Aproximadamente cuatro quintas partes del aire son nitrógeno. A la presión del nivel del mar, el nitrógeno carece de efecto conocido sobre la función del organismo, pero a presiones elevadas puede causar grados variables de narcosis. Cuando el buceador permanece bajo el agua durante una hora o mas y respira aire comprimido, la profundidad a la que aparecen los primeros síntomas de una narcosis leve es de unos 36 metros, donde comienza a mostrarse jovial y mas despreocupado. A una profundidad de entre 50 y 60 metros, desarrolla somnolencia. Entre 60 y 75 metros, pierde fuerza de forma considerable y a menudo se siente demasiado torpe para realizar el trabajo que tiene encomendado. Por debajo de los 75 metros (8.5 atmósferas de presión), el buceador se volverá casi inútil a consecuencia de la narcosis por nitrógeno, si permanece demasiado tiempo a esas profundidades. La narcosis por nitrógeno tiene características similares a las de la intoxicación alcohólica y por esta razón se ha denominado “borrachera de las profundidades". Se cree que el mecanismo del efecto narcótico es el mismo que el de todos los gases anestésicos. Es decir, el nitrógeno se disuelve libremente en las grasas del organismo y, por tanto, como la mayoría de los restantes gases anestésicos, en los lípidos de las membranas de las neuronas donde, como consecuencia de su efecto físico de alteración de la conductancia iónica a través de las membranas, reduce la excitabilidad neuronal.
Toxicidad del oxígeno a presiones elevadas
Cuando la presión parcial de oxígeno de la sangre se eleva muy por encima de 100 mm Hg, la cantidad de oxígeno disuelto en el agua de la sangre aumenta notablemente.
Efecto de la presión parcial de oxígeno alveolar elevada sobre la presión parcial de oxígeno tisular
Supongamos que la presión parcial de oxígeno en los pulmones es de unos 3000 mm Hg (4 atmósferas de presión). Eso representa un contenido total de oxígeno de unos 29 volúmenes por ciento en cada 100 mililitros de sangre (20 volúmenes por ciento ligados a la hemoglobina y 9 volúmenes por ciento disueltos en el agua de la sangre). A medida que esta sangre pasa a través de los capilares tisulares y los tejidos usan su cantidad normal de oxígeno, unos 5 mililitros por cada 100 mililitros de sangre, el contenido de oxígeno de la sangre que abandona los capilares tisulares es todavía de 24 volúmenes por ciento). En este punto, la presión parcial de oxígeno sigue siendo de unos 1200 mm Hg, lo que significa que el oxígeno se transporta a los tejidos a presiones extremadamente altas en vez de a la presión normal de 40 mm Hg. Por tanto, una vez que la presión parcial de oxígeno alveolar se eleva por encima de un nivel critico, el sistema amortiguador oxigeno-hemoglobina deja de ser capaz de mantener la presión parcial de oxígeno tisular dentro de sus límites normales de seguridad, es decir, entre 20 y 60 mm Hg.
Intoxicación aguda por oxígeno
Debido a la alta presión parcial de oxígeno tisular que se alcanza cuando se respira oxígeno con una presión de oxígeno alveolar muy elevada, es fácil comprender que pueda ser perjudicial para muchos de los tejidos corporales. Esto es especialmente cierto en el caso del cerebro. De hecho, una exposición a 4 atmósferas de presión de oxigeno (presión parcial de oxígeno equivale a 3040 mm Hg) producirá convulsiones, seguidas de coma, en la mayoría de las personas en un plazo de 30 a 60 minutos. Las convulsiones suelen aparecer sin previo aviso y, por razones obvias, es probable que resulten mortales para los buceadores sumergidos en las profundidades del mar. Otros síntomas observados en la intoxicación aguda por el oxígeno son náuseas, sacudidas musculares, mareos, alteraciones de la visión, irritabilidad y desorientación.
El ejercicio aumenta notablemente la susceptibilidad del buceador a la toxicidad del oxigeno, haciendo que los síntomas aparezcan mucho antes y sean mas graves que en condiciones de reposo.
Toxicidad del dióxido de carbono en las grandes profundidades marinas
Si el equipo de buceo está bien diseñado y funciona adecuadamente, el buceador no tendría problemas de toxicidad por dióxido de carbono debido a que la profundidad por si sola no aumenta la presión parcial de dióxido de carbono en los alvéolos. Esto se debe a que la profundidad no incrementa la tasa de producción de dióxido de carbono en el organismo. Siempre que el buceador continúe respirando con un volumen corriente normal, seguirá espirando el dióxido de carbono a medida que se produce, y mantendrá la presión parcial de dióxido de carbono alveolar en su valor normal.
Descompresión del buceador tras la exposición a presiones elevadas
Cuando una persona respira aire a alta presión durante mucho tiempo, la cantidad de nitrógeno disuelto en los líquidos corporales aumenta considerablemente. La razón es la siguiente: la sangre que fluye a través de los capilares pulmonares se satura de nitrógeno a la misma presión elevada que en la mezcla respiratoria. Al cabo de varias horas, se ha transportado nitrógeno suficiente a todos los tejidos del cuerpo como para saturar es- tos tejidos también de nitrógeno disuelto. Como el organismo no metaboliza el nitrógeno, este permanece disuelto hasta que su presión en los pulmones disminuye, momento en el que comienza a eliminarse por la inversión del proceso respiratorio, pero esta eliminación tarda horas en producirse, lo cual es la causa de muchos problemas denominados en conjunto "enfermedad por descompresión".
