Sự nguy hiểm của tăng oxy máu

Sự nguy hiểm của tăng oxy máu

Mervyn Singer, Paul J.Young, John G.Laffey

Dịch bài: BS. Đặng Thanh Tuấn – BV Nhi Đồng 1

Tóm tắt

Độc tính của oxy (O₂) vẫn là một mối lo ngại, đặc biệt là đối với phổi. Điều này chủ yếu liên quan đến việc sản xuất quá mức các gốc oxy tự do (reactive oxygen species − ROS). O₂ bổ sung, tức là nồng độ O₂ hít vào (F_IO₂) > 0,21 có thể gây tăng oxy máu (hyperoxaemia) (tức là PO₂ động mạch  > 100 mmHg) và sau đó là tăng oxy mô (hyperoxia) (tăng nồng độ O₂ mô), do đó tăng cường hình thành ROS. Ở đây, chúng tôi xem xét sinh lý bệnh của ngộ độc O₂ và tác hại tiềm tàng của việc bổ sung O₂ trong các tình trạng ICU khác nhau. Cơ sở bằng chứng hiện tại cho thấy nên tránh sử dụng PaO₂ > 300 mmHg (40 kPa), nhưng vẫn chưa chắc chắn liệu có một “mức tối ưu” có thể thay đổi đối với các tình trạng lâm sàng nhất định hay không. Vì PaO₂ thậm chí cao hơn sinh lý vừa phải có thể liên quan đến các tác dụng phụ có hại, hiện tại có vẻ nên chuẩn độ O₂ để duy trì PaO₂ trong phạm vi bình thường, tránh cả tình trạng thiếu oxy và tăng oxy máu quá mức.

Bối cảnh

Kể từ khi được phát hiện [1–3], oxy (O₂) đã được công nhận là “bạn và thù” [4]. Nó rất quan trọng đối với quá trình hô hấp hiếu khí trong ty thể, tuy nhiên quá trình hô hấp của ty thể cũng hình thành các gốc oxy tự do (ROS) [5], việc sản xuất chúng liên quan đến nồng độ O₂ [6–8]. O₂ bổ sung, tức là nồng độ O₂ hít vào (F_IO₂) > 0,21, có thể gây tăng oxy máu (PO₂ > 100 mmHg) và sau đó làm tăng sự hình thành ROS [9–11]. Điều này đặc biệt rõ rệt trong quá trình thiếu máu cục bộ/tái tưới máu (ischaemia/reperfusion − I/R) và/hoặc thiếu oxy mô/tái oxygen hóa (hypoxia/reoxygenation) [6–8]. ROS cũng “có đầu óc Janus” giống như O₂: ROS rất quan trọng để bảo vệ vật chủ và cũng độc hại [12]. Do đó, độc tính O₂, đặc biệt là phổi, là một vấn đề đáng quan tâm [13–15], và liều lượng tối ưu vẫn chưa rõ ràng trong chăm sóc tích cực. Đánh giá này thảo luận về tác hại tiềm ẩn của O₂ đối với các bệnh hiểm nghèo tiềm ẩn khác nhau. Hình 1 tóm tắt những nguy cơ có thể xảy ra do tăng oxy máu, làm nổi bật các cơ chế sinh lý bệnh và tác động của chúng đối với các tình trạng bệnh cụ thể. Các nghiên cứu lâm sàng quan trọng nhất được liệt kê trong Bảng 1; “Tệp bổ sung 1” hiển thị danh sách nghiên cứu đầy đủ.

Hình 1

Tác hại tiềm ẩn của tăng oxy máu. AIS, đột quỵ thiếu máu cục bộ cấp tính; MI, nhồi máu cơ tim; ARDS, hội chứng suy hô hấp cấp; F_IO₂, nồng độ O₂ hít vào; HPV, co mạch phổi do thiếu oxy; ICB, chảy máu nội sọ; PaO₂ áp suất riêng phần O₂ động mạch; NO, oxit nitric; ONOO‒ peroxynitrit; O2•‒ anion superoxit; ROS, các gốc oxy tự do; SAB, chảy máu dưới nhện; TBI, chấn thương sọ não. * Lưu ý rằng mặc dù tình trạng tăng oxy mô và tăng oxy máu được xác định tương ứng là F_IO₂ > 0,21 và PaO₂ > 100 mmHg, nhưng không có ngưỡng chung cho “tình trạng tăng oxy mô”, bởi vì PO₂ của mô bình thường phụ thuộc vào sự tưới máu ở vĩ mô và vi tuần hoàn cũng như quá trình trao đổi chất tương ứng hoạt động. Tuy nhiên, đáng chú ý là mức PO₂ thấp từ 0,3 – 0,7 mmHg là đủ để chuỗi hô hấp của ty thể hoạt động bình thường [17, 162]

Bảng 1

Các tính năng chính của các nghiên cứu được thảo luận trong văn bản. ABG, Khí máu động mạch; ACS, hội chứng vành cấp; AIS, đột quỵ thiếu máu cục bộ cấp tính; AMI, nhồi máu cơ tim cấp; CI, khoảng tin cậy; CPR, hồi sức tim phổi; ED, khoa cấp cứu; GCS, điểm hôn mê Glasgow; GOSE, thang kết quả Glasgow được mở rộng; ICU, đơn vị chăm sóc đặc biệt; IQR, phạm vi liên vùng; ICB, chảy máu nội sọ; mo, tháng; MV, thở máy; OR, tỷ lệ chênh; RCT, thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng; ROSC, trở lại tuần hoàn tự phát; SAB, chảy máu dưới nhện; SIRS, hội chứng phản ứng viêm toàn thân; SpO₂, độ bão hòa oxy mạch nẩy; SOFA, Đánh giá suy tạng tuần tự; SSI, nhiễm trùng vết mổ; STEMI, Nhồi máu cơ tim đoạn ST chênh lên của; TBI, chấn thương sọ não; TWA, trung bình theo thời gian

Tên nghiên cứu	Thiết kế/Cỡ mẫu	Bối cảnh	Thông số oxygen hóa	Phát hiện chính	TLTK
IOTA	Phân tích gộp/25 RCT, n = 16,037	ICU tổng quát	“Bảo tồn” so với “Tự do”, tức là mục tiêu thấp hơn so với mục tiêu cao hơn theo thiết kế nghiên cứu cá nhân	Nguy cơ tử vong cao hơn (nguy cơ tương đối 1,21 [95% CI 1,0– 1,43]) với chiến lược O2 “tự do” (SpO2 cơ sở trung bình 96% [IQR 96–98%])	38
ICU-ROX	Đa trung tâm RCT/n = 965	ICU tổng quát; MV	“Thận trọng” (FiO2 thấp nhất có thể giữ SpO2 trong khoảng từ 91 đến 97%) so với “Thông thường” (không giới hạn)	Không có sự khác biệt trong ngày không thở máy 28 ngày và tỷ lệ tử vong ngày 90/180	39
PROSPERO	Phân tích gộp + Phân tích chuỗi thử nghiệm/36 RCT, n = 20,166	ICU tổng quát	“Thấp hơn” so với “Cao hơn”, tức là mục tiêu thấp hơn so với mục tiêu cao hơn theo thiết kế nghiên cứu cá nhân	Không có sự khác biệt về tỷ lệ tử vong hoặc bệnh tật	42
O2-ICU	Đa trung tâm RCT/n = 400	ICU tổng quát; ngày ICU ước tính > 2 ngày; ≥ 2 tiêu chuẩn SIRS	Mục tiêu oxy hóa: PaO2 8–12 so với 14–18 kPa (≈ 60–90 so với 105– 135 mmHg)	Không có sự khác biệt về điểm SOFA; hạn chế: PaO2 <� mục tiêu trong nhóm “oxy hóa bình thường cao”	43
LOCO2	Đa trung tâm RCT/n = 205	ARDS	“Thận trọng” (PaO2 55–70 mmHg, SpO2 88– 92%) so với “Tự do” (PaO2 90–105 mmHg, SpO2 ≥ 96%) cho đến ngày thứ 7	Dừng sớm vì tỷ lệ tử vong cao hơn trong nhóm “Bảo tồn” (ngày 28: 34,3 so với 26,5%; ngày 90: 44,4 so với 30,4%); giới hạn: > 50% bệnh nhân có PaO2 > mức trên	63

 

