Carbon monoxide

Carbon monoxide (CO) là một loại khí không màu, không mùi và không vị, có mật độ thấp hơn không khí một chút. Nó gây độc cho hemoglobin sử dụng động vật (bao gồm cả con người), khi gặp ở nồng độ trên 35 ppm, mặc dù nó cũng được hình thành trong chuyển hóa động vật bình thường với số lượng thấp, và được cho là có một số chức năng sinh học / cân bằng bình thường [L2529]. Carbon monoxide (CO), là một sản phẩm môi trường phổ biến của quá trình đốt cháy hữu cơ, cũng được hình thành nội sinh trong cơ thể con người, là sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa heme [A32758]. CO thở ra (eCO), tương tự như oxit nitric thở ra (eNO), đã được đánh giá là một dấu ấn sinh học hơi thở của các trạng thái sinh lý bệnh, bao gồm tình trạng hút thuốc, và các bệnh viêm phổi và các cơ quan khác. Thở ra các giá trị corbon monoxide đã được nghiên cứu như là các chỉ số tiềm năng của viêm trong hen suyễn, COPD ổn định và các đợt trầm trọng, xơ nang, ung thư phổi và trong khi phẫu thuật hoặc chăm sóc quan trọng [L2529]. Một thử nghiệm về khả năng khuếch tán của phổi đối với carbon monoxide (DLCO), là một trong những xét nghiệm có giá trị lâm sàng nhất về xét nghiệm chức năng phổi. Kỹ thuật này được mô tả lần đầu tiên 100 năm trước và được áp dụng vào thực hành lâm sàng nhiều năm sau đó. DLCO đo khả năng của phổi để chuyển khí từ không khí hít vào các tế bào hồng cầu trong mao mạch phổi. Xét nghiệm DLCO vừa thuận tiện vừa đơn giản cho bệnh nhân trải qua. Mười giây giữ hơi cần thiết cho thao tác DLCO đối với hầu hết bệnh nhân dễ thực hiện hơn so với thở ra bắt buộc đối với các xét nghiệm hô hấp khác [L2557]. Carbon monoxide hiện được sử dụng một lượng nhỏ trong các hệ thống đóng gói không khí biến đổi oxy thấp (MAP) cho thịt tươi để ổn định và duy trì màu thịt tự nhiên. Việc sử dụng CO này thường được công nhận là an toàn (GRAS) trong một số ứng dụng đóng gói cho các sản phẩm thịt tươi. Từ năm 2002, FDA đã ưu tiên xem xét ba thông báo GRAS về việc sử dụng carbon monoxide trong bao bì thịt tươi [L2537]. FDA phân loại thuốc này khi được phép làm phụ gia thực phẩm trong việc đóng gói và chuẩn bị các sản phẩm thực phẩm, trong khi tuân theo quy định của liên bang [L2531]. Đã có một số lo ngại lên tiếng về việc sử dụng carbon monoxide trong các sản phẩm thực phẩm [L2537], [L2538], [L2539]. Liên minh châu Âu đã cấm sử dụng carbon monoxide làm chất ổn định màu trong thịt và cá. Một báo cáo tháng 12 năm 2001 từ Ủy ban Khoa học về Thực phẩm của Ủy ban Châu Âu đã kết luận rằng khí không gây ra rủi ro với điều kiện thực phẩm được duy trì đủ lạnh trong quá trình bảo quản và vận chuyển để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật [L2538]. Ở New Zealand, việc sử dụng carbon monoxide trong chế biến cá đã bị cấm, vì nó có thể che dấu tác động của hư hỏng thực phẩm và sự phát triển của vi khuẩn [L2539].

Được sử dụng như một dấu hiệu của tình trạng hô hấp trong các xét nghiệm đo phế dung [L2557], [F4]. Phụ gia thực phẩm để cố định sắc tố trong thịt [L2531].

