{"id":24041,"date":"2023-03-28T14:46:17","date_gmt":"2023-03-28T18:46:17","guid":{"rendered":"https:\/\/world.dan.org\/?post_type=dan_alert_diver&p=24041"},"modified":"2023-04-20T12:47:08","modified_gmt":"2023-04-20T16:47:08","slug":"oxygen-toxicity-research","status":"publish","type":"dan_alert_diver","link":"https:\/\/world.dan.org\/es\/alert-diver\/article\/oxygen-toxicity-research\/","title":{"rendered":"Investigaci\u00f3n sobre la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno"},"content":{"rendered":"

<\/a><\/p>\n\n\n\n

Jay Dean, PhD, es profesor de farmacolog\u00eda molecular y fisiolog\u00eda en la Universidad del Sur de la Florida (University of South Florida, USF), donde estudia los efectos del ox\u00edgeno, el di\u00f3xido de carbono y la presi\u00f3n barom\u00e9trica en el sistema nervioso central de los mam\u00edferos. Su investigaci\u00f3n ha ampliado nuestra comprensi\u00f3n de las convulsiones por intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno y los signos y s\u00edntomas de advertencia antes de una convulsi\u00f3n. Dean y sus colegas han continuado trabajando para evitar una intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno por medio de la cetosis y la administraci\u00f3n de suplementos.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfCu\u00e1l es su formaci\u00f3n acad\u00e9mica?<\/h3>\n\n\n\n

Hice mis estudios universitarios en biolog\u00eda en la Universidad de Michigan Central (Central Michigan University) y obtuve mi maestr\u00eda en ciencias biol\u00f3gicas en la Universidad Tecnol\u00f3gica de Michigan (Michigan Technological University). Durante el programa de mi maestr\u00eda, trabaj\u00e9 en el control respiratorio comparativo con serpientes de agua del norte, que son serpientes pugnaces de 90 cm (3 pies) de largo a las que les gusta morder. Estudi\u00e9 los efectos de la temperatura y la reinspiraci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono en su ventilaci\u00f3n y regulaci\u00f3n del pH de la sangre.<\/p>\n\n\n\n

Despu\u00e9s de eso, fui a la Universidad Estatal de Ohio (Ohio State University) para mi doctorado para continuar trabajando en el control respiratorio comparativo, pero en su lugar termin\u00e9 en un laboratorio donde hice control neural de la temperatura corporal. Ah\u00ed aprend\u00ed sobre el sistema nervioso central y la electrofisiolog\u00eda para estudiar la se\u00f1alizaci\u00f3n de las c\u00e9lulas del cerebro. <\/p>\n\n\n\n

Como postdoctorado, reanud\u00e9 mi trabajo sobre la respiraci\u00f3n, algo por lo que siempre he sentido inter\u00e9s. En la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (University of North Carolina at Chapel Hill) trabaj\u00e9 en los quimiorreceptores centrales de di\u00f3xido de carbono, que indican cu\u00e1ndo hay demasiado di\u00f3xido de carbono en el sistema. Esa acumulaci\u00f3n es el est\u00edmulo principal para la respiraci\u00f3n. Estudi\u00e9 las neuronas sensibles al di\u00f3xido de carbono y su ubicaci\u00f3n en el tronco encef\u00e1lico de los mam\u00edferos. <\/p>\n\n\n\n

Mientras hac\u00eda ese trabajo, comenc\u00e9 a pensar sobre otros gases y c\u00f3mo afectan al cerebro. Le\u00ed sobre c\u00f3mo algunos gases como el nitr\u00f3geno realmente no nos afectan a nivel del mar, pero al colocarlo en un tanque de buceo y bucear a una profundidad suficiente y respirarlo se plantean inquietudes acerca de la narcosis por nitr\u00f3geno. Normalmente tambi\u00e9n nos va bien con el ox\u00edgeno, pero si llega a haber una presi\u00f3n parcial lo suficientemente alta, si se aumenta la concentraci\u00f3n fraccional (como en el caso del nitr\u00f3geno) o si se opta por el ox\u00edgeno puro, hay que preocuparse por la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno a nivel del sistema nervioso central.<\/p>\n\n\n\n