HOT-ICU	Đa trung tâm RCT / n = 2,888	ICU tổng quát; SHH giảm oxy máu cấp	“Thấp hơn” (PaO2 ≈ 60 ± 7,5 mmHg) so với “Cao hơn” (PaO2 ≈ 90 ± 7,5 mmHg)	Không có sự khác biệt về tỷ lệ tử vong ngày 90	64
LUNG SA	FE      Nghiên cứu phụ đa trung tâm, tiến cứu, nghiên cứu đoàn hệ/ n = 2,005	ARDS	Sự hiện diện của “tăng oxy máu” PaO2 > 100 mmHg ngày 1), “duy trì” (ngày 1 và ngày 2) hoặc “quá mức” O2 (FIO2 ≥ 0,6 + PaO2 > 100 mmHg)	30% tăng oxy máu ngày 1, 12% “tăng oxy máu kéo dài”, 20% “thừa O2”	65
IMPACT	Đa trung tâm hồi cứu/n = 16,326	CPR; ABG trong 24 h	PaO2 <� 60 (“thiếu oxy”), 60–300 (“bình thường”), ≥ 300 mmHg (“tăng oxy máu”)	PaO2 ≥ 300 mmHg tỷ lệ tử vong cao hơn đáng kể 63 (CI 60–66)% so với oxy bình thường 45 [CI 43-48]%) so với thiếu oxy (57 [CI 56-59]%)	68
HYPER2S	Đa trung tâm RCT/n = 442	Sốc nhiễm khuẩn trong vòng 6 h; MV	FIO2 = 1.0 trong 24 giờ đầu tiên so với “điều trị tiêu chuẩn”	Ngừng an toàn sớm do tỷ lệ tử vong cao hơn với “FIO2 = 1,0” (ngày 28: 43 so với 35%, p = 0,12; ngày 90: 48 so với 42%, p = 0,16); số ngày không thở máy thấp hơn, các tác dụng phụ nghiêm trọng hơn mặc dù SOFA thấp hơn vào ngày thứ 7	75
HYPER2S	Phân tích hậu kỳ đa trung tâm RCT/n = 393	Sốc nhiễm khuẩn trong vòng 6 h theo Sepsis-3; MV	FIO2 = 1.0 trong 24 giờ đầu tiên so với “điều trị tiêu chuẩn”	Tỷ lệ tử vong cao hơn với “FIO2 = 1.0” và lactate > 2 mmol/L (ngày 28: 57 so với 44%); không ảnh hưởng lactate ≤ 2 mmol/L	76

 

ICU-ROX	Phân tích hậu kỳ đa trung tâm RCT/n = 251	Nhiễm khuẩn huyết; MV	“Thận trọng” (FiO2 thấp nhất có thể giữ SpO2 trong khoảng từ 91 đến 97%) so với “Thông thường” (không giới hạn)	Ngày tử vong 90 “Thận trọng” 36,2 so với “Bình thường” 29,2% (p = 0,24); “… ước tính điểm về hiệu quả điều trị luôn ủng hộ liệu pháp O2 thông thường…”	77
	Đa trung tâm, hồi cứu/n = 1,116	TBI; MV	PaO2 <� 10,0 kPa (≈ <� 75 mmHg) hoặc 10,0–13,3 kPa (≈ 75-100 mmHg) hoặc PaO2 > 13,3 kPa (≈ > 100 mmHg)	PaO2 > 13,3 kPa không liên quan đến kết quả	86
	Đa trung tâm hồi cứu/n = 2,894	MV; 19% AIS, 32% SAB, 49% ICB	PaO2 <� 60, 60–300 hoặc ≥ 300 mmHg	PaO2 ≥ 300 mmHg tỷ lệ tử vong trong bệnh viện 57 so với 46/47% (p <� 0,001)	87
	Đa trung tâm hồi cứu/n = 432	SAB; MV	24 h TWA PaO2: “thấp”/“trung bình”/“cao” (<� 97,5/97,5–150/ > 150 mmHg)	TWA-PaO2: những người sống sót 118 (IQR 90-155) so với những người không sống sót 137 (IQR 104-167) mmHg (p <� 001); phân tích đa biến không có mối quan hệ giữa TWAPaO2 và kết quả	91
SO2S	Đa trung tâm RCT/n = 7,635	AIS	Liên tục (2-3L/phút) so với O2 mũi về đêm so với kiểm soát	Không có sự khác biệt về tỷ lệ tử vong và kết quả thần kinh	92
	Đa trung tâm hồi cứu/n = 24,148	TBI; MV	PaO2 tăng 50 mmHg; tăng oxy PaO2 > 300 mmHg	Không có mối quan hệ giữa PaO2 và tỷ lệ tử vong ngoại trừ PaO2 <� 60 mmHg và GCS > 12	93

 

	Đa trung tâm hồi cứu/n = 3,699	TBI; MV	PaO2 <� 60, 60–300 so với PaO2 ≥ 300 mmHg	Không liên quan PaO2 ≥ 300 mmHg so với GOSE <� 5 lúc 6 tháng	95
	Đơn trung tâm hồi cứu/n = 688	ED; MV, oxy máu bt (PaO2 60120 mmHg) ở ngày 1 ICU	Thiếu oxy/nồng độ oxy bình thường/thừa oxy PaO2 <� 60, 60–120, > 120 mmHg	Tăng oxy máu hiện diện trong 43%; tử vong 29,7 so với 19,4 (oxy bình thường) và 13,2 (thiếu oxy) % (p = 0,021 so với oxy bình thường)	109
	Đa trung tâm hồi cứu/n = 3,464	Đa chấn thương; ICU trong vòng 24 h	Số giờ bệnh nhân có SpO2 90–96% (“oxy bình thường”) so với > 96% (“tăng oxy”); tăng oxy máu khi tăng 10%- FIO2 cho đến d3 và d4-7	Tăng nguy cơ tử vong với FIO2 cao hơn trong quá trình tăng oxy máu	114
IMPACT	Phân tích hậu kỳ đa trung tâm hồi cứu/n = 4,459	CPR; ABG trong vòng 24 h	PaO2 cao nhất 24 giờ ICU	Tăng PaO2 100 mmHg tăng 24% nguy cơ tử vong (OR 1,24 [CI 1,18– 1,31])	121
	Đa trung tâm tiến cứu/n = 280	CPR; hạ thân nhiệt điều trị	PaO2 > 300 mmHg 1 hoặc 6 giờ sau ROSC	Tăng nguy cơ 3% (OR 1,03 [CI 1,02– 1,05]) dẫn đến kết quả thần kinh kém trong mỗi 1 giờ thời gian tăng oxy máu	124
	Đa trung tâm hồi cứu/n = 12,108	CPR; hạ thân nhiệt điều trị	PaO2 ≥ 300 mmHg trong vòng 24 giờ	PaO2 ≥ 300 mmHg tử vong 59 (CI 5661)% so với 47 (CI 45-50% (60-300 mmHg) / 58 (CI 57-58)% (<� 60 mmHg)	125

FINNRESUSCI	Đa trung tâm tiến cứu/n = 409	CPR ngoài BV	PaO2 <� 75 (“thấp”), 75– 150 (“trung bình”), 150– 225 (“trung bình”), PaO2 > 225 mmHg (“cao”)	Không có mối liên quan giữa tăng oxy máu và kết quả thần kinh	126
TTM	Phân tích hậu kiểm đa trung tâm RCT/n = 869	CPR ngoài BV; hạ thân nhiệt điều trị	PaO2, TWA PaO2 37 giờ sau ROSC; PaO2 > 40 kPa (≈PaO2 > 300 mmHg), 8 ≤ PaO2 ≤ 40 (≈60 ≤ PaO2 ≤ 300 mmHg), PaO2	Không liên quan đến kết quả thần kinh 6 tháng	129
	Phân tích gộp/7 RCT, n = 429	CPR	Mục tiêu O2 “cao hơn” (“tự do”) so với “thấp hơn” (“bảo tồn”)	Tỷ lệ tử vong 50% tự do so với 41% bảo tồn, p = 0,04	130
ICU-ROX	Phân tích hậu kiểm đa trung tâm RCT/n = 166	“Gợi ý bệnh não thiếu oxy thiếu tưới máu”; MV	“Thận trọng” (FIO2 thấp nhất có thể 91 ≤ SpO2 <� 97%) so với “Thông thường” (không giới hạn)	Ngày thứ 180: tỷ lệ tử vong 43% thận trọng so với 59% “bình thường” (p = 0,15); “kết quả thần kinh không thuận lợi” 55% thận trọng so với 68% bình thường (p = 0,15)	134
DETO2X- SWEDEHEART	Đa trung tâm RCT/n = 6629	AMI	6L/phút O2 6-12 giờ	Không ảnh hưởng đến kết quả 1 năm	138
Điều trị oxy trong hội chứng mạch vành cấp	Đa trung tâm RCT bắt chéo/ n = 40,872	ACS	6-8L/phút O2 so với SpO2 90–95%	Không ảnh hưởng đến tử vong ngày 30	140
PROXI	Đa trung tâm RCT/n = 1,386	Mở bụng theo chương trình/cấp cứu	FIO2 0,8 so với 0,3 cho đến 2 giờ sau phẫu thuật	FIO2 0,8 19,1% so với FIO2 0,3 20,1% SSI (p = 0,64)	143
Bổ sung oxytrong phẫu thuật đại trực tràng	Đơn trung tâm tiến cứu/n = 5,749	Phẫu thuật tiêu hóa lớn > 2 h	FIO2 = 0,8 so với 0,3 mỗi 2 tuần nghiên cứu can thiệp xen kẽ	30d-SSI FIO2 = 0,8 10,8 so với 11,0% (p = 0,85)	144
Nồng độ oxy hít vào trong phẫu thuật và biến chứng hô hấp hậu phẫu	Đa trung tâm hồi cứu/n = 79,322	Phẫu thuật tổng quát	Ngũ phân vị FIO2 0,31, 0,41, 0,52, 0,79	Mối liên hệ phụ thuộc vào liều lượng FIO2 so với “Tổng hợp các biến chứng hô hấp chính” ở ngày thứ 7 và so với tỷ lệ tử vong ở ngày thứ 30	151
	WHO Phân tích gộp/12 RCT, n = 5,976	Phẫu thuật tổng quát	FIO2 0,8 so với 0,30–0,35	FIO2 = 0,8 giảm nguy cơ SSI so với 0,30–0,35 (OR 0,80 [CI 0,64–0,99], p = 0,043): chỉ gây mê toàn thân với đặt nội khí quản	153
	Đơn trung tâm RCT/n = 210	Phẫu thuật mở viêm ruột thừa	FIO2 = 0,8 so với 0,30 cho đến 2 giờ sau phẫu thuật	FIO2 = 0,8 SSI 5,6 so với 13,6% (p = 0,04); thời gian nằm viện 2,51 so với 2,92 (p = 0,01)	156
Cochrane Perioperative Oxygen Review	Phân tích gộp/10 RCT, n = 1,458	Phẫu thuật tổng quát	FIO2 “cao hơn” so với “thấp hơn”	Rủi ro biến cố bất lợi nghiêm trọng “cao hơn” so với “thấp hơn” FIO2 “bằng chứng rất thấp”	157
	Phân tích gộp/12 thửnghiệm, n = 28,984	ICU tổng quát; MV	FIO2 “thấp” so với “cao” (theo định nghĩa của tác giả)	FIO2 “cao”; không ảnh hưởng đến viêm phổi, ARDS, thời gian MV; FIO2 ≥ 0,8 tăng nguy cơ: xẹp phổi	158

