概述

一氧化碳（carbon monoxide）是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)刺激性的無(wú)機(jī)小分子氣體。在水中的溶解度極低，極難溶于水?？諝饣旌媳O限為12.5%~74%。一氧化碳進(jìn)可以和人體血液中的血紅蛋白結(jié)合并產(chǎn)生碳氧血紅蛋白，從而使人體內(nèi)的各個(gè)組織細(xì)胞缺氧，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡，具有一定毒性。由于一氧化碳無(wú)色、無(wú)味，故在日常生活中容易被忽略從而存在極大的安全隱患。尤其是家中居室通風(fēng)性較差時(shí)煤氣和液化氣泄漏或礦井中一氧化碳泄漏，造成的影響最大。1846年，法國(guó)的生理學(xué)家Claude Bernard為了對(duì)一氧化碳的毒性進(jìn)行研究，讓狗吸入了一氧化碳?xì)怏w后，發(fā)現(xiàn)狗的血液顏色會(huì)變得更鮮艷。后來(lái)我們就用血液變鮮紅這一現(xiàn)象來(lái)作為一氧化碳中毒的一種臨床表現(xiàn)。

一氧化碳，通常狀況下為是無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體。

分子結(jié)構(gòu)

CO分子是由一個(gè)C原子和一個(gè)O原子結(jié)合成的異核雙原子分子，分子形狀為直線形。

而按照分子軌道法（分子軌道理論），可以自然地得到CO分子具有三重鍵的結(jié)構(gòu)。按照分子軌道法，CO分子軌道是由C原子軌道和O原子軌道組合而成的，CO分子軌道形成式為：

性質(zhì)

物理性質(zhì)上，一氧化碳的熔點(diǎn)為-205℃，沸點(diǎn)為-191.5℃，難溶于水（20℃時(shí)在水中的溶解度為0.002838g），不易液化和固化?；瘜W(xué)性質(zhì)上，一氧化碳既有還原性，又有氧化性，能發(fā)生氧化反應(yīng)（燃燒反應(yīng)）、歧化反應(yīng)等。

應(yīng)用領(lǐng)域

化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、此外，一氧化碳常用于魚(yú)、肉、果蔬及袋裝大米的保鮮，特別是生魚(yú)片的保鮮，又因可以使肉質(zhì)品色澤紅潤(rùn)而被作為顏色固定劑。

傳感器

基本原理

紅外光譜吸收型光纖一氧化碳傳感器是根據(jù)每種氣體的固有吸收光譜,當(dāng)被檢測(cè)的氣體吸收波長(zhǎng)和傳感器中光源的發(fā)射波長(zhǎng)吻合時(shí),會(huì)發(fā)生共振吸收現(xiàn)象。

煤礦一氧化碳傳感器的改造

改造后的系統(tǒng)主要由光源、傳感器、光電轉(zhuǎn)換部分、數(shù)據(jù)處理部分和鎖相濾波部分組成。其中,光源部分、傳感器、光電轉(zhuǎn)換部分采用模擬電路，檢測(cè)數(shù)據(jù)處理部分采用數(shù)字電路。

改造后一氧化碳傳感器系統(tǒng)原理圖

中毒

診斷

一般情況下，一氧化碳中毒的診斷依據(jù)與其他方式中毒存在相似之處，如是否曾經(jīng)有過(guò)毒物接觸史、常見(jiàn)的臨床表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)室檢查等，但是一氧化碳中毒與其他中毒存在差異，一氧化碳中毒的患者其臨床表現(xiàn)呈現(xiàn)多樣性，一氧化碳的來(lái)源比較廣泛，所有易燃物發(fā)生不完全燃燒均能產(chǎn)生一氧化碳，由此，在對(duì)此類患者進(jìn)行診斷時(shí)，需要仔細(xì)詢問(wèn)患者的情況及發(fā)病史等，有利于盡早進(jìn)行診斷。一般常見(jiàn)的一氧化碳中毒表現(xiàn)是頭痛、頭昏及意識(shí)障礙等。據(jù)報(bào)道，存在3%~13%的一氧化碳患者的主要臨床表現(xiàn)是昏迷，出現(xiàn)一氧化碳中毒時(shí)，大部分患者的肌張力出現(xiàn)異常的上升，其腱反射出現(xiàn)明顯的亢進(jìn)現(xiàn)象，因此，對(duì)于出現(xiàn)昏迷的患者而言，應(yīng)該考慮是否存在一氧化碳中毒的可能性。實(shí)驗(yàn)室檢查方面，呼出氣與血液中的一氧化碳濃度具有明顯的相關(guān)性，對(duì)于疑似一氧化碳中毒的患者，檢測(cè)其血液碳氧血紅蛋白的濃度，對(duì)診斷有一定的價(jià)值，但是其易受到檢測(cè)時(shí)間及接受氧療的影響，因此，目前只是作為定性診斷指標(biāo)之一。對(duì)于不存在吸煙史的患者，如果血液碳氧血紅蛋白的濃度＞10%，需要考慮是否存在一氧化碳中毒的可能。

