alveolo di
8 mmbar permette un rapido smaltimento della
CO2 attraverso le vie respiratoriescaricato da www.sunhope.it
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In iperbaria due fattori riducono lo smaltimento
della CO2:
- nel sangue venoso l’Hb mantiene ancora una
elevata SvO2, ciò riduce sull’Hb lo spazio per
captare la CO2
- l’aumento delle resistenze respiratorie (PEEPi)
riduce il gradiente pressorio di 8 mmbar e
ostacola la eliminazione della CO2
Ipercapnia e Acidosi
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ARRIVEDERCI E
GRAZIE
PER L’ATTENZIONE
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