كيفية حدوث سميِّة الأكسجين؟

هذه المقالة متاحة أيضًا بـ: الإنجليزية

كيفية حدوث سميِّة الأكسجين

كيفية-حدوث-سميِّة-الأكسجين؟ هناك مشكلة شائعة في الغوص وهي كثرت الأكسجين (فرط التأكسج -hyperoxia).
في هذه المقالة سوف نستعرض آلية سمية الأكسجين.
إن الهواء الجوي يتألف من 21٪ أكسجين (O2). ونحن بحاجة O2 للبقاء على قيد الحياة وبدون O2 سوف نموت بشكل سريع. إن أجسامنا ليس بها دراية عن نسبة O2 الذي نتنفسه، ولكنها تستجيب للضفط الجزئي للأكسجين (pO2).

كيفية-حدوث-سميِّة-الأكسجين؟

الضغط الجزيئي للأكسجين على السطح:

على سطح الضغط الجزئي للأكسجين O2 في الهواء 0.21 ATA

0.21 * 1.0 = 0.21 ATA.

كما رأينا في العمود الأخير، إذا أردنا الصحة والحيوية والنشاط والأداء الجيد لأجسامنا لابد أن تكون الضغوط الجزئية للO2 وصولا الى 0.16 ATA ويمكن أن تتعامل أجسامنا مع الضغوط الجزيئة أقل عند  pO2 0.12 ATA. ومع التعرض المزمن يمكننا التكيف مع معادلة pO2s المنخفضة.

تحمل جسم الغواص للضغوط العالية من الأكسجين

عند تعرض الغواص لضغوط جزيئية عالية من الأكسجين pO2s. فإن الجسم قادر على تحمل هذة الزيادة تصل إلى نحو 0.45 ATA، من دون مشكلة. وعند ارتفاع PO2 فوق هذا المستوى (0.45 ATA) سوف تظهر التأثيرات السامة في نهاية المطاف.

التأثير السام للأكسجين

إن التأثير السام للأكسجين في الرئتين هى أساساً مشكلة التعرض لفترات طويلة (عدة ساعات أو حتى أيام) لpO2s من بين 0.45 و 1.6 ATA، وعند الضغوط الجزيئية لpO2s الأعلى من 1.6 ATA، يحدث الأثر السام للأكسجين في الدماغ (دقائق إلى بضع ساعات) قبل تأثيره السامة على الرئتين.

وليس هناك ما يدعو لقلق الغواصين الترفهيين حول سمية الأكسجين لأن هواء الغوص وpO2 لن تكون مرتفعة ولفترات طويلة بما فيه الكفاية ليسبب مشاكل حيث أن التأثير المخدر للنيتروجين بسبب هواء الغوص يحد من عمق الغواصين إلى حد أقصى قدره 130 قدم  40 متر. فتنفس الهواء عند هذا العمق pO2 ما يزيد قليلا على 1.0 ATA، منخفضة جدا للقلق حول سمية الجهاز العصبي المركزي أو حول سمية الرئة.

الغوص الترفيهي والنايتروكس

إن العديد من الغواصين الترفيهيين يستعملوا النايتروكس أثناء الغوص إلى ما يصل إلى 40٪ من الأكسجين والبعض الآخر يستخدم مستويات أعلى من الأكسجين أو حتى الأكسجين النقي لإزالة الضغط. عند التنفس نسب أعلى من الأكسجين

وبالنظر إلى الآثار السمية في الأعماق الضحلة. فإن أكسجين O2 الهواء الجوي لا يصل ضغطة الجزيئي إلى 1.6 ATA حتى إلى عمق 218 قدم – 66 متر. ومع ذلك فإن O2 في Nitrox40 يصل ضغطة الجزيئي إلى pO2 1.6 ATA عند عمق 99 قدم (30 متر).

إن استخدام النايتروكس يسمح بالغوص لفترة أطول قبل تتطلب توقف الضغط، والقيام بتوقف أقصر للضغط اذا كان هناك حاجة إلى إزالة الضغط. ولذلك بعض الغواصين يستخدمون اسطوانات أكبر، أو عدة اسطوانات، وللقيام بغوصة أطول. هذه الغوصة الطويلة ممكن أن تزيد من خطر التسمم بالأكسجين. لذلك يجب أن يفهم جميع الغواصين ما هي سمية الأوكسجين.

