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Scoperte serendipiche – Il gas esilarante, da droga per le feste a farmaco anestetico

Il gas esilarante è stato scoperto nel Settecento, ma solo nell’Ottocento un dentista, Horace Wells, ha cominciato a usarlo come anestetico. Per caso aveva notato che una persona che si era inebriata con questa sostanza a scopo ricreativo (come era a volte d’uso fare all’epoca) era insensibile al dolore. Oggi, nonostante alcune disavventure, il protossido di azoto è ancora uno dei gas usati nelle anestesie, anche per interventi chirurgici.

Tra i farmaci usati per la terapia dei pazienti Covid-19 in condizioni critiche ci sono anche gli anestetici, sostanze che non agiscono in modo diretto contro il virus, ma che per esempio, permettono di procedere in modo indolore all’intubazione, cioè all’inserimento di un dispositivo per la ventilazione nella trachea. Dopo questo intervento, che è condotto in anestesia generale, spesso è necessario mantenere i pazienti sedati onde evitare che, agitandosi, possano farsi del male. Nei casi più gravi è necessario indurre il coma farmacologico, che riduce al minimo il fabbisogno di ossigeno e aiuta il corpo a riparare i danni provocati dall’infiammazione seguita all’infezione virale. Se le terapie di supporto hanno effetto, si risveglia poi il paziente da questa sorta di “sonno artificiale”.

Non è possibile esagerare sottolineando l’importanza dell’anestesia, in tutte le sue forme. Dai reparti di terapia intensiva allo studio del dentista, passando per le sale operatorie, sono tantissimi gli ambiti della medicina moderna per cui i metodi affidabili per risparmiare il dolore ai pazienti sono indispensabili.

Fin dall’antichità i medici hanno cercato di individuare sostanze che potessero avere questo potere. A lungo furono usati l’alcol etilico e alcune piante stupefacenti, che erano sì in grado di provocare uno stato di stordimento e di conseguenza di attutire il dolore, ma provocavano anche pericolosi effetti collaterali. Era meglio di niente, certo, ma per molti secoli la chirurgia rimase di fatto una pratica brutale e poco comune.

L’anestesia vera e propria arrivò solo a metà dell’Ottocento e uno dei suoi “genitori” può essere inserito di diritto tra coloro che hanno avuto una mano dalla serendipità, ovvero dalla casualità delle scoperte scientifiche.

Quando il genio non basta

Il protagonista di questa storia è un gas: il protossido d’azoto, formula chimica N2O. A scoprirlo fu il chimico britannico Joseph Priestley, che lo descrisse col nome di aria nitrosa deflogistica nel primo volume del suo trattato Experiments and observations on different kinds of air (Esperimenti e osservazioni su diversi tipi di aria, 1774). Priestley era al tempo uno dei grandi geni della rivoluzione chimica, scopritore di molti altri composti ed elementi, tra cui anche l’ossigeno.

Fu però un altro chimico britannico, Humphry Davy, a descrivere gli effetti di questo gas sugli esseri umani. Davy era a propria volta uno scienziato geniale, che alla fine del Settecento si era messo a studiare le “arie fittizie”, come venivano chiamati all’epoca i gas che l’umanità aveva finalmente imparato a produrre artificialmente. Davy conduceva queste ricerche alla Pneumatic Institution, un centro di ricerca dedicato alle applicazioni mediche dei gas, con cui collaborava l’ingegnere James Watt. Il “papà” della macchina a vapore, Watt aveva anche ideato dei marchingegni per produrre in modo pratico le arie fittizie – protossido di azoto incluso – e somministrarle agli esseri umani.

