aktualności

Tlenoterapia jest jedną z najczęściej stosowanych metod w medycynie współczesnej, jednak nadal istnieją błędne przekonania na temat wskazań do tlenoterapii, a niewłaściwe stosowanie tlenu może powodować poważne reakcje toksyczne

Ocena kliniczna niedotlenienia tkanek

Objawy kliniczne niedotlenienia tkanek są zróżnicowane i niespecyficzne, a do najbardziej charakterystycznych objawów należą duszność, duszność, tachykardia, niewydolność oddechowa, gwałtowne zmiany stanu psychicznego i arytmia. W celu ustalenia obecności niedotlenienia tkanek (trzewnego), pomocne w ocenie klinicznej są stężenie mleczanu w surowicy (podwyższone podczas niedokrwienia i obniżonego rzutu serca) oraz SvO2 (obniżone podczas obniżonego rzutu serca, niedokrwistości, niedotlenienia tętniczego i wysokiej przemiany materii). Jednak stężenie mleczanu może być podwyższone w warunkach bez niedotlenienia, dlatego rozpoznania nie można postawić wyłącznie na podstawie podwyższenia stężenia mleczanu, ponieważ może ono również występować w stanach wzmożonej glikolizy, takich jak szybki wzrost nowotworów złośliwych, wczesna sepsa, zaburzenia metaboliczne i podawanie katecholamin. Istotne są również inne wartości laboratoryjne wskazujące na dysfunkcję określonych narządów, takie jak podwyższone stężenie kreatyniny, troponiny lub enzymów wątrobowych.

Ocena kliniczna stanu utlenowania tętniczego

Sinica. Sinica jest zazwyczaj objawem występującym w późnym stadium niedotlenienia i często nie jest wiarygodna w diagnozowaniu hipoksemii i niedotlenienia, ponieważ może nie występować w anemii i przy słabym przepływie krwi, a osobom o ciemniejszej karnacji trudno ją wykryć.

Monitorowanie pulsoksymetryczne. Nieinwazyjne monitorowanie pulsoksymetryczne jest szeroko stosowane w monitorowaniu wszystkich chorób, a jego szacowane SaO2 nazywa się SpO2. Zasadą monitorowania pulsoksymetrycznego jest prawo Billa, które mówi, że stężenie nieznanej substancji w roztworze można określić na podstawie jej absorpcji światła. Gdy światło przechodzi przez dowolną tkankę, większość jego jest absorbowana przez elementy tkanki i krew. Jednak z każdym uderzeniem serca krew tętnicza przechodzi przez pulsujący przepływ, co pozwala monitorowi pulsoksymetrycznemu wykrywać zmiany absorpcji światła w dwóch długościach fali: 660 nanometrów (czerwony) i 940 nanometrów (podczerwień). Szybkości absorpcji hemoglobiny zredukowanej i utlenowanej są różne dla tych dwóch długości fali. Po odjęciu absorpcji przez tkanki niepulsujące, można obliczyć stężenie hemoglobiny utlenowanej w stosunku do hemoglobiny całkowitej.

Istnieją pewne ograniczenia monitorowania pulsoksymetrii. Każda substancja we krwi, która pochłania te długości fal, może zakłócać dokładność pomiaru, w tym nabyte hemoglobinopatie – karboksyhemoglobina i methemoglobinemia, błękit metylenowy i niektóre genetyczne warianty hemoglobiny. Absorpcja karboksyhemoglobiny przy długości fali 660 nanometrów jest podobna do absorpcji utlenionej hemoglobiny; Bardzo mała absorpcja przy długości fali 940 nanometrów. Dlatego niezależnie od względnego stężenia hemoglobiny nasyconej tlenkiem węgla i hemoglobiny nasyconej tlenem, SpO2 pozostanie stałe (90%~95%). W methemoglobinemii, gdy żelazo hemowe jest utleniane do stanu żelazawego, methemoglobina wyrównuje współczynniki absorpcji dwóch długości fal. W rezultacie SpO2 zmienia się tylko w zakresie od 83% do 87% w stosunkowo szerokim zakresie stężeń methemoglobiny. W tym przypadku do pomiaru stężenia tlenu we krwi tętniczej wymagane są cztery długości fal światła, aby rozróżnić cztery formy hemoglobiny.