 

 

Sinh lý bệnh

Oxy thường tồn tại dưới dạng phân tử 2nguyên tử (O₂); hai nguyên tử của nó liên kết với nhau thông qua các liên kết đơn để lại hai electron chưa ghép cặp. O₂ thực hiện các tác động của mình thông qua các electron chưa ghép cặp này hoạt động như các gốc tự do. ROS thậm chí còn là các phân tử phản ứng mạnh hơn được hình thành thông qua khả năng tiếp nhận điện tử của oxy (ví dụ: superoxide, peroxide và hydroxyl anion).

Hơn 90% lượng O₂ tiêu thụ được sử dụng bởi ty thể, chủ yếu để sản xuất ATP (photphoryl hóa oxy hóa), nhưng cũng để sinh nhiệt thông qua quá trình tách rời và sản xuất superoxide. O₂ là chất nhận điện tử cuối cùng ở Phức hợp IV của chuỗi vận chuyển điện tử (electron transport chain − ETC), bị khử thành nước trong quá trình này. Đối với mỗi mol glucose được chuyển hóa, quá trình hô hấp kỵ khí (đường phân) chỉ tạo ra 2 mol ATP so với khoảng 28–30 mol từ quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Ở người khỏe mạnh, 1–3% lượng tiêu thụ O₂ của ty thể được sử dụng tại Khu phức hợp ETC I và III để tạo ra superoxide, một phân tử truyền tín hiệu quan trọng [16]. Superoxide là cần thiết cho các quá trình enzyme, ví dụ oxidase (xúc tác phản ứng oxy hóa-khử) và oxygenase (kết hợp oxy vào cơ chất). Các tế bào miễn dịch được kích hoạt sử dụng O₂ để sản xuất ROS ngoài ty thể: NADPH oxidase tạo ra superoxide (“bùng nổ hô hấp”) để thực bào. Trừ khi bị sản xuất quá mức ROS lấn át, khả năng chống oxy hóa (ví dụ: superoxide dismutase, glutathione, thioredoxin) ngăn chặn quá trình oxy hóa gây tổn hại cho DNA, protein và lipid, và gây chết tế bào sau đó.

O₂ cũng ảnh hưởng đến phản ứng viêm. Các mô hình thí nghiệm và nghiên cứu tình nguyện viên và bệnh nhân chứng minh rằng tăng oxy máu (và thiếu oxy) có thể gây ra các phản ứng tiền viêm và chống viêm, với cả bảo vệ và di chứng có hại [17]. Oxy cao áp được sử dụng để hỗ trợ chữa lành vết thương và điều trị chứng hoại thư khí, nhưng có thể gây nhiễm độc thần kinh. Cho dù phản ứng với tình trạng tăng oxy máu có liên quan đến mức độ và/hoặc thời gian của nó, các loại tế bào cụ thể, tình trạng viêm nền hoặc các yếu tố khác hay không vẫn chưa chắc chắn; rõ ràng, độc tính O₂ có thể được gây ra mà không có bệnh lý tiềm ẩn, các cơ quan chủ yếu là phổi, não và mắt.

Độc tính phổi lần đầu tiên được mô tả bởi Lorrain Smith: O₂ tinh khiết ở áp suất cao gây viêm phổi [18]. Viêm phổi ở áp suất khí quyển đã được nhìn thấy sau nhiều ngày ở loài linh trưởng không phải người thở 60–100% O₂ [19–21]. Sau khi ban đầu ảnh hưởng đến đường thở (viêm khí phế quản) với việc giảm độ thanh thải của chất nhầy [22], nhu mô phổi sẽ bị ảnh hưởng. Ở người, điều này đặc biệt xảy ra khi PO₂ hít vào được tăng cường đáng kể trong môi trường áp suất cao. Các phàn nàn ban đầu là đau ngực sau xương ức, sau đó ho và khó thở do viêm phổi tiến triển với phù phổi và bóng mờ phổi lan tỏa trên X quang. Ở những người tình nguyện khỏe mạnh thở 98–100% O₂, đau ngực bắt đầu sau 14 giờ, ho và khó thở trong khoảng từ 30 đến 74 giờ [22]. Do rửa trôi nitơ [23], cũng có thể xảy ra hiện tượng xẹp phổi ở những vùng phổi có tỷ lệ thông khí/tưới máu thấp [24].

Liệu các cơ chế và khởi phát nhiễm độc O₂ cao áp so với bình thường có giống nhau hay không vẫn chưa rõ ràng. Tổn thương phổi được tăng tốc do tăng oxy máu cao, nhưng ít gây viêm hơn và được điều khiển bởi một thành phần thần kinh có thể bị chặn bằng cách ức chế tổng hợp oxit nitric của tế bào thần kinh hoặc cắt ngang dây thần kinh phế vị [25]. Các tác động hiệp đồng có thể có đối với độc tính O₂ của bệnh lý phổi tiềm ẩn được đặc trưng kém, đặc biệt là ở mức độ tăng oxy vừa phải hơn gây ra cho bệnh nhân. Tuy nhiên, điều này được công nhận rõ ràng với độc tính của bleomycin trong đó tình trạng tăng oxy nhẹ có thể gây hại [26].

Độc tính thần kinh đã được mô tả hơn một thế kỷ trước [27]: 3Atm O₂ tạo ra co giật và tử vong. Co giật hoặc ngất xảy ra sau 40 phút ở 4Atm O₂ và trong vòng 5 phút ở 7Atm [28]. Điều này thường xảy ra trước các triệu chứng nhẹ hơn như tầm nhìn tối, ù tai, co giật, nhầm lẫn và chóng mặt. Tuy nhiên, tác động của nồng độ cao O₂ bình thường đối với độc tính thần kinh là không rõ ràng.

Quá trình sản xuất ROS của ty thể tăng lên khi thiếu hoặc thừa O₂, nhưng đặc biệt là khi dư thừa O₂ (hyperoxia). Điều này có thể xảy ra trong nhiễm trùng huyết và/hoặc chấn thương I/R, tức là toàn bộ cơ thể (ví dụ: hồi sức sau ngừng tim hoặc xuất huyết lớn), hoặc cơ quan cụ thể (ví dụ: tái tạo mạch máu sau nhồi máu cơ tim hoặc đột quỵ). Một chấn thương tương tự có thể được gây ra bởi tình trạng thiếu oxy cấp tính sau đó là sự điều chỉnh nhanh chóng (thiếu oxy/tái oxy hóa-tổn thương). Tác động của tổn thương do tái tưới máu có thể nghiêm trọng như tổn thương do thiếu máu cục bộ. Mặc dù các nghiên cứu lâm sàng và tiền lâm sàng không nhất quán [29– 31], tổn thương do tái tưới máu thường trầm trọng hơn do tăng oxy máu. Hiệu ứng tăng oxy có thể trầm trọng hơn do axit hóa các mô thiếu oxy; đường cong phân ly oxyhaemoglobin dịch chuyển sang phải của máu (tái) đi vào mô thiếu oxy làm tăng giải phóng O2, với sự gia tăng tiếp theo trong sản xuất superoxide [31].