Incuriosito da alcune testimonianze, Davy cominciò a sperimentare il protossido di azoto su se stesso e lo ribattezzò gas esilarante per via del generale effetto di benessere e euforia che provocava. Notò però anche che il protossido aveva un effetto analgesico: una persona esposta al gas non sente di fatto dolore, pur non perdendo coscienza. Lo scienziato raccontò di aver sofferto di una gengiva infiammata a causa di un dente del giudizio, ma di aver percepito la scomparsa del dolore dopo aver respirato il gas in questione, dolore che era poi ricomparso una volta svanito l’effetto. Pubblicò nel 1800 le sue osservazioni, suggerendo applicazioni in chirurgia, eppure il mondo della medicina in massima parte le ignorò. Forse l’idea era in qualche modo “troppo in anticipo” per i tempi, o forse la ragione era che il gas esilarante era diventato famoso all’epoca soprattutto come droga ricreativa. La Pneumatic Institution, senza risultati riconosciuti, chiuse dopo pochi anni.

Un dentista sfortunato

Trascorse quasi mezzo secolo prima che qualcun altro prendesse davvero coscienza delle proprietà mediche del gas esilarante. Fino a quel momento il gas (assieme ad altri, come l’etere) era stato utilizzato per animare alcune feste e spettacoli, in cui ai partecipanti veniva data la possibilità di inalarlo, sperimentando su di sé la strana ebbrezza che produceva, o anche solo di osservarne gli effetti su qualcun altro.

Il 10 dicembre 1844, ad Hartford, in Connecticut, l’imprenditore Gardner Quincy Colton stava preparando uno di questi eventi, un ibrido tra una conferenza di divulgazione scientifica e uno spettacolo teatrale. Nel pubblico era presente un dentista di nome Horace Wells: colui verso il quale si rivolse quella sera la musa della serendipità. Nel corso della performance Samuel A. Cooley, l’impiegato di una farmacia, provò il gas esilarante offerto da Colton e, poco dopo, urtò malamente una panca con la gamba; ciò nonostante, sembrò rimanere del tutto ignaro della ferita. Wells gli chiese se non sentisse dolore e Cooley rispose che, no, non si era davvero accorto di nulla.

Essendo dentista Wells sapeva bene quale problema fosse il dolore nella sua professione, e nell’effetto anestetico esercitato da quel gas intravide immediatamente una possibile applicazione. Si procurò subito da Colton un po’ di gas esilarante e lo provò su se stesso, inalandolo mentre si faceva estrarre un dente da un collega. Colpito dal risultato, nelle settimane successive Wells continuò a sperimentare il protossido di azoto sui pazienti nel suo studio: sembrava proprio funzionare.

Conscio di avere per le mani una scoperta rivoluzionaria, il dentista doveva però convincere dell’efficacia del suo metodo la comunità scientifica. Con l’aiuto di William T.G. Morton, suo ex apprendista e socio, e all’epoca studente di medicina ad Harvard, organizzò una dimostrazione presso l’università di Boston, alla fine di gennaio del 1845.

In quell’occasione però qualcosa andò storto. Mentre Wells estraeva un dente a uno studente inebriato dal gas, questo urlò, tanto che diversi medici e studenti presenti durante l’estrazione furono testimoni dell’inefficacia dell’anestetico. Non sappiamo con esattezza cosa non avesse funzionato (dopotutto l’uso del gas esilarante a questo scopo era nata appena il mese precedente), ma l’episodio segnò per Wells la fine della carriera e l’inizio della rovina. Tanto che il 24 gennaio 1848 si suicidò in prigione, recidendosi l’arteria femorale e aiutandosi con del cloroformio, un’altra sostanza che aveva cominciato a studiare come anestetico e dalla quale era diventato dipendente. Era finito in carcere dopo avere aggredito due donne con dell’acido, in preda al delirio causato dal cloroformio.