Monitorowanie pulsoksymetryczne opiera się na wystarczającym tętniącym przepływie krwi. Dlatego monitorowanie pulsoksymetryczne nie może być stosowane w hipoperfuzji wstrząsowej ani podczas stosowania urządzeń wspomagających pracę komór serca bez tętnienia (gdzie rzut serca stanowi jedynie niewielką część rzutu serca). W ciężkiej niedomykalności zastawki trójdzielnej stężenie deoksyhemoglobiny we krwi żylnej jest wysokie, a pulsacja krwi żylnej może prowadzić do niskich odczytów saturacji tlenem. W ciężkiej hipoksemii tętniczej (SaO2 <75%) dokładność może również spaść, ponieważ technika ta nigdy nie została przetestowana w tym zakresie. Wreszcie, coraz więcej osób zdaje sobie sprawę, że monitorowanie pulsoksymetryczne może zawyżać saturację hemoglobiny tętniczej nawet o 5-10 punktów procentowych, w zależności od konkretnego urządzenia używanego przez osoby o ciemniejszej karnacji.

PaO2/FIO2. Współczynnik PaO2/FIO2 (powszechnie nazywany współczynnikiem P/F, w zakresie od 400 do 500 mm Hg) odzwierciedla stopień nieprawidłowej wymiany tlenowej w płucach i jest w tym kontekście najbardziej użyteczny, ponieważ wentylacja mechaniczna pozwala precyzyjnie określić FIO2. Współczynnik AP/F poniżej 300 mm Hg wskazuje na klinicznie istotne nieprawidłowości wymiany gazowej, natomiast współczynnik P/F poniżej 200 mm Hg wskazuje na ciężką hipoksemię. Czynniki wpływające na współczynnik P/F obejmują ustawienia wentylacji, dodatnie ciśnienie końcowo-wydechowe i FIO2. Wpływ zmian FIO2 na współczynnik P/F różni się w zależności od rodzaju uszkodzenia płuc, frakcji przecieku i zakresu zmian FIO2. W przypadku braku PaO2, SpO2/FIO2 może służyć jako rozsądny wskaźnik alternatywny.

Różnica ciśnienia parcjalnego tlenu w tętnicy pęcherzykowej (Aa PO2). Pomiar różnicowy Aa PO2 to różnica między obliczonym ciśnieniem parcjalnym tlenu w tętnicy pęcherzykowej a zmierzonym ciśnieniem parcjalnym tlenu w tętnicy, służąca do pomiaru efektywności wymiany gazowej.

„Normalna” różnica Aa PO2 dla oddychania powietrzem otoczenia na poziomie morza zmienia się wraz z wiekiem, wahając się od 10 do 25 mm Hg (2,5 + 0,21 x wiek [lata]). Drugim czynnikiem wpływającym jest FIO2 lub PAO2. Jeśli którykolwiek z tych dwóch czynników wzrośnie, różnica w Aa PO2 wzrośnie. Dzieje się tak, ponieważ wymiana gazowa w naczyniach włosowatych pęcherzykowych zachodzi w płaskiej części (nachyleniu) krzywej dysocjacji tlenu przez hemoglobinę. Przy tym samym stopniu mieszania żylnego różnica w PO2 między mieszaną krwią żylną a krwią tętniczą wzrośnie. Z drugiej strony, jeśli pęcherzykowe PO2 jest niskie z powodu niewystarczającej wentylacji lub dużej wysokości, różnica Aa będzie niższa niż normalnie, co może prowadzić do niedoszacowania lub błędnej diagnozy dysfunkcji płuc.

Wskaźnik utlenowania. Wskaźnik utlenowania (OI) może być stosowany u pacjentów wentylowanych mechanicznie do oceny wymaganej intensywności wentylacji wspomagającej w celu utrzymania utlenowania. Obejmuje on średnie ciśnienie w drogach oddechowych (MAP, w cm H2O), FIO2 oraz PaO2 (w mm Hg) lub SpO2, a jeśli przekracza 40, może być stosowany jako standard dla pozaustrojowej oksygenacji membranowej. Prawidłowa wartość wynosi poniżej 4 cm H2O/mm Hg; Ze względu na jednolitą wartość cm H2O/mm Hg (1,36), jednostki zazwyczaj nie są uwzględniane w raportowaniu tego wskaźnika.