Cơ thể đã không tiến hóa để đối phó với tình trạng áp lực O₂ mô cao. Các mô không chuyển hóa đầy đủ, ví dụ: do độc tố, hoặc tắt (“ngủ đông”) để đáp ứng với giảm tưới máu, giảm sử dụng O₂. Như một phản ứng bảo vệ bình thường, các tín hiệu phản hồi tiêu cực làm giảm lưu lượng máu cục bộ bằng cách co mạch để giảm thiểu sự tích tụ O₂ cục bộ và độc tính tiếp theo. Do đó, tình trạng tăng oxy cấp tính gây co mạch, làm giảm lưu lượng máu cục bộ [32], đặc biệt ở mạch máu não và mạch vành [5–7]. Sự co mạch này một phần liên quan đến việc giảm giải phóng oxit nitric (NO) từ liên kết S-nitrosohaemoglobin [33]. Sự co mạch đã được chứng minh ở những bệnh nhân mắc và không mắc bệnh động mạch vành, trong đó O₂ bổ sung làm giảm cung lượng tim và lưu lượng máu xoang mạch vành [34, 35]. Co giật liên quan đến ngộ độc O₂ thần kinh xảy ra với sự giãn mạch nghịch thường trong quá trình tăng oxy máu cao [6].

Bệnh nhân ICU tổng quát

Thử nghiệm Oxygen-ICU là nghiên cứu lớn đầu tiên đề xuất tác hại quan trọng về mặt lâm sàng từ việc sử dụng O₂ tự do trong quần thể ICU nói chung [36]. RCT, đơn trung tâm này bao gồm 480 bệnh nhân dự kiến sẽ ở lại ICU trong ít nhất 72 giờ. Tỷ lệ tử vong của ICU là 20,2% với liệu pháp O₂ thông thường và 11,6% với liệu pháp O₂ bảo tồn. Khoảng 2/3 số bệnh nhân được đưa vào được thở máy lúc ban đầu, khoảng 1/3 bị sốc và mức độ nghiêm trọng của bệnh tương đối thấp. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê mặc dù nghiên cứu đã bị dừng sớm sau một phân tích tạm thời không được lên kế hoạch trước và tầm quan trọng của hiệu quả điều trị được báo cáo lớn hơn so với giả thuyết [36]. Với sự đa dạng của các cơ chế gây tử vong ở bệnh nhân ICU [37], tỷ lệ tử vong cao như vậy trong quần thể bệnh nhân ICU không đồng nhất khó có thể quy cho liều điều trị O₂ được sử dụng. Tuy nhiên, thử nghiệm Oxygen-ICU [37] đã nhấn mạnh sự cần thiết phải điều tra thêm.

Sau đó, đánh giá hệ thống IOTA và phân tích tổng hợp [38] đã báo cáo rằng việc sử dụng O₂ thận trọng ở người lớn bị bệnh cấp tính làm giảm đáng kể tỷ lệ tử vong trong bệnh viện.

Mặc dù những phát hiện này phù hợp với thử nghiệm Oxygen-ICU [36], nhưng chúng chỉ cung cấp bằng chứng có độ chắc chắn thấp: Thứ nhất, thử nghiệm Oxygen-ICU [36] đóng góp 32% trọng lượng cho phân tích tỷ lệ tử vong. Thứ hai, các tình trạng chủ yếu là nhồi máu cơ tim cấp tính và đột quỵ, và một loạt các chế độ O₂ đã được thử nghiệm để phân tích chỉ cung cấp bằng chứng gián tiếp về chế độ O₂ tối ưu cho bệnh nhân trong ICU. Thứ ba, ước tính hiệu quả điều trị tử vong tổng thể là không chính xác. Cuối cùng, một đánh giá hệ thống cập nhật và phân tích tổng hợp không tìm thấy bằng chứng về lợi ích hoặc tác hại khi so sánh các chiến lược oxy hóa cao hơn và thấp hơn ở người lớn bị bệnh nặng [39].

Thử nghiệm ICU-ROX ngẫu nhiên đa trung tâm cho thấy liệu pháp O₂ bảo tồn không ảnh hưởng đáng kể đến tiêu chí chính về số ngày sống và không thở máy (ngày không thở máy) so với liệu pháp O₂ thông thường (tự do) [40]. Nhìn chung, 32,2% bệnh nhân O₂ bảo tồn và 29,7% bệnh nhân O₂ thông thường đã chết trong bệnh viện. Mặc dù những phát hiện này cung cấp một số đảm bảo cho các bác sĩ lâm sàng về sự an toàn của việc sử dụng O₂ tự do xảy ra trong thực hành tiêu chuẩn, nhưng chúng không loại trừ các tác động quan trọng về mặt lâm sàng của chế độ O₂ được thử nghiệm đối với nguy cơ tử vong. Thật vậy, dựa trên phân phối dữ liệu, có 46% khả năng liệu pháp O₂ bảo tồn làm tăng tỷ lệ tử vong tuyệt đối hơn 1,5% điểm và 19% khả năng liệu pháp O₂ bảo tồn làm giảm tỷ lệ tử vong tuyệt đối hơn 1,5% [41, 42]. Cuối cùng, một RCT gần đây được thực hiện ở những bệnh nhân ICU đáp ứng các tiêu chí của hội chứng đáp ứng viêm hệ thống, không tìm thấy sự khác biệt đáng kể giữa mục tiêu oxy hóa cao bình thường và thấp bình thường đối với rối loạn chức năng cơ quan ngoài hô hấp trong 14 ngày đầu tiên hoặc tỷ lệ tử vong ở Ngày 90 [43]. Theo đó, liều lượng O₂ thích hợp nhất để cung cấp cho bệnh nhân ICU người lớn vẫn chưa chắc chắn.

Hội chứng suy hô hấp cấp tiến triển

Các bác sĩ lâm sàng nên chuẩn độ liệu pháp O₂ để tránh cả tình trạng thiếu oxy và tăng oxy máu. Mặc dù tác hại của tình trạng thiếu oxy mô đã được hiểu rõ [44], nhưng việc điều chỉnh quá mức dẫn đến tình trạng tăng oxy mô cũng có thể gây hại. Tăng oxy mô làm tổn thương phổi thông qua quá trình sản xuất ROS, gây ra stress oxy hóa với tác dụng gây viêm và gây độc tế bào [35, 45, 46]. Hậu quả sinh lý bệnh bao gồm co thắt động mạch [35, 47–49], “rò rỉ” phế nang-mao mạch và thậm chí là xơ hóa [50, 51]. Các bác sĩ lâm sàng sử dụng F_IO₂ cao hơn mức cần thiết để điều chỉnh tình trạng thiếu oxy ở bệnh nhân nặng [52], có thể để tránh tình trạng thiếu oxy mô (ẩn) [53, 54], để cung cấp một “bộ đệm” nếu tình trạng lâm sàng xấu đi nhanh chóng, hoặc do hậu quả của tình trạng tăng oxy máu là được coi là ít nghiêm trọng hơn. Việc thiếu các mục tiêu được xác định rõ ràng cho PaO₂ và/hoặc SaO₂ cũng là một vấn đề. Các thử nghiệm Mạng ARDS nhắm mục tiêu PaO₂ 55-80 mmHg [55], trong khi Hiệp hội Lồng ngực Anh đề xuất SpO₂ mục tiêu 94–98% ở bệnh nhân bị bệnh cấp tính [56].

Trong ARDS, khả năng tăng oxy máu ảnh hưởng đến kết quả còn phức tạp hơn do mức độ nghiêm trọng của suy giảm trao đổi khí. Cụ thể, tình trạng tăng oxy máu nghiêm trọng (tức là PaO₂ > 300 mmHg), có liên quan đến tác hại ở các quần thể bệnh nặng khác, là không thể đạt được trong ARDS (xem Bảng Bảng 1). Tuy nhiên, tăng oxy máu vừa phải có thể xảy ra và cũng có thể gây hại [57]. Hơn nữa, F_IO₂ cao có thể trực tiếp làm tổn thương phổi [58], khiến phổi nhạy cảm với tổn thương tiếp theo [59], ảnh hưởng xấu đến phản ứng miễn dịch bẩm sinh của phổi [60] và làm trầm trọng thêm tổn thương do thở máy gây ra [61, 62]. Do đó, cần phân biệt giữa tăng oxy máu và sử dụng F_IO₂ cao khi đánh giá tác động của tăng oxy máu lên phổi.

