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04/09/09

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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


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

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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




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


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


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


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


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


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


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


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%


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%


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


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


ARRIVEDERCI E

GRAZIE

PER L’ATTENZIONE


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