Carbon monoxide được sử dụng để đo khả năng khuếch tán của carbon monoxide (DLCO), còn được gọi là hệ số chuyển cho carbon monoxide. Nó là thước đo sự chuyển khí từ khí lấy cảm hứng sang hệ tuần hoàn (đặc biệt là hồng cầu) [L2557]. Nó được sử dụng trong một thử nghiệm chức năng phổi đặc biệt gọi là "thử nghiệm thở đơn" [F5]. DLCO, được đo cho các mục đích lâm sàng và nghiên cứu hầu như chỉ bằng phương pháp thở đơn là một xét nghiệm chức năng phổi quan trọng và rất hữu ích. Nó rất hữu ích trong việc đánh giá bệnh nhân khó thở, bệnh phổi tắc nghẽn, bệnh phổi hạn chế và ở bệnh nhân mắc các bệnh về mạch máu phổi. Phép đo DLCO bằng carbon monoxide là đại diện cho diện tích bề mặt có sẵn, thể tích máu có trong mao mạch phổi, cũng như độ dày của màng mao mạch phế nang [F5]. ** Các điều kiện làm tăng DLCO: ** Suy tim, hồng cầu, xuất huyết phế nang, hen suyễn ** Các điều kiện làm giảm DLCO: ** khí phế thũng, xơ phổi, tăng huyết áp phổi, thuyên tắc phổi Ngoài các công dụng trên, carbon monoxide (CO) ngày càng được chấp nhận trong những năm gần đây như là một phân tử bảo vệ với khả năng báo hiệu quan trọng trong cả tình huống sinh lý / cân bằng nội môi và sinh lý bệnh. Việc sản xuất CO nội sinh xảy ra thông qua hoạt động của các enzyme heme oxyase cấu thành (heme oxyase 2) và cảm ứng (heme oxyase 1), cả hai đều chịu trách nhiệm cho sự phân hủy của heme. Thông qua việc tạo ra các sản phẩm của mình, ngoài carbon monoxide, bao gồm các sắc tố đường mật là biliverdin, bilirubin và sắt, hệ thống heme oxyase 1 cũng có vai trò thiết yếu trong việc điều chỉnh phản ứng căng thẳng và thích ứng với tế bào đối với tổn thương. Các nghiên cứu tiền lâm sàng đã gợi ý những lợi ích tiềm năng của carbon monoxide trong bệnh tim mạch, rối loạn viêm nhiễm, cũng như ghép tạng [A32731].

Trong xét nghiệm hô hấp, khả năng khuếch tán của carbon monoxide (DLCO) là thước đo khả năng chuyển khí từ phế nang qua biểu mô phế nang và nội mô mao mạch đến các tế bào hồng cầu. DLCO không chỉ phụ thuộc vào diện tích và độ dày của hàng rào máu-khí mà còn phụ thuộc vào thể tích máu trong mao mạch phổi. Sự phân bố thể tích phế nang và thông khí cũng có tác động đến phép đo [L2558]. DLCO được đo bằng cách lấy mẫu khí thở ra cuối cùng cho carbon monoxide (CO) sau khi bệnh nhân truyền cảm hứng cho một lượng nhỏ CO ngoại sinh và an toàn, nín thở và thở ra. DLCO đo được điều chỉnh cho thể tích phế nang (được ước tính từ pha loãng helium) và mức hematocrit của bệnh nhân. DLCO được báo cáo là mL / phút / mm Hg và là phần trăm của giá trị dự đoán [A32759]. Carbon monoxide tác động lên quá trình chuyển hóa tế bào thông qua cả hai phương thức hoạt động thiếu oxy và không oxy. Cả hai cơ chế hoạt động được cho là kết quả của khả năng carbon monoxide liên kết mạnh với heme và làm thay đổi chức năng và / hoặc chuyển hóa của protein heme. Ái lực liên kết của carbon monoxide đối với hemoglobin lớn hơn 200 lần so với oxy đối với hemoglobin. Sự hình thành của carboxyhemoglobin (COHb) làm giảm khả năng vận chuyển O2 của máu và phá vỡ sự giải phóng O2 từ Hb để sử dụng trong các mô. Thông qua các cơ chế tương tự, carbon monoxide làm giảm việc lưu trữ O2 trong các tế bào cơ bằng cách liên kết và thay thế O2 từ myoglobin. Mặc dù tất cả các mô của con người đều dễ bị tổn thương do thiếu oxy do carbon monoxide, nhưng những người có nhu cầu O2 cao nhất đặc biệt dễ bị tổn thương, bao gồm não và tim [L2550]. Hầu hết các cơ chế hoạt động không gây thiếu oxy của carbon monoxide đã được cho là do liên kết của carbon monoxide với heme trong các protein khác ngoài Hb. Các mục tiêu đáng chú ý nhất của carbon monoxide bao gồm các thành phần của nhiều hệ thống điều tiết sinh lý quan trọng, bao gồm lưu trữ và sử dụng oxy của não và cơ (myoglobin, neuroglobin); tín hiệu tế bào oxit nitric (ví dụ, nitric oxide synthase, guanylyl cyclase); tín hiệu tế bào tuyến tiền liệt (cyclooxygenase, prostaglandin H synthase); chuyển hóa năng lượng và hô hấp ty thể (cytochrom c oxydase, cytochrom c, NADPH oxyase); chuyển hóa steroid và thuốc (cytochrom P450); cân bằng oxy hóa tế bào và các loại oxy phản ứng (ROS; catalase, peroxidase); và nhiều yếu tố phiên mã (ví dụ, protein miền PAS tế bào thần kinh, NPAS2, có liên quan đến sự điều hòa nhịp sinh học) [L2550]. Trong chế biến thịt, carbon monoxide phản ứng với myoglobin, tạo thành carboxymyoglobin, tạo ra vẻ ngoài màu đỏ cho thịt [L2540].

