日本團隊研發一氧化碳中毒「解藥」冀10年內投入應用 – NOW新聞發布於2023年2月27日
2003年2月20日晚上，美國羅州 The Station 夜店在搖滾樂隊表演時，施放的煙火點燃了舞台周圍當作吸音用途的聚氨酯材料，這些吸音棉在燃燒過程中開始產生大量充滿 HCN 的濃煙。許多人因為煙霧中 HCN/CO 的影響而難以逃出火災現場，該次事故共造成 100人喪生，200 多人嚴重受傷。當空氣中 CO 濃度為 1,600ppm 時，20分鐘內出現頭暈、噁心和肢體抽搐，2小時內死亡；HCN 濃度則是在100～200ppm時，30 至 60分鐘死亡…
血紅素除了運載氧，還可以與二氧化碳、一氧化碳、氰根離子 CN− 結合。一氧化碳與血紅素的親和力約為氧的200~250倍，其會與細胞色素c氧化酶結合，抑制其活性而阻斷細胞的能量製造機制。細胞色素複合體（細胞色素c）是一種血基質蛋白，這是電子傳遞鏈不可或缺的元件，透過血基質上的鐵在還原態的二價鐵（Fe2+）和氧化態的三價鐵（Fe3+）之間轉換，將電子在細胞色素c還原酶和細胞色素c氧化酶之間傳遞，從而製造生物體中最基本的能量分子ATP。
氰化氫在體內解離產生的氰根離子 CN− 則會專一性地和細胞色素c氧化酶結構內的 Fe3+ 反應，進而阻斷 Fe2+ 與 Fe3+ 之間的轉換。這時氧氣的利用率就會大幅下降，細胞內逐漸轉成無氧代謝狀態。也因為組織細胞無法使用氧氣，靜脈血液會和動脈血一樣呈現鮮紅色，同時產生乳酸中毒、肌肉麻痺、神智不清等現象。氰化氫中毒的解毒劑目前有亞硝酸鈉、硫代硫酸鈉、羥鈷胺。亞硝酸鈉是藉由其氧化力，把帶有還原態二價鐵的血紅素氧化成三價鐵的變性血紅素。硫代硫酸鈉則是經由硫氰酸酶，使氰化物轉換成硫氰酸鹽，隨後由腎臟排除。
一氧化碳中毒的傳統治療方式是讓病人利用氧氣面罩吸入100%氧氣。高壓氧治療則是讓病人在高壓氧艙內，加壓到3大氣壓來增加組織細胞的氧分壓，有效縮短一氧化碳血紅素的半衰期，來加速急性症狀的緩解。
日本同志社大學理工學部北岸 宏亮（Hiroaki Kitagishi）領導的研究團隊研發出能同時解毒一氧化碳和氰化氫的緊急救命治療藥物”hemoCD-Twins”，其中的 hemoCD-P 可以非常強烈地捕獲一氧化碳，而 hemoCD-I 則有效地捕獲 HCN 並迅速從體內排出，被證明是 CO 和 HCN 同時中毒的高效快速解毒劑。將這種化合物施用於同時中毒 CO 和 HCN 的小鼠可有超過 85% 的存活率（未治療組全部死亡），並能迅速從昏迷中恢復活動。此外，將這種化合物施用於因吸入丙烯酸材質燃燒產生的燃燒氣體而幾乎致死的小鼠，存活率可超過 80%（未治療組的存活率約為 40%）。並且發現該化合物在給藥數分鐘後隨尿液排出，完全不會留在體內。hemoCD-Twins 具有速效解毒作用和高安全性，據報導還具有可在室溫下長期保存的穩定性，這對於作為緊急情況下的急救藥而言是一個重要因素。這些研究成果發表在美國國家科學院院刊（PNAS）上。
火災中氣體中毒目前尚未有快速的現場處理方法，也還沒有能同時快速解毒 CO 和 HCN 的治療藥物。北岸教授在同志社大學設立了火災氣體中毒藥物研究開發中心，並與活躍於該領域的急救醫生合作，著手進行該藥物的臨床試驗研究。希望 hemoCD-Twins 能早日在世界各地的消防現場投入實際應用，同時部署在救護車上，藉此來提高火災現場的生存率。
◆來自北岸教授的評論
我們一直在研究 hemoCD，一種合成血紅素模型化合物，研發已有20多年的歷史。hemoCD 系列由結構類似於血紅素鐵的卟啉鐵錯合物和一種環狀低聚醣環糊精製成，最初旨在支持輸血系統。在進行這項研究的過程中，我注意到當給動物服用 hemoCD 時，它會立即從尿液中排出，尿液中含有微量的 CO。這使我想到兩種類型的 hemoCD 可以用作 CO 和 HCN 同時中毒的解毒劑。為了將這種化合物作為治療藥物推向全世界，未來需要很多人的合作，我們願在醫生和公司的合作下進一步發展。
參考資料：A synthetic porphyrin as an effective dual antidote against carbon monoxide and cyanide poisoning