Ossigeno sopra le nuvole
Uno studio ha analizzato se erogare in modo continuo ossigeno supplementare durante i voli ad alta quota possa danneggiare il cervello.
La perdita di pressione ad alta quota è letale, come dimostrano la morte della star del golf Payne Stewart nel 1999 e le 121 vittime del volo 522 della Helios Airways in Grecia nel 2005. Le maschere di ossigeno forniscono ossigeno al corpo anche quando l’aria è rarefatta e salvano vite. Tuttavia, vi sono indicazioni che un apporto di ossigeno costantemente elevato ─ ad esempio per i piloti militari ─ potrebbe danneggiare il cervello. Uno studio di Eurac Research ha ricreato queste condizioni di volo nel centro per la simulazione di climi estremi terraXcube.
Negli aerei senza cabina pressurizzata ─ cioè senza pressione dell’aria regolata artificialmente come negli aerei commerciali ─ l’ossigeno supplementare è raccomandato o addirittura obbligatorio al di sopra di una certa altitudine. Questo perché più si vola in alto, più l’aria diventa “sottile” e il nostro corpo riceve meno ossigeno. Ma che effetto ha questo apporto artificiale di ossigeno sul nostro cervello, sul nostro sangue e sulla nostra concentrazione? Questo è esattamente quello che un gruppo di ricerca ha studiato nel cosiddetto studio Hypoxiflight. Nel terraXcube, il centro per la simulazione di climi estremi di Eurac Research, sono state simulate condizioni di volo realistiche per piloti e passeggeri civili, in condizioni rigorosamente controllate e standardizzate.
Volare ad alta quota in laboratorio
La simulazione ha avuto luogo nel terraXcube, una struttura di ricerca all’avanguardia a Bolzano, dove è possibile simulare in modo realistico condizioni ambientali quali freddo, vento e alta quota. Dodici volontarie e volontari sani (con un’età media di 36 anni e sottoposti a controllo medico) hanno “volato” per tre ore ad altitudini variabili tra i 2.500 e i 4.500 metri, con diverse quantità di ossigeno aggiuntivo fornite loro tramite maschera Venturi. La concentrazione di ossigeno inalata è stata gradualmente aumentata: dal 35 al 50 per cento e dal 60 al 100 per cento. Le maschere Venturi sono utilizzate anche in ambito clinico e consentono una regolazione particolarmente precisa del contenuto di ossigeno nell’aria respirata, indipendentemente dalla velocità o dalla profondità della respirazione della persona sottoposta al test. Questo le rende ideali per studi controllati in cui è necessario misurare in modo affidabile anche i più piccoli cambiamenti fisiologici. La domanda che il team di ricerca si poneva era: respirare aria ricca di ossigeno a queste altitudini porta allo stress ossidativo, cioè a una condizione in cui nell’organismo si producono più radicali liberi di quanti se ne possano neutralizzare? Questo fenomeno danneggia le nostre cellule, soprattutto quelle cerebrali. Per ottenere dati il più possibile precisi, i partecipanti sono stati sottoposti a un monitoraggio medico approfondito. Un sottile catetere è stato inserito in un’arteria. Questo ha permesso di misurare continuamente la pressione sanguigna e i livelli di ossigeno nel sangue. Inoltre, il team di ricerca ha prelevato campioni di sangue a intervalli regolari per analizzare due marcatori tipici dello stress ossidativo: malondialdeide modificata LDL (M-LDL), una molecola di grasso ossidato nel sangue, e glutatione perossidasi 1 (GPX1), un enzima endogeno che tiene sotto controllo i processi ossidativi dannosi nel corpo. Allo stesso tempo, sono stati effettuati test psicologici per verificare concentrazione e reattività in condizione di volo simulato.
Nessuno stress ossidativo, nonostante gli alti livelli di ossigeno
Lo scopo dello studio era verificare se la somministrazione di ossigeno supplementare in condizioni di volo aumenti lo stress ossidativo nell’organismo. L’analisi dei campioni di sangue ha mostrato che, nonostante l’aumento significativo dei livelli di ossigeno nel sangue arterioso (in alcuni casi oltre 160 mmHg), non sono stati riscontrati cambiamenti significativi in nessuno dei due marcatori di stress analizzati. I singoli partecipanti hanno mostrato valori leggermente aumentati o diminuiti, ma senza deviazioni evidenti o preoccupanti. Tuttavia, è stata fatta un’osservazione interessante: il valore di GPX1 tendeva ad aumentare leggermente di più nelle persone anziane. Sono necessari ulteriori studi per determinare se questo dato sia rilevante.
