Karbonmonoksit zehirlenmesi patofizyoloji

Patofizyoloji

  CO renksiz, kokusuz ve akciğerler tarafından kolayca absorbe olabilen nonirritan toksik bir gazdır. Absorbe olan gaz miktarı, maruz kalmanın süresine ve çevredeki CO ve oksijenin göreceli konsantrasyonuna bağlıdır. CO başlıca akciğerler tarafından değişmeden elimine edilir. %1’den azı CO2’e oksidize olur. CO’in %10-15 i miyoglobin ve sitokrom-c oksidaz gibi proteinlere bağlanır ve absorbe edilen gazın %1’den azı eriyik halde bulunur.

CO zehirlenmesinde inhale edilen CO gazı hızla alveoler kapiller memrandan geçer ve primer olarak hemoglobinle bağlandığı yer olan intravasküler alana girer. CO’in çoğu eritrositlerde biriktikten sonra kararlı hale gelir ve taşar böylece miyoglobin ve hem protein enzimlerine bağlanan CO dokularda dengelenmiş olur. Vücutta CO stokunun %80’i intravasküler alanda, %20’si ise eksravasküler alanda yer alır. Ayrıca insan vücudun da endojen olarak da CO üretimi gerçekleşir.

CO Hemoglobine (Hb) afinitesi pH=7.45′de oksijene (O2) göre 220 kat daha fazladır. Bu sebeple CO Hb’e bağlanarak molekülün oksijen taşıma kapasitesini etkiler.

CO Hb’in oksijen taşıma kapasitesini iki yolla etkilemektedir.

• CO O2’nin hemoglobine bağlanmasını kompetitif olarak inhibe eder. O2 transportunu ve dokulara O2 bırakılmasını engeller. CO relatif bir anemiye yol açarak asfiksi veya doku hipoksisine neden olur.
• İkincisi ise Hb’de yapısal değişiklik yaparak (CO’in hücre içine girmesi miyoglobin gibi hücresel hem proteinleri üzerinde inhibitör etki ile) dokuya O2 vermesini zorlaştırır, ayrıca CO redükte sitokrom a3′ü bağlayıp inaktive ederek hücresel solunumu bozmaktadır.

CO toksisitesi, özetle doku hipoksisi ve CO’in hücre düzeyinde doğrudan hasar verici etkisinin bileşimi olarak ortaya çıkar. CO oksijene bağlanmak için oksijen ile yarışır. CO’in hemoglobine afinitesi oksijenden 200-250 kat fazladır. Bu yüzden CO’in çevresel konsantrasyonlarındaki küçük artışlar bile toksik COHb düzeylerine neden olabilir. Bu rekabetçi bağlanmanın sonucu olarak oksijen-hemog-lobin disasiasyon eğrisinde sola kayma meydana gelir ve daha hiperbolik bir şekil alır. Bu değişiklik oksijen taşıma kapasitesinde azalmaya, doku düzeyinde bozulmuş oksijen salınımına ve hücresel hipoksiye neden olur. CO’in hemoglobine bağlanması tek başına CO zehirlenmesinde görülen tüm patofizyolojik sonuçları açıklamaz. Hayvan çalışmalarında, köpeklere %80’lik yüksek sature COHb düzeyine sahip ancak minimal serbest CO içeren kan ile exchange transfüzyon yapılması tutarlı klinik bulgulara neden olmamıştır. Ancak %65’lik COHb düzeyleri oluşacak şekilde CO inhale ettirilen köpeklerin hepsi ölmüştür. Bu çalışmada CO’in hemoglobine düşük hızla bağlanmasının anlamlı ölçüde çüzülmüş CO yüküne neden olduğu anlaşılmıştır. Bu gözlem plazmada çözülmüş küçük miktardaki serbest CO fraksiyonunun önemli bir role sahip olduğunu ve CO in hücreler üzerine olan doğrudan etkisinin, oksijen taşıma kapasitesindeki bozulmadan önemli olduğunu düşündürmektedir. CO, hücre içi oksijen taşıyıcı hem proteinlerine (sitokrom a-a3 ve myoglobin) reversible bağlanarak hücresel solunum işlevini bozar ve özellikle yüksek enerji ihtiyacı olan beyin ve kalp hücrelerinde mitokondriyal disfonksiyonuna, hücre disfonksiyonuna, doku hasarına neden olur. CO’in myoglobine afinitesi çok fazladır. CO’in kardiyak miyoglobine bağlanması miyokardiyal depresyon, hipotansiyon ve aritmilere neden olur. Kardiyak fonksiyon bozukluğu doku hipoksisini daha da artırır. CO’in neden olduğu doku hipoksisinden sonra santral sinir sisteminde reoksijenizasyon hasarının oluşabileceği öne sürülmüştür. Hipoksi endotel hücreleri ve plateletlerden nitrik asit salınımını artırır. Nitrik asit, peroksinitrat serbest radikallerini oluşturur. Bu olay beyinde ileri mitokondriyal disfonk-siyona, kapiler sızıntıya, lökosit birikimine ve apopitozise neden olur. Patofizyolojik değişiklikler genellikle iyileşme (reperfüzyon) süresinde lipit peroksidasyonu (ansatüre yağ asitlerinin yıkılması) gerçekleştiğinde ortaya çıkar. Net sonuç beyinde reversible demiyelinizasyondur. Bu değişiklikler manyetikrezonans görüntülemede açıkça görülebilir. Yüksek oksijen tüketimi nedeni ile bazal ganglialar en sık etkilenen alanlardır. Ek olarak, CO’e maruz kalmak, hücrelerde ksantin dehidrogenazın, ksantin oksidaza dönüşümü ile oksijen radikallerinin üretimine neden olarak önemli oksidatif strese de neden olur.

CO zehirlenmesinden sonra O2 solunursa ilk olarak PO2 intravasküler kompartmanda artar böylece kandaki PO2 miktarını dokulara PO2 miktarına göre çok daha kolay yükselir. Böylelikle CO miktarının vasküler kompanenti (COHb) dokularda dağılmış olan CO’den önce azalır. CO yüksek dozlarda bir zehir olmasına rağmen endojen üretilen CO’in vasküler ve nöronal sinyalizasyonda önemli rolleri olduğu gösterilmiştir. Yine CO, invitro çalışmalarda antiapopitotik etki, antiproliferatif etkileri olduğu gösterilmiştir.

CO’e maruz kalmak, gebe kadınlarda ve fetus üzerinde önemli zararlı etkilere yol açar. Fetus, CO’in zararlı etkilerine daha duyarlıdır. CO zehirlenmesinde fetustaki COHb düzeyi annedeki düzeyleri aşar ve klirensi annedekinden daha yavaştır. Fetal oksijen-hemoglobin eğrisinin aşırı sola kayması ile fetal dokulara oksijen salınımı azalır ve ciddi doku hipoksisi meydana gelir. CO’in teratojenik etkisi tartışmalı olmakla beraber fetal hasar riskini artırdığı görülmektedir.