Enfermedad por descompresión
Si el buceador estuvo en la profundidad del mar durante el tiempo suficiente como para que se disolvieran en su organismo grandes cantidades de nitrógeno y después vuelve repentinamente a la superficie, pueden formarse cantidades significativas de burbujas de nitrógeno, intra o extracelulares que producen lesiones menores o graves en casi cualquier parte del cuerpo, dependiendo del numero y tamaño de las burbujas formadas: esta es la “enfermedad por descompresión".
Mientras el buceador permanece a gran profundidad, la presión contra la parte externa de su cuerpo ejerce sobre todos los tejidos corporales la compresión suficiente para mantener disueltos los gases. Pero si el buceador asciende bruscamente al nivel del mar, la presión en la parte extrema de su cuerpo llega a ser de solo 1 atmósfera (760 mm Hg), mientras que la presión en el interior de los líquidos corporales es la suma de las presiones de vapor de agua, dióxido de carbono, oxígeno y nitrógeno (de la presión total alrededor del 97 % se debe al nitrógeno). Como es obvio, esta presión es muy superior a la del exterior, por lo que los gases pueden abandonar el estado de disolución y formar auténticas burbujas en los tejidos y, sobre todo, en la sangre, donde taponan los pequeños vasos sanguíneos.
Las burbujas pueden no aparecer durante muchos minutos u horas, debido a que los gases permanecen en ocasiones en un estado de “sobresaturación” durante largos periodos antes de formar burbujas.
Síntomas
La mayoría de los síntomas de la enfermedad por descompresión se deben al bloqueo de los vasos sanguíneos por burbujas de gas en diferentes tejidos. Inicialmente, solo los vasos mas peque nos se bloquean por burbujas diminutas, pero a medida que se van uniendo las burbujas más pequeñas, se van afectando vasos cada vez mayores. El resultado es la isquemia tisular y a veces la muerte del tejido.
El síntoma habitual de las personas con enfermedad por descompresión consiste en dolor en las articulaciones y en los músculos de las piernas o de los brazos, que se encuentra en el 85 a 90 % de los afectados.
Eliminación del nitrógeno del cuerpo
Si el buceador sube lentamente a la superficie, el nitrógeno disuelto se eliminará por los pulmones con la rapidez suficiente como para evitar la enfermedad por descompresión. Alrededor dos tercios del total de nitrógeno se liberan en 1 hora y el 90 % en 6 horas.
Descompresión en cámara y tratamiento de la enfermedad por descompresión
Otro procedimiento utilizado a menudo para la descompresión de los buzos profesionales consiste en introducirlos en un tanque presurizado y después bajar gradualmente la presión hasta alcanzar la presión atmosférica normal. La descompresión en tanque es aún más importante para tratar a personas que desarrollan síntomas de enfermedad por descompresión minutos incluso horas después de haber regresado a la superficie. En este caso, se vuelve a comprimir el buzo inmediatamente en un nivel profundo y después se realiza la descompresión invirtiendo un tiempo varias veces superior al periodo de descompresión habitual.
Uso de mezclas de oxígeno-helio en buceo profundo
Cuando los buzos han de trabajar en niveles muy profundos, entre 75 y 300 metros de profundidad, con frecuencia permanecen en un gran tanque de compresión durante varios días o semanas, y están comprimidos en un nivel de presión próximo al que trabajan. Esto mantiene los tejidos y líquidos del cuerpo saturados de los gases a los que estarán expuestos mientras buceen. Después, cuando regresan al tanque después de trabajar, no experimentan diferencias significativas de presión, de manera que no se producen burbujas de descompresión.
En la inmersión a gran profundidad, especialmente durante el buceo de saturación, se utiliza helio en lugar de nitrógeno en la mezcla de gases, ello, por tres razones: 1) su efecto narcótico es solo la quinta parte del que ejerce el nitrógeno; 2) en los tejidos corporales se disuelve solo la mitad de volumen de helio que de nitrógeno, y el volumen disuelto difunde fuera de los tejidos con una rapidez varias veces mayor que el nitrógeno, lo que reduce el problema de la enfermedad por descompresión, y 3) la baja densidad del helio (la séptima parte que la del nitrógeno) mantiene al mínimo la resistencia de las vías respiratorias a la respiración, lo que resulta de la máxima importancia debido a que el nitrógeno muy comprimido es tan denso que la resistencia de las vías respiratorias se hace extrema y el trabajo respiratorio se hace insoportable. Por ultimo, en inmersiones a gran profundidad, es importante reducir la concentración de oxígeno de la mezcla gaseosa pues, de lo contrario, sería toxico. Por ejemplo, a una profundidad de 210 metros (22 atmósferas de presión), una mezcla de oxígeno al 1 % suministrara todo el oxigeno que el buzo requiere, mientras que una mezcla de oxígeno al 21% (el porcentaje del aire), suministrara a los pulmones una presión parcial de oxígeno superior a 4 atmósferas, concentración que puede producir convulsiones en tan solo 30 minutos.
Narcosis por nitrógeno a presiones elevadas
