Efeitos das Altas Pressões Parciais de Gases Individuais Sobre o Organismo

dos gases em volumes cada vez menores. A ilustração da Figura 45-1

mostra um recipiente em forma de sino, ao nível do mar, contendo 1 litro de

ar. A 33 pés (10 metros) abaixo da superfície do mar, onde a pressão é de 2

atmosferas, o volume foi comprimido para apenas meio litro, e em 8

atmosferas (233 pés ou 70 metros) foi comprimido para um oitavo de litro.

Assim, o volume para o qual uma dada quantidade de gás é comprimida, é

inversamente proporcional à pressão. Esse princípio da física chama-se lei

de Boyle e é extremamente importante na fisiologia do mergulho, porque a

pressão aumentada pode colapsar as câmaras de ar do corpo do

mergulhador, em especial os pulmões, podendo causar séria lesão.

Muitas vezes, neste Capítulo, é necessário se referir ao volume real contra

o volume ao nível do mar. Por exemplo, poderíamos falar de volume real de

1 litro na profundidade de 300 pés (90 metros); isso é a mesma quantidade

de ar contida em um volume de 10 litros ao nível do mar.

 

EFEITOS DAS ALTAS PRESSÕES PARCIAIS DE GASES

INDIVIDUAIS SOBRE O ORGANISMO

 

Os gases individuais aos quais o mergulhador é exposto quando está

respirando ar são nitrogênio, O e CO ; cada um deles pode, às vezes, 2 2

causar importantes efeitos fisiológicos sob altas pressões.

 

NARCOSE POR NITROGÊNIO NAS ALTAS PRESSÕES

DE NITROGÊNIO

Cerca de quatro quintos do ar são nitrogênio. Na pressão, ao nível do mar, o

nitrogênio não tem qualquer efeito importante sobre a fisiologia do

organismo, mas sob altas pressões, ele pode ocasionar graus variados de

narcose. Quando o mergulhador permanece nas profundezas do mar durante

1 hora ou mais e está respirando ar comprimido, a profundidade em que aparecem os primeiros sintomas de narcose é cerca de 120 pés (36 metros).

A esse nível, o mergulhador começa a exibir jovialidade e perda de muitos

dos seus cuidados. Entre 150 e 200 pés (45 e 60 metros), o mergulhador fica

sonolento. Entre 200 e 250 pés (60 e 75 metros), sua força diminui

consideravelmente e ele, muitas vezes, fica muito desajeitado para executar

o trabalho necessário. Além de 250 pés (75 metros, pressão de 8,5

atmosferas), o mergulhador geralmente fica quase inútil, como resultado da

narcose pelo nitrogênio, se ele permanecer nessas profundidades durante

demasiado tempo.

A narcose por nitrogênio tem características semelhantes às da intoxicação

alcoólica e, por essa razão, frequentemente foi chamada “êxtase das

profundidades”. Admite-se que o mecanismo do efeito narcótico seja o

mesmo que o da maioria dos outros gases anestésicos, isto é, ele se dissolve

nas substâncias gordurosas das membranas neuronais e, em virtude do seu

efeito físico de alterar a condutância iônica através das membranas, reduz a

excitabilidade neuronal.

 

TOXICIDADE DO OXIGÊNIO EM ALTAS PRESSÕES

 

Efeito da Po2 Muito Alta sobre o Transporte de Oxigênio no

Sangue. Quando a Po no sangue se eleva acima de 100 mmHg, a 2

quantidade de O dissolvida na água do sangue aumenta acentuadamente. 2

Esse efeito está representado na Figura 45-2, que apresenta a mesma curva

de dissociação de O-hemoglobina mostrada no Capítulo 41, mas com a Po 22

alveolar se eleva para mais de 3.000 mmHg. Também é mostrado, pela

curva mais inferior na figura, o volume de O dissolvido no líquido do 2

sangue para cada nível de Po . Observe que na faixa normal da Po alveolar 2 2

(abaixo de 120 mmHg) quase nada do O total no sangue é explicado pelo 2

O dissolvido, mas, à medida que a pressão de O se eleva para os milhares 2 2 de milímetros de mercúrio, grande parte do O total está dissolvida na água 2

do sangue, além do ligado à hemoglobina.