機(jī)制

缺血缺氧學(xué)說(shuō)是一氧化碳中毒的經(jīng)典學(xué)說(shuō)之一，一氧化碳與血紅蛋白高度親和，造成血紅蛋白攜帶氧能力下降，在線粒體中，一氧化碳直接與細(xì)胞色素Ｃ氧化酶或間接與細(xì)胞色素P450系統(tǒng)中的酶結(jié)合，造成呼吸鏈傳遞障礙，氧氣利用困難，導(dǎo)致組織缺氧，當(dāng)一氧化碳中毒導(dǎo)致心臟損傷引起低血壓時(shí)，腦動(dòng)脈供血不足，腦組織缺血，一氧化碳繼發(fā)缺氧會(huì)造成大腦皮質(zhì)、白質(zhì)、海馬、基底核等部位損傷，進(jìn)而影響患者的臨床癥狀，氧化應(yīng)激也是一氧化碳中毒的機(jī)制之一。一氧化碳可與離子通道、可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶、一氧化氮、一氧化氮合酶、線粒體、細(xì)胞色素、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶以及黃嘌呤氧化酶相作用，產(chǎn)生活性氧類包括過(guò)氧化氫、臭氧、一氧化氮等，ROS產(chǎn)生過(guò)多或抗氧化防御系統(tǒng)失衡可能導(dǎo)致細(xì)胞損傷以及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的廣泛破壞。因此，體內(nèi)氧化劑/抗氧化劑失衡可能在一氧化碳毒性中具有重要的病理生理學(xué)作用。

也有學(xué)者將急性一氧化碳中毒損傷歸因于交感神經(jīng)末梢分泌增加，導(dǎo)致兒茶酚胺危象，進(jìn)而使中腦邊緣系統(tǒng)包括蒼白球多巴的水平升高，造成急性神經(jīng)損傷，一氧化碳中毒使深部白質(zhì)的突觸或少突膠質(zhì)細(xì)胞中的兒茶酚胺(去甲腎上腺素/多巴胺)持續(xù)在較高水平，導(dǎo)致軸突損傷或繼發(fā)性髓鞘損傷，最終導(dǎo)致深部白質(zhì)神經(jīng)損傷延遲，影響尾狀核，可能導(dǎo)致帕金森樣癥狀。

此外，一氧化碳中毒也可能與免疫反應(yīng)有關(guān)，THOM等認(rèn)為，一氧化碳中毒導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化物丙二醛產(chǎn)生，丙二醛可與髓鞘堿性蛋白形成丙二醛MBP加合物，引起免疫反應(yīng)，隨著巨噬細(xì)胞和CD4淋巴細(xì)胞的流入以及活化小膠質(zhì)細(xì)胞的增加MBP將失去其正常的陽(yáng)離子特征，導(dǎo)致蛋白酶攻擊增強(qiáng)，抗體識(shí)別能力受到影響，從而產(chǎn)生相應(yīng)的免疫炎癥反應(yīng)，造成患者神經(jīng)癥狀改變。

治療

高壓氧治療

目前最有效的治療一氧化碳中毒的方法為HBOT，高壓氧艙中的壓力大于大氣壓，可將氧氣通過(guò)呼吸道壓入肺組織，通過(guò)增加氣壓或氧分壓發(fā)揮治療作用。

在正常大氣環(huán)境中，COHB的半衰期為320min，而HBOT可將COHB的半衰期降至20min，第10屆歐洲高壓醫(yī)學(xué)共識(shí)會(huì)議一氧化碳中毒的Ⅰ級(jí)推薦治療方案如下：

