La atmósfera terrestre comenzó a formarse hace unos 4600 millones de años junto con el origen de la Tierra. Los gases componetes de aquella atmósfera, eventualmente fueron hidrógeno (H2), vapor de agua, metano (CH4), helio (He) y óxidos de carbono. Estos gases se producian en el interior del planeta, que para ese entonces continuaba aún demasiado caliente, lo que facilitaba su desprendimiento, a través de los volcanes. A medida que el planeta se fue enfriando, el vapor de agua comenzó a condensarse, y fue así que se empezaron a formar los mares y océanos. En estas condiciones no se podía vivir fuera de la capa terrestre debido a los rayos ultravioletas que llegaban a su superficie. Fue entonces, que aparecieron formas de vida que podían aprovechar el amonio y el CO2 disueltos en las aguas. Eso causó que aparecieran los primeros seres vivos que podían transformar el CO2 en oxigeno, es decir, capaces de realizar la fotosíntesis y por eso la atmósfera de la tierra se fue calentando, lo que dio lugar a que se formara el ozono y como es menos denso que los otros componentes, se ubicó arriba, entonces al caer los rayos ultravioletas les impedía pasar y los seres vivos podían llegar a la tierra firme.
Fue así que la energía del sol generó las condiciones para que dentro del mar se formasen proteínas, y de esta forma se llevó a cabo el proceso de condensación de aminoácidos y la síntesis de los ácidos nucleicos, portadores del código genético, que después de 1500 millones años, daría lugar a la aparición de organismos unicelulares anaeróbicos que vivirían dentro de los océanos. Estos organismos acuáticos (algas verde-azules) empezaron a usar energía del Sol para dividir moléculas de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) para recombinarlas en compuestos orgánicos y oxigeno libre (O2). Como rastros de ese pasado, hoy encontramos formaciones denominadas estromatolitos, que no son mas que colonias fosilizadas de aquellos organismos verde-azules que empezaron a cambiar la atmósfera terrestre.

Fue así que lentamente, y por millones de años, el porcentaje de oxígeno en la atmósfera terrestre fue en aumento. Algunos autores creen que llegó hasta ser de alrededor del 35%. Esto ha quedado evidenciado tras haber realizado el análisis del contenido gaseoso atrapado dentro del ámbar. La resina fosilizada de árboles de coníferas, ha sido de gran utilidad a los científicos, ya que conserva atrapados a los insectos, pequeños animales y plantas, por millones de años actuando como reservorios del tiempo. Estas burbuja de aire de 84 millones de años de edad, se encuentran atrapadas en ámbar (la savia del árbol fosilizado). Mediante el uso de un espectrómetro de masas, los científicos pueden aprender cómo era el ambiente cuando los dinosaurios habitaban la tierra. Los análisis de los gases en estas burbujas permitieron demostrar que la atmósfera de la tierra, hace 67 millones de años, contenía casi el 35 por ciento de oxígeno, en comparación con los actuales niveles del 21 por ciento. Otros autores relacionan esta atmósfera rica en oxígeno, con el tamaño tan grande de los que vivían en la tierra (reptiles, mamíferos, insectos y vegetales). El análisis de estos resultados también pudo determinar que el porcentaje de oxígeno sufrió una abrupta caída hace unos 65 millones de años, coincidente con la desaparición de los dinosaurios. (incendio-explosión con gran consumo de oxígeno?).
Como organismos aerobios, nosotros necesitamos de la presencia de aire para poder vivir. Esto significa que vivimos o subsistimos en el sentido de que nuestras funciones metabólicas necesitan del oxígeno, que es un componente del aire. Debemos recordar que el aire que respiramos, normalmente y a nivel del mar, está compuesto casi por un 79% de nitrógeno y 21% de oxígeno. El oxígeno es un poderoso oxidante. En el cuerpo, el oxígeno interviene en un ciclo llamado respiración o fosforilación oxidativa, donde es utilizado para oxidar la materia en el ciclo de Krebs, un proceso destinado a producir energía (ATP).
Si bien el oxígeno es fundamental para la vida, en “mayor” o “menor” dosis, puede llegar a ser letal. Esto significa que si un individuo respira un porcentaje mayor o menor de oxígeno, le puede producir efectos nocivos.