ما هو الأكسجين؟

الأكسجين هو غاز عديم اللون والرائحة، والطعم ويشكل 21٪ من الهواء.

الأسباب التي تؤدي إلى سمية الأكسجين

إن سمية الأكسجين هي بسبب:

١- الضغط الجزيئي pO2 للأكسجين.

٢- وقت التعرض للضغط الجزيئي للأكسجين.

٣-الاختلافات الفردية التي تشكل دور كبير وملحوظ في قابلية الأفراد لسمية الأوكسجين، وتغيير في نفس الفرد كذلك من يوم لآخر.

كما قلنا بأن سمية الأكسجين ناتج عن الضغط الجزيئي للأكسجين (pO2)  هو حقا وظيفة من pO2 في الخلايا، وجميع الخلايا تموت في نهاية المطاف إذا تعرضوا إلى ما يكفي من الضغط الجزيئي العالي للأكسجين (pO2)  لفترة طويلة من الوقت.

لابد أن نشعر بالقلق إتجاه الرئتين والدماغ حيث أن الأثر السام من الأكسجين على هذه الأنسجة قد تشل بنا قبل أن تكون هناك مشكلة خطيرة  للأنسجة الأخرى، وبشكل صحيح يمكن أن تحدث مشكلة للأنسجة الثالثة في الحالات النادرة عندما يغوص الغواص كل يوم، ولعدة أيام على التوالي.

سمية الأكسجين وعملية الإيض

إن حساسية الخلايا لسمية الأكسجين مرتبط بعملية الأيض حيث أن الخلايا غير النشطة تكون أكثر مقاومة من الخلايا النشطة. وبالنظر إلى

تركيب الأكسجين العادي

يتكون من ذرتين من الأكسجين مع عدد متوازن من البروتونات والإلكترونات بحيث لا يكوّن الجزيء شحنة كهربائية. هذا الجزيء الطبيعي للأكسجين (غير سام ).

أين تكمن المشكلة؟

المشكلة تكمن في البقاء الجزيئي للأكسجين O2 بعد التنفس من أكسجين ذو ضغط جزيئي مرتفع (pO2)، وأنها تشكل مواد أخرى تعرف باسم جذور الأكسجين (oxygen radicals)، جذور الأكسجين هي مجمع لجزيئات الأكسجين شديدة التفاعل، والتي تشكلت من الأكسجين، والتي غالبا تحتوي على الأقل إلكترون إضافي واحد.

Oxygen radicals

Oxygen radicals

وتشكل جذور الأكسجين تصادم بين جزيئات الأكسجين، وتصادم بين جزيئات الأكسجين والجزيئات الأخرى، نتيجة لعمليات الأيض في الخلايا.

ومن الأمثلة على ذلك بيروكسيد الهيدروجين (hydroperoxy) والأكسجين. حيث أن جذور الأكسجين في كثير من الأحيان ترتبط بالجزيء القادم لذلك، كلما كان لديك أكسجين، سيكون لديك جذور أكسجين أخرى. حتى لو كان هناك طريقة سحرية لإزالة كافة جذور الأكسجين، إن عدد جذور الأكسجين يتناسب مع الضغط الجزئي للأكسجين (pO2).

هناك المئات من التفاعلات الكيميائية المحددة حيث يمكن لجذور الأكسجين (oxygen radicals) أن تشارك في ضرر الخلية، وبشكل عام هناك ثلاث طرق تسبب فيها جذور الأكسجين الضرر للخلايا.

الأضرار هي

الضرر الأول

هو من خلال تثبيط الإنزيمات. الانزيمات هي بروتينات تعمل كمحفزات، مما تسبب في ردود الفعل على أن يحدث ذلك بشكل طبيعي في درجة حرارة الجسم حيث أن جذور الأكسجين تسبب ربط مجموعات sulphydryl، وبالتالي تغيير شكل الإنزيم وتعطيله.

الضرر الثاني

تسبب جذور الأكسجين تغيرات في شكل البروتينات المسؤولة عن نقل الأيونات داخل وخارج الخلايا عبر غشاء الخلية بمنعه من أداء وظيفته.

الضرر الثالث

جذور الأكسجين تسبب بيروكسيد من مختلف الدهون في الخلايا.