Thử nghiệm LOCO2 gần đây trong ARDS đã bị dừng sớm vì những lo ngại về tính vô ích và an toàn liên quan đến thiếu máu cục bộ mạc treo ở nhóm O₂ thận trọng. Hơn nữa, tỷ lệ tử vong trong 90 ngày cao hơn đáng kể ở những bệnh nhân được điều trị O₂ bảo tồn [63]. Thử nghiệm HOT-ICU đã nghiên cứu những bệnh nhân ICU bị suy hô hấp do thiếu oxy cấp tính và không tìm thấy sự khác biệt về tỷ lệ tử vong trong 90 ngày giữa các mục tiêu PaO₂ thận trọng và tự do [64]. Trong nghiên cứu đoàn hệ quan sát LUNG SAFE, cả tăng oxy máu toàn thân và sử dụng F_IO₂ dư thừa đều phổ biến, với tăng oxy máu thực sự (30% bệnh nhân) phổ biến hơn so với thiếu oxy trong ARDS sớm [65]. Hai phần ba số bệnh nhân này được điều trị bằng O₂ dư thừa. Tăng oxy máu dường như không được sử dụng như một chất “đệm” ở những bệnh nhân không ổn định: tần suất tương tự ở những bệnh nhân bị sốc. Mặc dù tỷ lệ bệnh nhân bị tăng oxy máu tương tự vào ngày thứ 2, nhưng việc sử dụng F_IO₂ cao hơn đã giảm. Cả tăng oxy máu và sử dụng O₂ dư thừa hầu hết đều thoáng qua, mặc dù tình trạng tăng oxy máu kéo dài hơn đã được ghi nhận. Chắc chắn rằng không có mối liên hệ nào được tìm thấy giữa mức độ và thời gian tăng oxy máu, hoặc sử dụng O₂ quá mức và tỷ lệ tử vong trong ARDS sớm.

Mặc dù những phát hiện này trái ngược với những phát hiện trong các nhóm thuần tập ICU khác, một yếu tố khác biệt chính là khả năng giảm oxy máu cực độ ở bệnh nhân ARDS. Khả năng gây hại do tăng oxy dường như có liên quan đến mức độ nghiêm trọng của tăng oxy máu [54, 61, 66, 67]; những người có chức năng phổi tương đối bảo tồn có nguy cơ cao nhất [68]. Tuy nhiên, không tìm thấy mối quan hệ liều lượng-đáp ứng giữa PaO₂ và tỷ lệ tử vong [67]. Do đó, nghịch lý thay, những bệnh nhân mắc ARDS có thể ít gặp rủi ro hơn vì họ không thể đạt được mức độ tăng oxy quá cao. Một nghiên cứu quan sát gần đây đã đề xuất mối quan hệ hình chữ U giữa PaO₂ và tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân ARDS; bệnh nhân có PaO₂ theo thời gian 93,8-105 mmHg có nguy cơ tử vong thấp nhất [69]. Thú vị thay, phạm vi này gần giống với phạm vi PaO₂ mục tiêu “tự do” được nhắm mục tiêu trong LOCO2 [63]. Do đó, vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu về việc nhắm mục tiêu tối ưu PaO₂ ở bệnh nhân mắc ARDS.

Nhiễm trùng huyết và sốc nhiễm trùng

Về mặt lý thuyết, tăng oxy máu (mô) có thể giúp ích cho bệnh nhân nhiễm trùng do tác dụng co mạch của nó, chống lại chứng hạ huyết áp [6–8] và tác dụng kháng khuẩn của O₂ [70, 71]. Tuy nhiên, tăng oxy máu không ảnh hưởng đến cung lượng tim ở bệnh nhân nhiễm trùng huyết [72]. Số ngày có PaO₂ > 120 mmHg là một yếu tố nguy cơ độc lập đối với viêm phổi liên quan đến thở máy (VAP) [73]; tuy nhiên, những bệnh nhân này có các yếu tố rủi ro khác, ví dụ: sử dụng thuốc ức chế bơm proton và thuốc an thần thường xuyên hơn, tỷ lệ sốc tuần hoàn cao hơn với tốc độ truyền catecholamine kéo dài và cao hơn, và truyền hồng cầu nhiều hơn. Trong một nghiên cứu quan sát trên bệnh nhân VAP, cùng một nhóm đã báo cáo rằng tăng oxy máu không ảnh hưởng đến tỷ lệ tử vong [74]. HYPER2S RCT [75] so sánh liệu pháp tiêu chuẩn với 100% O₂ trong 24 giờ đầu tiên sau khi chẩn đoán sốc nhiễm trùng. Mặc dù điểm SOFA thấp hơn đáng kể vào ngày thứ 7, thử nghiệm đã bị dừng sớm do tỷ lệ tử vong cao hơn, mặc dù không có ý nghĩa thống kê ở nhóm tăng oxy máu vào ngày 28 và ngày 90. Nhóm tăng oxy có các tác dụng phụ nghiêm trọng hơn đáng kể, bao gồm cả tình trạng suy nhược do ICU mắc phải (p = 0,06). Một phân tích hậu kỳ dựa trên tiêu chí Sepsis-3 cho thấy tỷ lệ tử vong vào Ngày 28 tăng ở những bệnh nhân tăng lactate máu > 2 mmol/L (p = 0,054), nhưng không phải với mức lactate bình thường [76]. Các tác giả đã suy đoán rằng sự gia tăng lượng O₂ trong mô có liên quan đến tăng oxy máu có thể dẫn đến sản xuất ROS dư thừa và do đó, tổn thương mô liên quan đến stress oxy hóa.

Giả thuyết ngược lại, tức là sự suy giảm tổn thương mô do stress oxy hóa gây ra bằng cách giảm tiếp xúc với O₂ cũng không ảnh hưởng có lợi đến kết quả ở bệnh nhân nhiễm trùng. Một phân tích hậu kỳ về thử nghiệm ICUROX [40] của nhóm thuần tập nhiễm trùng cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về số ngày không thở máy hoặc tỷ lệ tử vong ở Ngày thứ 90 đối với “oxy bảo tồn” khi so sánh với mức oxy hóa “thông thường” [77] . Ước tính điểm về hiệu quả điều trị thậm chí còn ủng hộ cái sau. Do đó, có vẻ hợp lý để tránh PaO₂ > 100-120 mmHg do những hậu quả có hại có thể xảy ra của nồng độ O₂ dư thừa trong mô khi có sự suy giảm liên quan đến nhiễm trùng huyết trong quá trình chiết xuất O₂ của tế bào [78].

Chấn thương sọ não cấp tính

Tăng F_IO₂ ở những bệnh nhân bị tổn thương não cấp tính, cùng với các biện pháp can thiệp lâm sàng khác [79], có thể cải thiện PO₂ mô não (PbtO₂) [80, 81]. Ảnh hưởng của tăng oxy máu bình thường ít có ý nghĩa hơn ở những vùng não bị giảm tưới máu lớn [82], nhưng có liên quan cao ở những vùng quanh não nhỏ [83]. Hơn nữa, F_IO₂ gia tăng làm tăng độc tính kích thích não trong chấn thương sọ não nặng (TBI) [84]. Mối liên quan của tình trạng tăng oxy máu với kết quả thậm chí còn gây tranh cãi hơn. Sau TBI, cả tình trạng thiếu oxy máu và tăng oxy máu [85] hoặc không [86] liên quan độc lập với kết quả tồi tệ hơn. Trong hai nghiên cứu hồi cứu, bao gồm cả nhóm bệnh nhân bị tổn thương não, tăng oxy máu, được định nghĩa là PaO₂ > 300 mmHg [87] hoặc > 120 mmHg [88], có liên quan đến tăng tỷ lệ tử vong tại bệnh viện và kết quả thần kinh kém, ngay cả sau khi điều chỉnh cho những yếu tố gây nhiễu. Bệnh nhân xuất huyết dưới nhện tiếp xúc với mức PaO₂ cao hơn cũng có nhiều khả năng phát triển chứng co thắt mạch máu não [89, 90]; tuy nhiên, một phân tích hồi cứu về bệnh nhân cần thở máy không tìm thấy bất kỳ mối quan hệ nào giữa PaO₂ theo thời gian và kết quả [91]. Các nghiên cứu về đột quỵ thiếu máu não cấp tính nói chung [92], và trong một phân nhóm cần thở máy [93], không tìm thấy mối liên quan giữa kết quả và PaO₂ trong vòng 24 giờ đầu tiên. Ngay cả tình trạng tăng oxy máu sớm (PaO₂ > 300 mmHg) cũng không ảnh hưởng đến tỷ lệ tử vong ở bệnh nhân TBI thở máy, bất kể mức độ nghiêm trọng khi nhập viện [94, 95]. Cuối cùng, PaO₂ ≈ 150-250 mmHg trong 24 giờ đầu sau TBI có liên quan đến kết quả chức năng lâu dài tốt hơn sau TBI [96]; tuy nhiên, nghiên cứu đã loại trừ bệnh nhân tử vong. Tăng oxy khí áp bình thường kết hợp với tiêu huyết khối tĩnh mạch có liên quan đến kết quả thần kinh thuận lợi hơn so với tiêu huyết khối đơn thuần sau đột quỵ thiếu máu cục bộ [97].

