Ovšem cena za tuto účinnost je značná. Podobně jako v průmyslu řada mezistupňů těchto reakcí vede ke tvorbě neobyčejně toxických sloučenin. Tak toxických, že je dokonce většina vyšších organismů využívá jako zbraně proti bakteriím nebo třeba nádorovým buňkám. Většina z nich má podobu takzvaných volných kyslíkových radikálů. Jsou to nejrůznější látky. Asi nejznámější jsou peroxidy, superoxidy a peroxinitrily. Ale je jich více  a obecně je lze charakterizovat jejich enormní schopností oxidovat nejrůznější organické i anorganické sloučeniny. Ponechme pro účely tohoto článku stranou jejich účinky žádoucí a zabývejme se pouze tím co tělu člověka může škodit.

Samozřejmě nebudu čtenáře unavovat sáhodlouhým výčtem možných nežádoucích efektů, ale zmíním se pouze o těch, které mají význam pro potápění a souvisí s krátkodobými i dlouhodobými účinky dýchání kyslíku buď pod větším, než vzduchu a hladině moře příslušejícím parciálním tlakem, nebo ve větší koncentraci než odpovídá vzduchu. Jak jsem řekl, tyto sloučeniny především oxidují. Život – i ta nejkrásnější žena, jsou jenom strukturované bílkoviny a nerovnováha na membránách. A právě membrány mají určité parametry tzv. fluiditu, snad by se dalo říci tekutost, která umožňuje jejich správnou funkci. Peroxidace složek membrán tuto tekutost snižuje a tak omezuje funkci. Zároveň mění aktivitu v neobyčejně důležitém systému enzymů ovlivňujících cyklus kyseliny arachidonové. Týká se to všech membrán jak buněčných tak i systémových. V mozku, v játrech, v srdci červených krvinkách ale prostě všude. Z těchto membrán pro nás bude zajímavý především mozek a červené krvinky. Mozek a celá nervová soustava proto, že hůř nebo jinak funguje, červené krvinky proto, že ztrácejí pružnost. Jejich velikost totiž bývá větší než je průměr nejmenších krevních vlásečnic. Fyziologicky to nevadí, protože červené krvinky jsou pružné a snadno se vlásečnicí „protáhnou“. Ale při peroxidaci membrány je problém. Červená krvinka ztuhne a do některých vlásečnic se nedostane. Hlavně v mozku, oku a plicích. Další místo kde bývá větší problém je vasomotorika cév. To hrozné slovo znamená docela jednoduchou věc. Když už jsem u těch příkladů tak ještě jeden. Množství krve které teče v cévách může být různé, třeba jako u přehrady. Akorát ten pán co to řídí se nejmenuje hrázný, ale endotel. Je to vnitřní vrstva cév. Zná několik slov – chemických substancí, které jí říkají jak se má céva zúžit či roztáhnout. Při peroxidaci jakoby přestává rozumět těm příkazům co cévu mají roztáhnout a má tendenci jí stahovat kdykoliv. Výsledkem je snížené prokrvení nebo i zástava průtoku krve v dané oblasti a například křeče nebo i věci horší. Bez krve to prostě nejde v těle nikde. Chemici se asi budou kroutit, ale jednoduše řečeno je to metabolická cesta oxidů dusíku z argininu na účinné substance. A podle dnešních znalostí je to asi klíč k „ hyberberické kyslíkové toxicitě“.

 

ctch:

 

Další potápěčsky zajímavou oblastí poškození jsou plíce. Droboulinké sklípky, ve kterých se odehrává výměna plynů, jsou potaženy složitou chemickou látkou – surfaktantantem. Ta zajišťuje aby zůstaly otevřené, aby zkrátka nesplaskly jako propíchnutý míč. Tento surfaktant je velmi intenzivně poškozován kyslíkem.

Jenom okrajově zmíním problémy s okem – kyslíková krátkozrakost a s uchem – kyslíkové ucho. Zkrátka je toho dost nepěkného co nám kyslík umí způsobit.

Pro zacházení s tak nebezpečnými meziprodukty jako volné kyslíkové radikály jsou, si pochopitelně organismy museli, zase podobně jako v průmyslu, vyvinout důmyslné „ochranné pomůcky“. Metabolismus člověka syntetizuje mnoho substancí, které neutralizují tyto sloučeniny. Například glutathion, jeden z nejúčinnějších antioxidantů vůbec. Ale protože se chceme zabývat potápěním, řeknu něco jenom o těch, které mohou mít praktický význam a využití v prevenci a evtl. zvýšení individuelního prahu citlivosti  na problémy s kyslíkem. Podotýkám, že toto se netýká jenom potápění, ale i dalších aktivit od kouření, přes sportování až po prevenci nemocí.

Především jsou to vitamin E, koenzym Q 10 a vitamin C. K dávkám a způsobu použití se ještě vrátím prozatím pouze malá poznámka k vitamínu C. Člověk, šimpanz a pásovec jsou jediní savci, kteří neumí syntetizovat vitamín C. Koza ho syntetizuje 40 gramů denně, velryba třeba 50 kilogramů denně. Člověk nic. Neumíme. A mnohé za to platíme nejenom v potápění.

Z enzymů je nejvýznamnější rodina cytochromů.

Z trochu jiného soudku jsou silná antioxidancia, kdysi připravená pro případ napadení jadernými zbraněmi nebo havárie jaderné elektrárny. Tam už je to ovšem o trochu odbornějších znalostech a proto o nich v tomto článku mluvit nebudu.