Despu\u00e9s de finalizar el trabajo de mi doctorado y mi postdoctorado, obtuve mi primera posici\u00f3n como profesor en la Universidad Estatal Wright (Wright State) y se me otorg\u00f3 una subvenci\u00f3n internamente que financi\u00f3 el desarrollo de mi primera c\u00e1mara hiperb\u00e1rica. Adapt\u00e9 las herramientas que estaba utilizando para estudiar los efectos del di\u00f3xido de carbono en las c\u00e9lulas del cerebro para usarlas bajo una presi\u00f3n alta para la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno. Fue as\u00ed como me introduje en la medicina subacu\u00e1tica. En 2000 recib\u00ed apoyo financiero del Programa de Medicina Subacu\u00e1tica de la Oficina de Investigaci\u00f3n Naval (Office of Naval Research Undersea Medicine Program.). Llegu\u00e9 a la USF en 2006 y continu\u00e9 trabajando para el Programa de Medicina Subacu\u00e1tica de la ONR.<\/p>\n\n\n\n

\"Este
Este equipo mide las se\u00f1ales el\u00e9ctricas de las c\u00e9lulas cerebrales, denominadas potenciales de acci\u00f3n, durante la exposici\u00f3n al ox\u00edgeno hiperb\u00e1rico. En la parte inferior derecha de la foto se muestran potenciales de acci\u00f3n el\u00e9ctrica representativos medidos en una \u00fanica c\u00e9lula cerebral de un corte de cerebro (* en el monitor de la parte superior derecha).\nCORTES\u00cdA DE JAY DEAN<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

\u00bfEn qu\u00e9 est\u00e1 trabajando actualmente?<\/h3>\n\n\n\n

Estoy trabajando en los mecanismos y la mitigaci\u00f3n de la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno a nivel del sistema nervioso central e intentando encontrar las respuestas a las siguientes preguntas: \u00bfpor qu\u00e9 el cerebro de repente desarrolla convulsiones cuando es expuesto a demasiado ox\u00edgeno bajo presi\u00f3n? \u00bfHay alguna forma de demorarlo? \u00bfHay maneras de predecir que su nivel de exposici\u00f3n al ox\u00edgeno lo est\u00e1 llevando al punto en el que tendr\u00e1 una convulsi\u00f3n? \u00bfPodemos identificar los marcadores fisiol\u00f3gicos que nos advertir\u00e1n antes de que comiencen las convulsiones? <\/p>\n\n\n\n

El problema es la tremenda variabilidad en la sensibilidad al ox\u00edgeno hiperb\u00e1rico en funci\u00f3n de cu\u00e1ndo se producen las convulsiones entre individuos y en el mismo individuo de un d\u00eda a otro. No sabemos bien por qu\u00e9 es eso. <\/p>\n\n\n\n

Preguntamos si la respiraci\u00f3n de un roedor se aceleraba antes de que tuviera una convulsi\u00f3n. \u00bfEra ese posiblemente un marcador fisiol\u00f3gico de advertencia temprana? As\u00ed que hicimos los experimentos y observamos que su respiraci\u00f3n se aceleraba entre 8 y 15 minutos antes de una convulsi\u00f3n. (Nota: el Comit\u00e9 Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la USF [USF Institutional Animal Care and Use Committee] \u2014acreditado por la Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International\u2014 y la Oficina de Medicina del Departamento de Defensa de Estados Unidos [U.S. Department of Defense Bureau of Medicine] aprueba todo tipo de uso animal).<\/em><\/p>\n\n\n\n

Desde entonces hemos analizado otras cosas. Observamos que hay un aumento en la resistencia electrodermal, o resistencia de la piel, que precede a la convulsi\u00f3n por varios minutos. El ritmo card\u00edaco tiende a desacelerarse inicialmente durante el buceo, y eso precede a una convulsi\u00f3n por varios minutos en un animal sin anestesia. Otro marcador parece ser un descenso de la temperatura del cuerpo, aunque eso a\u00fan no est\u00e1 claro. Lo que s\u00ed est\u00e1 claro es que varios de estos cambios fisiol\u00f3gicos preceden y advierten sobre conclusiones inminentes.<\/p>\n\n\n\n