Các nghiên cứu tiến cứu đã đánh giá tác động của tình trạng tăng oxy máu mục tiêu sau chấn thương não cấp tính: Các nghiên cứu nhỏ ở những bệnh nhân bị đột quỵ thiếu máu cục bộ cấp tính không đủ điều kiện để dùng thuốc tiêu huyết khối cho thấy cải thiện lâm sàng thoáng qua và kích thước vùng nhồi máu nhỏ hơn với O₂ lưu lượng cao [98, 99] hoặc không có tác dụng của tăng oxy máu khí áp bình thường [100]. Trong một RCT nhỏ ở bệnh nhân TBI thở máy, F_IO₂ = 0,8 (so với 0,5) đã cải thiện kết quả thần kinh trong 6 tháng [101], nhưng kết luận nên được thận trọng do những lo ngại về phương pháp luận. Phơi nhiễm với F_IO₂ = 0,7 hoặc 0,4 trong tối đa 14 ngày sau TBI không ảnh hưởng đến các dấu hiệu của stress oxy hóa hoặc viêm cũng như kết quả thần kinh [102]. Cuối cùng, Thử nghiệm điều trị đột quỵ-oxybình thường-trong-thiếu máu cục bộ-cấp tính (NCT00414726) đã bị dừng sớm sau khi bao gồm 85/240 bệnh nhân vì tỷ lệ tử vong cao hơn ở nhóm O₂ lưu lượng cao, mặc dù hầu hết các trường hợp tử vong xảy ra sau khi hỗ trợ cuộc sống rút sớm.

Nó vẫn mở trong chấn thương não cấp tính, liệu oxy máu bình thường so với tăng oxy máu mục tiêu có ảnh hưởng đến chức năng não và phục hồi thần kinh hay không. Các mục tiêu PaO₂ tối ưu, quần thể nghiên cứu và các dạng chấn thương não cụ thể hiện chưa được biết.

Chấn thương và xuất huyết

O₂ bổ sung được sử dụng vì việc tăng lượng O₂ hòa tan vật lý trong quá trình giảm vận chuyển O₂ liên quan đến mất máu được cho là giúp trả nợ O₂ mô nhanh hơn [103]. Mặc dù có đặc tính co mạch [6–8], thông khí với 100% O₂ trong quá trình xuất huyết thực nghiệm đã cải thiện PO₂ của mô [104] và suy giảm chức năng cơ quan [105, 106].

Tuy nhiên, PaO₂ > 100 mmHg có thể tăng cường hình thành ROS [9–11], đặc biệt là trong I/R và/hoặc thiếu oxy/tái oxy hóa, ví dụ: hồi sức sau chấn thương và xuất huyết [6–8].

Một nghiên cứu hồi cứu gần đây ở những bệnh nhân được gây mê cấp cứu trước khi nhập viện đã chứng minh rằng tình trạng tăng oxy máu xuất hiện ở hầu hết bệnh nhân khi đến bệnh viện, tuy nhiên không liên quan đến kết quả [107]. Dữ liệu lâm sàng về tác động của tình trạng tăng oxy máu đối với bệnh tật và tử vong vẫn chưa rõ ràng. Không thấy mối liên hệ nào giữa tỷ lệ tử vong và PaO₂ trong 24 giờ đầu tiên (Điểm nghiêm trọng chấn thương trung bình ISS = 29) [108]. Một nghiên cứu quan sát khác lưu ý rằng 44,5% bệnh nhân thở máy trong khoa cấp cứu bị tăng oxy máu, nhóm này có tỷ lệ tử vong vào Ngày 28 cao hơn [109]. Từ một sổ đăng ký chấn thương của Pháp (ISS trung bình = 16), phân tích đơn biến cho thấy PaO₂ > 150 mmHg khi nhập viện đồng nghĩa với tỷ lệ tử vong cao hơn, tuy nhiên, sự phù hợp với điểm số xu hướng mang lại kết quả ngược lại, cụ thể là mức PaO₂ trên mức sinh lý có liên quan đến tỷ lệ tử vong thấp hơn đáng kể [110]. Tỷ lệ tử vong vào ngày 28 thấp hơn và ít viêm phổi bệnh viện hơn đã được ghi nhận ở những bệnh nhân sớm sau chấn thương ngực kín [111]. Một phân tích trên 864.340 bệnh nhân chấn thương (ISS trung bình = 9) đã điều tra tác động của O₂ bổ sung trong ED; trong cả ba loại bệnh nhân được xác định trước theo SpO₂ gia tăng, O₂ bổ sung có liên quan đến tỷ lệ mắc và tử vong ARDS cao hơn đáng kể [112]. Một phân tích hồi cứu bệnh nhân ISS ≥ 16 đã nghiên cứu tác động của PaO₂ ≥ 300 mmHg trong quá trình hồi sức [113]; trong khi thời gian nằm ICU kéo dài được ghi nhận ở những bệnh nhân không được đặt nội khí quản trong khoa cấp cứu, thì không có tác dụng nào được ghi nhận ở nhóm bệnh nhân nặng hơn được thở máy. Cuối cùng, một nghiên cứu hồi cứu đa trung tâm về bệnh nhân chấn thương cho thấy SpO₂ > 96% trong bảy ngày đầu tiên là phổ biến; nguy cơ tử vong được điều chỉnh cao hơn với F_IO₂ lớn hơn [114]. “Chiến lược-tránh-thừa-oxy-cho-bệnhchấn thương-bệnh-nghiêm trọng (SAVE-O2)” (NCT04534959) hiện đang tuyển dụng sẽ giải quyết bất kỳ mối quan hệ nhân quả nào giữa tình trạng tăng oxy máu và kết quả.

Mặc dù bổ sung O₂ là thực hành phổ biến ở những bệnh nhân bị mất máu rõ rệt, nhưng không có mục tiêu tối ưu cho PaO₂.

Hồi sức tim phổi và nhồi máu cơ tim

Trong thời gian ngừng tim, PbtO₂ giảm nhanh chóng xuống mức gần bằng 0 [115]. Với hồi sức tim phổi (CPR), PbtO₂ tăng chậm, do áp lực tưới máu não đạt được [116]. Các hướng dẫn khuyến nghị thông khí với 100% O₂ mặc dù không có nghiên cứu lâm sàng nào so sánh điều này với F_IO₂ thấp hơn [117]. Dữ liệu quan sát cho thấy mối liên quan giữa PaO₂ cao hơn trong quá trình CPR và khả năng quay trở lại tuần hoàn tự nhiên (return of spontaneous circulation − ROSC), khả năng sống sót và kết quả thần kinh cao hơn [118, 119]. Sau ROSC, nồng độ PO₂ trong máu và não tăng lên; hầu hết, điều này dường như không thể tránh khỏi vì không thể chuẩn độ F_IO₂ trong CPR [120]. Do mối liên hệ giữa tình trạng tăng oxy máu và sự hình thành ROS, người ta rất quan tâm đến việc đánh giá liệu việc tránh tăng oxy máu trong giai đoạn sau khi ngưng tim có thể giảm thiểu chấn thương não hay không. Các kết quả mâu thuẫn nhau, cho thấy mối liên quan giữa tình trạng tăng oxy máu và kết quả xấu [68, 121–124] hoặc không [125–129]. Các thử nghiệm ngẫu nhiên nhỏ hơn và phân tích nhóm phụ từ các thử nghiệm lớn hơn cũng đã được thực hiện [130]. Nhìn chung, bằng chứng cho thấy rằng các mục tiêu O₂ thấp hơn thay vì cao hơn đều có lợi, mặc dù vẫn chưa biết điểm cắt nào cho PaO₂ tối ưu [131]. Thử nghiệm thí điểm COMACARE đã so sánh các mục tiêu PaO₂ khác nhau và không tìm thấy sự khác biệt trong hai dấu ấn sinh học chấn thương não [132, 133]. Một phân tích phân nhóm của nghiên cứu ICUROX cho thấy kết quả cải thiện ở những bệnh nhân hạn chế so với những bệnh nhân được điều trị bằng O₂ tự do có nguy cơ bị chấn thương não do thiếu oxy [134]. Những phát hiện ngược lại đã được nhìn thấy trong một nhóm phụ của thử nghiệm HOT-ICU [64]. Các nguyên tắc hiện tại khuyên bạn nên nhắm mục tiêu theo tiêu chuẩn oxy máu bình thường nghiêm ngặt. Bằng chứng cho thấy một tín hiệu gây hại và quan trọng là không có dấu hiệu có lợi từ chứng tăng oxy máu (mô) cực độ; do đó, điều này nên tránh [135].

Sử dụng O₂ bổ sung đã là thông lệ tiêu chuẩn trong nhiều thập kỷ ở bệnh nhân nhồi máu cơ tim cấp tính (AMI) [136]. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã đề xuất các tác dụng phụ bao gồm co mạch vành [137]. Một số nghiên cứu lớn đã chỉ ra tác hại hoặc thiếu lợi ích từ việc sử dụng O₂ bổ sung ở những bệnh nhân không bị thiếu oxy [138, 139]. Một thử nghiệm đối chứng ngẫu nhiên theo cụm lớn trên  > 40.000 bệnh nhân mắc hội chứng mạch vành cấp tính (bao gồm cả bệnh nhân mắc NMCT cấp) không tìm thấy lợi ích nào khi sử dụng O₂ bổ sung nói chung, nhưng bằng chứng không thuyết phục ở những bệnh nhân NMCT cấp ST chênh lên [140]. Điều quan trọng là những thử nghiệm này bao gồm những bệnh nhân không bị thiếu oxy [138, 140]. Mặc dù thiếu bằng chứng chất lượng cao, nên thận trọng để tránh tình trạng thiếu oxy máu (SaO₂ <� 90%) ở bệnh nhân NMCT.

