Vyhodnotenie narkotického potenciálu dýchacej zmesi

Účinky narkózy sa líšia od mierneho zníženia úsudku až po absolútnu neschopnosť. Táto skutočnosť potvrdzuje dôležitosť zníženia alebo skôr eliminácie vplyvu narkózy. Narkóza môže vznikať zo širokej škály zdrojov, z jednoduchých plynov ako xenón a dusík až po zložené uhľohydráty, ktoré sa používajú na vykonanie všeobecnej anestézie. Aj keď sa narkotický účinok plynov skúma už viac ako 100 rokov, stále celkom nepoznáme, ako plyny vytvárajú narkózu (a anestéziu). Mnoho poznatkov o narkotickom účinku dusíka je odvodených zo štúdie anestetických plynov. Okolo roku 1900, vedci Meyer a Overton nezávisle na sebe spozorovali, že účinky bežných anestetických plynov súvisia s rozpustnosťou plynu v jednoduchom organickom roztoku, v olivovom oleji. Tieto zistenia sa stali známymi ako Meyerov a Overtonov zákon, podľa ktorého anestetický účinok plynu nepriamo súvisí s rozpustnosťou v tuku. Inými slovami, rozpustnejšie plyny vytvárajú narkotické účinky pri nižších koncentráciách ako menej rozpustné plyny. V tabuľke 1 sú uvedené Bunsenove koeficienty rozpustnosti bežných plynov.

Tabuľka 1 – Bunsenove koeficienty rozpustnosti bežných plynov

Preto by na základe rozpustnosti v tuku malo byť hélium najmenej narkotické a oxid dusný a xenón by mali byť najviac narkotické plyny. Anestetický účinok týchto plynov u zvierat a ľudí úzko súvisí s rozpustnosťou v tuku. Vysoko rozpustné plyny ako oxid dusný a xenón je možné použiť ako anestetiká pri normobarickom tlaku. Z tohto vyhodnotenia rozpustnosti v tuku vyplývajú niektoré zaujímavé zistenia. Všimnite si, že kyslík sa považuje za dvakrát rozpustnejší ako dusík, mal by byť teda dvojnásobne narkotickejší. Vyhodnotenia kyslíka sú však zložitejšie, pretože telo tento plyn metabolizuje. Nárast parciálneho tlaku kyslíka v tkanive človeka nespôsobí to isté čo nárast parciálneho tlaku vdýchnutého kyslíka. Aj napriek tejto zložitosti je rozumné predpokladať, že kyslík je narkotický. Podobne aj z prehľadu rozpustnosti v tuku vyplýva, že oxid uhličitý je mimoriadne rozpustný v tukovom tkanive, preto tiež očakávame,že je veľmi narkotický. V skutočnosti je CO2 taký narkotický, že sa používa na anestéziu u zvierat. Zvýšený parciálny tlak oxidu uhličitého v artérii, vyšší ako 60 mmHg spôsobuje narkózu u ľudí, a parciálny tlak CO2 v artérii, vyšší ako 100 až 120 mmHg, môže viesť k strate vedomia.

Keďže podstatou zákona Meyera a Overtona je rozpustnosť v tuku, človek by si myslel, že plyny strácajú narkotické účinky tým, že sa rozpustia v bunkových membránach, ktoré sa skladajú z tukov. Vedomie je ovládané centrálnym nervovým systémom (CNS) a zmeny funkcie CNS vedú k zníženiu vedomia. Podobne ako všetky bunky, neuróny v CNS majú tukové membrány, ako aj vstavané bielkoviny, ktoré slúžia ako iónové kanály alebo receptory mimobunkových zlúčenín. O plynoch rozpustných v tukoch sa predpokladá, že menia funkciu neurónov tým, že sa rozpúšťajú v tukoch, čím narušujú bežnú funkciu buniek. Existuje množstvo mechanizmov, prostredníctvom ktorých by mohla zmena tukovej membrány narušiť funkciu neurónov. Môže to nastať priamou zmenou vlastností tukovej membrány, alebo nepriamym ovplyvnením vlastností vstavaných bielkovín. Keď sa anestetické plyny rozpustia v tukových membránach, narušia normálne a takmer uzatvorené usporiadanie molekúl tuku, a zvýšia priepustnosť membrány. Okrem toho, toto narušenie vytláča molekuly tuku a zväčšuje plochu membrány. Zväčšená plocha membrány môže naraziť na vstavané bielkoviny a narušiť tak ich funkciu.

