Oxigen - când mai puțin înseamnă mai mult

Am prezentat în carte ciclul Krebs, în care transformarea glucozei în ATP în prezența oxigenului este cea mai eficientă variantă energetică la nivel celular. Așadar, pentru a ține mitocondriile la capacitate maximă, este nevoie de un flux stabil de carbohidrați simpli și de oxigen. Partea cu carbohidrații poate fi rezolvată din alimentație, dar cum poate fi asigurată o cantitate suficientă de oxigen la nivel celular?

În accepțiunea generală, o respirație adâncă ar fi benefică. Lipsa oxigenului la mare altitudine ar fi dăunătoare pentru cei cu probleme de sănătate. Inhalarea oxigenului pur ar fi benefică pentru cei bătrâni și bolnavi, care astfel ar respira mai ușor. În accepțiunea mea, ai medita pentru a-ți urmări respirația, adică să o faci să fie mai adâncă și densă.

În mod paradoxal, atât accepțiunea generală cât și a mea sunt greșite. În continuarea articolului voi explica de ce.

Pentru a ajunge la celule, oxigenul trece prin plămâni, după care este transportat la celule prin sânge de către hemoglobină, o moleculă din eritrocite. Factorul care eliberează oxigenul din hemoglobină este dioxidul de carbon (CO2). Fără dioxid de carbon, oxigenul ar rămâne incorporat în hemoglobină și nu ar ajunge la celulele. Oxigenul și dioxidul de carbon își destabilizează unul altuia legăturile cu hemoglobina. Cu cât este mai mult oxigen, cu atât se pierde mai mult dioxid de carbon și mai mult oxigen rămâne legat de hemoglobină. Cu cât este mai mult dioxid de carbon, cu atât oxigenul este dezlegat într-o cantitate mai mare și ajunge la celule (efectul Haldane și efectul Bohr ¹).

Oxigenul este crucial pentru metabolism, dar nu poți avea suficient oxigen fără dioxid de carbon. Pentru a crește nivelul de oxigen disponibil la nivel celular, trebuie să crești nivelul de dioxid de carbon din țesuturi. În mod paradoxal, scăderea nivelului de oxigen respirat, duce la un nivel mai mare de oxigen disponibil celulelor.

Traiul la altitudine

Atmosfera de la mare altitudine este în mod natural săracă în oxigen. Aerul are aceeași compoziție la altitudine, doar că devine rarefiat, respectiv moleculele de aer sunt mai departe una de alta, astfel oamenii inspiră mai puțin oxigen decât la nivelul mării. Deși lipsa oxigenului ar trebui să ducă în mod normal la un metabolism de fermentație și la acumulare de acid lactic, acest fenomen nu se întâmplă. La mare altitudine avem ceea ce oamenii de știință numesc paradoxul acidului lactic. Deoarece presiunea oxigenului e mai mică, corpul reține mai mult dioxid de carbon care apoi dezleagă mai mult oxigen din hemoglobină către celule.

Această situație duce la un avantaj pentru metabolism și apoi pentru sănătate și longevitate. Companiile de asigurări cunosc aceste amănunte încă de acum 100 de ani și și-au ajustat polițele de asigurare în concordanță cu faptul că la mare altitudine, mortalitatea din cauza tumorilor maligne este cu 10% mai mică decât la nivelul mării. Studii din 1977 sau 1987 arată oamenii de la mare altitudine au o incidență mai mică bolilor degenerative ².

O situație similară la altitudine mică poate apărea doar când plouă. Atunci, presiunea atmosferică scade.

Reținerea dioxidului de carbon

Beneficiile traiului la altitudine nu sunt doar rezultatul unui nivel crescut de oxigen disponibil pentru celule. Organismul produce dioxid de carbon ca un „produs secundar” al metabolismului, însă rolul său nu se oprește la acela de a dezlega oxigenul de hemoglobină. Dioxidul de carbon relaxează vasele sanguine, previne edemul, elimină amoniacul și crește eficiența metabolismului oxidativ. Într-o presiune mai mică a oxigenului, oamenii care trăiesc la altitudine pot reține mai mut dioxid de carbon, beneficiind astfel de efectele sale pozitive.

