Toxicidad por oxígeno

La toxicidad por oxígeno es una condición que resulta de los efectos nocivos de respirar oxígeno molecular ( O
2) a presiones parciales aumentadas . Los casos graves pueden provocar daño celular y la muerte, y los efectos se observan con mayor frecuencia en el sistema nervioso central, los pulmones y los ojos. Históricamente, la afección del sistema nervioso central se denominaba efecto Paul Bert y la afección pulmonar , efecto Lorrain Smith , en honor a los investigadores que fueron pioneros en los descubrimientos y descripciones a fines del siglo XIX. La toxicidad del oxígeno es una preocupación para los buceadores subacuáticos , aquellos con altas concentraciones de oxígeno suplementario (especialmente los bebés prematuros ) y los que se someten aterapia de oxígeno hiperbárico .

El resultado de respirar presiones parciales elevadas de oxígeno es la hiperoxia , un exceso de oxígeno en los tejidos corporales. El cuerpo se ve afectado de diferentes formas según el tipo de exposición. La toxicidad del sistema nervioso central es causada por una breve exposición a altas presiones parciales de oxígeno a una presión superior a la atmosférica. La toxicidad pulmonar y ocular resulta de una exposición más prolongada a niveles elevados de oxígeno a presión normal. Los síntomas pueden incluir desorientación, problemas respiratorios y cambios en la visión, como miopía . La exposición prolongada a presiones parciales de oxígeno por encima de lo normal, o exposiciones más breves a presiones parciales muy altas, pueden causar daño oxidativo a las membranas celulares , colapso de los alvéolos en los pulmones,desprendimiento de retina y convulsiones . La toxicidad del oxígeno se maneja reduciendo la exposición a niveles elevados de oxígeno. Los estudios muestran que, a largo plazo, es posible una recuperación sólida de la mayoría de los tipos de toxicidad por oxígeno.

Existen protocolos para evitar los efectos de la hiperoxia en campos donde se respira oxígeno a presiones parciales más altas de lo normal, incluido el buceo submarino con gases respiratorios comprimidos , la medicina hiperbárica, la atención neonatal y los vuelos espaciales tripulados . Estos protocolos han dado como resultado una rareza cada vez mayor de las convulsiones debido a la toxicidad del oxígeno, y el daño pulmonar y ocular se limita principalmente a los problemas de manejo de los bebés prematuros.

En los últimos años, el oxígeno se ha vuelto disponible para uso recreativo en barras de oxígeno . La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Advirtió a quienes padecen problemas como enfermedades cardíacas o pulmonares que no utilicen barras de oxígeno. Los buceadores utilizan gases respiratorios que contienen hasta un 100% de oxígeno y deben tener una formación específica en el uso de dichos gases.

Los efectos de la toxicidad del oxígeno pueden clasificarse por los órganos afectados, produciendo tres formas principales: [2] [3] [4]

La toxicidad por oxígeno del sistema nervioso central puede causar convulsiones, breves períodos de rigidez seguidos de convulsiones e inconsciencia, y es motivo de preocupación para los buceadores que se encuentran con presiones superiores a la atmosférica. La toxicidad pulmonar por oxígeno da como resultado daños en los pulmones, provocando dolor y dificultad para respirar. El daño oxidativo en el ojo puede provocar miopía o desprendimiento parcial de la retina . Es más probable que ocurran daños pulmonares y oculares cuando se administra oxígeno suplementario como parte de un tratamiento, en particular a los recién nacidos, pero también son una preocupación durante la terapia con oxígeno hiperbárico.

Un gráfico de curvas de tolerancia a la toxicidad pulmonar. El eje X está etiquetado como "Duración de la respiración de oxígeno (horas)" y varía de 0 a 30 horas. El eje Y está etiquetado como "Presión parcial de oxígeno inspirado (bares)" y varía de 0,0 a 5,0 bares. El gráfico muestra tres curvas a -2%, -8% y -20% de capacidad pulmonar, comenzando a 5,0 bares de presión y disminuyendo a entre 0,5 y poco menos de 1,5 bares, y muestra una mayor disminución de la capacidad pulmonar relacionada con un aumento de duración.
Las curvas muestran una disminución típica de la capacidad vital pulmonar al respirar oxígeno. Lambertsen concluyó en 1987 que 0,5 bar (50 kPa) podrían tolerarse indefinidamente.
Un lípido insaturado reacciona con un radical hidroxilo para formar un radical lipídico (iniciación), que luego reacciona con dioxígeno, formando un radical lipídico peroxilo. Este luego reacciona con otro lípido insaturado, produciendo un peróxido de lípido y otro radical de lípido, que puede continuar la reacción (propagación).
El mecanismo de peroxidación de lípidos muestra un solo radical que inicia una reacción en cadena que convierte los lípidos insaturados en peróxidos de lípidos.
Primer plano de un cilindro de buceo con una banda que dice "NITROX". Una etiqueta impresa a mano en el cuello dice "MOD 28m 36% O2", con el 28 en un tamaño mucho más grande.
La etiqueta del cilindro de buceo muestra que contiene gas rico en oxígeno (36%) y está marcado con una profundidad máxima de funcionamiento de 28 metros (92 pies).
Diagrama de sección transversal de un ojo, que muestra la pupila (izquierda), el cristalino coroideo (en amarillo, alrededor del perímetro del ojo), la retina (en rojo, debajo del cristalino coroideo y alrededor de la mayor parte del perímetro derecho del ojo) y el nervio óptico (abajo a la derecha, saliendo de la retina en rojo).
La retina (roja) se desprende en la parte superior del ojo.
Diagrama de sección transversal de un ojo, que ahora muestra la hebilla escleral, en azul, presionando la parte superior e inferior del ojo, presionando el cristalino coroideo y la retina juntos.
La banda de silicona ( hebilla escleral , azul) se coloca alrededor del ojo. Esto pone la pared del ojo en contacto con la retina desprendida, lo que permite que la retina se vuelva a unir.
Porcentaje de discapacidad visual grave y ceguera debido a la retinopatía del prematuro en niños en escuelas para ciegos en diferentes regiones del mundo: Europa 6–17%; América Latina 4,1–38,6%; Europa del Este 25,9%; Asia 16,9%; África 10,6%.
La retinopatía del prematuro (ROP) en 1997 era más común en los países de ingresos medios donde los servicios de cuidados intensivos neonatales estaban aumentando; pero aún no se había logrado una mayor conciencia del problema, que condujera a la adopción de medidas preventivas. [97]
Fotografía de un hombre, con cabello en retroceso y bigote gris. Viste una chaqueta y un chaleco formales, típicos de la moda victoriana.
Paul Bert, un fisiólogo francés, describió por primera vez la toxicidad por oxígeno en 1878.