Aj napriek prínosu zákona Meyera a Overtona, tento zákon stále nedokáže predpovedať účinok množstva zlúčenín, pretože pravdepodobne ide o neúplný popis udalostí, ktoré sa v tele odohrávajú. S organickými uhľohydrátmi, napríklad s alkoholmi, ktoré zvyšujú dĺžku reťazca uhľohydrátov, sa zvyšuje rozpustnosť v tukoch a anestetický účinok, toto však platí len do určitej miery. Pri väčšine typov organických zlúčenín, keď dĺžka reťazca dosiahne 10 až 14 atómov uhlíka, dôjde k náhlemu zníženiu anestetického účinku. Aj keď je takáto zlúčenina rozpustná  v tukoch, nespôsobuje narkózu. Zákon Meyera a Overtona nedokáže vysvetliť toto náhle zníženie anestetického účinku. Okrem toho, molekulárne izoméry (rovnaké atómy, ale s odlišným usporiadaním) klinicky používaných anestetík majú rovnakú rozpustnosť v tukoch, ale rôzne anestetické účinky. Opäť, podľa zákona Meyera a Overtona by mali mať rovnaký anestetický účinok. Na základe týchto nezrovnalostí pravdepodobne existujú faktory, ktoré majú iný vplyv na anestetický účinok plynov ako rozpustnosť v tukoch. Celá problematika narkózy a všeobecnej anestézie nie je celkom známa, aj keď sa zdá, že naše chápanie hlavných mechanizmov narkózy a dôležitých látok, ktoré sú za ňu zodpovedné, je dostatočné na to, aby sme robili správne rozhodnutia týkajúce sa plynov, ktoré pri potápaní dýchame. Zložité princípy zákona Meyera a Overtona nie sú zvlášť dôležité, keďže vzhľadom na plyny a hĺbku nášho potápania je tento zákon užitočným nástrojom smerujúcim k znižovaniu účinkov narkózy a súvisiacich rizík pri potápaní.

Vykonávanie experimentov s narkotickými plynmi nám pomáha zodpovedať dôležité otázky súvisiace s bezpečnosťou ponorov. Tento výskum spolu so zákonom Meyera a Overtona nám pomáha pri rôznych plynoch rozpoznať parametre bezpečného potápania. Tieto výsledky tiež výrazne zavážia pri výbere štandardných plynov GUE. Tento výskum nám tiež pomáha pochopiť, že niektorí potápači sa nesprávne domnievajú, že narkózu je možné zvládnuť prispôsobením sa. Objektívne meranie u potápačov prostredníctvom narkotických plynov ukazuje, že v reakčnom čase nedochádza k žiadnemu prispôsobeniu sa, a takisto sa neznižuje tendencia potápačov robiť chyby počas vplyvu narkózy. Skúmaní potápači však naozaj nesprávne vnímajú oslabenie narkózy. Aj keď si predstavovali, že boli menej ovplyvnení, neexistoval žiadny objektívny dôkaz, že by to tak naozaj bolo.

Oslabenie CNS nedovolenými liekmi, alkoholom a antihistaminikami môže ešte zhoršiť účinky narkózy. Aj zadržiavanie oxidu uhličitého môže zhoršiť účinky narkózy. Vzájomný vzťah oxidu uhličitého a dusíka napovedá, že tieto dva plyny sú doplnkové, čím sa výrazne zvyšuje celkový narkotický účinok. Aj keď sa potápač snaží vyhýbať užívaniu liekov, zadržiavanie oxidu uhličitého môže byť ešte komplikovanejšie. Parciálny tlak oxidu uhličitého v artérii môže zvýšiť množstvo faktorov, vrátane zadržiavania dychu, opätovného dýchania CO2 (t. j. veľký škodlivý priestor v dýchacom prístroji), obmedzujúceho výstroja a regulátorov s vysokým dýchacím odporom.

Skrátka, každý by si mal uvedomiť, že naše poznatky o narkóze nie sú úplné. Zložitosť tkanív, ktorá ovplyvňuje narkózu, však nabáda rozumného potápača, aby trval na umiernenom prístupe k používaniu narkotických plynov. Výber plynu pre rôzne hĺbky by mal počítať s najhorším možným scenárom. Tieto obavy spolu s dlhou históriou agresívneho potápania vytvárajú základ pre štandardné dýchacie zmesi GUE.

Bibliografia
Alifimoff JK, Miller KW: Mechanisms of action of general anesthetic agents. In: Principles and Practice of Anesthesiology. Vydali: MC Rogers, JH Tinker, BG Covino a DE Longnecker. Mosby Year Book St. Louis 1993. Bennett PB: Inert gas narcosis. In: The Physiology and Medicine of Diving. Vydali: P Bennett a D Elliot. WB Saunders London 1993. Hamilton K, Laliberté M-F, Fowler B: Dissociation of the behavioral and subjective components of nitrogen narcosis and diver adaptation. Undersea Biomed Res 22: 41 – 49, 1995. Hesser CM, Fagraeus L, Adolfson J: Roles of nitrogen, oxygen, and carbon dioxide in compressed air narcosis. Undersea Biomed Res 5: 391 – 400, 1978. Lawrence JH, Loomis WF, Tobias CA, Turpin FH: Preliminary observations on the narcotic effect of xenon with a review of values for solubilities of gases in water and oils. J Physiol 105: 197 – 204, 1946.

Voľne preložil Štefan Z. HOGARTHIAN Divers  www.kurzypotapania.com