Happi - soluhengityksen potentiaalisesti vaarallinen polttoaine

Molekulaarista happea (O2) ei aina ole ollut maapallomme ilmakehässä siinä määrin kuin nyt. Noin 2000 miljoonaa vuotta sitten sen pitoisuus kasvoi suhteellisen nopeasti oltuaan sitä ennen hyvin vähäinen. Syyt tähän eivät ole aivan selviä; on mahdollista, että olosuhteet muuttuivat tuolloin erityisen suotuisiksi vihreille leville. Näin ilmakehän happi on mahdollisesti tuotettu vedestä fotosynteettisesti auringon valoenergian avulla. Sedimenttilöydösten perusteella on kuitenkin varmaa, että maapallolla oli elämää ennen happipitoisuuden suurenemista, elämää, joka perustui anaerobiseen aineenvaihduntaan.

Mårten Wikström

Hapen osuus hengityksen säätelyssä

Happi on ihmiselle elintärkeä, mutta sen osuus hengityksen säätelyssä on yllättävän rajallinen. Käytännössä hapenpuutetilanteessakin voimakkaampia ovat hiilidioksidiin liittyvät reaktiot. Tärkein veren happipitoisuutta tunnistava elin on kaulavaltimon haarautumiskohdassa sijaitseva glomus caroticum, josta ensimmäiset väitöskirjatutkimukset julkaistiin jo 1700-luvulla.

Yrjö Salorinne

Hapen hyödyt ja haitat vastasyntyneellä

Raskauden aikana sikiön hapen saanti tapahtuu istukan kautta. Kehittyvän sikiön valtimoveren happiosapaine on niin pieni, että se syntymän jälkeisten kriteerien mukaan edustaisi vaikea-asteista hypoksemiaa. Silti sikiö ylläpitää normaalia aerobista aineenvaihduntaa ja sen lisäksi kasvaa huomattavaa vauhtia. Syntymän jälkeen tapahtuu nopea ja perusteellinen fysiologinen muutos, kun hengitys ja hapetus keuhkojen kautta käynnistyvät samalla kun keuhkoverenkierto moninkertaistuu. Yleensä lapsilla tämä muutos sujuu hämmästyttävän nopeasti ja häiriöittä, mutta poikkeustapauksissa joudutaan hoitamaan hengityksen tai verenkierron vajauksesta johtuvaa hypoksemiaa tai kudoshypoksiaa. Tällöin ensimmäinen toimenpide on yleensä hapen anto. Hapetusongelmat ovat erityisen yleisiä pienillä keskosilla, ja heillä myös happihoitoon liittyvät vaarat korostuvat.

Kari Raivio

Elimistön sopeutuminen hypoksiaan

Hypoksian vaikutusten tunteminen on edellytys selvitä äkillisistä vaaratilanteista ilmailussa tai alppikiipeilijöiden tavoitellessa ylimpien vuorten huippuja. Korkean paikan leirit taas ovat tuttuja urheilijoiden valmistautuessa merkittäviin arvokilpailuihin. Andeilla yli 4 000 metrin korkeudella asuvilta alkuasukkailta on saatu paljon suoraa tietoa ihmiselimistön sopeutumismekanismeista krooniseen hypoksiaan. Tässä kirjoituksessa keskitytään hypoksian vaikutuksiin ja siihen sopeutumiseen sikäli kuin se on yleensä mahdollista tai tunnettua.

Seppo A. Sipinen

Hypoksemia leikkauksen yhteydessä

Hypoksemian varhainen toteaminen ja hoito leikkauksen aikana, ennen kuin hypoksemia aiheuttaa häiriöitä elintoimintoihin, ovat merkittävimpiä anestesian turvallisuutta parantaneita edistysaskeleita. Leikkauksen jälkeinen hypoksemia on kuitenkin yhä suurelta osin ratkaisematon ongelma. Siihen näyttää liittyvän sydänlihaksiskemiaa ja sen myötä leikkaustulosta heikentäviä sydänkomplikaatioita. Postoperatiivisen hypoksemian mekanismit ja riskitekijät ovat samat kuin uniapneaoireyhtymässä. Provosoivana tekijänä on lisäksi opioidikipulääkitys. Vähemmän invasiivinen kirurgia ja opioidien kokonaisannosta vähentävät kivunhoitomenetelmät saattavat osoittautua hyödyllisiksi leikkauksen jälkeisen hypoksemian ehkäisyssä.

Markku Salmenperä

Vapaiden happiradikaalien kardiovaskulaarinen toksisuus

Vapaita happiradikaaleja syntyy elimistössä jatkuvasti, ja monet radikaalireaktiot ovat välttämättömiä elimistön normaalille toiminnalle. Osa happiradikaaleista sen sijaan on toksisia kudosrakenteille. Toistaiseksi ei kuitenkaan tiedetä, mikä radikaalireaktioista johtaa eri tautitiloissa haitallisiin kudosvaurioihin ja miten vauriot voitaisiin parhaiten estää. Antioksidanttihoidon hyödyllisyydestä kliinisissä iskemiatilanteissa on viitteitä, mutta selvyyttä siitä, milloin antioksidanttien anto on tarpeen, ei vielä ole.

