Hoy les voy a hablar de un gas que, dentro de la lista de gases que nos deberían interesar a los buzos, este tiene ciertas particularidades. Es el dióxido de carbono (CO2). No cuando es utilizado para hacer bebidas espirituosas, ni para extintores del fuego. Aunque generalmente un muy bajo su porcentaje de la mezcla respiratoria, el dióxido de carbono es un gas que se produce como resultado del metabolismo en nuestro cuerpo. Si su contenido en la sangre aumenta, lo que se conoce como (hipercapnia), provoca cuadros que pueden ser sumamente graves. Los buzos que utilizan equipos recirculadores, lo tienen muy presente.
Pero antes de continuar, creo que es importante detenerme un momento para hacer referencia al transporte de oxígeno y de dióxido de carbono en la sangre.
Transporte de Oxígeno en la Sangre
A pesar de que el oxígeno es transportado por la sangre, no es muy soluble en los líquidos. Alrededor del 1.5 al 3% de la cantidad total de O2, va disuelto en el plasma. Entonces, la mayoría de las moléculas de oxígeno son transportadas de los alvéolos pulmonares a los tejidos, por los glóbulos rojos. Más específicamente, por la hemoglobina. Cada molécula de hemoglobina es capaz de transportar hasta cuatro moléculas de oxígeno, transformándose en oxihemoglobina, que es una molécula de color rojo brillante que contribuye al color rojo brillante de la sangre oxigenada. Cuando toda la hemoglobina en todos los eritrocitos del cuerpo está unida al oxígeno, la saturación de la hemoglobina será del 100 por ciento. En un individuo sano con niveles normales de hemoglobina, la saturación de hemoglobina generalmente oscila entre 95 por ciento y 99 por ciento.
La presión parcial de los gases, es un aspecto importante en la unión del oxígeno y su disociación o liberación de la hemoglobina. Tenemos que tener presente que los gases se movilizan de un área de mayor presión parcial a un área de menor presión parcial. Teniendo en cuenta esto, la presión parcial del oxígeno juega un papel importante tanto en el grado de unión del oxígeno a la hemoglobina en el sitio de la membrana alvéolo-capilar, como en la disociación del oxígeno de la hemoglobina en los capilares de los tejidos del cuerpo.
Transporte de dióxido de carbono en la sangre
El dióxido de carbono se transporta por tres mecanismos principales. Disuelto en el plasma, ya que es más soluble que el oxígeno; transportado en forma de bicarbonato (HCO 3 —), que también se disuelve en plasma; y finalmente, unido a la hemoglobina en los glóbulos rojos.
- Aproximadamente del 7 al 10 por ciento, del dióxido de carbono que difunde a la sangre desde los tejidos, va disuelto en el plasma. Una vez que alcanza los capilares alvéolo-capilares, el dióxido de carbono disuelto difunde hacia los alvéolos, donde luego se exhala durante la ventilación pulmonar.
- Aproximadamente, el 70 por ciento de las moléculas de dióxido de carbono que difunden hacia la sangre, son transportadas hasta los pulmones como bicarbonato. Éste se produce en los eritrocitos después de que el dióxido de carbono difunde hacia los capilares de los tejidos.
- Alrededor del 20 por ciento del dióxido de carbono es transportado hacia los pulmones, unido a la hemoglobina. El dióxido de carbono se une a la hemoglobina para formar carbaminohemoglobina, en un sitio diferente al que lo hace el oxígeno, y tiende a tener un tono azulado púrpura, característico de la sangre desoxigenada.
La presión parcial de CO2 en la sangre arterial (PaCO2) es el valor que el cuerpo necesita controlar para mantenerlo dentro de ciertos valores. En los pulmones, la presión parcial alveolar de CO2 (PACO2) es casi igual a la PaCO2.
La PaCO2 elevada, es lo que llamamos hipercapnia. Genera cambios en la actividad cerebral que se pueden detectar por alteración del EEG (electroencefalograma), comprometiendo la capacidad de pensar con claridad y el control de la movilidad fina.
