Toxicita kyslíku

Kyslík se běžně používá k léčbě plicních i mimoplicních chorob ve formě oxygenoterapie či hyperbarické oxygenoterapie (tlak > 1 atmosféra). Zásobení tkání kyslíkem závisí na adekvátní ventilaci, výměně plynů a distribuci krevním oběhem. Při dýchání vzduchu o normálním atmosférickém tlaku je většina kyslíku vázána na hemoglobin a pouze malé množství je volně rozpuštěné v plazmě. Při hyperoxii je hemoglobin zcela saturován kyslíkem a stoupá množství rozpuštěného kyslíku – při normobarické expozici 100% kyslíku pokryje volně rozpuštěný kyslík asi 1/3 potřeb tkání. Při aplikaci kyslíku v hyperbarické komoře s tlakem 3 atmosféry pokryje veškeré potřeby tkání pouze kyslík rozpuštěný v plazmě. Tohoto efektu se využívá např. při otravě oxidem uhelnatým, kdy je narušená schopnost hemoglobinu vázat kyslík.^[1]

Toxicitu kyslíku způsobují reaktivní formy kyslíku, které dokáží poškodit tkáně indukcí nekrózy či apoptózy, pokud množství reaktivních forem kyslíku překročí antioxidační schopnost organismu. Toxicitou kyslíku jsou nejvíce ohroženi nedonošení novorozenci vyžadující oxygenoterapii, pacienti vyžadující hyperbarickou oxygenoterapii a potápěči. Krátká expozice vysokým parciálním tlakům při vyšším než atmosférickém tlaku vede k poškození centrálního nervového systému (potápění, hyperbarická oxygenoterapie). Zatímco dlouhodobá expozice zvýšeným hladinám kyslíku za normálního atmosférického tlaku poškozuje především plíce a oči (např. nedonošení novorozenci vyžadující oxygenoterapii).^[1]

Důsledky oxygenoterapie a hyperoxie[upravit | editovat zdroj]

kyslík indukuje vazodilataci plicních cév a naopak vazokonstrikci v systémové cirkulaci;
vysoké koncentrace kyslíku nepřímo zlepšují zánětlivou odpověď tím, že zmírňují tkáňovou hypoxii;
při oxygenoterapii akutní dekompenzace CHOPN může dojít k hyperkapnickému respiračnímu selhání (→ těžké respirační acidóze → komatu), podobný stav hrozí u dětí s těžkými neuromuskulárními chorobami s chronickým respiračním selháním;
vdechování kyslíku o zvýšeném parciálním tlaku má škodlivý účinek – poškození buněk je nejvíce patrné v CNS, plicích a v očích.^[1]

Mechanismus toxicity kyslíku při hyperoxii[upravit | editovat zdroj]

Reakce peroxynitritu vede buď k apoptotické nebo nekrotické smrti buňky.

Struktura anionu peroxynitritu.

hyperoxie vede k tvorbě kyslíkových radikálů – mají jeden nebo více nepárových elektronů, jsou velmi nestabilní
mezi nejvýznamnější reaktivní formy kyslíku patří hydroxylový ion (HO^–) a peroxynitrit (ONOO^–)
peroxynitrit interaguje s lipidy, DNA a proteiny přímo přes oxidativní reakce a nepřímo přes mechanismy zprostředkované radikály → může způsobit oxidativní poškození buňky až buněčnou nekrózu či apoptózu;
v organismu je mnoho antioxidačních mechanismů, ale jejich kapacita je při vysokých koncentracích volného kyslíku překročena a dochází k oxidativnímu poškození tkání.^[1]

Klinické důsledky toxicity kyslíku[upravit | editovat zdroj]

Poškození plic

dýchací systém je vystaven nejvyšším koncentracím kyslíku z celého organismu, proto jsou plíce prvním orgánem, kde se manifestuje toxicita kyslíku;
plíce poškozuje dlouhodobá expozice zvýšeným hladinám kyslíku o normálním atmosférickém tlaku;
rychlost poškození je přímo úměrná parciálnímu tlaku vdechovaného kyslíku;
při frakci kyslíku < 50 % se obvykle toxicita kyslíku neobjevuje;
1. projevem je tracheobronchiální iritace/zánět – substernální či pleurální bolest (již v řádu hodin při vdechování 100 % kyslíku), kašel, dyspnoe, snížená aktivita cilií → snížená vitální kapacita, tvorba atelektáz, difuzní poškození alveolů (obraz ARDS) → chronická plicní fibróza a emfyzém s tachypnoí a progresivní hypoxémií;
na poškození plic se současně podílí i umělá plicní ventilace a event. primární onemocnění vyžadující oxygenoterapii, dále případná farmakoterapie – například dexamethason u zvířecích modelů zhoršuje poškození plic a snižuje aktivitu antioxidačních enzymů v plicích; toxicitu kyslíku dále zvyšuje adrenalin, estrogen, amfetaminy a hormony štítné žlázy.

Poškození CNS

k poškození CNS dochází pouze při velmi vysokém parciálním tlaku (potápění, hyperbarická komora)
rychlost progrese je přímo úměrná parciálnímu tlaku (při 4-5 atmosférách manifestace již po 10 minutách)
1. projevem jsou poruchy vidění (tunelové vidění), tinnitus, nausea, záškuby mimických svalů, závrať, zmatenost (obraz je variabilní) → tonicko-klonické křeče (odezní při snížení parciálního tlaku kyslíku), porucha vědomí.

Poškození zraku

dlouhodobá expozice zvýšeným hladinám kyslíku za normálního atmosférického tlaku
u nedonošených novorozenců se podílí na rozvoji retinopatie nedonošených na podkladě abnormálního prorůstání cév nezralou sítnicí
u potápěčů a pacientů léčených v hyperbarické komoře se může rozvinout hyperoxemická myopie (reversibilní).

Poškození dalších orgánů

destrukce erytrocytů, poškození myokardu, endokrinních žláz (nadledvin, gonád a štítné žlázy) a ledvin.^[1]

Odkazy

Související články[upravit | editovat zdroj]

Oxygenoterapie • Hyperbarická oxygenoterapie • Kyslík • Kyslíkové radikály • Kyslíkové parametry • Antioxidační ochrana lidského těla

Reference[upravit | editovat zdroj]

↑ ^a ^b ^c ^d ^e THOMSON, L a J PATON. Oxygen toxicity. Paediatr. Respir. Rev. 2014, roč. -, vol. -, s. -, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.prrv.2014.03.003.

[Thomson-1] THOMSON, L a J PATON. Oxygen toxicity. Paediatr. Respir. Rev. 2014, roč. -, vol. -, s. -, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.prrv.2014.03.003.

[1]