الحيوانات و جذور الأكسجين

إن الله سبحانه وتعالى وهب الحيوانات القدرة على تعطيل جذور الأكسجين (oxygen radicals) وإصلاح بعض الأضرار التي لحقت بخلاياها. الدفاعات الرئيسية هما إنزيمان superoxide dysmutase و catalase. كل من هذه الانزيمات تساعد على الحفاظ على امدادات جيدة من الجلوتاثيون المختزل. الجلوتاثيون المختزل لديه العديد من مجموعات sulphydryl وجذور الأكسجين سوف توثقها، وبالتالي تكون جذور الأكسجين غير متوفرة لتسبب ضررا على الخلايا.

أهمية جذور الأكسجين

جذور الأكسجين مهمة جداً في مجال الطب كما هي مهمة في الغوص. حيث أن خلايا الدم البيضاء (WBC) تستخدم لقتل البكتيريا لحصر البكتيريا في الغشاء ومن بعد ذلك تحقنها بجذور الأكسجين (خلايا الدم البيضاء هي التي تصنع جذور الأكسجين). جذور الأكسجين في الواقع تقتل البكتيريا. بالإضافة إلى ذلك نحن نعرف الآن أن جذور الأكسجين هي الطريقة النهائية من الضرر في كثير من الأمراض. لذلك جذور الأكسجين بشكل عام لها جانب “جيد” وجانب “سيء”.

 

هل من الممكن لمضادة الأكسدة أن تساعد في التقليل من تدمر الخلايا الناجم عن جذور الأكسجين؟

إن تناول مضادات الأكسدة من المكملات الغذائية (فيتامينات E و C) و من الممكن الحصول عليها أيضاً من الأطعمة الطبيعية (الأناناس، الليمون، الفراولة). حتى الآن، فقد فشلت نتائج العديد من الدراسات لإظهار أي فائدة من تناول المكملات الغذائية (المضادة للأكسدة). وقد تبين بعض الفوائد عندما يتم استهلاك كميات متزايدة من المواد المضادة للتأكسد من خلال تناول الأطعمة التي تحتوي على المواد المضادة للتأكسد. وذلك بسبب وجد عناصر اخرى في الأطعمة الطبيعية تفيد في امتصاص الخلايا لمضادات الأكسدة والإستفادة منها.

حالة تواجد oxygen radicals

إنه من الطبيعي اذا وجد الأكسجين في خلايا الجسم تكونت جذور الأكسجين حيث أنه في الظروف الطبيعية ل(pO2) فإن خلايا الجسم قادرة على اصلاح الضرر الناتج من جذور الأكسجين. وفي حالة ازدياد كل من pO2 و جذور الأكسجين فإن الخلايا غير قادرة على إصلاح نفسها. ويستمر تدمر الخلايا بسبب تكون جذور الأكسجين إلى أن تضعف الخلية أو تموت طالما أن نسبة الضغط الجزيئي للأكسجين (pO2) غير متوازنة.

 

الخلاصة

ولتوضيح أكثر لما سبق أن تسمم الأكسجين يعتمد على نسبة ظهور (pO2) وبيولوجيا يختلفوا الأفراد عن بعضهم البعض وكذلك يختلفوا في مقاومتهم لجذور الأكسجين والأكثر تقعيداً آن المقاومة تختلف يوم عن يوم لنفس الشخص.

 

بعض الأسئلة المتعلقة بتسمم الأكسجين

هل يمكنك تنفس الأكسجين النقي؟

الأكسجين النقي يمكن ان يكون مميت. حيث أن دمائنا تعودت على التقاط الأكسجين الذي نتنفسه وربطه بأمان إلى جزيء النقلل المسمى بالهيموغلوبين. حيث أن الأكسجين بتراكيز عالية في الرئتين يثقل كاهل قدرة الدم على حمل الأكسجين بعيداً.

المراجع

  • medIND journals > Oxygen Toxicity.
  • مقال من موقع diverite.

إعداد وترجمة

كابتن/ معتز بري

المساهمين بالترجمة

  • الدكتور. أمين بنجر.
  • الأستاذ. نافع الصبيحي.

مع الشكر الجزيل للمساهمين.

أشترك الآن

رابط القناةالإشتراك

تابعنا على

google-plus-4-512

ins90

Motaz.barry

Comment 1

  1. motaz 2017-02-04

اترك رد