 

Figura 45-2. Quantidade de O dissolvido no líquido do sangue e em combinação com 2

hemoglobina em valores de Po muito altos. 2

 

Efeito da Alta Po2 Alveolar sobre a Po2 Tecidual. Suponhamos que

a Po nos pulmões seja cerca de 3.000 mmHg (pressão de 4 atmosferas). 2

Consultando a Figura 45-2, observa-se que essa pressão representa

conteúdo total de O , em cada 100 mililitros de sangue, cerca de 29 2

volumes por cento, como demonstrado pelo ponto A na figura, o que

significa 20 volumes por cento ligados à hemoglobina e 9 volumes por cento dissolvidos na água sanguínea. À medida que esse sangue passa pelos

capilares teciduais e os tecidos utilizam sua quantidade normal de O , cerca 2

de 5 mililitros de cada 100 mililitros de sangue, o conteúdo de O , ao deixar 2

os capilares teciduais, ainda é de 24 volumes por cento (ponto B na figura).

Nesse ponto, a Po é aproximadamente 1.200 mmHg, o que significa que o 2

O é distribuído para os tecidos sob essa pressão extremamente alta, em vez 2

do valor normal de 40 mmHg. Assim, visto que a Po alveolar se eleve 2

acima do nível crítico, o mecanismo tampão da hemo globina-O (discutido 2

no Capítulo 41) não é mais capaz de manter a Po na faixa segura normal, 2

entre 20 e 60 mmHg.

 

Envenenamento Agudo pelo Oxigênio. A Po tecidual extremamente 2

alta que ocorre quando o O é respirado sob pressão de O alveolar muito 2 2

alta pode ser deletéria para muitos tecidos do organismo. Por exemplo,

respirar O sob pressão de oxigênio de 4 atmosferas (Po = 3.040 mmHg) 2 2

causará convulsões seguidas por coma, na maioria das pessoas, em 30 a 60

minutos. As convulsões muitas vezes ocorrem sem aviso e, por razões

óbvias, tendem a ser letais para os mergulhadores submersos no mar.

Outros sintomas encontrados no envenenamento agudo pelo O , incluem 2

náuseas, abalos musculares, tontura, distúrbios da visão, irritabilidade e

desorientação. O exercício aumenta bastante a suscetibilidade do

mergulhador à toxici dade do O , fazendo com que os sintomas apareçam 2

muito mais precocemente e com gravidade muito maior do que na pessoa

em repouso.

 

Oxidação Intracelular Excessiva como Causa de Toxicidade de

Oxigênio para o Sistema Nervoso — “Radicais Livres

Oxidantes”. O O molecular tem pouca capacidade de oxidar outros 2

compostos químicos. Em vez disso, ele deve primeiramente ser convertido em forma “ativa” de O . Há diversas formas de oxigênio ativo, chamadas 2

radicais livres de oxigênio. Um dos mais importantes deles é o radical livre

superóxido O −, e outro é o radical peróxido, na forma de peróxido de 2

hidrogênio. Mesmo quando a Po tecidual está normal, ao nível de 40 2

mmHg, pequenas quantidades de radicais livres estão continuamente sendo

formadas do O molecular dissolvido. Felizmente os tecidos também 2

contêm múltiplas enzimas que removem rapidamente esses radicais livres,

incluindo as peroxidases, as catalases e a superóxido dismutases. Por essa

razão, desde que o mecanismo tampão da hemoglobina-O mantenha Po 22

tecidual normal, os radicais livres oxidantes são removidos de modo

suficientemente rápido, para que exerçam pouco ou nenhum efeito nos

tecidos.

Acima da Po alveolar crítica (isto é, acima de cerca de 2 atmosferas de 2

Po ), o mecanismo tampão da hemoglobina-O falha, e a Po tecidual pode, 2 2 2

então, subir para centenas ou milhares de milímetros de mercúrio. Nesses

níveis altos, as quantidades de radicais livres oxidantes literalmente

inundam os sistemas enzimáticos destinados a removê-los e agora podem

exercer efeitos destrutivos sérios e mesmo letais sobre as células. Um dos

principais efeitos é oxidar os ácidos graxos poli-insaturados, que são

componentes essenciais de muitas das membranas celulares. Outro efeito é

oxidar algumas das enzimas celulares, danificando gravemente os sistemas

metabólicos celulares. Os tecidos nervosos são especialmente suscetíveis,

por causa do seu alto conteúdo lipídico. Por essas razões, a maioria dos

efeitos letais agudos da toxicidade aguda pelo O é causada por disfunção 2

encefálica.

