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NO PLASTIC AT SEA

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Petizione OCEAN4FUTURE

Titolo : Impariamo a ridurre le plastiche in mare

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Narcosi di Luca Cicali

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Narcosi
La respirazione di gas compressi determina un effetto narcotico principalmente perché riduce l’efficienza del processo di trasmissione dell’impulso nervoso. Si tratta di un delicato e complesso meccanismo con il quale cellule specializzate del nostro organismo, i neuroni, trasmettono ed integrano gli stimoli nervosi sotto forma di segnali elettrici.  La trasmissione di questi segnali ci consente di agire, utilizzare i nostri sensi, riconoscere un volto o una voce, percepire il dolore e provare emozioni, avere un pensiero razionale.  Sebbene sia certo che l’azoto è il principale responsabile della narcosi, esso non è il solo colpevole: anche ossigeno e anidride carbonica hanno un ruolo, pur non essendo questi due gas la causa determinante la narcosi.   Essi agiscono piuttosto acuendone gli effetti o rendendo particolarmente critica una situazione di narcosi già in atto.

Effetti Gas compresssi

Lo studio dell’ebbrezza degli alti fondali

Nel 1937 i due studiosi Shilling e Willgrube, della U.S. Navy, fornirono i primi riscontri oggettivi e quantitativi dell’effetto narcotico dell’azoto effettuando esperimenti su subacquei in immersione che respiravano aria compressa a profondità variabili tra 30 e 90 metri.   Per la maggior parte dei sub sotto esame la narcosi si manifestava maggiormente al crescere della profondità e, salvo alcune eccezioni, risultarono maggiormente colpiti i sub con minore esperienza e resistenza alla fatica.   Ci vollero diversi anni, sino alla fine degli anni trenta, per identificare con certezza nell’azoto iperbarico il principale responsabile della narcosi, grazie al contributo dei ricercatori  Behnke,  Motley e Thomson, della marina degli Stati Uniti d’America. Inizialmente si pensava che i gas narcotici esercitassero una azione di tipo chimico sull’organismo, successivamente scartata in base al fatto che gas con caratteristiche chimico-fisiche molto diverse tra loro erano in grado di causare un effetto narcotico di simile entità.  I due scienziati Meyer e Overtone formularono allora all’inizio del 1900 una ipotesi esplicativa originale, detta appunto “ipotesi di Meyer-Overtone”, che stabiliva che più un gas si scioglie facilmente nei grassi, maggiore la sua capacità di generare narcosi. In termini numerici, la correlazione può essere espressa in base al cosiddetto potenziale narcotico relativo di un gas, ovvero il rapporto tra la solubilità nei grassi per quel gas e per l’azoto, (che vale 0,067):

Narcoticità

Il potenziale narcotico dell’azoto, vista la definizione, è uguale a 1

Se un gas ha un potenziale narcotico superiore ad 1 vuol dire che è teoricamente più narcotico dell’azoto, se è minore di uno vale l’opposto.

Per esempio, l’elio ha potenziale narcotico relativo pari a 0,22; questo vuol dire che teoricamente ha un effetto narcotico pari solo al 22% di quello dell’azoto, e quindi dovrebbe essere respirato ad una pressione parziale più di 4 volte superiore a quella dell’azoto per dare lo stesso effetto, (esattamente pari a 1/0,22 volte).   Il potenziale narcotico relativo è però un dato teorico, quindi l’effettiva capacità narcotica di un gas va stabilita in base alla reale entità dei sintomi associati alla sua respirazione.  L’ossigeno è invece un gas  sulla cui capacità di generare narcosi non vi è ancora certezza.   Il fatto che sia uno dei gas più attivi esistenti in natura rende estremamente complesso isolarne sperimentalmente gli effetti narcotici ed averne un riscontro oggettivo.   Il potenziale narcotico che teoricamente gli compete lo vedrebbe addirittura più narcotico dell’azoto, senza che ci sia un riscontro sperimentale in merito.

Ma perché se un gas è maggiormente solubile nei grassi ha generalmente maggiore effetto narcotico?   Cosa lega le due cose?   E quali altri fattori entrano in gioco a modificare in parte questa corrispondenza?
Quando l’azoto si scioglie nei tessuti in quantità maggiori del normale, ovvero quando è respirato a pressioni parziali maggiori di 0,79 bar, giunge anche alle membrane lipidiche che rivestono le cellule nervose, i neuroni, comprimendole, diffondendo all’interno di esse e deformandole, facendole quindi aumentare di volume.   Questo effetto è causa di una disorganizzazione della membrana, la quale dispone di cosiddetti canali ionici che di essa, e altera la permeabilità dei canali ionici che regolano il delicato meccanismo di trasmissione dell’impulso nervoso. Naturalmente questa capacità del gas di diffondere entro le membrane è direttamente proporzionale alla solubilità nei grassi di ciascun gas, e questo giustifica in parte l’ipotesi di Meyer-Overtone: più solubilità di un gas significa maggiore alterazione del funzionamento  delle membrane lipidiche.