Wskazania do ostrej tlenoterapii
W przypadku trudności z oddychaniem u pacjentów, przed rozpoznaniem hipoksemii zazwyczaj konieczna jest suplementacja tlenem. Gdy ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej (PaO₂) spada poniżej 60 mm Hg, najbardziej oczywistym wskazaniem do poboru tlenu jest hipoksemia tętnicza, która zazwyczaj odpowiada saturacji tętniczej (SaO₂) lub saturacji obwodowej (SpO₂) wynoszącej od 89% do 90%. Gdy PaO₂ spadnie poniżej 60 mm Hg, saturacja krwi tlenem może gwałtownie spaść, co prowadzi do znacznego spadku zawartości tlenu we krwi tętniczej i potencjalnie może prowadzić do niedotlenienia tkanek.

Oprócz niedotlenienia tętniczego, w rzadkich przypadkach może być konieczna suplementacja tlenem. U pacjentów z ciężką anemią, urazami i w stanie krytycznym po zabiegach chirurgicznych można zmniejszyć niedotlenienie tkanek poprzez zwiększenie stężenia tlenu we krwi. U pacjentów z zatruciem tlenkiem węgla (CO) suplementacja tlenem może zwiększyć zawartość tlenu rozpuszczonego we krwi, zastąpić CO związany z hemoglobiną i zwiększyć odsetek hemoglobiny utlenowanej. Po inhalacji czystego tlenu okres półtrwania karboksyhemoglobiny wynosi 70-80 minut, a okres półtrwania podczas oddychania powietrzem atmosferycznym wynosi 320 minut. W warunkach hiperbarii tlenowej okres półtrwania karboksyhemoglobiny ulega skróceniu do mniej niż 10 minut po inhalacji czystego tlenu. Tlen hiperbaryczny jest zazwyczaj stosowany w sytuacjach wysokiego stężenia karboksyhemoglobiny (>25%), niedokrwienia serca lub zaburzeń sensorycznych.

Pomimo braku danych potwierdzających lub nieprecyzyjnych, inne choroby również mogą odnieść korzyści z suplementacji tlenu. Terapia tlenowa jest powszechnie stosowana w przypadku klasterowego bólu głowy, przełomu bólowego związanego z niedokrwistością sierpowatą, łagodzenia duszności bez niedotlenienia, odmy opłucnowej i rozedmy śródpiersia (pobudzając absorpcję powietrza przez klatkę piersiową). Istnieją dowody sugerujące, że śródoperacyjne wysokie stężenie tlenu może zmniejszyć częstość zakażeń miejsca operowanego. Jednak suplementacja tlenu nie wydaje się skutecznie zmniejszać nudności i wymiotów pooperacyjnych.

Wraz z poprawą możliwości ambulatoryjnego zaopatrzenia w tlen, rośnie również wykorzystanie tlenoterapii długoterminowej (LTOT). Standardy wdrażania tlenoterapii długoterminowej są już bardzo jasne. Tlenoterapia długoterminowa jest powszechnie stosowana w przewlekłej obturacyjnej chorobie płuc (POChP).
Dwa badania dotyczące pacjentów z hipoksemiczną POChP dostarczają danych wspierających LTOT. Pierwszym badaniem było Nocturnal Oxygen Therapy Trial (NOTT) przeprowadzone w 1980 roku, w którym pacjentów losowo przydzielono do tlenoterapii nocnej (co najmniej 12 godzin) lub ciągłej. Po 12 i 24 miesiącach pacjenci, którzy otrzymywali tlen tylko w nocy, mieli wyższy wskaźnik śmiertelności. Drugim eksperymentem było Medical Research Council Family Trial przeprowadzone w 1981 roku, w którym pacjentów losowo podzielono na dwie grupy: tych, którzy nie otrzymywali tlenu lub tych, którzy otrzymywali tlen przez co najmniej 15 godzin dziennie. Podobnie jak w teście NOTT, wskaźnik śmiertelności w grupie beztlenowej był istotnie wyższy. Uczestnikami obu badań byli pacjenci niepalący, którzy otrzymali maksymalne leczenie i byli w stabilnym stanie, z PaO2 poniżej 55 mm Hg, lub pacjenci z nadkrwistością lub chorobą serca płucnego z PaO2 poniżej 60 mm Hg.