1.應(yīng)用HBOT。在院前急救治療中給予所有一氧化碳中毒患者應(yīng)用100％氧氣。

2.無(wú)論COHB水平如何對(duì)于入院時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)意識(shí)、循環(huán)、呼吸改變以及精神心理癥狀的患者應(yīng)予以HBOT。

3.無(wú)論COHB水平及臨床癥狀如何，對(duì)于所有一氧化碳中毒的孕婦均應(yīng)進(jìn)行HBOT。

4.不推薦暴露于一氧化碳環(huán)境超過(guò)2412h的無(wú)癥狀患者接受HBOT，Ⅲ級(jí)推薦認(rèn)為12ｈ常壓氧或HBOT治療輕度一氧化碳中毒患者是合理的huang等的回顧性研究指出，已接受≥２次HBOT的一氧化碳中毒患者的死亡率低于僅接受1次HBOT的患者，特別是年齡<２０歲和急性呼吸衰竭患者HBOT可減少一氧化碳中毒后的神經(jīng)心理后遺癥，但目前關(guān)于其預(yù)防心肌損傷的研究較少，一項(xiàng)回顧性研究指出在一氧化碳中毒后22.5ｈ內(nèi)接受HBOT能夠有效預(yù)防DEEAＤＥＡＣＭＰ的發(fā)生，另有病例報(bào)道顯示HBOT后可發(fā)生非驚覺(jué)性癲癇持續(xù)狀態(tài)，如果HBOT后患者的精神狀態(tài)未見(jiàn)好轉(zhuǎn)，應(yīng)立即完善腦電圖檢查，以除外癲癇持續(xù)狀態(tài)。

總之，絕大部分一氧化碳中毒患者應(yīng)接受HBOT，直至COHB水平降至≤３％或臨床癥狀完全消失。此外，HBOT與患者急性期和1年內(nèi)死亡率降低有關(guān)，

肺部光療

光療可選擇性地從血紅蛋白中解離一氧化碳，而不影響血紅蛋白對(duì)氧的親和力，并在復(fù)蘇的早期階段提高血漿乳酸清除率波長(zhǎng)為800—1060ｎｍ的低能級(jí)激光可促進(jìn)氧合血紅蛋白中氧的釋放，并改善毛細(xì)血管向周?chē)M織的氧供。直接肺部光療法可有效促進(jìn)COHB中一氧化碳的解離，使COHB半衰期降低38％，內(nèi)膜內(nèi)光纖傳導(dǎo)可在不開(kāi)胸的情況下提高一氧化碳的清除率，使COHB半衰期降低16％，化學(xué)發(fā)光可作為治療一氧化碳中毒的替代光源，通過(guò)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)在胸膜腔產(chǎn)生光線，提高一氧化碳清除率，使COHB的半衰期降低12％，但由于人體肺表面積較大以及光的穿透性等因素，導(dǎo)致肺光療法尚不能用于人類一氧化碳中毒的治療，非侵入性的光傳輸方法(替代光源、光纖傳遞)在小鼠一氧化碳中毒的成功應(yīng)用將為人類一氧化碳中毒的治療提供新策略。

丁基苯酞

丁基苯酞能有效改善慢性、間歇性低氧血癥引起的認(rèn)知功能障礙，保護(hù)細(xì)胞免受缺血缺氧性損傷，同時(shí)還能維持線粒體功能、平衡抗凋亡基因與促凋亡基因的水平，鈣蛋白酶是一種鈣激活的半胱氨酸蛋白酶，廣泛表達(dá)于細(xì)胞線粒體中，間歇性缺氧可顯著增加鈣蛋白酶1的活性，升高機(jī)體ＲＯＳ和Ｃａ２＋的水平，造成細(xì)胞內(nèi)Ｃａ２＋穩(wěn)態(tài)失衡，導(dǎo)致細(xì)胞存活率下降，功能破壞，丁基苯酞可以平衡鈣蛋白酶1的表達(dá)，通過(guò)維持海馬超微結(jié)構(gòu)的完整性改善認(rèn)知功能，可能在一氧化碳中毒大鼠的腦組織中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)的作用，Ｘｉａｎｇ等研究表明丁基苯酞并不會(huì)增加藥物性肝損傷和肝腎功能衰竭的發(fā)生，同時(shí)不會(huì)顯著影響體內(nèi)的血糖和血脂水平，另有研究表明，丁基苯酞聯(lián)合間充質(zhì)干細(xì)胞治療ＤＥＡＣＭＰ更加有效。因此，丁基苯酞對(duì)于改善一氧化碳中毒患者的認(rèn)知功能有極大的幫助。