La solubilità nei grassi non è però l’unico aspetto da considerare. Per alcuni gas infatti, come ad esempio l’idrogeno, si riscontra sperimentalmente una narcoticità inferiore a quella che corrisponde al potenziale narcotico relativo. In particolare va considerato il peso molecolare del gas, che contribuisce, se piccolo, a ridurre l’effetto narcotico.  Questo perché i  gas che hanno un minore peso molecolare hanno anche molecole di minor volume, che quando penetrano nella membrana causano una ridotta deformazione, a parità di concentrazione. Per questo l’idrogeno, a causa del suo bassissimo peso molecolare, è un gas ancor meno narcotico dell’elio pur essendo più solubile di esso nei grassi.  Ma i gas inerti influenzano anche l’azione dei neurotrasmettitori, speciali molecole che garantiscono il passaggio dell’impulso nervoso da un neurone all’altro.

Membrane

Membrana lipidica normale e deformata per assorbimento di azoto

In particolare, l’azione dell’azoto potrebbe essere di inibire parzialmente i recettori di neurotrasmettitori eccitatori e stimolare la ricezione di neurotrasmettitori inibitori, con il conseguente rallentamento delle capacità mentali. Alla fine il risultato della alterazione di questi complessi equilibri biochimici, tanto delicati e precisi quanto suscettibili di alterazioni in ambiente iperbarico, è  ciò che chiamiamo narcosi, una subdola ubriacatura che costringe a restare sempre concentrati e vigili, onde evitare di correre rischi eccessivi in immersione.  

L’azoto ha dei complici che pur non essendo la causa principale della narcosi fanno di tutto per contribuire ad aggravarne gli effetti.   Il primo è l’ossigeno, che di per se è un ottimo candidato (vedi tabella delle solubilità nei grassi) per essere un gas narcotico. Inoltre l’ossigeno iperbarico è causa indiretta dell’aumento della concentrazione di anidride carbonica, la quale è un altro grande seccatore, poiché l’elevata concentrazione di CO2 è un fattore notevolmente aggravante della  narcosi. Alcuni dei sintomi sembrano principalmente, se non esclusivamente, da imputare all’eccesso di CO2, come il calo di concentrazione e la riduzione di destrezza manuale.

Ma anche gli elementi di disagio che contribuiscono a creare un malessere psicologico capace a sua volta di creare ansia, stress e, ancor peggio, il panico, sono fattori aggravanti e scatenanti della narcosi.

Questi stati ansiosi sono capaci di accorciare e rendere più affannoso il respiro, il che causa a sua volta maggiore accumulo di anidride carbonica e quindi aggravamento dei sintomi, specialmente a profondità impegnative. Tra i principali fattori predisponenti alla sindrome narcotica ci sono quindi tutte le situazioni di limitata efficienza fisica o psichica. C’è chi sostiene che con l’esperienza e la forza di volontà, si possa controllare e gestire la narcosi da gas compressi.    In realtà la narcosi non può essere gestita, ma soltanto evitata. 

L’esperienza e la preparazione sono certamente utili, ma indirettamente: consentono una gestione dell’immersione priva di ansia ed apprensione, quindi priva di un importante fattore innescante della narcosi, ma certamente non c’è alcun tipo di allenamento in grado di farci acquisire maggiore resistenza alla sindrome di per se.

Luca Cicali
autore “Oltre la curva” 

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2 commenti

  1. Bruno Cammarota Bruno Cammarota
    05/02/2018    

    Eccellente e come è piccolo il mondo. Nella mia attività pregressa di monitoraggio dei complessi operatori , in questo caso da inquinanti chimici, mi sono occupato per la prima volta nelle mia università dei gas anestetici dispersi in tracce in ambiente indoor di sala operatoria, per fin i di controllo del rischio da esposizione professionale degli operatori, nonchè di formazione. Interessanti analogie con la inalazione di miscele gassose e possibili effetti tossici. Ottima e molto didattica la presentazione. Vi informo che in maggio è in programma un importante convegno nazionale in ambiente portuale marittimo a Napoli di AIAS /ASVIS ma anche GOS AN CC ma anche M.M. Chissà che non si possano incontrare i Vostri contributi di eccellenza. Non mi è data altra facoltà e dunque mi limito alla informazione preliminare.
    Congratulazioni e cordialissimi saluti,
    Bruno Cammarota

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