Te dwa eksperymenty wskazują, że suplementacja tlenem przez ponad 15 godzin dziennie jest lepsza niż całkowity brak tlenu, a ciągła tlenoterapia jest lepsza niż leczenie wyłącznie w nocy. Kryteria włączenia do tych badań stanowią podstawę dla obecnych firm ubezpieczeniowych i ATS do opracowania wytycznych dotyczących tlenoterapii długoterminowej. Można wnioskować, że tlenoterapia długoterminowa jest również akceptowana w przypadku innych niedotlenionych chorób sercowo-naczyniowych, ale obecnie brakuje odpowiednich dowodów eksperymentalnych. Niedawne badanie wieloośrodkowe nie wykazało różnicy we wpływie tlenoterapii na śmiertelność lub jakość życia u pacjentów z POChP z hipoksemią, która nie spełniała kryteriów spoczynkowych lub była spowodowana jedynie wysiłkiem fizycznym.

Lekarze czasami zalecają nocną suplementację tlenu pacjentom, u których występuje znaczny spadek saturacji krwi podczas snu. Obecnie brak jednoznacznych dowodów na poparcie stosowania tej metody u pacjentów z obturacyjnym bezdechem sennym. U pacjentów z obturacyjnym bezdechem sennym lub zespołem spłyconego oddechu z otyłością, prowadzącym do zaburzeń oddychania w nocy, główną metodą leczenia jest nieinwazyjna wentylacja ciśnieniowa z dodatnim ciśnieniem, a nie suplementacja tlenem.

Kolejną kwestią do rozważenia jest konieczność suplementacji tlenem podczas podróży lotniczej. Większość samolotów komercyjnych zazwyczaj zwiększa ciśnienie w kabinie do wysokości odpowiadającej 8000 stóp, przy prężności wdychanego tlenu wynoszącej około 108 mm Hg. U pacjentów z chorobami płuc spadek prężności wdychanego tlenu (PiO2) może powodować hipoksemię. Przed podróżą pacjenci powinni przejść kompleksową ocenę medyczną, w tym gazometrię krwi tętniczej. Jeśli PaO2 pacjenta na ziemi wynosi ≥ 70 mm Hg (SpO2>95%), to jego PaO2 podczas lotu prawdopodobnie przekroczy 50 mm Hg, co jest ogólnie uważane za wystarczające, aby poradzić sobie z minimalną aktywnością fizyczną. U pacjentów z niskim SpO2 lub PaO2 można rozważyć 6-minutowy test marszowy lub test symulacji hipoksji, zazwyczaj oddychając 15% tlenem. Jeśli podczas podróży lotniczej wystąpi hipoksemia, tlen można podać przez kaniulę donosową w celu zwiększenia podaży tlenu.

Biochemiczne podstawy zatrucia tlenem

Toksyczność tlenowa jest spowodowana produkcją reaktywnych form tlenu (RFT). RFT to wolny rodnik tlenowy z niesparowanym elektronem orbitalnym, który może reagować z białkami, lipidami i kwasami nukleinowymi, zmieniając ich strukturę i powodując uszkodzenia komórek. Podczas prawidłowego metabolizmu mitochondrialnego niewielka ilość RFT jest wytwarzana jako cząsteczka sygnałowa. Komórki układu odpornościowego również wykorzystują RFT do zabijania patogenów. RFT obejmują rodniki ponadtlenkowe, nadtlenek wodoru (H2O2) i hydroksylowe. Nadmiar RFT z pewnością przekroczy funkcje obronne komórki, prowadząc do jej śmierci lub uszkodzenia.