 

Envenenamento Crônico pelo Oxigênio Provoca Incapacidade

Pulmonar. A pessoa pode ser exposta a apenas 1 atmosfera de pressão de

O quase indefinidamente, sem desenvolver toxicidade aguda pelo oxigênio 2

do sistema nervoso que acabamos de descrever. Entretanto, depois de‐

apenas cerca de 12 horas de exposição a 1 atmosfera de O , congestão das 2

vias aéreas pulmonares, edema pulmonar e atelectasia, causados por lesão

dos revestimentos dos brôn quios e alvéolos, começam a se desenvolver. A

razão para esse efeito nos pulmões, mas não em outros tecidos, é que os

espaços aéreos dos pulmões ficam, diretamente, expostos à alta pressão de

O , mas o O é fornecido aos outros tecidos do corpo com Po quase 2 2 2

normal em virtude do sistema tampão da hemoglobina-O . 2

 

TOXICIDADE PELO DIÓXIDO DE CARBONO A GRANDES

PROFUNDIDADES NO MAR

 

Se a aparelhagem de mergulho for adequadamente projetada e funcionar

corretamente, o mergulhador não terá problemas devido à toxicidade porque

a profundidade, por si só, não aumenta a pressão parcial de CO nos 2

alvéolos. Isto é verdade porque a profundidade não eleva a produção de

CO no corpo, e enquanto o mergulhador continuar a respirar volume 2

corrente normal e expirar o CO à medida que ele for formado, a pressão de 2

CO alveolar será mantida no valor normal. 2

Em certos tipos de aparelhagem de mergulho, no entanto, como o

escafandro e alguns tipos de aparelhos com reinalação, o CO pode 2

acumular-se no ar do espaço morto do aparelho e ser novamente respirado

pelo mergulhador. Até uma pressão alveolar de CO (Pco ) de cerca de 80 2 2

mmHg, o dobro da nos alvéolos normais, o mergulhador geralmente tolera

esse acúmulo aumentando o volume respiratório por minuto até o máximo

de 8 a 11 vezes, para compensar o CO aumentado. Além de 80 mmHg de 2

Pco alveolar, a situação passa a ser intolerável e por fim o centro 2

respiratório começa a ser deprimido, em vez de excitado, por causa dos

efeitos metabó licos teciduais negativos da alta Pco . A respiração do 2 mergu lhador então começa a ser insuficiente, em vez de compensar. Além

disso, o mergulhador desenvolve acidose respiratória grave e graus variados

de letargia, narcose e, finalmente, até mesmo anestesia, conforme discutido

no Capítulo 43.

 

DESCOMPRESSÃO DO MERGULHADOR APÓS

EXPOSIÇÃO EXCESSIVA A ALTAS PRESSÕES

Quando a pessoa respira ar sob alta pressão durante longo tempo, a

quantidade de nitrogênio dissolvida nos líquidos do corpo aumenta. A razão

para isso é que o sangue, que flui pelos capilares pulmonares, fica saturado

com nitrogênio, sob a mesma alta pressão que na mistura da respiração

alveolar. E, ao longo de várias horas, nitrogênio suficiente é transportado

para todos os tecidos do corpo, para elevar a pressão parcial de nitrogênio

tecidual até um nível igual à pressão de nitrogênio no ar respirado.

Uma vez que o nitrogênio não é metabolizado pelo corpo, ele permanece

dissolvido em todos os tecidos corporais até que a pressão do nitrogênio nos

pulmões seja diminuída de volta para algum nível mais baixo, momento no

qual o nitrogênio pode ser removido pelo processo respiratório inverso;

entretanto, essa remoção, às vezes, leva horas para ocorrer e constitui a

origem de múltiplos problemas chamados, coletivamente doença da

descompressão.

 

Volume de Nitrogênio Dissolvido nos Líquidos do Corpo em

Diferentes Profundidades. Ao nível do mar, quase exatamente 1 litro

de nitrogênio está dissolvido em todo o corpo. Ligeiramente menos que a

metade desse nitrogênio está dissolvida na água do corpo e pouco mais da

metade na gordura do corpo. Isso é verdade porque o nitrogênio é cinco

vezes mais solúvel na gordura que na água.