Zkrátka velmi brzo bylo jasné i v potápění, že s kyslíkem je problém. A kde je problém tam je snaha po řešení. Potápění se týká sportovců, ale i vojáků nebo profesionálů. Proto vznikl koncept kyslíkové toxicity. Pro jeho seriozní posouzení a kritiku je třeba si uvědomit několik výchozích bodů – axiomů, na jejichž základě vznikl.

Především se jednalo o předpoklad:          
Že vyšší parciální tlak kyslíku způsobuje větší škody·          
Že delší expozice vyvolává větší rizika          
Že vyšší procento kyslíku v dýchací směsi je rizikovější

  

Plicní surfaktant:

 

Pojďme se na tyto axiomy podívat z hlediska biochemie a fyzikální chemie. Vyšší parciální tlak vede k vyššímu množství rozpuštěného kyslíku v plasmě. Ten je, jak je známo, zodpovědný za většinu efektů popisovaných jako „kyslíková toxicita“. Delší expozice dává čas peroxidaci většího množství sloučenin a především vyčerpání antioxidačních mechanismů organismu. Vyšší procento kyslíku je problém. Zkušenosti ukazují, že nejméně „toxická“ je směs vzduchu. Jiné směsi plynů nesou s sebou větší rizika příznaků kyslíkové toxicity. Triviální vysvětlení, že prostě lidské tělo a jeho metabolismus jsou „udělány“ na vzduch se sice nabízí, ale situace asi tak jednoduchá nebude.

Koncept založený na výše uvedených axiomech vedl k formulování základních předpokladů:

Maximální tolerovaný parciální tlak kyslíku

Maximální tolerovaná doba expozice při daném parciálním tlaku kyslíku.

Jako dva indexy počítané z těchto dat byly zvoleny UPTD, či OTU – celotělová /plicní/ toxicita a CNS toxicita.

Celotělovou toxicitu můžeme pro účely sportovního potápění  rovnou pominout. Prakticky jí nelze překročit na otevřeném dýchacím okruhu. Trochu jinak je to u rebreatherů, ale těm nerozumím.

CNS toxicita je asi největší obavou. Nechme stranou CONVENTID a věnujme se jenom nejhrozivějším příznakům – křečím. Zcela jasně a na rovinu je potřeba říci, že ve většině případů sportovního potápění s otevřeným okruhem vedou k utonutí. Teoretická možnost záchrany sice je, ale já jsem o takovém případu neslyšel. Opak bohužel známe i u nás.

Mechanismus CNS toxicity není zcela spolehlivě vysvětlen. Jistě souvisí s rozpuštěným plynem, jistě souvisí s délkou expozice a parciálním tlakem kyslíku a pravděpodobně s mnoha dalšími faktory. Ale jak? Systematicky jistě ne. A to nejenom  v rámci populace ale i v rámci jedince. Nejznámější a nejrozsáhlejší studie v potápěčské oblasti vykonal brit K. Donald. Jeho závěry jdou ovšem zcela proti konceptu kyslíkové toxicity. Tolerance mezi jedinci se lišila ve stovkách procent a i u jednoho jedince v rámci dnů o desítky procent.

To je ovšem typický příklad vědy kterou „lid“ nechce slyšet. Potápěči chtějí jednoduchá pravidla, která pokud budou dodržovat, budou alespoň v relativním bezpečí. Proto vznikla doporuční stran maximálních pO2, procent CNS hodin, a celotělové expozice kyslíku.

Co na tom, že jsou známé fatální nehody po zcela nevýznamném překročení těchto limitů, co na tom, že jsou známé ponory kdy CNS „hodiny“ ukazovaly tisíce procent a ponory byly dokončeny bez problémů. Rekordní ponory na vzduchu často skončily fatálně, kvůli dusíkové narkose. Ale nikdy kvůli kyslíkovým křečím. Parciální tlak kyslíku při nich přesahoval 3.0.

 

 

 

Celý koncept kyslíkové toxicity vypadá pěkně a logicky. Hezky se učí v rámci výukových systémů. Ale funguje? A jak to zjistit?

No dosti nihilismu. A věnujme se tomu, jak v rámci našich vlastních limitů zvýšit individuelní odolnost.

Kupodivu není mnoho studií, které by se věnovaly tomuto problému a ty, které jsou k dispozici proběhly na laboratorních potkanech. Jednoznačně prokázaný vliv na kyslíkovou toleranci má alfatokoferol nebo chcete li vitamin E. Účinné dávky ovšem začínají na 800 mezinárodních jednotkách denně. I selským rozumem je jasné, že pozitivně bude působit vitamin C, ale potkani si ho bohužel vyrábí sami. A to v dávkách o řády vyšších než je doporučený příjem pro člověka. Doporučený k zabránění kurdějím….. Ale kyslíková toxicita? Nevíme.

Naše hraní s kyslíkem, ať v medicíně nebo potápění, vypadalo jako velmi dobrý nápad. Dnes se naše názory na jeho úlohu mění. Poměr přínos/škoda asi ani zdaleka není tak příznivý jak jsme si mysleli. A co se týče potápění tak koncept kyslíkové toxicity je asi jedním z nejžhavějších kandidátů na revizi a opravu.

Nejenom potápění se potýká s kyslíkem mnoho let. A to i sportovní potápění. Vážné až smrtelné nehody, spojené s jeho použitím, bohužel už zná asi leckdo z nás. Řadu let se profesně věnuji metabolickým modulacím a tak i metabolismu volných kyslíkových radikálů. A řadu let se potápím. Proto jsem se pokusil  napsat něco o metabolismu kyslíku, o jeho úloze, o jeho zpracování a o zacházení s ním, jako s dýchací směsí. Z hlediska metabolismu, fyziologie a biochemie.

Pro www.divestar.cz 2/2006 P. Wagner