Aby ograniczyć uszkodzenia spowodowane generacją ROS, mechanizm ochrony antyoksydacyjnej komórek może neutralizować wolne rodniki. Dysmutaza ponadtlenkowa przekształca tlenek ponadtlenkowy w H2O2, który następnie jest przekształcany w H2O i O2 przez katalazę i peroksydazę glutationową. Glutation jest ważną cząsteczką, która ogranicza uszkodzenia spowodowane ROS. Inne cząsteczki antyoksydacyjne to alfa-tokoferol (witamina E), kwas askorbinowy (witamina C), fosfolipidy i cysteina. Ludzka tkanka płucna zawiera wysokie stężenia zewnątrzkomórkowych przeciwutleniaczy i izoenzymów dysmutazy ponadtlenkowej, co czyni ją mniej toksyczną w przypadku ekspozycji na wyższe stężenia tlenu w porównaniu z innymi tkankami.

Uszkodzenie płuc wywołane hiperoksją, wywołane przez ROS, można podzielić na dwa etapy. Pierwszym z nich jest faza wysiękowa, charakteryzująca się obumieraniem komórek nabłonka pęcherzyków płucnych typu 1 i śródbłonka, obrzękiem śródmiąższowym oraz wypełnianiem pęcherzyków płucnych wysiękowymi neutrofilami. Następnie następuje faza proliferacji, podczas której komórki śródbłonka i nabłonka typu 2 proliferują i pokrywają odsłoniętą błonę podstawną. Okres rekonwalescencji po urazie tlenowym charakteryzuje się proliferacją fibroblastów i włóknieniem śródmiąższowym, ale śródbłonek naczyń włosowatych i nabłonek pęcherzyków płucnych nadal zachowują mniej więcej prawidłowy wygląd.
Objawy kliniczne toksyczności tlenowej płuc

Poziom narażenia, przy którym występuje toksyczność, nie jest jeszcze jasny. Gdy FIO2 jest mniejsze niż 0,5, toksyczność kliniczna zazwyczaj nie występuje. Wczesne badania na ludziach wykazały, że narażenie na tlen o stężeniu niemal 100% może powodować zaburzenia sensoryczne, nudności i zapalenie oskrzeli, a także zmniejszać pojemność płuc, zdolność dyfuzyjną płuc, podatność płuc, PaO2 i pH. Inne problemy związane z toksycznością tlenu obejmują niedodmę absorpcyjną, hiperkapnię indukowaną tlenem, zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) oraz dysplazję oskrzelowo-płucną noworodków (BPD).
Niedodma absorpcyjna. Azot jest gazem obojętnym, który dyfunduje do krwiobiegu bardzo wolno w porównaniu z tlenem, odgrywając w ten sposób rolę w utrzymaniu ekspansji pęcherzyków płucnych. W przypadku stosowania 100% tlenu, ze względu na szybkość absorpcji tlenu przewyższającą szybkość dostarczania świeżego gazu, niedobór azotu może prowadzić do zapadnięcia się pęcherzyków płucnych w obszarach o niższym wskaźniku wentylacji pęcherzykowej (V/Q). Szczególnie podczas operacji, znieczulenie i paraliż mogą prowadzić do zmniejszenia resztkowej czynności płuc, sprzyjając zapadnięciu się małych dróg oddechowych i pęcherzyków płucnych, co prowadzi do szybkiego wystąpienia niedodmy.

Hiperkapnia indukowana tlenem. Pacjenci z ciężką POChP są podatni na ciężką hiperkapnię, gdy są narażeni na wysokie stężenia tlenu w okresie pogarszania się stanu. Mechanizm tej hiperkapnii polega na zahamowaniu zdolności hipoksemii do napędzania oddychania. Jednak u każdego pacjenta występują dwa inne mechanizmy, działające w różnym stopniu.
Hipoksemia u pacjentów z POChP jest wynikiem niskiego ciśnienia parcjalnego tlenu w pęcherzykach płucnych (PAO2) w obszarze o niskim V/Q. Aby zminimalizować wpływ tych obszarów o niskim V/Q na hipoksemię, dwie reakcje krążenia płucnego – niedotlenienie płucne (HPV) i hiperkapniczny skurcz naczyń płucnych – przenoszą przepływ krwi do dobrze wentylowanych obszarów. Gdy suplementacja tlenem zwiększa PAO2, HPV znacząco spada, zwiększając perfuzję w tych obszarach, co skutkuje obszarami o niższym stosunku V/Q. Te tkanki płucne są teraz bogate w tlen, ale mają słabszą zdolność do eliminacji CO2. Zwiększona perfuzja tych tkanek płucnych odbywa się kosztem poświęcenia obszarów o lepszej wentylacji, które nie mogą uwalniać dużych ilości CO2 jak wcześniej, co prowadzi do hiperkapnii.