Tambi\u00e9n hemos demorado con \u00e9xito las convulsiones en ratas mediante el uso de \u00e9ster cet\u00f3nico ex\u00f3geno, desarrollado por mi colega Dominic D\u2019Agostino, PhD. En 30 minutos su perfil sangu\u00edneo mostraba como si hubieran estado siguiendo una dieta cetog\u00e9nica por una semana. Reemplazar la fuente de energ\u00eda principal habitual de su cuerpo (glucosa) con cuerpos cetog\u00e9nicos parece tener varios efectos neuroprotectores. Por ejemplo, disminuye la producci\u00f3n de radicales libres durante la exposici\u00f3n al ox\u00edgeno hiperb\u00e1rico. Este proceso demor\u00f3 las convulsiones de un 300 a un 600 por ciento, lo que dio lugar a un buceo m\u00e1s largo y seguro para el roedor. La dieta cetog\u00e9nica afectar\u00e1 el consumo y el uso de ox\u00edgeno del cerebro y har\u00e1 otras cosas que juntas demoran la aparici\u00f3n de las convulsiones. <\/p>\n\n\n\n

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\u00bfA d\u00f3nde lo llev\u00f3 su investigaci\u00f3n?<\/h3>\n\n\n\n

Una pregunta fundamental sin respuesta que no ha permitido que abordemos las c\u00e9lulas cruciales para la g\u00e9nesis de las convulsiones es saber d\u00f3nde se originan las convulsiones por intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno. \u00bfQu\u00e9 partes del cerebro est\u00e1n involucradas? La investigaci\u00f3n indica que las convulsiones parecen originarse en varios sitios subcorticales del cerebro. <\/p>\n\n\n\n

En 2019 planteamos la hip\u00f3tesis de que los cambios cardiorrespiratorios anormales y tempranos que preceden a las convulsiones sugieren que existen las llamadas \u201czonas desencadenantes de la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno\u201d en los centros de control cardiorrespiratorio del tronco encef\u00e1lico. Las zonas desencadenantes de la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno son estimuladas por un gran golpe de ox\u00edgeno hiperb\u00e1rico y comienzan a generar sus se\u00f1ales despolarizantes. Otros n\u00facleos desencadenantes de la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno comienzan a activarse y luego se amplifican y transmiten las se\u00f1ales. El nivel de activaci\u00f3n determina la magnitud y complejidad de la convulsi\u00f3n. Los modelos animales para la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno muestran que las convulsiones son bastante complejas. Pueden variar de sutiles a dram\u00e1ticas, dependiendo de cu\u00e1nto del cerebro se active. <\/p>\n\n\n\n

Actualmente estamos utilizando radiotelemetr\u00eda para determinar partes del cerebro que se activan durante la g\u00e9nesis de las convulsiones \u2014es decir, implantamos un transmisor con cables integrados para medir la actividad del cerebro en diversas regiones y la actividad de los m\u00fasculos respiratorios\u2014. Hemos adaptado el proceso para poder insertar electrodos en la profundidad del cerebro, donde creemos que se encuentran los n\u00facleos desencadenantes de la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno, as\u00ed como tambi\u00e9n sobre la corteza motora, que se activa cuando se manifiesta la convulsi\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n

Nuestros estudios iniciales muestran que estas zonas desencadenantes de la intoxicaci\u00f3n por ox\u00edgeno del tronco encef\u00e1lico aparentemente se activan minutos a decenas de minutos antes de ver actividad convulsiva en la corteza motora o convulsiones f\u00edsicas. Con estos m\u00f3dulos de telemetr\u00eda de radio implantados podemos estudiar animales no atados, comport\u00e1ndose libremente y sin anestesia. Es una t\u00e9cnica poderosa. <\/p>\n\n\n\n

Demorar las convulsiones es otro objetivo actual. Estamos usando compuestos para inhibir el \u00f3xido n\u00edtrico sintasa, que ha sido provechoso en la demora de las convulsiones. La pregunta es si eso puede traducirse en algo que la Administraci\u00f3n de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (U.S. Food and Drug Administration) pueda aprobar para ser utilizado. El santo grial es encontrar una sustancia que funcione en animales y luego pueda ser aprobada para su uso en humanos.<\/p>\n\n\n\n

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\u00bfPor qu\u00e9 se debe realizar una investigaci\u00f3n fisiol\u00f3gica en ratas en lugar de en humanos?<\/h3>\n\n\n\n

La investigaci\u00f3n en animales es crucial. Todo lo que sabemos en medicina \u2014incluso la medicina subacu\u00e1tica\u2014 comienza con la investigaci\u00f3n en animales, particularmente con mam\u00edferos. Siempre me han interesado las preguntas fundamentales, muchas de las cuales podr\u00edamos responder inicialmente en animales, pero no en humanos. En la comunidad de medicina subacu\u00e1tica no se han realizado muchas investigaciones b\u00e1sicas, y nuestro objetivo es que nuestro trabajo sea trasladado a animales m\u00e1s grandes y buzos humanos. La investigaci\u00f3n en animales tiene un papel importante en esa cadena de sucesos, y me ha dado una gran satisfacci\u00f3n hacer eso por mi carrera.<\/p>\n\n\n\n