Dioxidul de carbon e băiatul bun acum?

Ideile despre beneficiile dioxidului de carbon vin în conflict cu imaginea negativă pe care gazul o are în presă. Ce se întâmplă cu efectul de seră? Cum de oamenii care urcă repede la altitudini mari au rău de altitudine? De ce poluarea cu dioxid de carbon din orașele mari e o problemă? De ce oamenii bătrâni cu probleme respiratorii sunt tratați cu oxigen?

Organismul oamenilor care urcă rapid la altitudine nu are capacitatea de a reține dioxid de carbon, astfel încât oxigenul la nivel celular să se mențină la cote normale. Ei sunt tratați de obicei cu un medicament numit acetazolamidă, care inhibă anhidraza carbonică și cauzează retenția dioxidului de carbon. Cu timpul, organismul se adaptează și corpul poate reține dioxid de carbon fără medicamente.

Nu dioxidul de carbon este problema în orașele mari, ci toxinele din aer (poluarea). Altfel, prezența unei cantități crescute de dioxid de carbon este benefică. Cunosc multe întâmplări anecdotice ale unor oameni care au vizitat metropole dens populate, dar civilizate, în care normele de poluare erau atent respectate (Hong Kong, Singapore, New York), și au declarat că s-au simțit excelent, mai în formă și cu corpul tonifiat. Fără îndoială, dioxidul de carbon a jucat și el un rol.

Efectul de seră al dioxidului de carbon și posibila sa creștere nu este un subiect al acestui articol, în care discut despre reținerea dioxidului de carbon produs de organism și nu neapărat despre inhalarea dioxidului de carbon din atmosferă. Acum câteva sute de milione de ani, atmosfera pământului conținea de zeci de ori mai mult dioxid de carbon decât acum. În perioada dinozaurilor, atmosfera conținea de 5 ori mai mult dioxid de carbon. Dacă nivelul CO2 s-ar dubla, ar ajunge la nivelul de acum 50 de milioane de ani. Atunci temperatura medie globală era cu 10 grade mai mare, iar la poli era puțină gheață, mările fiind cu 60 de metri mai înalte. Asta nu însemna că zona tropicelor era mai caldă cu 10 grade. La tropice era aceeași vreme ca acum, însă zona tropicelor se extindea spre poli și în Europa era un climat tropical. Mai jos, avem o hartă a zonelor urbane inundate (cu roșu) în cazul în care nivelul oceanelor ar crește cu 60 de metri. Sigur, e o tragedie pentru cei care trăiesc acolo, dar e departe de a fi „sfârșitul lumii”.

Despre tratarea cu oxigen a pacienților bătrâni cu probleme respiratorii (fapt de actualitate acum în pandemie) nu pot să mă pronunț, nu sunt specialist. Sunt unele voci însă care contestă procedeul și ideea de a expune pacientul la oxigen pur, fără un aport mic de dioxid de carbon.

Dioxidul de carbon duce la creșterea metabolismului

Când producția de dioxid de carbon în organism este mică din cauza unui metabolism scăzut, organismul produce acid lactic chiar în repaus, sub influența adrenalinei și noradrenalinei produse pentru a compensa situația. Acidul lactic îndepărtează dioxidul de carbon din sânge, în parte ca o compensare a acidității. Impulsul dat de adrenalină respirației înrăutățește problema și duce la un cerc vicios. Otto Warburg a stabilit că producția de acid lactic, chiar dacă este în prezența oxigenului, este o proprietate fundamentală a tumorilor maligne.

Dioxidul de carbon inhibă producția acidului lactic și crește disponibilitatea oxigenului la nivel celular, deci este terapeutic pentru un individ cu metabolismul scăzut să rețină mai mult dioxid de carbon în țesuturi.

1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29745803/
2. https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJM197703172961101