Innym powodem jest osłabiony efekt Haldane'a, co oznacza, że ​​w porównaniu z krwią natlenioną, krew odtleniona może przenosić więcej CO2. Odtleniona hemoglobina wiąże więcej protonów (H+) i CO2 w postaci aminoestrów. Wraz ze spadkiem stężenia deoksyhemoglobiny podczas tlenoterapii, zmniejsza się również pojemność buforowa CO2 i H+, co osłabia zdolność krwi żylnej do transportu CO2 i prowadzi do wzrostu PaCO2.

Podczas podawania tlenu pacjentom z przewlekłą retencją CO2 lub pacjentom wysokiego ryzyka, szczególnie w przypadku skrajnej hipoksemii, niezwykle ważne jest precyzyjne dostosowanie FIO2 w celu utrzymania SpO2 w zakresie 88%–90%. Liczne opisy przypadków wskazują, że brak regulacji O2 może prowadzić do niekorzystnych konsekwencji; randomizowane badanie przeprowadzone z udziałem pacjentów z ostrym zaostrzeniem POChP w drodze do szpitala jednoznacznie to potwierdziło. W porównaniu z pacjentami bez ograniczeń tlenowych, pacjenci losowo przydzieleni do suplementacji tlenem w celu utrzymania SpO2 w zakresie 88%–92% mieli znacząco niższą śmiertelność (7% w porównaniu z 2%).

ARDS i BPD. Od dawna wiadomo, że toksyczność tlenu jest związana z patofizjologią ARDS. U ssaków innych niż człowiek, ekspozycja na 100% tlen może prowadzić do rozległego uszkodzenia pęcherzyków płucnych i ostatecznie do śmierci. Jednak dokładne dowody toksyczności tlenu u pacjentów z ciężkimi chorobami płuc są trudne do odróżnienia od uszkodzeń spowodowanych chorobami współistniejącymi. Ponadto wiele chorób zapalnych może indukować wzmożoną ekspresję antyoksydacyjnych mechanizmów obronnych. Dlatego też większość badań nie wykazała korelacji między nadmierną ekspozycją na tlen a ostrym uszkodzeniem płuc, czyli ARDS.

Choroba błon szklistych płuc (BPD) to choroba spowodowana niedoborem substancji powierzchniowo czynnych, charakteryzująca się zapadnięciem pęcherzyków płucnych i stanem zapalnym. Wcześniaki z chorobą błon szklistych zazwyczaj wymagają inhalacji tlenem w wysokich stężeniach. Toksyczność tlenowa jest uważana za główny czynnik patogenezy BPD, występującą nawet u noworodków, które nie wymagają wentylacji mechanicznej. Noworodki są szczególnie podatne na uszkodzenia spowodowane wysokim stężeniem tlenu, ponieważ ich komórkowe funkcje antyoksydacyjne nie są jeszcze w pełni rozwinięte i dojrzałe. Retinopatia wcześniacza to choroba związana z powtarzającym się stresem hipoksyjnym/hiperoksyjnym, a efekt ten został potwierdzony w retinopatii wcześniaczej.
Synergistyczny efekt toksyczności tlenowej płuc

