Bellenbloed

VANDAAG EEN DUIK in de knipselmap. Een jaar geleden had Nature (9 oktober 2003) een verwarrend bericht over het voorkomen van decompressieziekte bij een gemengde groep dolfijnen die dood op de stranden van de Canarische eilanden waren aangetroffen. De achttien auteurs, aangevoerd door de Brit P.D. Jepson, hadden bij de autopsie luchtbellen aangetroffen in vitale organen. Omdat er in de buurt door marineschepen een sonar-oefening was gehouden lag de aanstichter van het kwaad voor de hand. Er moet meer onderzoek komen naar het effect van sonar op decompressieziekte, zeiden de auteurs.

Decompressieziekte is geen ziekte maar een tijdelijke stoornis. Het is het fysiologisch gevolg van drukverlaging boven bloed en weefselvloeistof waarin onder tamelijk hoge druk gassen waren opgelost. In het Engels wordt het fenomeen `the bends' genoemd, of ook wel caissonziekte. De verschijnselen zijn voor het eerst waargenomen bij arbeiders die lange tijd in diepe caissons hadden gewerkt aan de fundering van beroemde hangbruggen in de VS. Dat was al in de negentiende eeuw. Toen de metselaars plotseling naar boven gingen kregen ze `the bends', wat zeer pijnlijk en gevaarlijk is. Luchtbellen in de bloedbaan verhinderen de normale aanvoer van zuurstof.

Het gedrag van gassen in vloeistoffen wordt beschreven door de `wet van Henry', die nog weer ouder is dan die hangbruggen. Henry stelde vast dat de hoeveelheid gas die oplost in een vloeistof, zoals ook bloed, recht evenredig is met de (partiële) druk van het gas in het gasmengsel boven de vloeistof. Op twintig meter diepte onder water (in een caisson bijvoorbeeld) is de druk niet 1 atmosfeer maar 3 atmosfeer. Er gaat dan drie keer zoveel stikstof in het bloed in oplossing als boven water. Valt de caissondruk weg, omdat men weer naar boven gaat, dan kan gebeuren wat hier op het plaatje gebeurde met de fles sparood. Het spawater was omwille van de prik volgeladen met CO2 en raakte pardoes vèr oververzadigd toen de druk wegviel. Een beetje oververzadigd is niet zo erg, dat leidt niet gauw tot belvorming, maar hier in de spafles was het te gek.

Bij mensen, en in principe andere dieren, is het zonder uitzondering stikstof dat bellen gaat vormen. In bloed en weefselvloeistof is het gehalte aan vrije zuurstof altijd maar klein en blijft ook CO2-oververzadiging uit omdat CO2 uitstekend oplost. De decompressieziekte is van lieverlee vooral bekend geraakt van duikers, eerst beroepsduikers die met een koperen helm op naar beneden gingen, later sportduikers voorzien van persluchtflessen. Hun apparatuur is zó ingericht dat zij lucht inademen van dezelfde druk als de druk die in het omringende water heerst. Anders krijgen de borstspieren de longen niet open.

Tot zover is alles te begrijpen. Wie te lang te diep was kreeg het bloed te vol met stikstof, enzovoort. Men voorkomt belvorming door heel langzaam naar boven te gaan, dan verdwijnt de overmaat stikstof zonder dat bellen ontstaan. Ook bij de fles sparood kan dat door de dop nèt een beetje open te zetten. Is er vooraf hard met de fles geschud of getrild, waardoor al wat kiemen in het water kwamen, dan lukt dat niet makkelijk.

Maar nu de snorkelaars. En in hun kielzog de dolfijnen. Dieren dus die steeds met aan de oppervlakte ingeademde lucht naar de diepte gaan. Niet al te diep. Niet al te lang, en dan weer naar de oppervlakte terug. Kan in het bloed van zulke dieren stikstofoververzadiging ontstaan? Daar gaat het om.

Steven Vogel van het aantrekkelijke `Life's devices' (Princeton, 1988) heeft het probleem niet gezien en houdt alleen een verhandeling over het functioneren van de zwemblaas. Dat is wat anders.

De Deen Knut Schmidt-Nielsen, niet de eerste de beste, behandelt in de klassieker `Animal physiology Adaptation and environment' (Cambridge University Press, 1997) expliciet de problemen van het duiken. Hij weet aan het bovenstaande nog toe te voegen dat stikstof in dierlijk vetweefsel vijf keer zo goed oplost als in waterige vloeistof. De kansen dat snorkelaars (skin divers) decompressieziekte krijgen noemt hij klein, maar hij komt toch met een griezelige case waarbij het wel gebeurde. Een Deense zelfonderzoeker maakte in een diepe duiktank binnen een tijdsbestek van 5 uur in totaal 60 duiken naar een diepte van 20 meter en verbleef steeds ongeveer 2 minuten op de bodem. Die Deen kreeg `the bends'.

Wat het bizarre experiment voor de werkelijke wereld betekent is onduidelijk. Er moet uit worden afgeleid dat stikstof makkelijker in bloed en weefsel trekt dan dat het eruit tevoorschijn komt. Maar hoe zit het dan met zeehonden zoals de Weddell-zeehond, heeft Schmidt-Nielsen zich afgevraagd. Die duiken dieper dan 600 meter en blijven dan soms wel een uur onder water. Waarom krijgen die niet `the bends'? Omdat zeehonden uitademen voor ze ondergaan, heeft S.-N. zichzelf geantwoord. En walvissen hebben naar verhouding zulke kleine longen dat ze, hoe diep ze ook duiken, altijd maar een klein beetje extra stikstof kunnen opnemen.

Nee, nee, het zit anders schrijft het zeezoogdierboek `Biology of marine mammals' van John Reynolds en Sentiel Rommel (Smithsonian Institution Press, 1999). Bij zeehonden en walvissen wordt de verbinding tussen longblaasjes en bronchiën onder hoge druk dichtgeknepen. Beneden 20 meter is er gewoon geen uitwisseling meer tussen longlucht en bloed.

Lezer! De kwestie is dat uit een artikel in Science van 24 december blijkt dat het ànders zit, maar niet hoe anders. Om embargo-technische redenen mag er hier met geen woord over gerept worden. `We cannot make any exceptions'. Maar sinds een paar dagen is het AW-labo doende om een mengsel van water en vloeibaar vet in een plastic cilinder afwisselend onder hoge luchtdruk te brengen en weer te laten expanderen. De proeven gaan door tot in het papje met behulp van laagfrequent geluid gasbellen zijn op te wekken.