četvrtak, 4. travnja 2013.

Hipoksija


Kisik

Iako od životne važnosti, značajnija pohrana kisika u biološkom sustavu nije moguća. Od svih bjelančevina hemoglobina je u tijelu najviše, no kisika ima samo za tri minute metabolizma u mirovanju. Rječita je činjenica da je za prijenos 1 g kisika potrebno više od 0,5 kg hemoglobina. Uz to je njegova raspoloživost ograničena na dio ukupnog sadržaja, uz normalan PaO2. Pola tjelesnih zaliha kisika još je nedirnuta pri PaO2 od 3,5 kPa (26 mmHg). Mioglobin ga otpušta tek neznanto pri PaO2 iznad 2,7 kPa (20 mmHg).



ARTERIJSKA HIPOKSEMIJA

Osnovna je indikacija za primjenu kisika. Može biti blaga do vrlo teška, akutna, kronična i akutno pogoršana kronična hipoksemija. Način primjene i koncentracija (protok) kisika ovise o kliničkom stanju bolesnika, uzročnom mehanizmu i brzini nastanka hipoksemije te, vrlo važno, o ev. istodobnoj prisutnosti hiperkapnije. Mjerenje PaO2 i PaCO2 uz praćenje dinamike promjena temeljan je uvjet za prepoznavanje stanja koja uzrokuju hipoksiju i vode u dišnu nedostatnost (DN, respiracijska insuficijencija). Nalaze treba tumačiti sukladno stanju bolesnika, stoga PaO2 i PaCO2 koje ne zahtjevaju hitnu intervenciju mogu uz velik dišni rad i prisutnost zamora dišne pumpe ipak govoriti o ozbiljnosti stanja. Primjena kisika smanjuje dišni rad, a ostale mjere (poboljšanje mehanike disanja, inhalacije, održanje svijesti i podrška) smanjuju potrebu agresivnijih mjera liječenja. Primjenjen nazalnim kateterom kisik se mjeri protokom u L/min, a maskom se izražava u postotku: {(L/min X 4) + 20 = %}. Temeljne postavke primjene kisika jesu: trajno, uz nadzor i (kod kronične hiperkapnijske hipoksije), nisko dozirano.

Najčešći je uzrok DN poremećaj omjera ventilacija/perfuzija. Nastaje akutno (astma) ili je trajno prisutan i promjenjiv (kronična opstruktivna plućna bolest - KOPB). Alveolarna hipoventilacija uvijek je uz hipoksemiju praćena i hiperkapnijom (kifoskolioza, neuromuskularna bolest, zamor dišnog mišićja kod astme). Dostatnost ventilacije iščitavamo iz vrijednosti PaCO2 budući da na PaO2 jako utječe vensko primješavanje. Poremećaj difuzije plinova na alveolo-kapilarnoj membrani (upala, fibroza) mora smanjiti difuzibilnost plinova na 20% normale da bi nastupila klinički značajna hipoksemija, koja se lako korigira malim postotkom kisika (FiO2). Hipoksemija kod primješavanja venske krvi (shunt) teško se popravlja i visokim FiO2 (opsežna pneumonija, akutna ozljeda pluća).

AKUTNA HIPOKSEMIJA

Vremenska odzivnost vrijednosti PaO2 i PaCO2 na brze promjene ventilacije pluća jako se razlikuje. Uz rezervu od 1550 ml kisika (sobni zrak) promjena alveolarne ventilacije brzo dovodi do pada PaO2 - poluvrijeme promjene iznosi samo 30 sekundi. Suprotno, za CO2 s oko 120L tjelesnog sadržaja vrijedi poluvrijeme promjene PaCO2 od 16 min. To je od praktične važnosti u stanju akutne hipoventilacije, kada je PaO2 nizak, a PaCO2 u porastu ali još uvijek u granicama fiziološkog. Ovdje će pulsni oksimetar pokazati pravo stanje mjerenjem niske saturacije hemoglobina (SaHbO2%), za razliku od kapnografa kod kojeg nalaz neće odražavati kritičnost stanja.