LD50 là 1807 ppm ở chuột sau 4 giờ phơi nhiễm [MSDS]. Ở người, tiếp xúc với 4000 ppm trở lên trong vòng chưa đầy 1 giờ dẫn đến tử vong [L2542]. ** Độc tính của Carbon Monoxide từ việc ăn vào Thực phẩm được xử lý bằng Carbon Monoxide ** Rất ít thông tin đã được công bố trong các tài liệu về việc người tiêu dùng tiếp xúc với thịt đóng gói CO. Các khía cạnh độc tính của CO được sử dụng trong MAP của thịt đã được xem xét bởi Sørheim et al. [A32747], và họ kết luận rằng, với khoảng 0,5% CO, không có khả năng gây độc cho con người. Có ý kiến cho rằng việc tiêu thụ thịt được xử lý CO không liên quan đến bất kỳ rủi ro sức khỏe nào và thịt từ CO-MAP chỉ dẫn đến lượng CO và COHb không đáng kể ở người [L2546], [L2548]. ** Cơ chế gây độc CO ** Một khi CO được hít vào, nó liên kết với hemoglobin tạo thành carboxyhemoglobin (COHb) với ái lực lớn hơn 200 lần so với oxy dẫn đến giảm khả năng mang oxy và giảm oxy đến các mô, gây ra thiếu oxy mô. Thiếu máu cục bộ xảy ra khi ngộ độc CO khi mất ý thức kết hợp với hạ huyết áp và thiếu máu cục bộ ở khu vực biên giới động mạch của não. Bên cạnh việc liên kết với nhiều protein có chứa heme, CO làm gián đoạn quá trình trao đổi chất oxy hóa, dẫn đến sự hình thành các gốc tự do. Một khi hạ huyết áp và bất tỉnh xảy ra khi ngộ độc CO, peroxid hóa lipid và apoptosis sẽ sớm theo [A32730]. Việc không chẩn đoán ngộ độc CO có thể dẫn đến tỷ lệ mắc bệnh và tử vong và cho phép tiếp tục tiếp xúc với môi trường nguy hiểm. Việc kiểm soát ngộ độc CO bắt đầu bằng việc hít phải liệu pháp oxy bổ sung và các biện pháp hỗ trợ tích cực. Liệu pháp oxy bằng hyperbaric (HBOT) làm tăng tốc độ phân ly CO từ huyết sắc tố [A32729]. Nồng độ, thời gian tiếp xúc và hoạt động thể chất của cá nhân sẽ quyết định tỷ lệ phần trăm chuyển đổi huyết sắc tố thành carboxyhaemoglobin. Các hiệu ứng được tạo ra phụ thuộc vào mức độ và thời gian bão hòa của máu với carbon monoxide [L2542]. ** Mức độ nhiễm độc với Carbon Monoxide ** [A32730] Các triệu chứng đầu tiên của phơi nhiễm carbon monoxide khi carboxyhemoglobin là 15-30% được khái quát hóa, và có thể bao gồm: nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, mệt mỏi và suy nhược thủ công. Những người bị bệnh thiếu máu cơ tim có thể bị đau ngực và giảm thời gian tập thể dục ở mức COHb đo được từ 1% - 9% [A32730]. Nồng độ COHb từ 30-70% dẫn đến mất ý thức và cuối cùng là tử vong [A32730]. ** Ảnh hưởng lâu dài ** [A32730] Sau khi giải quyết các triệu chứng cấp tính, có thể có một khoảng thời gian sáng suốt từ 2 đến 40 ngày trước khi phát triển các di chứng thần kinh bị trì hoãn (DNS). Khử não khuếch tán kết hợp với thờ ơ, thay đổi hành vi, mất trí nhớ và các đặc điểm của parkinsonia có thể xảy ra. 75% bệnh nhân bị DNS phục hồi trong vòng 1 năm. Bất thường về thần kinh học với phơi nhiễm CO mạn tính được tìm thấy ngay cả khi hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) và kết quả quang phổ cộng hưởng từ là bình thường. Tổn thương chất trắng ở vùng bán trung tâm và vùng quanh não của não, và những bất thường ở globus pallidus, thường được quan sát thấy nhất trên MRI sau nhiễm độc CO. Mặc dù ít phổ biến hơn, các bệnh thần kinh ngoại biên độc hại hoặc thiếu máu cục bộ có liên quan đến mức độ phơi nhiễm CO cao ở người. Cơ sở để kiểm soát ngộ độc CO là liệu pháp oxy bằng hyperbaric 100% bằng cách sử dụng mặt nạ kín trong ít nhất 6 giờ. Các chỉ định điều trị bằng oxy hyperbaric để giảm thời gian bán hủy của COHb vẫn còn gây tranh cãi [A32730].