Tăng oxy chu phẫu

Các thử nghiệm về tăng oxy trong phẫu thuật chủ yếu được thực hiện trong phẫu thuật chương trình để ngăn ngừa nhiễm trùng vết thương phẫu thuật thông qua tăng oxy mô [141, 142]. Sự nhiệt tình ban đầu được theo sau bởi các thử nghiệm lớn hơn với tần suất biến chứng vết thương tương tự với FiO₂ = 0,80 so với 0,30 sau phẫu thuật [143, 144]. Những lo ngại đã được đặt ra bởi thời gian sống sót không bị ung thư ngắn hơn ở những bệnh nhân được cung cấp FiO₂ = 0,80 [145, 146]. F_IO₂ cao hơn được sử dụng để đảm bảo đầy đủ hoặc, trong một số trường hợp, oxy hóa cơ quan đích bất thường, mặc dù có rất ít bằng chứng về lợi ích.

Cả quá trình dự trữ oxy và F_IO₂ trong phẫu thuật cao đều có thể gây ra tình trạng xẹp phổi do tái hấp thu [147], đặc biệt ở những bệnh nhân mắc bệnh phổi kèm theo, vì bản thân việc gây mê toàn thân làm giảm dung tích cặn chức năng và gây đóng đường thở [148]. Vì sự không phù hợp giữa thông khí-tưới máu và shunt góp phần làm giảm oxy hóa, nên việc sử dụng F_IO₂ = 0,30–0,35 do đó được coi là bình thường trong quá trình gây mê toàn thân [149, 150]. F_IO₂ ≥ 0,80 gây ra hiện tượng xẹp phổi đáng kể trong quá trình dự trữ oxy, nhưng điều này có thể được loại bỏ bằng thủ thuật huy động theo sau là PEEP 5-10 cmH₂O [14], đây rõ ràng không phải là thông lệ. Việc không khắc phục được tình trạng xẹp phổi do điều trị như vậy có thể kích hoạt việc sử dụng F_IO₂ quá mức trong thời gian phẫu thuật. Trong một nghiên cứu quan sát lớn [151], F_IO₂ trong phẫu thuật cao có liên quan phụ thuộc vào liều với các biến chứng phổi nặng và tỷ lệ tử vong sau khi điều chỉnh tất cả các yếu tố rủi ro liên quan. Sự kết hợp này vẫn chưa được xác nhận trong RCT [152].

Dựa trên phân tích phân nhóm trong tổng quan hệ thống, Tổ chức Y tế Thế giới đã đề xuất sử dụng F_IO₂ = 0,80 ở tất cả các bệnh nhân đặt nội khí quản để ngăn ngừa nhiễm trùng vết thương sau phẫu thuật [153]. Điều này gây ra cuộc thảo luận gây tranh cãi [154, 155]. Hầu hết các bằng chứng về rủi ro và lợi ích của tăng oxy máu trong phẫu thuật cấp cứu phát sinh từ RCT của 385 thủ thuật mổ bụng và 210 ca phẫu thuật mở ruột thừa [143, 156]. Trong khi nhiễm trùng vết mổ giảm đáng kể với F_IO₂ = 0,80 trong nghiên cứu cắt ruột thừa, thì tần suất nhiễm trùng vết mổ, các biến cố bất lợi nghiêm trọng và tỷ lệ tử vong không khác nhau trong thử nghiệm phẫu thuật nội soi [156, 157].

Bệnh nhân cấp tính trong thời gian phẫu thuật nên được điều trị cẩn thận đối với các tình trạng y tế đang diễn ra của họ; hầu hết các bằng chứng hiện tại cho thấy sự an toàn cao nhất với chuẩn độ O₂ đến mức oxy máu bình thường.

Kết luận

Bằng chứng hiện tại cho thấy nên tránh sử dụng PaO₂ > 300 mmHg ở hầu hết bệnh nhân ICU. Vẫn chưa chắc chắn liệu có “điểm cắt” mục tiêu PaO₂ hay không, mục tiêu này có thể khác nhau đối với các tình trạng lâm sàng nhất định. Đánh giá có hệ thống bằng cách sử dụng phân tích tuần tự thử nghiệm để tính đến rủi ro sai lệch cao so với thấp không tìm thấy tác dụng (bao gồm tất cả bệnh nhân [39]) hoặc tăng tỷ lệ tử vong (chỉ bao gồm bệnh nhân ICU [157]) từ các mục tiêu oxy hóa cao hơn. Bằng chứng chắc chắn là thấp với sự vô ích cho việc tăng nguy cơ tử vong tương đối 15%. Thử nghiệm “Mega-Randomised-Registry-Registry-ComparingConservative-vs.-Liberal-Oxygenation (MegaROX trial)” (CTG1920-01) hiện đang tuyển dụng trên 40.000 bệnh nhân sẽ cung cấp bất kỳ “mục tiêu PaO₂ lý tưởng” nào: Thử nghiệm kiểm tra giả thuyết rằng các mục tiêu O₂ thận trọng so với mục tiêu tự do làm giảm tỷ lệ tử vong 1,5 điểm phần trăm ở bệnh nhân ICU người lớn được thở máy, tức là 1.500 mạng sống được cứu cho mỗi 100.000 bệnh nhân được điều trị. Vì cả liệu pháp O₂ bảo tồn và tự do có thể là tốt nhất cho một số bệnh nhân nhất định, một số thử nghiệm song song sẽ đánh giá các giả thuyết được chỉ định trước ở những bệnh nhân trong nhóm bệnh nhân cụ thể kèm theo các tính toán công suất riêng biệt. Ví dụ, dự đoán sự không đồng nhất của đáp ứng điều trị, ở bệnh nhân nhiễm trùng hoặc bệnh nhân mắc bệnh lý não cấp tính (không phải chấn thương não do thiếu oxy), thử nghiệm sẽ kiểm tra giả thuyết ngược lại rằng O₂ tự do (chứ không phải bảo tồn) sẽ làm giảm tỷ lệ tử vong. Cuối cùng, thiết kế thử nghiệm không thể loại trừ rằng đối với một số nhóm phụ bệnh nhân, một cửa sổ tiếp xúc với O₂ khác là phù hợp nhất.

Cho đến nay, có vẻ như nên thận trọng khi nhắm mục tiêu các giá trị PaO₂ trong phạm vi bình thường, tức là chuẩn độ PaO₂ cẩn thận để tránh cả tình trạng thiếu oxy và tăng oxy máu quá mức [158], đặc biệt là không có dấu hiệu sinh học hữu ích về mặt lâm sàng của độc tính O₂ và dữ liệu về tác động của tình trạng tăng oxy máu đối với các dấu hiệu của stress oxy hóa là không rõ ràng [10, 159–161].

References:

 

West JB. Carl Wilhelm Scheele, the discoverer of oxygen, and a very productive chemist. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2014;307(11):L811–L816. [PubMed] [Google Scholar]

West JB. Joseph Priestley, oxygen, and the enlightenment. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2014;306(2):L111–L119. [PubMed] [Google Scholar]

West JB. The collaboration of Antoine and Marie-Anne Lavoisier and the first measurements of human oxygen consumption. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2013;305(11):L775–L785. [PubMed] [Google Scholar]

Leverve XM. To cope with oxygen: a long and still tumultuous story for life. Crit Care Med. 2008;36(2):637– 638. [PubMed] [Google Scholar]

Asfar P, Singer M, Radermacher P. Understanding the benefits and harms of oxygen therapy. Intensive Care Med. 2015;41(6):1118–1121. [PubMed] [Google Scholar]

Hafner S, Beloncle F, Koch A, Radermacher P, Asfar P. Hyperoxia in intensive care, emergency, and perioperative medicine: Dr. Jekyll or Mr. Hyde? A 2015 update. Ann Intensive Care. 2015;5(1):42. [PMC free article] [PubMed]

Demiselle J, Calzia E, Hartmann C, Messerer DAC, Asfar P, Radermacher P, Datzmann T. Target arterial PO₂ according to the underlying pathology: a mini-review of the available clinical data. Ann Intensive Care. 2021;11(1):88. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Turrens J. Mitochondrial formation of reactive oxygen species. J Physiol. 2003;552(Pt 2):335–344. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Jamieson D, Chance B, Cadenas E, Boveris A. The relation of free radical production to hyperoxia. Annu Rev Physiol. 1986;48:703–719. [PubMed] [Google Scholar]

Khaw KS, Wang CC, Ngan Kee WD, Pang CP, Rogers MS. Effects of high inspired oxygen fraction during elective caesarean section under spinal anaesthesia on maternal and fetal oxygenation and lipid peroxidation. Br J Anaesth. 2002;88(1):18–23. [PubMed] [Google Scholar]

Hafner C, Pramhas S, Schaubmayr W, Assinger A, Gleiss A, Tretter EV, Klein KU, Schrabert G. Brief high oxygen concentration induces oxidative stress in leukocytes and platelets – a randomised cross-over pilot study in healthy male volunteers. Shock. 2021 doi: 10.1097/SHK.0000000000001728. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Magder S. Reactive oxygen species: toxic molecules or spark of life? Crit Care. 2006;10(1):208. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Warren CPW. The introduction of oxygen for pneumonia as seen through the writings of two McGill

University professors, William Osler and Jonathan Meakins. Can Respir J. 2005;12(2):81–85. [PubMed] [Google Scholar]

Clark JM, Lambertsen CJ. Pulmonary oxygen toxicity: a review. Pharmacol Rev. 1971;23(2):37–133. [PubMed] [Google Scholar]

Hochberg CH, Semler MW, Brower RG. Oxygen toxicity in critically ill adults. Am J Respir Crit Care Med. 2021;204(6):632–641. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Rhee SG. Cell signalling. H₂O₂, a necessary evil for cell signaling. Science. 312(5782):1882–3. [PubMed]

Sjöberg F, Singer M. The medical use of oxygen: a time for critical reappraisal. J Intern Med. 274(6):505–28.

