Hiperoksi ve Hiperoksik Akut Akciğer Hasarı

Hipoksinin zararlı etkilerini biliyoruz ve hepimiz bundan sıklıkla
kaçınıyoruz. Peki mekanik ventilatör altında entübe şekilde takip
ettiğimiz hastalarda aslında göz ardı ettiğimiz hiperoksi durumu
masum mu? Mekanik ventilasyon modu ve oksijenasyon hedefleri
hastalık seyrini etkileyebilir. Mekanik ventilasyonun, akut akciğer
hasarı (ALI) veya akut solunum sıkıntısı sendromlu (ARDS) kritik
hastalarda akciğer hasarına neden olabileceği veya bunu
kötüleştirebileceği genel olarak kabul edilmektedir. Oksijenin
yüksek miktarlarının toksik olabileceğinden hiperoksiden kaçınmak
gerekir. İlk olarak, yüksek FiO2 değerlerinin akciğer için toksik
olabileceği bilinmektedir. Hayvanlarda, uzun süreli hiperoksi
ARDS'de görülenlere benzer histopatolojik değişikliklere neden
olduğu görülmüştür (1). Sağlıklı insanlarda, %100 oksijene maruz
kalma, atelektaziye, bozulmuş mukosiliyer klirense ve
trakeobronşite ve alveolar nötrofillerde artışa yol açabilir (2).
Akciğer üzerindeki etkilerinin yanı sıra oksijen, sistemik
toksisiteye de yol açabilir.  Vasküler dirençte artış ve
kardiyak outputta azalma ile de ilişkilendirilmiştir (3).
Hiperoksi, merkezi sinir sistemi, hepatik ve pulmoner serbest
radikallerin oluşumuna neden olabilir. Hiperoksi ve HALI Oksijenin
yüksek konsantrasyonlarda solunmasının akciğere zararlı olduğu
bilgisi 1700’lü yılların sonlarına kadar dayanmaktadır. 1783
yılında Antoine Lavoisier’in bir çalışmasında FiO2’yi 1’den verdiği
kobayların öldüğünü ve otopsilerinde sağ kalbin mavimsi ve
genişlemiş şişkin, akciğerlerin ise kıpkırmızı sert ve kanla dolu
olduğunu gözlemlemiş (4,5). FiO2'nin çok yüksek değerleri (FiO2 ≥
0,9) ve uzun süre bu değerlerde kalması genellikle hiperoksik akut
akciğer hasarına (HALI- Hiperoksik Acute Lung Injury) neden olur.
HALI'nin şiddeti, PaO2 özellikle >450 mmHg, FIO2 >0,6 ve
maruz kalma süresiyle doğru orantılıdır. Hiperoksi, doğal
antioksidan savunmalarını alt üst eden ve hücresel yapıları birkaç
yolla tahrip eden olağanüstü miktarda reaktif O2 türü üretir. 
Klinik olarak, HALI riski FiO2 0,7'yi aştığında ortaya çıkar. Hem
yüksek gerilimli mekanik ventilasyon hem de hiperoksi, akciğer
hasarını şiddetlendirir ve pulmoner enfeksiyonu teşvik edebilir.
1866'da Jean Baptiste Dumas, 1.0'lık bir FiO2'de uzun süreli
solunum üzerine ilk çalışmayı yayınlamıştı. Köpeklerin toraksının
"acı serum ve pıhtılaşmış kanla dolu olduğunu; bronşiyal tüplerin
sıvıyla dolduğunu" ve "akciğerlerin bir süredir iltihaplı olan
organlarda olduğu gibi önemli ölçüde katılaştığını" ortaya
koymuştur (5). O zamandan beri yapılan tüm çalışmalarda uzun süreli
FiO2’nin >0,8 olması ile çoğu hayvan birkaç gün sonra öldüğü
gözlemlenmiştir. En etkili laboratuvar çalışmalarından biri ise
1899'da James Lorrain Smith tarafından yapılmış. Smith, bir
haftadan uzun süreli 0,4 değerinde FiO2 soluyan farelerin
toksisiteye dair hiçbir kanıt göstermediğini bulmuş. Buna karşılık,
0,7-0,8 değerinde FiO2'ye maruz kalan farelerin yarısı solunum
yetmezliğinden öldüğünü göstermiş (6). Smith bu çalışmadan sonuçla
0,7’lik bir FiO2'ye uzun süreli maruz kalmanın muhtemelen önemli
toksisite eşiğini temsil ettiği ve 0,8'lik bir FiO2'de oksijenin
toksik etkilerinin hayvanın direncine göre değiştiği sonucuna
varmıştır. 20. yüzyılın ilk yarısında yapılan çok sayıda deneyden
elde edilen genel izlenim, FiO2 0,6'nın üzerine çıktıkça ve maruz
kalma süresi uzadıkça toksisitenin daha hızlı artmasıdır (6). Uzun
süreli hiperoksi; diffüz interstisyal ödem, kanama,nötrofil
infiltrasyonu, trakeobronşit, atelektazi, mukosiliyer transport
bozukluğu, bakteriyel klerensin azalması, alveolar makrofaj
fonksiyon bozukluğu ve pnömoniye yol açar. Normal akciğerlere sahip
insanlarda hiperoksi üzerine yapılan çalışmalar oldukça sınırlıdır.
20. yüzyılın başlarından ortalarına kadar yapılan birkaç küçük
çalışma, 48 saat boyunca 0,96-1,0 FiO2 ile nefes almanın çoğu
erkekte toksisite semptomları üretmediğini bulmuştur.