治療DEACMP的藥物

地塞米松

糖皮質(zhì)激素具有強(qiáng)烈的抗炎作用，可抑制人體免疫系統(tǒng)ＭＢＰ由少突膠質(zhì)細(xì)胞分泌，并在髓鞘表面表達(dá)是中樞神經(jīng)細(xì)胞的主要成分，一氧化碳中毒可導(dǎo)致ＭＢＰ水平變化和抗原改變，發(fā)生抗原抗體反應(yīng).自發(fā)免疫反應(yīng)可誘導(dǎo)急性ＤＥＡＣＭＰ的發(fā)生地塞米松可通過(guò)抑制免疫應(yīng)答反應(yīng)預(yù)防脫髓鞘疾病并防止ＤＥＡＣＭＰ的發(fā)生Ｌｉ等的研究表明：與單獨(dú)ＨＢＯＴ相比，地塞米松聯(lián)合ＨＢＯＴ可顯著降低一氧化碳中毒小鼠體內(nèi)的ＭＢＰ水平，Ｘｉａｎｇ等的研究發(fā)現(xiàn)，與只接受ＨＢＯＴ的ＤＥＡＣＭＰ患者相比，接受ＨＢＯＴ聯(lián)合５ｍｇ/ｄ或10ｍｇ/ｄ地塞米松治療患者的簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表評(píng)分顯著升高(P＝０.037)。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院卒中量表評(píng)分和腦脊液中ＭＢＰ的水平顯著降低，且未顯著增加不良事件的發(fā)生率。因此，地塞米松可以作為ＤＥＡＣＭＰ的預(yù)防用藥及潛在的治療用藥.

乙酰膽堿酯酶抑制劑

煙堿膽堿能系統(tǒng)可能對(duì)ＤＥＡＣＭＰ有影響Ｏｃｈｉ等發(fā)現(xiàn)ＤＥＡＣＭＰ大鼠海馬煙堿乙酰膽堿受體3的表達(dá)顯著減少，小腦乙酰膽堿受體的表達(dá)顯著增加。因此ＡＣｈＥＩ可增強(qiáng)海馬乙酰膽堿能神經(jīng)元的功能，從而防止一氧化碳再激活導(dǎo)致的神經(jīng)元遲發(fā)性死亡。此外，ＡＣｈＥＩ具有多效性，通過(guò)在皮質(zhì)和海馬神經(jīng)元中發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡作用，增加Ｂ細(xì)胞淋巴瘤/白血病-２的表達(dá)，刺激煙堿乙酰膽堿受體，激活磷脂酰肌醇-３-激酶/蛋白激酶Ｂ途徑，抑制糖原合酶激酶-３表達(dá)從而起到神經(jīng)保護(hù)作用，Yangiha等報(bào)道了2例老年女性ＤＥＡＣＭＰ患者，經(jīng)ＡＣｈＥＩ治療后認(rèn)知功能得到改善。因此，ＡＣｈＥＩ可能是ＤＥＡＣＭＰ的潛在治療藥物之一。

蘿卜硫素

神經(jīng)細(xì)胞凋亡是一氧化碳中毒后急性腦梗死和ＤＥＡＣＭＰ的重要機(jī)制之一，目前已知的調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的通路有線粒體通路、死亡受體通路和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路，其中線粒體通路是最常見(jiàn)的凋亡信號(hào)通路，蘿卜硫素是抗氧化劑，可增強(qiáng)線粒體功能，尤其是產(chǎn)生ＡＴＰ的能力，研究發(fā)現(xiàn)中劑量的蘿卜硫素可顯著改善一氧化碳中毒大鼠的認(rèn)知功能，增強(qiáng)抗氧化防御，減輕線粒體超微結(jié)構(gòu)損傷，從而對(duì)急性一氧化碳中毒導(dǎo)致的腦損傷發(fā)揮積極作用，故蘿卜硫素可能成為治療ＤＥＡＣＭＰ的新方案之一。