Istnieje kilka leków, które mogą nasilać toksyczność tlenu. Tlen zwiększa ilość ROS wytwarzanych przez bleomycynę i inaktywuje hydrolazę bleomycyny. U chomików wysokie ciśnienie parcjalne tlenu może zaostrzyć uszkodzenie płuc wywołane bleomycyną, a opisy przypadków opisują również zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) u pacjentów leczonych bleomycyną, którzy byli narażeni na wysokie stężenie tlenu (FIO2) w okresie okołooperacyjnym. Jednak badanie prospektywne nie wykazało związku między ekspozycją na wysokie stężenie tlenu, wcześniejszą ekspozycją na bleomycynę a ciężką pooperacyjną dysfunkcją płuc. Parakwat to komercyjny herbicyd, który jest kolejnym czynnikiem nasilającym toksyczność tlenu. Dlatego w przypadku pacjentów z zatruciem parakwatem i ekspozycją na bleomycynę, należy zminimalizować stężenie FIO2 w jak największym stopniu. Inne leki, które mogą nasilać toksyczność tlenu, to disulfiram i nitrofurantoina. Niedobory białka i składników odżywczych mogą prowadzić do poważnych uszkodzeń tlenowych, które mogą być spowodowane brakiem aminokwasów tiolowych, które są niezbędne do syntezy glutationu, a także brakiem witamin antyoksydacyjnych A i E.
Toksyczność tlenu w innych układach narządów

Hiperoksja może powodować reakcje toksyczne w narządach poza płucami. Duże, wieloośrodkowe, retrospektywne badanie kohortowe wykazało związek między zwiększoną śmiertelnością a wysokim poziomem tlenu po skutecznej resuscytacji krążeniowo-oddechowej (RKO). Badanie wykazało, że pacjenci z PaO2 powyżej 300 mm Hg po RKO mieli współczynnik ryzyka śmiertelności wewnątrzszpitalnej wynoszący 1,8 (95% CI, 1,8-2,2) w porównaniu z pacjentami z prawidłowym natlenowaniem krwi lub hipoksemią. Przyczyną zwiększonej śmiertelności jest pogorszenie czynności ośrodkowego układu nerwowego po zatrzymaniu krążenia spowodowanym uszkodzeniem wysokotlenowym reperfuzyjnym indukowanym przez ROS. Niedawne badanie opisało również zwiększoną śmiertelność u pacjentów z hipoksemią po intubacji na oddziale ratunkowym, która jest ściśle związana ze stopniem podwyższonego PaO2.

U pacjentów z urazem mózgu i udarem mózgu, podawanie tlenu osobom bez hipoksemii wydaje się nie przynosić żadnych korzyści. Badanie przeprowadzone przez ośrodek urazowy wykazało, że w porównaniu z pacjentami z prawidłowym poziomem tlenu we krwi, pacjenci z urazowym uszkodzeniem mózgu, którzy otrzymywali leczenie tlenem o wysokim stężeniu (PaO2 >200 mm Hg), mieli wyższy wskaźnik śmiertelności i niższy wynik w skali Glasgow (Glasgow Coma Score) po wypisie ze szpitala. Inne badanie z udziałem pacjentów otrzymujących tlenoterapię hiperbaryczną wykazało gorsze rokowanie neurologiczne. W dużym wieloośrodkowym badaniu, dotlenianie pacjentów z ostrym udarem mózgu bez hipoksemii (saturacja powyżej 96%) nie przyniosło korzyści w zakresie śmiertelności ani rokowania funkcjonalnego.

W ostrym zawale mięśnia sercowego (AMI) suplementacja tlenem jest powszechnie stosowaną terapią, ale wartość tlenoterapii u takich pacjentów wciąż budzi kontrowersje. Tlen jest niezbędny w leczeniu pacjentów z ostrym zawałem mięśnia sercowego z towarzyszącą hipoksemią, ponieważ może ratować życie. Jednak korzyści z tradycyjnej suplementacji tlenem w przypadku braku hipoksemii nie są jeszcze jasne. Pod koniec lat 70. XX wieku w randomizowanym badaniu z podwójnie ślepą próbą, obejmującym 157 pacjentów z niepowikłanym ostrym zawałem mięśnia sercowego, porównano tlenoterapię (6 l/min) z brakiem tlenoterapii. Stwierdzono, że u pacjentów otrzymujących tlenoterapię częściej występowała tachykardia zatokowa i większy wzrost aktywności enzymów mięśnia sercowego, ale nie zaobserwowano różnicy w śmiertelności.

