一氧化碳(CO)中毒后人脑组织内CO的定量分析：揭示致死剂量与脑区分布特征

本研究针对一氧化碳(CO)中毒机制不清的问题，采用新型hemoCD检测技术对死后人脑组织进行区域特异性CO定量分析。结果显示CO暴露组脑组织CO浓度(30-50 pmol/mg)显著高于对照组(20-30 pmol/mg)，但未发现脑区特异性富集现象。该研究为理解CO中毒的毒理机制和临床治疗策略提供了重要依据。

　　

在现代社会，一氧化碳(CO)中毒已成为最常见的中毒形式之一。根据日本科学警察研究所的报告，CO中毒约占日本所有中毒死亡案件的70%，每年导致数千人死亡。大多数CO中毒事件源于火灾或使用炭火的自杀行为。在法医学实践中，准确评估CO中毒的存在、严重程度及其在死亡原因中的作用至关重要。

尽管CO毒性通常被归因于缺氧性损伤和细胞损害，但其具体机制仍不明确。临床上，脑功能障碍是急性CO中毒的主要后果，还可能发生迟发性神经损伤。MRI扫描在急性期常显示特定脑区域的异常信号，但患者预后的差异很大，从完全康复到长期昏迷或死亡不等。这些差异可能与不同脑区域的CO浓度分布有关。

目前，法医学实践中主要通过测量血液中碳氧血红蛋白(CO-Hb)饱和度来评估CO毒性，致死浓度通常被认为在50%以上。然而，这种方法无法测量组织中的绝对CO含量或浓度。虽然气相色谱(GC)等技术也可用于CO定量，但存在样品前处理复杂、检测灵敏度有限以及需要特殊色谱柱和检测器等局限性。

为了突破这些技术瓶颈，研究人员开展了一项创新性研究，采用新型的hemoCD检测法对死后人脑组织中的CO进行精确定量。这种由Kitagishi等人最初开发的检测方法，利用hemoCD-P对CO的高亲和力（比正常血红蛋白高约100倍），只需使用标准的分光光度计和简单的样品前处理即可实现CO定量，无需复杂的校准曲线。

本研究采用了12具尸体的脑组织样本，根据血液CO-Hb饱和度分为对照组（CO-Hb<10%，n=5）和CO暴露组（CO-Hb>50%，n=7）。研究人员从8个不同脑区域采集样本，包括额叶皮质、额叶髓质、壳核、苍白球、内囊、尾状核、颞叶皮质和颞叶髓质。使用hemoCD检测法对10mg脑组织样本进行CO定量分析，通过测量422nm（CO-hemoCD-P）和434nm（deoxy-hemoCD-P）的特征吸收峰来计算CO浓度。

应用HemoCD测定法检测死后人体组织

研究人员成功将hemoCD测定法应用于人脑组织，获得了与大鼠组织实验结果一致的特征吸收光谱，证明该方法适用于人组织样本的CO定量分析。

非CO暴露组脑区内源性CO的定量

在对照组中，各脑区的CO浓度范围为20.8-25.1pmol/mg，其中额叶皮质为21.3±4.0pmol/mg，额叶髓质为24.5±5.3pmol/mg，壳核为25.1±7.2pmol/mg，苍白球为20.8±4.4pmol/mg，内囊为21.0±5.4pmol/mg，尾状核为25.1±7.2pmol/mg，颞叶皮质为24.0±4.3pmol/mg，颞叶髓质为23.6±6.9pmol/mg。各脑区之间无统计学显著差异，也未发现特定的区域富集现象。

CO暴露组脑区CO的定量

在CO暴露组中，各脑区的CO浓度显著高于对照组，范围为34.6-44.4pmol/mg。具体为：额叶皮质34.6±9.3pmol/mg，额叶髓质35.5±5.6pmol/mg，壳核44.4±7.9pmol/mg，苍白球37.0±9.8pmol/mg，内囊35.2±10.0pmol/mg，尾状核40.0±7.9pmol/mg，颞叶皮质36.5±8.0pmol/mg，颞叶髓质40.2±5.8pmol/mg。虽然CO暴露组所有脑区的CO浓度都显著高于对照组，但组内各脑区之间无显著差异。

本研究首次证实hemoCD测定法可用于人脑组织而不需要复杂的额外处理。研究发现，对照组所有脑区的CO浓度都在20-30pmol/mg范围内，与大鼠脑中的内源性CO含量非常接近，表明这种浓度水平在生理上是正常的，对人体无毒害作用。

最重要的是，研究结果表明CO吸入不会导致CO在特定脑区的选择性积累。尽管MRI研究通常报道急性CO中毒病例的双侧苍白球异常信号，有时还在壳核、尾状核、丘脑、大脑皮质、海马和小脑等区域发现异常，但本研究未发现与MRI异常信号发展部位相对应的CO浓度升高。这强烈表明不存在通过吸入对CO的选择性摄取。

研究还发现，在血液CO-Hb饱和度达到50%或更高的CO暴露组中，脑组织CO浓度保持在约30-50pmol/mg范围内，与血液CO-Hb饱和度程度无关。这表明这些CO浓度可能代表了大脑能够积累的最大CO量，即饱和阈值。对照组和CO暴露组之间观察到的CO浓度差异（10-20pmol/mg）可能反映了内源性CO的附加效应，可能导致致命后果。

该研究提供了关于人脑毒代动力学的新见解，证明hemoCD测定法能够直接、可靠地定量死后人脑组织中的CO，并揭示在致命性CO中毒病例中，CO在整个大脑中均匀积累，没有区域特异性定位。这些发现为了解CO毒性机制提供了重要基础，并可能有助于解释CO中毒幸存者经常观察到的后遗症个体差异，最终为制定有效的治疗策略提供支持。