粒細(xì)胞集落刺激因子

一氧化碳中毒可導(dǎo)致血液中Ｇ-ＣＳＦ明顯增加，Ｇ-ＣＳＦ被認(rèn)為是一種新型神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)劑。研究發(fā)現(xiàn)，Ｇ-ＣＳＦ可通過(guò)刺激血紅素加氧酶-1的表達(dá)發(fā)揮抗炎、抗氧化作用。同時(shí)，Ｇ-ＣＳＦ還可以刺激髓鞘再生，改善一氧化碳中毒造成的血腦屏障通透性增高，保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。此外，Ｇ-ＣＳＦ通過(guò)刺激Ｊａｎｕｓ激酶２-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3和磷脂酰肌醇-３-激酶/蛋白激酶Ｂ途徑，抵抗一氧化碳中毒后因心肌缺血所致的凋亡途徑，Ｈａｓｈｅｍｚａｅｉ等的研究也證明，在一氧化碳中毒后連續(xù)５ｄ給予100μｇ/ｋｇ的Ｇ-ＣＳＦ與對(duì)照組相比，在總蛋白沒(méi)有明顯差異的情況下Ｇ-ＣＳＦ組磷酸化蛋白(包括磷酸化Ｊａｎｕｓ激酶２、磷酸化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子３和磷酸化蛋白激酶Ｂ１)明顯增多表明Ｇ-ＣＳＦ通過(guò)激活抗凋亡途徑以及刺激磷酸化蛋白生成來(lái)減少細(xì)胞凋亡。但目前Ｇ￣ＣＳＦ在臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用相對(duì)較少，Ｇ-ＣＳＦ在ＤＥＡＣＭＰ中的作用需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

亞甲藍(lán)

亞甲藍(lán)可以將線粒體電子傳遞鏈中的電子直接從還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸傳遞到細(xì)胞色素Ｃ，增加復(fù)合物Ⅳ的活性，從而提高線粒體活性，亞甲藍(lán)也可適當(dāng)調(diào)節(jié)線粒體裂變和融合，有助元死亡，研究發(fā)現(xiàn)，一氧化碳暴露1ｈ后，亞甲藍(lán)處理大鼠的海馬神經(jīng)元損傷減輕，空間學(xué)習(xí)記憶能力提高，而亞甲藍(lán)處理ＤＥＡＣＭＰ大鼠的促炎細(xì)胞因子水平降低，氧化損傷受到抑制，線粒體功能得到保護(hù)，但由于ＤＥＡＣＭＰ的確切機(jī)制尚不清楚，亞甲藍(lán)作為DEACMP的一種潛在治療藥物還需要進(jìn)一步研究。

促紅細(xì)胞生成素ＥＰＯ可以抑制一氧化碳中毒引起的炎癥反應(yīng)。研究表明，一氧化碳中毒后，ＥＰＯ治療能夠抑制TO11樣受體４和核因子κＢ炎癥信號(hào)通路降低TO11樣受體和核因子κＢ以及海馬組織中腫瘤壞死因子￣α、白細(xì)胞介素￣１β和白細(xì)胞介素￣６的水平可改善一氧化碳中毒引起的組織學(xué)水腫和神經(jīng)元壞死，減少腦損傷。另有研究發(fā)現(xiàn)EPO治療大鼠脫髓鞘纖維較未經(jīng)ＥＰＯ治療大鼠少，說(shuō)明EPO可阻止一氧化碳介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)中ＭＢＰ的化學(xué)改變可見(jiàn)，ＥＰＯ可通過(guò)多條途徑減少一氧化碳中毒所造成的腦損傷，故EPO可能引入臨床DEACMP的治療。

依達(dá)拉奉

一氧化碳可上調(diào)一氧化氮合酶的表達(dá)，促進(jìn)一氧化氮大量生成，而過(guò)量一氧化氮可導(dǎo)致過(guò)氧亞硝酸鹽的產(chǎn)生，進(jìn)而作為一種病理性自由基損害線粒體功能電子顯微鏡顯示：一氧化碳中毒后細(xì)胞染色質(zhì)濃縮、細(xì)胞質(zhì)溶解、空泡形成、細(xì)胞核膜和細(xì)胞器分解證實(shí)了一氧化碳中毒可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而凋亡細(xì)胞廣泛分布于皮質(zhì)、紋狀體和海馬中，依達(dá)拉奉作為自由基清除劑可用于一氧化碳中毒的治療，可明顯抑制細(xì)胞凋亡改善神經(jīng)生理變，并可用于DEACMP的治療。