[PubMed]

Smith JL. The pathological effects due to increase of oxygen tension in the air breathed. J Physiol. 1899;24(1):19–35. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Jackson RM. Pulmonary oxygen toxicity. Chest. 1985;88(6):900–905. [PubMed] [Google Scholar]

Robinson FR, Casey HW. Weibel .Animal model: Oxygen toxicity in nonhuman primates. Am J Pathol. 1974;76(1):175–8. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Fracica PJ, Knapp MJ, Piantadosi CA, Takeda K, Fulkerson WJ, Coleman RE, Wolfe WG, Crapo JD. Responses of baboons to prolonged hyperoxia: physiology and qualitative pathology. J Appl Physiol. 1991;71(6):2352– 2362. [PubMed] [Google Scholar]

Crapo JD, Hayatdavoudi G, Knapp MJ, Fracica PJ, Wolfe WG, Piantadosi CA. Progressive alveolar septal injury in primates exposed to 60% oxygen for 14 days. Am J Physiol. 1994;267(6 Pt 1):L797–806. [PubMed] [Google Scholar]

Calzia E, Asfar P, Hauser B, Matejovic M, Ballestra C, Radermacher P, Georgieff M. Hyperoxia may be beneficial. Crit Care Med. 2010;38(10 Suppl):S559–S568. [PubMed] [Google Scholar]

Dantzker DR, Wagner PD, West JB. Instability of lung units with low VA/Q ratio during O2 breathing. J Appl Physiol. 1975;38(5):886–895. [Google Scholar]

Demchenko IT, Welty-Wolf KE, Allen BW, Piantadosi CA. Similar but not the same: normobaric and hyperbaric pulmonary oxygen toxicity, the role of nitric oxide. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2007;293(1):L229–L238. [PubMed] [Google Scholar]

Tryka AF, Godleski JJ, Brain JD. Differences in effects of immediate and delayed hyperoxia exposure on bleomycin-induced pulmonic injury. Cancer Treat Rep. 1984;68(5):759–764. [PubMed] [Google Scholar]

Bert PL. Pression Barométrique: Recherches de Physiologie Expérimentale. Paris: G. Masson; 1878. [Google Scholar]

Behnke AR, Johnson FS, Poppen JR, Motley EP. The effect of oxygen on man at pressures from 1 to 4 atmospheres. Am J Physiol. 1934;110:565–572. [Google Scholar]

Ellman PI, Alvis JS, Tache-Leon C, Singh R, Reece TB, Kern JA, Tribble CG, Kron IL. Hyperoxic ventilation exacerbates lung reperfusion injury. J Thorac Cardiovasc Surg. 2005;130:1440. [PubMed] [Google Scholar]

Mariero LH, Rutkovskiy A, Stensløkken KO, Vaage J. Hyperoxia during early reperfusion does not increase ischemia/reperfusion injury. Eur J Cardiothorac Surg. 2012;41:149–153. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Wolbarsht ML, Fridovich I. Hyperoxia during reperfusion is a factor in reperfusion injury. Free Radic Biol Med. 1989;6:61–62. [PubMed] [Google Scholar]

Tsai A, Cabrales P, Winslow R, Intaglietta M. Microvascular oxygen distribution in the awake hamster window chamber model during hyperoxia. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2003;285:H1537–H1545. [PubMed] [Google Scholar]

Stamler JS, Jia L, Eu JP, McMahon TJ, Demchenko IT, Bonaventura J, Gernert K, Piantadosi CA. Blood flow regulation by S-nitrosohemoglobin in the physiological oxygen gradient. Science. 1997;276(5321):2034– 2037. [PubMed] [Google Scholar]

Ganz W, Donoso R, Marcus H, Swan HJ. Coronary hemodynamics and myocardial oxygen metabolism during oxygen breathing in patients with and without coronary artery disease. Circulation. 1972;45:763– 768. [PubMed] [Google Scholar]

McNulty PH, Robertson BJ, Tulli MA, Hess J, Harach LA, Scott S, Sinoway LI. Effect of hyperoxia and vitamin C on coronary blood flow in patients with ischemic heart disease. J Appl Physiol. 2007;102(5):2040– 2045. [PubMed] [Google Scholar]

Girardis M, Busani S, Damiani E, Donati A, Rinaldi L, Marudi A, Morelli A, Antonelli M, Singer M. Effect of conservative vs conventional oxygen therapy on mortality among patients in an intensive care unit: the Oxygen-ICU randomized clinical trial. JAMA. 2016;316(15):1583–1589. [PubMed] [Google Scholar]

Ridgeon E, Bellomo R, Myburgh J, Saxena M, Weatherall M, Jahan R, Arawwawala D, Bell S, Butt W, Camsooksai J, Carle C, Cheng A, Cirstea E, Cohen J, Cranshaw J, Delaney A, Eastwood G, Eliott S, Franke U, Gantner D, Green C, Howard-Griffin R, Inskip D, Litton E, MacIsaac C, McCairn A, Mahambrey T, Moondi P, Newby L, O'Connor S, Pegg C, Pope A, Reschreiter H, Richards B, Robertson M, Rodgers H, Shehabi Y, Smith I, Smith J, Smith N, Tilsley A, Whitehead C, Willett E, Wong K, Woodford C, Wright S, Young P. Validation of a classification system for causes of death in critical care: an assessment of inter-rater reliability. Crit Care Resusc. 2016;8(1):50–54. [PubMed] [Google Scholar]

Chu DK, Kim LH, Young PJ, Zamiri N, Almenawer SA, Jaeschke R, Szczeklik W, Schunemann HJ, Neary JD, Alhazzani W. Mortality and morbidity in acutely ill adults treated with liberal versus conservative oxygen therapy (IOTA): a systematic review and meta-analysis. Lancet. 2018;391(10131):1693– 1705. [PubMed] [Google Scholar]

Barbateskovic M, Schjørring OL, Krauss SR, Meyhoff CS, Jakobsen JC, B Rasmussen BS, Perner A, Jørn Wetterslev J. Higher vs lower oxygenation strategies in acutely ill adults: a systematic review with metaanalysis and trial sequential analysis. Chest. 2021;159(1):154–73. [PubMed]

ICU-ROX Investigators and the Australian and New Zealand Intensive Care Society Clinical Trials Group, Mackle D, Bellomo R, Bailey M, Beasley R, Deane A, Eastwood G, Finfer S, Freebairn R, King V, Linke N, Litton E, McArthur C, McGuinness S, Panwar R, Young P; ICU-ROX investigators the Australian and New Zealand Intensive Care Society Clinical Trials Group. Conservative oxygen therapy during mechanical ventilation in the ICU. N Engl J Med. 2020 Mar 12;382(11):989–98.

Young PJ, Bagshaw SM, Bailey M, Bellomo R, Mackle D, Pilcher D, Landoni G, Nichol A, Martin D. O₂, do we know what to do? Crit Care Resusc. 2019;21(4):230–232. [PubMed] [Google Scholar]

Young PJ, Bellomo R. The risk of hyperoxemia in ICU patients: much ado about O₂. Am J Respir Crit Care Med. 2019;200(11):1333–1335. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

Gelissen H, de Grooth HJ, Smulders Y, Wils EJ, de Ruijter W, Vink R, Smit B, Röttgering J, Atmowihardjo L, Girbes A, Elbers P, Tuinman PR, Oudemans-van Straaten H, de Man A. Effect of low-normal vs high-normal oxygenation targets on organ dysfunction in critically ill patients: a randomized clinical trial. JAMA. 2021;326(10):940–948. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

MacIntyre NR. Tissue hypoxia: implications for the respiratory clinician. Respir Care. 2014;59(10):1590– 1596. [PubMed] [Google Scholar]

Brueckl C, Kaestle S, Kerem A, Habazettl H, Krombach F, Kuppe H, Kuebler WM. Hyperoxia-induced reactive oxygen species formation in pulmonary capillary endothelial cells in situ. Am J Respir Cell Mol Biol. 2006;34(4):453–463. [PubMed] [Google Scholar]

Mantell LL, Lee PJ. Signal transduction pathways in hyperoxia-induced lung cell death. Mol Genet Metab. 2000;71(1–2):359–370. [PubMed] [Google Scholar]