Depois que o mergulhador ficou saturado com nitrogênio, o volume de

nitrogênio, ao nível do mar, dissolvido no corpo em diferentes

profundidades, é o seguinte:

 

Pés Litros

0 (0 metro) 1

33 (10 metros) 2

100 (30 metros) 4

200 (60 metros) 7

300 (90 metros) 10

 

São necessárias várias horas para que as pressões gasosas do nitrogênio,

em todos os tecidos corporais, entrem aproximadamente em equilíbrio com

a pressão gasosa de nitrogê nio nos alvéolos. A razão para esse requisito é

que o sangue não flui, de modo suficientemente rápido, e o nitrogênio não

se difunde com rapidez suficiente para causar equilíbrio instantâneo. O

nitrogênio dissolvido na água do corpo chega ao equilíbrio quase completo

em menos de 1 hora, mas o tecido gorduroso, exigindo cinco vezes mais

transporte de nitrogênio e tendo suprimento sanguíneo relativamente

escasso, só atinge o equilíbrio depois de várias horas. Por essa razão, se a

pessoa permanecer abaixo da água em níveis profundos durante apenas

alguns minutos, pouco nitrogênio se dissolve nos líquidos e tecidos do

corpo, ao passo que, se a pessoa permanecer em nível profundo durante

várias horas, tanto a água quanto a gordura do corpo ficam saturadas com

nitrogênio.

 

Doença da Descompressão (Também Conhecida por: Bends,

Doença do Ar Comprimido, Doença do Caisson, Paralisia de

Mergulhador, Disbarismo). Se o mergulhador esteve nas profundezas do mar por tempo suficientemente, longo para que grandes quantidades de

nitrogênio tenham se dissolvido no seu corpo, e se ele subitamente voltar à

superfície do mar, quantidades importantes de bolhas de nitrogênio podem

se desenvolver nos líquidos do corpo, celular ou intracelularmente, e podem

causar lesão pequena ou séria, em quase toda área corporal, dependendo do

número e do tamanho das bolhas formadas; esse fenômeno é chamado

doença da descompressão.

Os princípios subjacentes à formação de bolhas estão mostrados na

Figura 45-3. Na Figura 45-3A, os tecidos do mergulhador se equilibraram

com a alta pressão de nitrogênio dissolvido (PN = 3.918 mmHg), cerca de 2

6,5 vezes a quantidade normal de nitrogênio nos tecidos. Enquanto o

mergulhador permanecer na profundidade do mar, a pressão contra o lado

de fora do seu corpo (5.000 mmHg) comprime todos os tecidos do corpo

suficientemente para manter dissolvido o gás nitrogênio em excesso.

Entretanto, quando o mergulhador sobe, de forma súbita, para o nível do

mar (Figura 45-3B), a pressão sobre o lado exterior do seu corpo passa a

ser de apenas 1 atmosfera (760 mmHg), enquanto a pressão gasosa nos

líquidos do corpo é a soma das pressões do vapor d’água, do CO , do O e 2 2

do nitrogênio, ou total de 4.065 mmHg, 97% causados pelo nitrogênio.

Obviamente, esse valor total de 4.065 mmHg é muito maior que a pressão

de 760 mmHg sobre o lado de fora do corpo. Por essa razão, os gases

podem escapar do estado dissolvido e formar bolhas, constituídas quase

inteiramente por nitrogê nio, tanto nos tecidos quanto no sangue, onde elas

obstruem muitos vasos sanguíneos pequenos. As bolhas podem aparecer

durante muitos minutos a horas, porque às vezes os gases podem

permanecer dissolvidos no estado “supersaturado” durante horas, antes de

formarem bolhas.

Figura 45-3. Pressões gasosas no interior do corpo e fora do corpo, mostrando (A) saturação do corpo por altas pressões gasosas, quando se respira ar na pressão total de 5.000 mmHg e (B) os grandes excessos de pressões intracorporais que são responsáveis pela formação de bolhas nos tecidos, quando a pressão intra-alveolar pulmonar e é retornada subitamente de 5.000 mmHg para a pressão normal de 760 mmHg.