U pacjentów z ostrym zawałem mięśnia sercowego z uniesieniem odcinka ST i bez hipoksemii, tlenoterapia kaniulą donosową w tempie 8 l/min nie przynosi korzyści w porównaniu z inhalacją powietrza atmosferycznego. W innym badaniu, w którym porównywano inhalację tlenu w tempie 6 l/min z inhalacją powietrza atmosferycznego, nie stwierdzono różnic w rocznej śmiertelności ani wskaźnikach ponownych hospitalizacji u pacjentów z ostrym zawałem mięśnia sercowego. Utrzymywanie saturacji krwi tlenem w zakresie od 98% do 100% i od 90% do 94% nie przynosi korzyści u pacjentów z zatrzymaniem krążenia poza szpitalem. Potencjalne szkodliwe skutki wysokiego stężenia tlenu w ostrym zawale mięśnia sercowego obejmują zwężenie tętnic wieńcowych, zaburzenia dystrybucji krwi w mikrokrążeniu, zwiększony funkcjonalny przeciek tlenowy, zmniejszone zużycie tlenu oraz zwiększone uszkodzenie ROS w obszarze, w którym nastąpiła skuteczna reperfuzja.

Wreszcie, badania kliniczne i metaanalizy zbadały odpowiednie wartości docelowe SpO2 dla krytycznie chorych hospitalizowanych pacjentów. Jednoośrodkowe, otwarte, randomizowane badanie porównujące zachowawczą tlenoterapię (docelowe SpO2 94%~98%) z terapią tradycyjną (wartość SpO2 97%~100%) przeprowadzono na 434 pacjentach na oddziale intensywnej terapii. Współczynnik śmiertelności na oddziale intensywnej terapii pacjentów losowo przydzielonych do otrzymywania zachowawczej tlenoterapii uległ poprawie, przy niższych wskaźnikach wstrząsu, niewydolności wątroby i bakteriemii. Późniejsza metaanaliza obejmowała 25 badań klinicznych, w których zrekrutowano ponad 16 000 hospitalizowanych pacjentów z różnymi diagnozami, w tym udarem mózgu, urazem, posocznicą, zawałem mięśnia sercowego i operacją w trybie nagłym. Wyniki tej metaanalizy wykazały, że pacjenci otrzymujący zachowawcze strategie tlenoterapii mieli zwiększony współczynnik śmiertelności wewnątrzszpitalnej (ryzyko względne, 1,21; 95% CI, 1,03-1,43).

Jednak dwa kolejne badania na dużą skalę nie wykazały wpływu zachowawczej tlenoterapii na liczbę dni bez respiratorów u pacjentów z chorobami płuc ani na 28-dniowy wskaźnik przeżycia u pacjentów z zespołem ostrej niewydolności oddechowej (ARDS). Niedawno przeprowadzone badanie 2541 pacjentów poddawanych wentylacji mechanicznej wykazało, że celowana suplementacja tlenem w trzech różnych zakresach SpO2 (88%–92%, 92%–96%, 96%–100%) nie wpływała na wyniki, takie jak liczba dni przeżycia, śmiertelność, zatrzymanie krążenia, arytmia, zawał mięśnia sercowego, udar mózgu lub odma opłucnowa bez wentylacji mechanicznej w ciągu 28 dni. Na podstawie tych danych, wytyczne Brytyjskiego Towarzystwa Chorób Klatki Piersiowej (British Thoracic Society) zalecają docelowy zakres SpO2 od 94% do 98% dla większości dorosłych pacjentów hospitalizowanych. Jest to uzasadnione, ponieważ SpO2 w tym zakresie (biorąc pod uwagę błąd pulsoksymetrów ± 2%–3%) odpowiada zakresowi PaO2 65–100 mm Hg, który jest bezpieczny i wystarczający do zapewnienia odpowiedniego poziomu tlenu we krwi. Dla pacjentów zagrożonych hiperkapniczną niewydolnością oddechową, bezpieczniejszy jest poziom 88–92%, aby uniknąć hiperkapnii wywołanej przez O2.