Mientras buceamos respirando aire, los porcentajes de los gases que compone el aire, no van a cambiar, pero si va a haber variación en las presiones parciales de esos gases (Ley de Dalton). Es decir, que en lo concerniente al O2, a medida que descendemos, aumentará la presión parcial de este gas. Y es con estos valores, con lo que tenemos que tener especial atención. A presión atmosférica, a nivel del mar, muy bien conocida es la toxicidad del O2 a nivel pulmonar, cuando se lo respira a una presión parcial de 0.5 ATA o mayor, por un período de tiempo prolongado. Este podría ser el caso de un paciente, que por presentar alguna patología respiratoria, requiere ser ventilado con fracciones inspiradas de oxígeno elevadas (superiores al 50%); es decir a presiones parciales por encima de 0,5 ATA. En este caso, el paciente estará expuesto a presentar alguna de las manifestaciones de intolerancia pulmonar al O2. Éstas se caracterizan inicialmente por una respuesta inflamatoria de los alvéolos, seguida de una alteración de los neumonocitos II (células de los alvéolos pulmonares encargadas de la producción de surfactante) lo que conlleva a la producción de surfractante de mala calidad, culminando con un proceso cicatrizal, que dejará secuelas ventilatorias permanentes.
En buceo, las exposiciones a presiones parciales de O2 elevadas, son muy cortas, a no ser que se esté realizando un buceo de saturación, que ya veremos más adelante, por lo que la toxicidad por O2 que se puede ver en buceo, es la que compromete al sistema nervioso central (alucinaciones, contracciones musculares, convulsiones) . Los límites de seguridad para el O2 en los buceo a circuito abierto son de 1,4 a 1,6 ATA, de acuerdo con las diferentes certificadoras. Vale decir, que si estamos respirando aire, los límites máximos de presión parcial de O2 equivaldrían a realizar buceos a una profundidad aproximada de 55 y 70 metros respectivamente. Claro, acá nos encontramos con otro inconveniente, que es la narcosis por el nitrógeno.
Ahora bien, esto valores máximos de presión parcial de O2, toman importancias cuando hablamos de buceo con mezclas Nitrox o en buceo técnico. Cuando se utilizan mezclas Nitrox, el porcentaje de O2 en la mezcla, siempre es superior al 21%. Las dos mezclas más utilizadas son la EAN 32 y EAN 36. Es decir con 32 y 36 % de O2 respectivamente. Esto va a hacer que a una menor profundidad alcancemos las presiones parciales máximas de O2 permitidas. A una profundidad aproximada de 33 y 28 metros respectivamente para 1,4 ATA y 40 y 34 metros, si tomamos 1,6 ATA. Esto quiere decir que las mezclas Nitrox nos permiten permanecer más tiempo buceando porque tienen menor “cantidad” de nitrógeno, pero a una menor profundidad, por el mayor «contenido» de oxígeno. .

Los buzos que sí deben tener muy en claro el tema de las mezclas y sus posibles efectos tóxicos, son los que realizan buceo técnico. En este tipo de disciplina se realizan buceos profundos, por lo que el porcentaje de O2 en las diferentes mezclas respiratorias deberá ser menos que la que tiene el aire. Esto permitirá respirar presiones parciales de O2 por debajo de los niveles tóxicos. A modo de ejemplo, para realizar un buceo a 90 metros de profundidad, la mezcla de fondo que necesitará el buzo para no sobrepasar el límite máximo de 1,4 ATA, será con un 14% de oxígeno. Evidentemente con esta mezcla es arriesgado iniciar el buceo desde superficie, ya que es hipóxica (menos porcentaje de O2 que el necesario), por lo que este buzo tendrá que utilizar una mezcla de descenso, otra de fondo, y para la descompresión utilizan generalmente una mezcla 50 (50% de oxígeno) y otra de oxígeno 100% para los últimos metros hasta superficie. Es decir que deberá llevar los cuatro botellones de mezclas, más el de emergencia.