 

Sintomas da Doença da Descompressão (Bends). Os sintomas da

doença da descompressão são causados por bolhas de gás que bloqueiam

muitos vasos sanguíneos em diferentes tecidos. De início, apenas os

menores vasos sanguíneos são bloqueados por bolhas diminutas, mas à

medida que as bolhas coalescem, são afetados vasos progressivamente

maiores. Isquemia tecidual e às vezes morte tecidual são o resultado.

Na maioria das pessoas com doença da descompressão, os sintomas são

dor nas articulações e nos músculos das pernas e braços, afetando 85% a 90% das pessoas que desenvolvem a doença da descompressão. A dor

articular explica o termo restrição à movimentação (bends) que, muitas

vezes, é aplicado a essa condição.

Em 5% a 10% das pessoas com doença da descompressão ocorrem

sintomas do sistema nervoso, variando de tontura em cerca de 5%, a

paralisia ou colapso e inconsciência, em até 3%. A paralisia pode ser

temporária, mas, em alguns casos, a lesão é permanente.

Finalmente, cerca de 2% das pessoas com doença da descompressão

desenvolvem “sufocação” causada por números imensos de microbolhas

que obstruem os capilares dos pulmões; esse distúrbio é caracterizado por

séria falta de ar frequentemente seguida por edema pulmonar grave e,

ocasionalmente, morte.

 

Eliminação do Nitrogênio do Corpo; Tabelas de

Descompressão. Se o mergulhador for trazido à superfície lentamente,

parte suficiente do nitrogênio dissolvido pode, em geral, ser eliminada pela

expiração dos pulmões, para evitar a doença da descompressão. Cerca de

dois terços do nitrogênio total são liberados em 1 hora e em torno de 90%

em 6 horas.

Tabelas de descompressão foram preparadas pela Marinha dos Estados

Unidos para detalhar os procedimentos para a descompressão segura. Para

dar ao leitor uma ideia do processo de descompressão, o mergulhador que

esteve respirando ar e esteve no fundo do mar durante 60 minutos, na

profundidade de 190 pés (57 metros), é descomprimido de acordo com o

seguinte esquema:

10 minutos à profundidade de 50 pés (15 metros)

17 minutos à profundidade de 40 pés (12 metros)

19 minutos à profundidade de 30 pés (9 metros)

50 minutos à profundidade de 20 pés (6 metros)

84 minutos à profundidade de 10 pés (3 metros)

Assim, para período de trabalho no fundo de apenas 1 hora, o tempo total

para a descompressão é de cerca de 3 horas.

 

Descompressão em Tanque e Tratamento da Doença da

Descompressão. Outro procedimento amplamente usado para

descompressão de mergulhadores profissionais consiste em colocar o

mergulhador em tanque pressurizado e, a seguir, baixar a pressão

gradualmente de volta à pressão atmosférica normal, usando essencialmente

o mesmo programa de tempo descrito anteriormente.

O tanque de descompressão é ainda mais importante para tratar pessoas,

cujos sintomas de doença da descompressão se desenvolvam minutos ou

mesmo horas depois que elas retornaram à superfície. Nesse caso, o

mergulhador é recomprimido imediatamente em nível profundo. A seguir, é

efetuada a descompressão, durante um período várias vezes mais longo do

que o período usual de descompressão.

 

“Mergulho de Saturação” e Uso de Misturas de Hélio-Oxigênio

em Mergulhos Profundos. Quando os mergulhadores têm de trabalhar

em níveis muito profundos — entre 250 pés (75 metros) e quase 1.000 pés

(300 metros) — eles frequentemente moram em grande tanque de

descompressão durante dias ou semanas de cada vez, permanecendo sob

compressão a um nível de pressão próximo do em que estarão trabalhando.

Esse procedimento mantém os tecidos e líquidos do corpo saturados com os

gases a que eles estarão expostos enquanto estiverem mergulhando. A

seguir, quando retornam ao mesmo tanque, depois do trabalho, não ocorrem

alterações significativas da pressão, e assim não acontecem bolhas de

descompressão.

Em mergulhos muito profundos, especialmente durante mergulho de

saturação, em geral é usado hélio na mistura gasosa, em vez de nitrogênio,

por três razões: (1) ele apresenta apenas cerca de um quinto do efeito narcótico do nitrogênio; (2) apenas cerca da metade do volume de hélio se