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\"la
la rata de la c\u00e1mara interior est\u00e1 equipada con un m\u00f3dulo de radiotelemetr\u00eda<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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\"Profesor
Profesor Jay B. Dean, PhD\nCORTES\u00cdA DE JAY DEAN<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 le gusta hacer cuando no est\u00e1 en el laboratorio?<\/h3>\n\n\n\n

Mi principal pasatiempo es estudiar la historia de la medicina aeron\u00e1utica durante la Segunda Guerra Mundial. Les digo a las personas que trabajo a profundidad bajo presi\u00f3n hiperb\u00e1rica y un nivel de ox\u00edgeno alto durante el d\u00eda y luego asciendo a gran altitud por la noche y estudio la hipoxia, la descompresi\u00f3n y la altitud elevada. <\/p>\n\n\n\n

Fred Hitchcock fue un exitoso fisi\u00f3logo que dirigi\u00f3 el laboratorio de medicina aeron\u00e1utica en la Universidad Estatal de Ohio durante la Segunda Guerra Mundial y estudi\u00f3 la descompresi\u00f3n explosiva a gran altitud. Cuando comenc\u00e9 la escuela de posgrado en la Universidad Estatal de Ohio \u00e9l acababa de fallecer. Despu\u00e9s de aprobar mis ex\u00e1menes de clasificaci\u00f3n integrales, me mud\u00e9 a la que result\u00f3 ser la oficina de Fred Hitchcock como profesor em\u00e9rito. No ten\u00eda familia, por lo que todas sus cosas a\u00fan estaban all\u00ed. Un d\u00eda abr\u00ed un armario y encontr\u00e9 una enorme caja llena de pel\u00edculas, diapositivas, negativos y otros documentos. M\u00e1s adelante, mi primera posici\u00f3n como profesor fue en la Universidad Estatal Wright, que est\u00e1 junto a la WPAFB, y comenc\u00e9 a pasar los viernes en los archivos revisando los informes desclasificados del Laboratorio de Medicina Aeron\u00e1utica de las USAAF. <\/p>\n\n\n\n

Una interesante historia relacionada con el buceo de la Segunda Guerra Mundial que descubr\u00ed es el desarrollo del uso de equipo de ox\u00edgeno de aviaci\u00f3n para buceo en una emergencia de aterrizaje en el agua (amerizaje). Los aviadores estadounidenses se ahogaban antes de poder escapar de manera segura de aviones que hab\u00edan aterrizado en el mar durante la guerra. El Laboratorio de Medicina Aeron\u00e1utica de las Fuerzas A\u00e9reas del Ej\u00e9rcito de Estados Unidos en Wright Field hizo pruebas para ver si los pilotos pod\u00edan usar su m\u00e1scara de ox\u00edgeno de aviaci\u00f3n y su botella de ox\u00edgeno de inspecci\u00f3n como equipo de buceo para poder llevar a cabo una evacuaci\u00f3n segura del avi\u00f3n sumergido, \u00a1y funcion\u00f3!<\/p>\n\n\n\n

Finalmente comenc\u00e9 a recorrer el pa\u00eds para hablar sobre medicina aeron\u00e1utica. La comunidad de medicina aeroespacial ha estado entusiasmada con la perspectiva hist\u00f3rica. Acabo de dar una charla en Reno, Nevada, en la reuni\u00f3n conjunta de la Asociaci\u00f3n M\u00e9dica Aeroespacial (Aerospace Medical Association) y la Sociedad de Medicina Hiperb\u00e1rica y Subacu\u00e1tica (Undersea and Hyperbaric Medical Society). Fui parte de un debate sobre c\u00f3mo controlar entornos con barrera de presi\u00f3n, y habl\u00e9 sobre la investigaci\u00f3n realizada durante la Segunda Guerra Mundial. <\/p>\n\n\n\n

Hay muchas coincidencias en las personas que trabajaron en medicina subacu\u00e1tica y aquellas que contin\u00faan trabajando en la investigaci\u00f3n de grandes altitudes y viceversa. <\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 Alert Diver<\/em> - Q1 2023<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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