Nehiperkapnička hipoksemija (parcijalna DN) prisutna je kada je PaCO2 normalan ili snižen. Kisik se daje protokom 1-4 L/min nazalnom kanilom s ciljem popravka PaO2 > 8 kPa (60 mmHg). Ta je razina viša od one koju zahtjevamo kod pogoršanja kronične DN, jer se u otsutnosti mehanizama prilagodbe akutna hipoksemija teže podnosi. Osim toga primjena kisika je slobodnija jer kisik po sebi neće uzrokovati (dodatnu) hiperkapniju Akutna hipoksemija jako mobilizira ventilaciju, tako da je ispiranje CO2 dostatno, dok ne nastupi zamor dišnog mišićja. Pretrage dišnih plinova mogu u praćenju učinka kisika biti nadomještene trajnim monitoriranjem SaHbO2% upotrebom pulsnog oksimetra kod normalnog/sniženog PaCO2 SaHbO2% ovisi samo o PaO2. Vrijednosti FiO2 do 50% postižu se upotrebom tzv. Venturijeve maske s promjenjivim raznobojnim nastavcima za svaki od željenih postotaka. 100% kisik daje se maskom s vrećicom-spremnikom kisika u određivanje postotka venskog primješavanja. Primjerice, PaO2 < 60 uz FiO2 90% mmHg govori o udjelu venske primjese od oko 40%.

KRONIČNA HIPOKSEMIJA

U primjeni kisika ne smije se zamijeniti za akutno stanje. Liječenje je posve različito i kriva procjena može ugroziti bolesnika. Blaga do umjerena kronična hipoksemija ne mora biti praćena subjektivnim teškoćama. Kisik protokom 1-2 L/min, ili maskom 24-28% najčešče je posve dovoljan, bez obzira vrijednost PaCO2. U stanju srednje teške ili teške hipoksemije primjena kisika uzrokuje dodatni porast CO2, koji je srazmjeran težini odnosno nestabilnosti stanja. U stabilnom stanju bolesnika kisik primjenjen nazalnom kanilom uvijek je dostatan.

AKUTNO POGORŠANJE KRONIČNE HIPOKSEMIJE

Kisik uzrokuje dodatnu retenciju ugljičnog dioksida radi smanjenja hipoksičnog podražaja na centar za disanje, bronhodilatatornog učinka, mikroatelektaza uz povećanje shunta i smanjenjem sveukupnog odnosa ventilacija/perfuzija.

Za nazalnu primjenu uvjet je da bolesnik ima nadzor nad disanjem tj. nema promjena volumena udahnutog zraka. U protivnom FiO2 mijenja se od udaha do udaha, što dovodi do neželjeno visokih koncentracija kisika s depresijom respiratornog centra i daljnjim padom ventilacije. Zato primjena kisika nazalnim kateterom kod hiperkapničnog bolesnika zahtijeva velik oprez i stalan nadzor. Venturijeva maska daje kliničaru mnogo veći raspon sigurnosti između terapijske i toksične doze. Ponekad izazove nelagodu, strah i nerazložni osjećaj zaduhe te donekle otežava prehranu i razgovor, no maska ima tu veliku prednost da daje uvijek istu koncentraciju kisika, bez obzira na ventilaciju. Tipične koncentracije su 24, 26, 28, 31, 35, 40 i 50%, ovisno o primjeni plastičnih nastavaka i odgovarajućeg protoka kisika izraženog u L/min po naputku proizvođaća. Liječenje počinje s 24-28% maskom, a dalje se doza određuje prema plinovima svakih 30 minuta, koliko je najmanje potrebno do nove ravnoteže. Slijed promjena važniji je od jednokratnog nalaza. Ciljna vrijednost PaO2 je 6, 6-8 kPa (50-60 mmHg), što je dovoljno za SaHbO2 80-90% (ovisno o kapniji). FiO2 se po potrebi smanjujei postupno a nikako se ne primjena kisika ne prekida. U protivnom slijedi pad PaO2, nerijetko na još nižu vrijednost od početne. Stupanj kronično prisutne hiperkapnije može se procijeniti s pomoću vrijednosti pHa i bikabornata. Naime, veličina akutne promjene pHa kod pogoršanja bit će ovisna o stupnju ranije prisutne kronične hiperkapnije. Drugim riječima, pad pHa za neki porast PaCO2 bit će toliko manji koliko je viša bila vrijednost PaCO2 u stabilnoj fazi bolesti. Tako kronična hiperkapnija djeluje kao svojevrstan pufer. Za izračun te prethodne vrijednosti korisna je formula: PaCO2 = 2,4 x (HCO3) – 22, osobito kod mehaničke ventilacije kada je nužno znati ciljnu vrijednost PaCO2.