Cuando se utiliza la modalidad de buceo de saturación, acá los buzos van a permanecer presurizados a una determinada “profundidad” dentro de una cámara hiperbárica, y serán llevados hasta el punto de buceo en una torreta o cápsula de transporte de personal, que es el vehículo presurizado que les permite ir desde la cámara hasta el fondo donde deben realizar el trabajo, y regresar nuevamente a la cámara. Como acá las exposiciones son muy prolongadas, sí hay que tener en cuenta la toxicidad pulmonar del O2. Para ello, la máxima presión parcial de O2 permitida en el nivel de vida (dentro de la cámara) no debe sobrepasar 0,4 ATA. Si tomamos el ejemplo del buzo que realizó un buceo a 90 metros de profundidad, pero ahora realiza el buceo en modalidad de saturación, veamos qué porcentaje de O2 deberá tener la mezcla respiratoria para no incurrir en riesgo de toxicidad pulmonar. La mezcla deberá tener un máximo de 4% de O2 para no sobrepasar los 0,4 ATA de presión parcial de oxígeno. Evidentemente, esta mezcla es totalmente incompatible con la vida a nivel del mar, pero a esa presión (profundidad) le permite al buzo realizar su trabajo si ningún inconveniente, ya que está respirando casi el doble de la presión parcial de O2 cuando respira aire en superficie (0,21 ATA).
Como vemos hasta acá, el oxígeno es fundamental para la vida, pero cuando nos excedemos y disminuimos la “dosis”, inmediatamente tendremos alguna manifestación indeseable, incluso, hasta mortal. Lo importante es la presión parcial del O2 y no el porcentaje. Parafraseado a Paracelso (1493-1541), La diferencia entre un medicamento y un veneno, es la dosis.
En nuestros días, las poblaciones de buzos que están más expuestas a sufrir manifestaciones de toxicidad del sistema nervioso central por el oxígeno (efecto Paul Bert) son los buzos que utilizan Nitrox, los que realizan buceo técnico y los que bucean con equipos rebreathers (recirculadores) a circuito abierto o semicerrado. Los que utilizan Nitrox, generalmente la intoxicación ocurre, porque se sobrepasa el límite máximo de presión parcial de O2 (profundidad). Los que realizan buceo técnico SCUBA a circuito abierto, porque se equivocan al respirar una mezcla de gases a una profundidad donde la presión parcial de O2, sobrepasa los límites. Los que utilizan equipos recirculadores, generalmente son fallas en los analizadores de O2, que hace que se incremente el porcentaje de O2 a una profundidad donde su presión parcial es tóxica. O por fallas en el adsorvente de CO2, que disminuye el umbral de la toxicidad neurológica por el oxígeno. En muchos de estos buzos, la causa de muerte se consigna como «ahogamiento», aunque éste es el resultado final de un incidente cuyo agente disparador fue la intoxicación neurológica por el oxígeno.
La razón de la toxicidad del oxígeno del sistema nervioso central, son las especies reactivas de oxígeno (ROS). Con el aumento de la presión parcial de oxígeno, la cantidad de ROS aumenta, y pueden oxidar otras moléculas fundamentales para los procesos biológicos y para la integridad de ciertas estructuras biológicas. Es de destacar la interacción de las ROS con el óxido nítrico (ON), otra molécula de señalización importante en los procesos fisiológicos. El ON juega un papel importante en la toxicidad del oxígeno actuando como regulador del sistema nervioso autónomo. Este tiene dos acciones opuestas. El simpático y parasimpático. En general, el sistema nervioso simpático excita el cuerpo, preparándolo para la acción, mientras que el sistema nervioso parasimpático lo calma, para promover la recuperación y restauración. En el sistema nervioso central, el ON disminuye la actividad del sistema nervioso simpático, mientras que en la periferia causa vasodilatación.
Los valores de presiones parciales de O2 son muy tenidos en cuenta en buceo comercial. Bien sea para buceos de intervención (bounce dive) como de saturación. Presiones parciales máximas y mínimas de oxígeno dentro de la cámara, en la mezcla que respiran los buzos y en los sistemas y equipos de emergencia (bail out). Tal es así, que el 12 de mayo pasado, el Comité Asesor de Medicina de Buceo (DMAC -siglas en inglés-) de Inglaterra, cambió la máxima presión parcial de O2 permitida en la mezcla del equipo de emergencia del buzo, de 1,6 para 1,4 ATA.
Mientras tanto, en los equipos rebreathers (recirculadores) a circuito cerrado, la presión parcial de O2 normalmente se ajusta a 1,3 ATA, y así se mantiene durante todo el buceo. Vale decir que se va inyectando O2 en el circuito mientras dure el descenso y se llegue a los 50 metros. A partir de acá, lo que se inyecta es gas diluyente (helio) para mantener la presión parcial del O2 constante en 1,3 ATA, mientras que el porcentaje de O2 va disminuyendo. Suena loco, pero es así.
Dr. GMauvecin