A lume di candela…

Ogni produzione di energia comporta la presenza di un combustibile. In biologia il combustibile è formato da lipidi (grassi) e da glucidi (idrati di carbonio o zuccheri), in speciali situazioni, per esempio nel coma, anche da proteine. Serve anche un comburente, sappiamo che gli esseri viventi di superficie, piante comprese, usano l’ Ossigeno ( O2) come accettore di protoni (H+)

Il rapporto combustibile / comburente si chiama quoziente respiratorio, si scrive

$Qr=( dot C O_2)/(dot V O_2)$ con C e V accentate.

Al numeratore c’è l’anidride carbonica, prodotta dall’organismo (biologico o vegetale) in massima parte durante le ore notturne; per questo molte persone non mettono piante nella stanza dove dormono, al denominatore dell’equazione c’è l’ossigeno consumato.

Questa espressione descrive parzialmente la parte notevole di ciò che indichiamo “metabolismo”.

Gli organismi in vita (e in buona salute) tendono a mantenere e lottano per la costanza di questo rapporto. Comunemente esso varia tra 1 (appena mangiato un pasto ricco di zuccheri) e 0,7 dopo qualche ora di digiuno. Il risultato della reazione è lo stesso che se bruciassimo una candela (composta di sola stearina, ma allora avremmo un Qr pari a 12!). Se dessimo da mangiare ad una mucca il risultato sarebbe identico: caloree da un lato, energia metabolica dall’altro per movimento, muscoli, crescita etc.

Un vero trionfo della teoria di Mitchel, premio Nobel per la teoria chemiosmotica in cui analizza la produzione di energia metabolica in corpuscoli nelle cellule chiamati microsomi.

Anche con Mitchel faremo “tre passi nel delirio”.

Dopo tre ore da un pasto normale abbiamo un Qr pari a 0,85 che rappresenta un valore medio.

Si calcola che con questo valore, un litro di ossigeno consumato produca 4,625 Kal (chilocalorie ovviamente, si parla di “cal o piccole calorie” solo in biochimica).

La determinazione del quoziente respiratorio prima dell’avvento della microelettronica si faceva raccogliendo l’aria espirata in grossi palloni di lattice, miscelandone il contenuto e analizzandone i gas, a vari carichi di lavoro.

Nella vita di tutti i giorni, per febbre, aumento notevole di lavoro o per il semplice stato di digiuno o diabete il Ph o acidità dell’organismo (Potentia Hidrogeni degli Alchimisti), si abbassa per presenza di acidi come acteone, acido lattico, acido acetico o piruvico in circolo.

Quando i bambini fanno una scorpacciata di cioccolata, nelle urine compare grasso volatile (acetone, idrossibutirrico) non completamente metabolizzato, rilevabile dall’odore o meglio da una cartina per le urine che cambia colore con l’acidità. Accompagna il tutto mal di pancia, vomito e diarrea (come nei diabetici che si scompensano) e segue poi caratteristicamente febbre.

Le mamme esperte alzano il Qr e idratano somministrando niente altro per bocca che liquidi zuccherati, tenendo conto del vomito, quasi sempre presente.

L’uso di vitamine del gruppo B che funge da coenzima del metabolismo degli zuccheri potrebbe andare bene solo quando non sia presente vomito. In presenza di vomito i farmaci per via orale (enterica) non si assorbono. Si ricorre alla via paraenterica (un’altra via di somministrazione qualunque), che spesso è sinonimo di iniezioni, endovena o intramuscolo, ma anche inalazione!

Macchine di precisione rilevano il Qr associato a prodotti catabolici dell’azoto nelle urine permettendo cosi di sorvegliare e completare, nel caso dello sport, il body building, la costruzione cioè della massa muscolare (scultura) ma ancora di più in terapia intensiva, la prognosi del paziente e la costruzione preservazione della massa muscolare.

Per ogni grammo di azoto fissato nell’organismo (in prevalenza muscoli) occorre assumere dalle 150 alle 250 Kal Chilocalorie giornaliere.

Il metodo dunque ha risvolti favolosi nelle sue varie applicazioni.

Molti studi hanno messo in relazione, ormai da anni, la migliore sopravvivenza nella terapia intensiva e nei grandi interventi operatori, dei pazienti capaci di (almeno) raddoppiare, la propria gittata cardiaca denominata Q. Dopo il trauma ci aspettiamo dunque che le gittate Cardiache dei pazienti raddoppino a oltre (6-8 litri /minuto) rispetto al normale anche se da una revisione critica dei recuperati e sopravvissuti, dal campo di battaglia sin dai tempi del Vietnam alcuni dati sono discordanti e dimostrano che la pressione bassa nelle prime ore del trauma favorisca certi tipi di evoluzione del trauma stesso.