DUGOTRAJNO LIJEČENJE KISIKOM (DLO2)

Bolesnici s kroničnom DN liječe se doživotno udisanjem kisika najmanje 15 sati dnevno, obavezno noću. DLO2 spriječava daljnji porast tlaka u plućnoj arteriji, nastanak/pogoršanje kroničnog plućnog srca, produžava životni vijek bolesnika, smanjuje potrebu za liječenjem i skraćuje boravak u bolnici, poboljšava podnošenje napora i kvalitetu života. Provodi se kod trajne DN u mirovanju, fizičkom naporu ili u spavanju. Uvjeti za DLO2 jesu: PaO2 ≤ 7,3 kPa (55 mmHg), FVC ≤ 2.0 L, FEV1 ≤ 1.5 L. Uz policitemiju i/ili kronično plućno srce te bolest plućnog intersticija: PaO2= 8 kPa (60 mmHg) i PaCO2 ≤ 4,6 kPa (35 mmHg), potvrđeno u dva puta u razmaku od mjesec dana. Pravilno postavljena indikacija za DLO2 ključna je za uspjeh liječenja. Pogoršanje KOPB prati pad vrijednosti dišnih plinova, stoga prije razmatranja indikacije za DLO2 treba završiti liječenje do optimalnog poboljšanja. Trećina bolesnika s uvjetima za DLO2 pri završetku liječenja pogoršanja KOPB, tri mjeseca kasnije više ne ispunjavaju uvjete. To je važno znati jer uvođenjem DLO2 ponekad dolazi do poboljšanja PaO2 na sobnom zraku, što nije razlog za prekid liječenja. Potreban protok kisika odredi se izmjerom PaO2 i PaCO2 na sobnom zraku i uz protok kisika 1-3 L/min u trajanju po jedan sat. Stabilna hiperkapnija nije kontraindikacija za DLO2. Spirometrija, rendgenogram pluća, UZ Doppler izmjera tlaka u plućnoj arteriji rutinski su dio obrade. U pripremu spada i obrazovni program za bolesnika i obitelj, koja mora biti suglasna s takvim načinom liječenja. Izvor kisika u domu bolesnika je koncentrator kisika, koji HZZO priznaje kao ortopedsko pomagalo. U pravilu kisik se daje binazalnim kateterom, onim najmanjim protokom izraženim u L/min koji daje SaHbO2 90%. Nosive lagane boce s tekućim kisikom rješavaju problem DN koja je prisutna kod bolesti plućnog intersticija. Ovdje PaO2 i PaCO2 u mirovanju ne moraju ugrožavati bolesnika, ali dovode do teške hipoksemije već nakon par koraka. Ovdje je svakako indicirano primijeniti tekući kisik radi održanja radne sposobnosti i kvalitete života.

TOKSIČNOST KISIKA

Neprekidna izloženost pluća kisiku može izazvati promjene u funkciji i dodatnu ozljedu plućnog parenhima. Normobarična hiperoksija vodi klinički poznatoj ozljedi očiju kod novorođenčadi i pluća bez obzira na dob. Kod oštećenja plućnog tkiva kisikom, hipoksija se produbljuje, stoga ostali organi ne mogu biti izloženi hiperoksiji. Fiziološki učinci kisika su prolazni i zdrave osobe ih dobro podnose. Depresija ventilacije vrlo je ozbiljna pojava kod bolesnika koji boluju od KOPB i vodi k dodatnom porastu PaCO2. Respiracija kod tih bolesnika ovisna je o hipoksičnoj stimulaciji, jer je odzivnost centra za disanje na hiperkapniju smanjena.