Hannu Toivonen

Happi kroonisten keuhkosairauksien hoidossa

Kroonista ahtauttavaa keuhkosairautta sairastavalle on ominaista keuhkojen toiminnan ja hemodynamiikan vähittäinen huononeminen. Lopulta seurauksena saattaa olla valtimoveren happikyllästeisyyden väheneminen eli hypoksemia ja sen seurauksena kudosten hapenpuute, hypoksia. Krooniseen hypoksemiaan voivat liittyä mm. keuhkovaltimopaineen kohoaminen, sekundaarinen polysytemia, neuropsykologisten toimintojen heikkeneminen sekä erityisesti öiseen aikaan esiintyvät sydämen rytmihäiriöt. Kotona annettavaa happihoitoa on parin viime vuosikymmenen aikana lisääntyvästi käytetty vaikea-asteisen kroonisen ahtauttavan keuhkosairauden hoidossa, ja tutkimusten mukaan sen avulla saadaan hypokseemisille potilaille keskimäärin 3,5 vuotta lisää elinaikaa. Muiden kroonisten keuhkosairauksien hoidossa on kotona annettavaa happihoitoa käytetty satunnaisesti, eikä sen hyödyllisyydestä näissä tilanteissa ole kertynyt tutkimuspohjaista tietoa.

Aarne Lahdensuo

Happea kuljettavat keinotekoiset liuokset

Verensiirtoihin liittyvät ongelmat ovat herättäneet kiinnostuksen korvaavien, happea kuljettaviin liuosten kehittelyyn. Huolimatta vuosikymmenten tutkimustyöstä edistyminen lupaavilta vaikuttaneiden hemoglobiiniliuosten ja happea liuottavien fluorokarboniliuosten kehittelyssä on kuitenkin ollut suhteellisen hidasta. Vaikka nykyiset hemoglobiiniliuokset on saatu kemiallisesti muuntelemalla tai geneettisesti manipuloimalla stabiilimmiksi ja paremmin kudoksiin happea luovuttaviksi, niiden lyhyt pysyvyys verenkierrossa rajoittaa huomattavasti kliinisiä sovellutusmahdollisuuksia. Tavallista suurempaa hengitysilman happiosapainetta vaativat, retikuloendoteliaaliseen järjestelmään hakeutuvat ja myös kovin rajallisen ajan suonistossa pysyvät fluorokarbonit ovat toistaiseksi olleet pettymys. Varsin turvallisiksi saaduilla uusilla valmisteilla saattaisi olla kuitenkin käyttöä lähinnä iskeemisten kudosten perfuusiossa tai massiivisen vuodon ensiavussa ennen kuin verivalmisteita on saatavissa. Myös Jehovan todistajien vaikean anemian tai vuodon hoidossa fluorokarboneista voisi olla hyötyä.

Heikki Mäkisalo

Ylipainehappihoito

Ylipainehappihoitoa voidaan käyttää joko sairaustilan päähoitomuotona, kuten sukeltajantaudissa, vaikeassa häkämyrkytyksessä ja Clostridium-bakteerin aiheuttamissa kaasukuolioissa, tai muiden hoitojen lisänä, kuten esimerkiksi vaikeissa nekrotisoivissa pehmytkudosinfektioissa kirurgisen, antibiootti- ja tehohoidon lisänä. Vaikka Suomessa on käytetty ylipainehappea yli 20 vuotta valikoiduissa sairaustiloissa hyvin tuloksin, eivät kaikki lääkärit ole vielä tietoisia tämän hoitomuodon tarjoamista mahdollisuuksista. Ainoa ympärivuorokautisesti maassamme toimiva kliininen ylipainekammio on TYKS:n kirurgian teho-osastolla, jonne ylipainehappihoitoa tarvitsevat potilaat tulisi toimittaa hoitoon.

Juha Perttilä, Jorma Klossner

Normobaarinen hypoksia ja hyperoksia urheiluvalmennuksessa ja niiden mahdollisuudet lääketieteellisessä kuntoutuksessa

Urheilijat käyvät harjoittelemassa vuoristossa hypoksiaolosuhteissa lisätäkseen punasolumassaansa ja parantaakseen maksimaalista hapenottoaan ja suorituskykyään. Vuoristoharjoittelu ei kuitenkaan ole aina parantanut meren pinnan tason maksimaalista hapenottokykyä tai suorituskykyä. Vuoristoharjoittelun vaikutusten aikaansaamisessa akklimatisaatio eli sopeutuminen hypoksiaan näyttäisi olevan tärkeämpi tekijä kuin harjoittelu hypoksiassa ilman samanaikaista akklimatisaatiota. "Living high, training low" -yhdistelmä näyttäisi antavan hypoksia-akklimatisaation hyödyn samalla, kun voidaan harjoitella normoksiassa ja välttää vuoristoharjoitteluun liittyvät ongelmat. Alppimajainnovaatio, ts. matalan happipitoisuuden luominen meren pinnan tasolla olevaan huoneistoon typpilaimennusmenetelmällä, on mahdollistanut sitä koskevat tutkimukset Suomessa.

Heikki Rusko, Heikki Tikkanen