Shoemaker aveva dimostrato la migliorata sopravvivenza in pazienti, acuti, dopo aver impiantato cateteri che portavano liquidi freddi dall’avambraccio al cuore. Era in grado così di misurare per diluizione termica o colorimetrica la gittata cardiaca. Sul monitor appare nettissima, dopo l’iniezione, la funzione sinusoidale del massimo di concentrazione per poi arrivare al minimo. Si fanno due o tre iniezioni del colorante e si tiene conto del valore medio. Il calcolatore fa il resto, tenendo conto dei parametri di saturazione e emoglobina.

L’avvento di un grosso macchinario denominato “lavatrice”, che misura il consumo di ossigeno e rende possibile il calcolo di gittata cardiaca senza cateteri intravasali fu salutato con simpatia. Dopo infinite tarature e messe a punto, (Warning, sensor adrift , necessita di curarizzazione del paziente) cui non entreremo in dettaglio, il dott Benedetto, misurò cinquanta pazienti ricoverati acutamente, nelle prime dodici ore dal ricovero. La macchina misura il quoziente respiratorio dei pazienti e in questa tabella a doppia entrata riporta quanti esaminati avevano all’ingresso un valore al di sopra del quoziente medio e quanti al di sotto. L’altra entrata di tabella riporta il numero dei pazienti usciti dal reparto versus deceduti. Tutti erano connessi all’apparecchio di respirazione meccanica. La mortalità globale è del 24%, nel gruppo con Qr >1 scende a zero, ma nel gruppo Qr minore di 0,8 sale al 54%.

L’istituto Mario Negri stima una mortalità media in tutte le rianimazioni d’Italia del 28 %, quindi il campione anche se un pò scarso, appare in linea con le stime nazionali.

In Italia, a sentire i diretti interessati, tutti fanno cose eccezionali o significative ma che significato hanno queste parole in senso scientifico? Occorre quindi riflettere un attimo quando ci vengono proposti i risultati di un lavoro e stabilire quali sono i parametri per respingere o accettare una ipotesi che ci viene proposta.

Scientificamente si accettano affermazioni che hanno il 95% di probabilità di essere vere per cui qui sotto verifichiamo con un metodo (test Chi quadrato) se l’ipotesi fatta, cioè che vi sia differenza tra i due gruppi (sopra e sotto 0,85) sia valida al 95%.

L’ipotesi di partenza è che non vi siano differenze e la chiamiamo H0. Se il test restituisce un valore al di sopra di quello di significatività (val a dire un valore di P maggiore di 0,05) si respinge l’ipotesi nulla e si accetta che vi siano delle differenze significative.

  Morti Vivi totale
Qr > 81 0 28 28
Qr < 81 12 10 22
  12 38 50

In altre parole i dati ottenuti in una ricerca sono indicativi di una sostanziale verità o sono il frutto della nostra pesonale visione del mondo? Nel nostro caso vi è una differenza significativa di prognosi, tra i due tipi di malati con Qr diverso all’ingresso?

Per verificare la nostra ipotesi e cioè che il gruppo con Qr più basso corra maggior pericolo, ricostruiamo dunque la stessa tabella con le mortalità uguale del 24%, quella cioè che ci saremmo aspettati dalla media nazionale se non vi fosse differenza.

  Morti Vivi totale
Qr > 81 6 22 28
Qr < 81 6 16 22
  12 38 50

A questo punto sapendo che il risultato del test al di sopra di 3,5 (o molto al di sotto per altri motivi) è significativo per una importante differenza, procediamo a calcolare il $\chi ^2$ (Chi quadrato).

Sottraiamo per prima cosa i rispettivi valori delle due matrici ottenute

22 28
16 22

otteniamo

6 -6
-6 6

eleviamo al quadrato

36 36
36 36

dividiamo i valori ottenuti per la tabella dei risulati teorici

6 22
6 16

otteniamo

6 ,63
6 2,25

Il “Chi” $\chi$ è la somma di questi quattro numeri e in questo test è pari a 16. E’ molto maggiore di 3,5 che rappresenta lo spartiacque tra i valori normali e quelli significativi.

Il mio calcolatore, molto piu veloce nel fare i conti, dà anche un indice P che è molto piu comodo da valutare e in questo caso, più piccolo del valore 0,05 (5%) comunemente accettato come significativo, restituisce un risultato P < 0,000532.

La P (probabilità) afferma che ho meno di 532 probabilità su un milione di non sbagliare rigettando ( l’ipotesi nulla; non vi sono differenze tra i due gruppi) e affermando che i pazienti con Qr inferiore a 0,8 hanno probabilità di morire molto maggiori.

Resta da vedere perché !

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