MOLEKULA KISIKA I TOKSIČNE TVARI

Iako snažan oksidant, kisik je zbog stabilnosti molekule neograničenog poluživota. Redukcijom pretvara se u niz slobodnih radikala i vrlo toksičnih tvari, mnogo reaktivnijih od samog kisika. Stvaranje kisikovih slobodnih radikala raste s porastom PaO2, stoga je obrambena sposobnost tkiva od slobodnih radikala učinkovita do oko 60 kPa (450 mmHg).

ATOMARNI KISIK
Unutarnjim prerasporedom neparnih elektrona iz molekule kisika nastaju dvije vrlo reaktivne čestice poznate kao atomarni kisik (angl singlet oxygen, 1 O2). Prva (1Δg O2) premještanjem neparnog elektrona u orbitu drugog gubi svojstvo radikala. Druga čestica (1Σg+) s neparnim elektronom suprotne rotacije ostaje slobodni radikal.

SUPEROKSID ANION (O.-2)
Primitkom jednog elektrona molekula kisika se djelimičnom redukcijom pretvara u slobodni radikal, korak koji predstavlja početak nastanka čitavog niza slobodnih radikala i vrlo toksičnih tvari. Stoga je superoksidni anion ključna sastavnica toksičnosti kisika.

HIDROPEROKSILNI RADIKAL (HO.2)
Nastaje spajanjem aniona superoksida s ionom vodika. Vodikov peroksid (H2O2) Superoksid dismutaza (SOD) katalizira prijelaz elektrona iz jedne molekule superoksidnog aniona na drugu, a molekula koja ga prima odmah se veže s dva vodikova iona tvoreći vodikov peroksid. Iako nije slobodan radikal, spoj je jak oksidans s velikim udjelom u ukupnoj kaskadi toksičnog djelovanja kisika.

SEKUNDARNI PRODUKTI REDUKCIJE MOLEKULE KISIKA

FENTONOVA REAKCIJA
Superoksidni anion i vodikov peroksid uzajamno reagiraju dajući bezopasni hidroksilni ion i dvije vrlo reaktivne molekule, atomarni kisik (1 O2) i hidroksilni slobodni radikal (OH.), najopasniji kisikov derivat.

HIPOKLORNA KISELINA
Mijeloperoksidaza ubrzava spajanje vodikovog peroksida s kloridnim ionom u fagocitnoj vezikuli neutrofila u hipoklornu kiselinu, koja je snažno je antibakterijsko sredstvo.

DUŠIČNI OKSID
Može djelovati kao slobodni radikal u reakciji sa superoksidnim anionom, kada nastaje peroksinitrit. Ta molekula se može preoblikovati u relativno bezopasne nitrit ili nitrat; mogu nastati spojevi sa djelovanjem sličnim hidroksilnom radikalu. Suprotno, može djelovati i kao antioksidant, no uloga tog spoja in vivo za sada je nejasna. U štakora je primjena blokatora dušičnog oksida pogoršala kisikom izazvanu ozljedu pluća, što govori za njegov zaštitni učinak.

BIOKEMIJSKI CILJEVI KISIKOVIH SLOBODNIH RADIKALA

DNK Izloženost 95% kisiku u trajanju 48 sati povećava nastanak mutacija 25 puta. Lipidi Glavni mehanizam ozljede tkiva je lipidna peroksidacija. Tako se raspada molekula nezasićene masne kiseline i nastaju novi slobodni radikali. Tim mehanizmom cijepa se stanična membrana što je uzrokom gubitka cjelovitosti alveolo-kapilarne membrane kod ozljede pluća kisikom. Bjelančevine Ozljeda bjelančevina koje sadrže sulfidrilnu skupinu uzrokuje nastanak disulfidnih mostova, koji inaktiviraju niz enzima uključujući neke povezane s konvulzijama u intoksikaciji kisikom. Djelovanje na temeljne stanične procese, osobito DNK, izaziva disfunkciju stanice u vidu upale, maligne alteracije ili stanične smrti.