Incidenti reali: il pericolo della depressurizzazione in volo
Due tragici incidenti aerei hanno dimostrato in modo drammatico quanto possa essere fatale una perdita di pressione ad alta quota, soprattutto se viene a mancare l’ossigeno. Nel 1999, il Learjet del golfista statunitense Payne Stewart perse la pressione in cabina poco dopo il decollo. L’equipaggio e i passeggeri caddero presumibilmente in stato di incoscienza nel giro di pochi minuti. Il jet volò senza pilota nello spazio aereo degli Stati Uniti per diverse ore, finché non esaurì il carburante e si schiantò: nessuno a bordo sopravvisse. Pochi anni dopo, nel 2005, un incidente simile si verificò a bordo del Boeing 737-300 del volo 522 della Helios Airways. Il rifornimento di ossigeno non funzionò a causa di un sistema di pressurizzazione impostato in modo errato. L’aereo continuò a volare in modalità pilota automatico fino a schiantarsi vicino ad Atene. Tutte le 121 persone a bordo morirono. È considerato uno degli incidenti più gravi causato della perdita di coscienza per ipossia dell’aviazione civile.
Cosa significa questo per chi vola?
“Il risultato è rassicurante e soprattutto ha grande rilevanza nella pratica”, sottolinea il responsabile dello studio Nikolaus Netzer di Eurac Research. “I normali livelli di ossigeno fino al 60 per cento nell’aviazione civile sono innocui da un punto di vista fisiologico. Sia per il personale di volo che per i passeggeri”, continua Netzer. “Le maschere di ossigeno possono salvare la vita, soprattutto in situazioni di emergenza, come un calo di pressione in cabina”. Un’osservazione interessante: una partecipante si è fatta prendere dal panico quando ha indossato la maschera, ha iperventilato e ha lamentato vertigini. Queste reazioni – innescate dallo stress psicologico e non dall’ossigeno supplementare – possono essere problematiche in caso di emergenza. Uno dei risultati dello studio riguarda il fatto che in futuro l’addestramento alla respirazione e la preparazione mentale potrebbero diventare importanti per il personale di volo tanto quanto le attrezzature tecniche.
Lo studio Hypoxiflight conferma che l’ossigeno supplementare durante i voli ad alta quota non è pericoloso, ha un’utilità ed è sicuro. Lo studio conferma quindi le misure di protezione esistenti nell’aviazione civile.
Lo studio “Oxidative Stress Reaction to Hypobaric-Hyperoxic Civilian Flight Conditions”, pubblicato su Biomolecules, è disponibile al seguente link: https://doi.org/10.3390/biom14040481.
Cosa succede in caso di abbassamento di pressione in aereo?
- Sicurezza tecnica:
Gli aerei moderni mantengono artificialmente la pressione in cabina a un livello sicuro. Diverse valvole di sicurezza e meccanismi di protezione strutturale assicurano che non si verifichino sollecitazioni incontrollate in caso di improvvisa perdita di pressione.
- Maschere di ossigeno automatiche:
A partire da un’altitudine di 4.200 metri, le maschere di ossigeno vengono rilasciate automaticamente dal soffitto della cabina. Forniscono ossigeno ai passeggeri per circa 15 minuti, il tempo sufficiente per scendere a un’altitudine sicura. L’equipaggio della cabina di pilotaggio ha accesso a riserve di ossigeno più lunghe.
- Discesa di emergenza:
In caso di abbassamento della pressione, i piloti iniziano immediatamente una discesa rapida, in genere al di sotto dei 10.000 piedi (circa 3.000 metri), dove non è necessario un ulteriore apporto di ossigeno. In alcuni modelli di aeromobili, questa discesa è semi-automatica grazie a speciali sistemi di sicurezza.
- Comportamento dei passeggeri:
Dal momento in cui si verifica la perdita di pressione, ogni secondo è importante: gli studi dimostrano che le funzioni cognitive possono diminuire già dopo pochi secondi. Entro 30 secondi, molti passeggeri non sono più in grado di eseguire correttamente azioni semplici, come indossare una maschera. Per questo motivo, in caso di emergenza, i passeggeri dovrebbero indossare immediatamente la maschera e solo dopo aiutare le altre persone.
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