I tanti padri dell’anestesia

Dopo la disastrosa dimostrazione di Wells, e la sua tragica fine, il protossido di azoto venne di nuovo messo da parte dai medici. Successivamente Morton, l’ex-apprendista e socio di Wells, studiò ad Harvard le proprietà anestetiche di un altro gas usato all’epoca come droga ricreativa, l’etere, chiarendone gli effetti prima negli animali e poi negli esseri umani. In occasione di una dimostrazione pubblica, il 16 ottobre 1848 Morton somministrò l’etere a un tale di nome Edward Gilbert Abbott e successivamente il chirurgo John Collins Warren estrasse dalla base del collo di Abbott un tumore senza che il paziente sentisse dolore. Fu un successo: l’anfiteatro operatorio in cui era stata condotta l’operazione, sotto la cupola del Bulfinch Building (presso il Massachusetts General Hospital di Boston), da quel momento fu anche nota come Ether Dome, in italiano cupola dell’etere.

Morton si considerava l’inventore dell’anestesia, il cui nome gli fu suggerito, poco dopo la dimostrazione, dal medico Oliver Wendell Holmes. Cercò persino di brevettare l’etere dietilico col nome commerciale di letheon, provando a nascondere così che si trattava del gas noto per il suo uso ricreativo. Difendendo aggressivamente quello che considerava il suo primato, entrò in conflitto sia con Wells, che era convinto di avergli aperto la strada, sia con Charles T. Jackson, suo mentore ad Harvard, che sosteneva di averlo indirizzato nella scelta dell’etere.

Polemiche a parte, la realtà è che in quegli anni molti medici oltre a Wells e Morton avevano avuto la possibilità di osservare gli effetti di diversi tipi di gas, anche per via del loro ampio uso ricreativo, intuendone le potenzialità come anestetici. I tempi, insomma, erano davvero maturi. Come si legge nel saggio Serendipità (Raffaello Cortina Editore, 2021) del filosofo Telmo Pievani: “L’individuazione di un gas che rendesse i nervi delle sensazioni temporaneamente insensibili era, come si suol dire… nell’aria”. Non a caso in quel periodo venivano alla luce anche le proprietà anestetiche del cloroformio e si cominciava a delineare una nuova disciplina: l’anestesiologia. Uno dei primi specialisti in materia fu John Snow, medico del quale abbiamo già raccontato la storia a proposito del colera. La sua autorevolezza e la sua fama erano tali che nel 1853 osò utilizzare il cloroformio per far partorire nientemeno che la Regina Vittoria.

Il ritorno del protossido di azoto

Wells può essere considerato il vero padre dell’anestesia, poiché per primo pubblicizzò gli effetti anestetici del protossido d’azoto (in precedenza altri medici avevano fatto esperimenti simili, ma senza comunicarne i risultati). La comunità scientifica iniziò tuttavia a prendere sul serio la pratica dell’anestesia solo dopo la dimostrazione di Morton con l’etere. Con il progredire dell’anestesiologia, l’etere fu infine pressoché abbandonato in favore di gas più sicuri. Il protossido di azoto invece fu rivalutato da Gardner Quincy Colton, l’imprenditore che aveva ispirato Wells e che era a sua volta un dentista. Questi infatti dimostrò che il gas era perfetto per l’uso in odontoiatria. Ancora oggi il protossido di azoto è molto utilizzato, in quanto permette di ottenere una anestesia cosciente. Oltre che negli studi dentistici, si usa anche in sala parto. Viene inoltre impiegato in anestesia generale come coadiuvante, cioè per migliorare l’effetto di altri anestetici. Come tutti i farmaci ha delle controindicazioni ma, a differenza dell’etere, è ancora sulla lista dei farmaci essenziali dell’Organizzazione mondiale della sanità.

Stefano Dalla Casa Giornalista e comunicatore scientifico, si è formato all’Università di Bologna e alla Sissa di Trieste. Scrive su Wired Italia, Il Tascabile e altre testate. Collabora con Pikaia, il portale italiano dell’evoluzione, dalla sua fondazione. Ha scritto col pilota di rover marziani Paolo Bellutta il libro di divulgazione Autisti marziani (Chiavi di lettura Zanichelli, 2014) e ha curato molti dei libri usciti in seguito nella stessa collana.

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