Manifestaciones de la hipercapnia
Si la PaCO2 se continua elevando, en algunas personas genera ansiedad e irritabilidad. También produce vasodilatación de los pequeños vasos sanguíneos, sobre todo los del cerebro y la piel. En la piel, provoca rubor y una sensación de calor desagradable. El flujo sanguíneo del cerebro puede aumentar entre un 40 y un 50% en comparación con los niveles normales. Esto aumenta la presión dentro del cráneo, lo que provoca un dolor de cabeza pulsátil similar a las migrañas. Si esto se asocia a que el buzo también está respirando una presión parcial de oxígeno más elevada, también eleva el aporte de oxígeno al cerebro, lo que genera que aumente el riesgo de toxicidad del oxígeno en el sistema nervioso central (SNC), incluso a presiones parciales de oxígeno que suelen considerarse seguras.
Pero si la PaCO2 es muy elevada, tiene un efecto narcótico o sedante, pudiendo llevar al buzo a que pierda el conocimiento, y en consecuencia, al ahogamiento.
La función primordial de los pulmones es suministrar oxígeno al torrente sanguíneo y extraer y exhalar dióxido de carbono (CO2). Esto último, es lo que regula la frecuencia ventilatoria. El CO2 se combina con el agua de la sangre para formar ácido carbónico (que se disocia en iones de hidrógeno y bicarbonato). Esto hace que la sangre sea más ácida. El cambio en el pH de la sangre es percibido por el cerebro y sirve para estimular la respiración. Para mantener el equilibrio del pH en la sangre, los pulmones deben ser capaces de «expulsar» el CO2 producido por el organismo.
Desde el punto de vista del buceo, debemos considerar:
Efecto fisiológico de la inmersión
Cuando nos sumergimos en el agua, la sangre que habitualmente se encuentra en las extremidades se desplaza hacia el tórax. Esto supone un desplazamiento de unos 500-700 ml de sangre, que mayoritariamente se distribuye en los vasos sanguíneos del corazón y los pulmones. Como consecuencia, los pulmones se vuelven más rígidos, lo que dificulta la respiración. Además, la sangre al ocupar espacio, provoca una disminución del volumen total de gas en los pulmones. El uso de un traje de neopreno ajustado agrava esta redistribución de líquidos al comprimir los vasos sanguíneos de las extremidades. Además, bucear en un ambiente frío favorece la vasoconstricción periférica, que también contribuye al desplazamiento de líquido hacia el espacio central.
La densidad del gas respiratorio aumenta con la profundidad
La densidad del gas respirado aumenta a medida que los buzos se sumergen a mayor profundidad debido al aumento de la presión parcial de los gases que lo componen (Ley de Dalton). El aumento de la densidad también hace que el gas sea más viscoso, por lo que resulta más difícil respirar el mismo volumen de gas a profundidad. A una profundidad de 30 metros, el volumen máximo de gas que se puede inhalar y exhalar en un minuto es aproximadamente la mitad que en la superficie. Aumenta al doble el trabajo respiratorio, y consecuentemente, la producción de CO2.
Aumento del «espacio muerto» durante el buceo
Espacio muerto, son las zonas en las que hay ventilación (es decir, movimiento de gases respiratorios), pero en los que no se produce intercambio gaseoso. En nuestras vías respiratorias, lo forman la tráquea, los bronquios y bronquiolos. Cualquier equipo de buceo le suma un espacio adicional, normalmente inferior a 200 ml. Es decir que hay un mayor volumen de mezcla respiratoria que movilizar, lo que compromete la ventilación y la eliminación del CO2 del circuito.
Recirculación
Los buzos que utilizan equipos recirculadores (rebreather) deben prestar especial atención para evitar la toxicidad por CO2 como resultado de la recirculación de gas. La hipercapnia (CO2 elevado en la sangre) es probablemente la primer sospecha a considerar ante un buzo que pierde el conocimiento mientras bucea con un rebreather. La reinhalación de CO2 puede ocurrir si el material fijador (cal sodada) no se empaqueta correctamente y se produce canalización, no permitiendo el aprovechamiento total de la cal sodada.