OBRANA OD KISIKOVIH SLOBODNIH RADIKALA - antioksidantni enzimi

Život u oksidirajućoj sredini moguć je zahvaljujući snažnoj antioksidativnoj obrani koju su razvili svi aerobi. Aktivnost superoksid dismutaze (SOD) opisan je ranije. Postoje tri oblika, dobivena iz različitih gena: vanstanični, citoplazmatski i mitohondrijalni. Hopoksija je stimulator produkcije SOD, čemu prethodi aktivacija SOD gena za što je u životinjskom pokusu potrebno tri dana. Terapeutska primjena SOD teško je ostvariva, budući da su najvažnije forme SOD pohranjene u stanici s vrlo kratkim poluživotom u plazmi. Katalaza je prisutna izvan stanice i u njoj, sa sličnim mehanizmom indukcije kao i SOD. Glutation peroksidaza uništava ne samo kisikove slobodne radikale, već i one nastale lipidnom peroksidacijom.

ENDOGENI ANTIOKSDANTI

Endogeni antioksidanti su askorbinska kiselina, osobito važna u uklanjanju hidroksilnog slobodnog radikala. Kod čovjeka ne postoji enzim potreban za stvaranje askorbata, stoga je važan unos vitamina C. Vitamin E topiv u mastima nalazi se u visokim koncentracijama u staničnoj membrani i važan je u spriječavanju lipidne peroksidacije. Surfaktant može djelovati kao antioksidant u plućima.

KLINIČKA I EKSPERIMENTALNA ISKUSTVA

Većina podataka koji se odnose na sigurnost primjene povišenih koncentracija kisika dobivena je kod zdravih osoba. Učinak hiperoksije kod plućnih bolesnika može biti drugačiji, s povećanom ili smanjenom osjetljivošću. Uz to u tim uvjetima nisu poznate moguće interakcije lijekova.

Izloženost 100%-tnom kisiku u trajanju manjem od 24 sata nije praćena klinički značajnim rizikom; mogu se smanjiti bronhijalni klirens i funkcija makrofaga. Uosoba koje su udisale 60% kisik u trajanju sedam dana nisu ustanovljene promjene plućne funkcije uz manje morfološke promjene plućnog tkiva. Dugotrajna izloženost kisiku u koncentraciji 24-28% ne izaziva klinički značajni poremećaj funkcije pluća.

PROMJENE TOKSIČNOSTI KISIKA
Postoje spojevi koji povećavaju ili smanjuju toksično djelovanje kisika. Parakvat se ubacuje u lanac transporta elektrona i osobito je aktivan kod viših razina PO2, diakvat stvara u stanici velike količine superoksida. Hiperoksija kod bolesnika intoksiciranih tim herbicidima ekstremno je toksična, zato je dozvoljena primjena niske koncentracije kisika. Ostali spojevi koji povećavaju toksični učinak kisika jesu dietilditiokarbamat, bleomicin i nitrofurantoin.

Napomena: u liječenju DN raznih etiologija desetak godina provodi se neinvazivna mehanička ventilacija, a koriste se i drugi plinovi pomiješani s kisikom (helij, dušični oksid), što nije predmetom ovog prikaza.

LITERATURA

Hypoxia. U: Lumb A.B. Nunn,s Applied Respiratory Physiology. 5 izd. Oxford: Butterworth-Heinemann; 2000, str 472-81
Hyperoxia and oxygen toxicity. Ibid, str 491-510
Guyatt GH, McKim DA, Weawer B i sur. Development and testing of formal protocols for oxygen prescribing. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163:942-6
McCrory DC, Brown C, Gelfand SE, Bach PB. Management of acute exacerbations of COPD: A summary and appraisal of published evidence. Chest 2001, 119:1190-1209
Jolliet P, Tassaux D, Thouret JM, Chevrolet JC. Beneficial effects of helium: oxygen versus air:oxygen noninvasive pressure support in patients with decompensated chronic obstructive pulmonar disease. Crit Care Med 1999, 27:2422-9

Nema komentara:

Objavi komentar

Napomena: komentar može objaviti samo član ovog bloga.