Il ruolo dell’emoglobina nell’oxygen window

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ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: oxigen windows

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Una boccata di ossigeno … aprendo la finestra
La maggiore solubilità della CO₂ nel plasma rispetto all’ossigeno è la causa della apertura della “Oxygen Window”. A questo punto ci può venire un dubbio: se l’ossigeno è venti volte meno solubile nel plasma rispetto alla CO₂, la differenza di tensione tra sangue arterioso e venoso dovrebbe essere ancora più marcata? 

Ciò avverrebbe se non esistesse l’emoglobina, un vero e proprio serbatoio di ossigeno che viene in aiuto al plasma, che non ha la capacità di contenere in forma disciolta tutto l’ossigeno necessario a soddisfare il fabbisogno metabolico delle cellule. Quindi la variazione di ossigeno disciolto nel plasma, a causa della respirazione, è limitata dalla presenza dell’emoglobina, pertanto la finestra è, per così dire, soltanto “socchiusa”, e pari a 59 mmHg.

A quali conseguenze porta l’esistenza della finestra dell’ossigeno?  
La finestra dell’ossigeno risulta avere un ruolo per un subacqueo in immersione, poiché agevola la contrazione e dissolvimento delle bolle che si sono accresciute durante la fase di risalita e decompressione.

Supponiamo infatti di avere una bollicina gassosa nei tessuti, durante una immersione. Al suo interno abbiamo sempre i soliti gas, ovvero azoto, ossigeno, anidride carbonica e vapor d’acqua, ciascuno con una pressione parziale uguale alla tensione con cui sono presenti nel sangue venoso. La pressione interna della bolla è la somma di queste pressioni parziali.  Esiste quindi uno squilibrio di pressione tra la bolla e il gas presente negli alveoli pari esattamente alla finestra dell’ossigeno, che la bolla deve cercare di colmare facendo aumentare la propria pressione interna di una quantità pari alla finestra dell’ossigeno.   Questo aumento di pressione interna innesca un processo di contrazione che si autoalimenta, e che la porta fino alla completa dissoluzione, facilitato dal fatto che più la bolla è piccola e più è grande il rapporto tra la sua area superficiale e il volume. Il processo di contrazione è avviato grazie all’aumento della pressione di azoto interna alla bolla, che passa quindi in soluzione nei tessuti nei quali si trova a tensione inferiore.

Di fatto la  “Oxygen Window” funziona quindi come una miccia che avvia un lento processo di riduzione delle bolle, la cui efficacia e velocità è proporzionale all’ampiezza della finestra stessa. 

E usando Nitrox cosa succede?
Una conseguenza diretta dell’impiego di miscele Nitrox, in particolare l’ossigeno puro, è l’allargamento della finestra dell’ossigeno.  Come abbiamo visto infatti, la respirazione a pressione atmosferica porta già alla quasi saturazione dell’emoglobina e genera una finestra di ossigeno di 59 mmHg.   Ma se respiriamo aria in immersione, e soprattutto se usiamo una miscela iperossigenata, un ulteriore quantitativo di ossigeno si trova nei polmoni e viene in contatto con il sangue.

Quasi tutto questo ossigeno in eccesso si riversa nel plasma visto che l’emoglobina ne è praticamente satura. Così come continuando a versare acqua in un secchio pieno l’acqua trabocca sul pavimento, l’ossigeno in eccesso trabocca nel plasma.  

Visto che la sua solubilità è molto bassa, la tensione di ossigeno disciolto aumenta stavolta considerevolmente. Allo stesso modo, nel sangue venoso quasi tutto il prelievo di ossigeno da parte dei tessuti è fornito dalla parte disciolta e non dall’emoglobina, (prima si asciuga il pavimento e poi si prende l’acqua dal secchio), e ciò comporta una drastica riduzione della tensione di ossigeno, scarsamente controbilanciata della crescita della CO₂, che è molto più solubile.  

In breve, l’uso di miscele iperossigenate amplifica molto l’ampiezza della finestra dell’ossigeno, che diventa “spalancata” e amplifica anche gli effetti della “Oxygen Window”  sulla contrazione delle bolle gassose nei tessuti.

Naturalmente, l’abbreviazione della fase decompressiva assicurata dall’uso del Nitrox che viene calcolata da un computer subacqueo è dovuta esclusivamente al minor tenore di azoto nella miscela, che provoca una più rapida riduzione dell’inerte nei tessuti.   Questo beneficio non ha quindi nulla a che vedere con l’esistenza della finestra dell’ossigeno, che invece agisce sulla fase gassosa dell’inerte, favorendo il collassamento delle bolle esistenti in misura tanto maggiore quanto più ampia è la finestra.

In sintesi, l’uso di miscele iperossigenate in decompressione ha effetto sia sull’inerte disciolto, velocizzandone la riduzione, sia su quello in fase gassosa, favorendo e accelerando il processo di dissoluzione delle bolle. La finestra agevola proporzionalmente la contrazione e dissolvimento delle bolle che si sono accresciute durante la fase di risalita e decompressione. 

Riferimenti
“The effect of hyperbaric oxygen on the oxygen window” di Eddie Brian Jr., M.D. – GUE

Luca Cicali 

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Luca Cicali

ingegnere elettronico e manager d’azienda, è un grande appassionato di subacquea ma non è un professionista del settore. E’ autore di Oltre la curva, un testo di subacquea diventato in breve un best seller per tutti gli appassionati.