Si se produce una reinhalación de CO2 por una falla del fijador, la hipercapnia empezará a estimular el centro de control respiratorio del cerebro para que aumente la frecuencia y la profundidad de la respiración. Los niveles elevados de CO2 aumentan el riesgo de toxicidad del oxígeno en el sistema nervioso central (SNC), lo que puede provocar convulsiones bajo el agua y ahogamiento.
Conclusiones:
La retención de dióxido de carbono (CO2) es un riesgo significativo para los buzos, especialmente debido a una práctica en buceo recreativo, conocida como «apnea voluntaria», que consiste en retener la respiración para extender la duración del aire dentro de la botella de buceo. Es el típico caso del buzo recreativo con SCUBA que bucea con aire, y siempre, después de cada buceo, presenta cefalea.
Ahora, hay otros factores que pueden contribuir a la retención de CO2 y que incluyen el buceo en apnea, la respiración en ambientes cerrados, el uso de reguladores defectuosos, el ejercicio a profundidades extremas y el uso de equipos recirculadores. Los síntomas de la retención de CO2 incluyen respiración rápida (taquipnea), aumento de la frecuencia cardíaca (taquicardia), dificultad para respirar, convulsiones y pérdida del conocimiento, debido a la acumulación excesiva de dióxido de carbono en el cuerpo.
El nivel de CO2 en la sangre no se afecta por la profundidad de la inmersión, ya que está determinado por el metabolismo, la frecuencia y la profundidad de la respiración. A diferencia de otros gases en buceo como el nitrógeno, el oxígeno y el monóxido de carbono, todo el CO2 producido durante el buceo, se exhala y no aumenta con la profundidad. Los niveles elevados de CO2 también contribuyen a la narcosis por nitrógeno.
El nivel aceptable de CO2 en las operaciones de buceo es del 1,5% equivalente en superficie, es decir 10,5 mmHg. El uso cada vez más frecuente de equipos de buceo semicerrados y cerrados, especialmente por parte de militares y buzos civiles técnicos, genera preocupación por la hipercapnia (niveles elevados de CO2). Esta situación puede ser causada por un mal funcionamiento de los absorbentes de CO2, ya sea porque están agotados, el «cannister» de cal sodada se ha llenado incorrectamente, se ha humedecido o se están utilizando en aguas muy frías.
Dr. GMauvecin
Foto de portada: Ri Butov en Pixabay
Bibliografía recomendada
1.- Carbon Dioxide Narcosis. Michael Drechsler; Jason Morris.
2.- Deng, Carolyn & Pollock, Neal & Gant, Nicholas & Hannam, Jacqueline & Dooley, Adam & Mesley, Peter & Mitchell, Simon. (2015). The five-minute prebreathe in evaluating carbon dioxide absorption in a closed-circuit rebreather: A randomised single-blind study. Diving and Hyperbaric Medicine. 45. 16-24.
3.- Christopher Matthew Norton Earing, Damian John McKeon, Hans-Peter Kubis, Divers revisited: The ventilatory response to carbon dioxide in experienced scuba divers, Respiratory Medicine, Volume 108, Issue 5, 2014, Pages 758-765,
Muchas gracias por poner a disposición un espacio con estos contenidos. Saludos.
Excelente nota, y siempre se aprende algo nuevo, en mi caso que parte del CO2 iba disuelto en plasma, fuera del eritrocito, como bicarbonato. Gracias Dr.
Muchísimas gracias Gustavo.
Me llamo mucho la atención que cuando estudie la narcosis de los gases supe que la potencia narcótica del CO2 es muy alta, 20 veces la del Nitrógeno.
Muchos saludos
muchas gracias Jorge. TE mando un fuerte abrazo
excelente doc, felicidades
Muchas gracias.
Muchas gracias por el comentario