呼氣末一氧化碳

一氧化碳（CO）是機體代謝的產物。一直以來，一氧化碳(carbon monoxide,CO)被認為是代謝廢物和毒性氣體，導致環境污染及人類死亡。直至1949年，Sjostrand T首次報導，機體降解血紅素產生膽紅素IXa的同時會產生等當量的CO，內源性CO受到關注，許多學者致力於內源性CO的產生、代謝、生物學效應、檢測方法等研究，內源性CO作為一項檢測指標逐漸被套用於臨床。隨著檢測技術的發展，用於評價內源性 CO 產生水平的矯正室內一氧化碳的呼氣末一氧化 碳 值 ( end-tidal carbon monoxide corrected for inhaled carbon monoxide，ETCOc) 作為一種無創性檢查方法也開始套用於臨床。

CO作為機體的代謝產物，最終將通過呼吸的方式排出體外，通過呼氣末一氧化碳檢測可以了解內源性CO的情況，從而了解血紅素降解和膽紅素產生的情況。

基本介紹

• 中文名：呼氣末一氧化碳
• 外文名：End-Tidal Carbon Monoxide（ETCO）
• 別名：呼出氣一氧化碳
• 適用範圍：新生兒黃疸、新生兒溶血病 

內源性CO的產生與代謝

血紅素分解途徑

由依賴還原型輔酶Ⅱ( nicotinamideadenine dinucleotide phosphate，NADPH) 和細胞色素 P450 的血紅素加氧酶( heme oxygenase，HO) 催化分解血紅素所產生。正常狀態下，人類大於 86%的內源性 CO 來源於此途徑，其中約 85% 的血紅素來源於循環中衰老紅細胞及無效紅細胞的分解代謝，另外約 15% 的血紅素來源於其他含血紅素的蛋白的分解代謝( 如肌紅蛋白、過氧化氫酶、過氧化物酶、細胞色素、一氧化氮合酶及鳥苷酸環化酶等) 。細胞色素 P450 供應電子給 HO，HO 降解血紅素產生膽綠素、鐵，並釋放等當量的CO，產生的膽綠素很快被膽綠素還原酶還原成膽紅素。

非血紅素分解途徑

此外體內少量內源性 CO 的來源與血紅素分解無關，與生物氧化有關，包括脂質過氧化、光氧化及外源性氧化劑自體氧化等。對於機體而言，氧化應激引起的脂質過氧化在非血紅素分解途徑中最為重要。

內源性 CO 代謝

機體產生的 CO 主要通過呼吸和被組織氧化從體內清除。CO 與血紅蛋白( hemoglobin，Hb) 可逆結合，以碳氧血紅蛋白( carboxyhemoglobin，COHb) 形式經血液循環轉運到肺， 絕大部分 COHb 在肺臟解離，CO 通過肺泡毛細血管擴散，隨呼吸排出體外。正常情況下，體內的 COHb 占總血紅蛋白百分比不到 1%。此外約 3%的CO 線上粒體內經細胞色素氧化酶氧化成二氧化碳( carbon dioxide，CO2 ) 。其中被組織氧化的CO 量隨體內的 COHb 比例增加而增加，當 COHb% 達到10%時，被組織氧化的 CO 量將增加 10 倍，因此當 COHb% 達到 10%時，其將降低 CO 產生率，進而降低膽紅素生成速度。

ETCOc 產生背景

20 世紀 60 年代，國外學者開始研究測定內源性 CO 水平的方案，先後提出用測定血漿中 CO 水平、碳氧血紅蛋白百分比( COHb) 及呼吸末 CO 肺排出率( VEco) 來評價內源性 CO 生成情況，但由於上述方法有創傷、繁瑣的缺點，因此，探索準確、便捷、無創的測定方法成為研究熱點。基於 ETCOc 和VEco 有較好的相關性，可用於評價內源性 CO 的生成情況。2014 年美國食品及藥物管理局批准了一項便捷的床旁設備 ［CoSense CO Monitor ( Capnia Inc，Ｒedwood City，CA，US) ］測定 ETCOc，使後者可廣泛套用於臨床。

ETCOc 與新生兒疾病

新生兒高膽紅素血症

新生兒高膽紅素血症是指血清總膽紅素( total serum bilirubin，TSB) 水平超過 95 百分位( P95 ) ，以未結合膽紅素增高為主的新生兒高膽紅素血症是十分常見的臨床問題，而膽紅素誘導的神經系統障礙( bilirubin-induced neurologic dysfunction，BIND) 是新生兒高膽紅素血症最嚴重的併發症［14-17］。引起新生兒高膽紅素血症的原因包括膽紅素產生增多( 血色素降解及腸肝循環) 及清除減少( 肝臟攝取、結合及膽道排泄) 。研究表明，ETCOc 測定可以反映膽紅素生成速度，故其在新生兒高膽紅素血症中有重要的套用價值。

新生兒溶血性疾病

新生兒溶血性疾病包括: 新生兒免疫性溶血( 新生兒ABO 溶血、ＲH 溶血等) 、紅細胞酶缺陷( G-6-PD 缺陷症、丙酮酸激酶缺乏症等) 、紅細胞膜缺陷( 遺傳性球形紅細胞增多症等) 及血紅蛋白病( 鐮狀紅細胞性貧血、地中海貧血等) 。鄒佩佩等［20］報導，與溶血病監測的傳統指標相比，內源性 CO 對新生兒溶血病有早期診斷價值，ETCOc 最佳截斷值為 2. 025 ppm( 敏感度 90%) 。Herschel M 等［21］比較直接抗人球蛋白實驗( direct antiglobulin test，DAT) 與 ETCOc 測定在新生兒溶血病中的診斷價值，發現與 DAT 相比，ETCOc 測定敏感性更高。Christensen Ｒ D 等［11］通過比較 20 例明確溶血性疾病患兒及 20 例年齡匹配健康對照組 ETCOc 值發現，前者 ETCOc 值較後者明顯增高( P ＜ 0. 01) ，指出對於高膽紅素血 症患兒，ETCOc 高於參考範圍可用於病理性溶血輔助診斷。

新生兒敗血症

新生兒敗血症的本質是一種炎症反應，而炎症反應所致的氧化應激，一方面可以通過誘導 HO-1 的表達，增加血色素降解; 另一方面通過非血色素途徑，使細胞膜發生脂質過氧化，兩者均可影響 ETCOc 變化，因此，理論上新生兒敗血症與ETCOc 存在相關性。既往研究［7］也證實，成人產生全身性炎症反應時，呼吸末 CO 水平會增高。然而Andrew J M 等［26］通過回顧性分析 30 例早產兒 COHb 水平與敗血症間的關係，指出 COHb 並非是診斷早產兒敗血症的實用指標。由於上述研究樣本量較小，尚需進一步研究證實。

支氣管肺發育不良

BPD 是指新生兒任何氧依賴( ＞ 21%) 超過 28 d，其病理生理機制是在遺傳易感基礎性上，氧中毒、氣壓傷或容量傷及感染或炎症等各種不利因素對發育不成熟的肺導致損傷， 以及損傷後肺組織的異常修復。炎性反應是 BPD 發病中的關鍵環節，理論上可通過血紅素降解途徑和非血色素途徑， 使內源性 CO 產生增加。May C 等對 50 例早產兒分別於日齡 3、5、7、14、21、28 d 連續測定 ETCOc 值，發生 BPD 者ETCOc 值在日齡 7、14、21、28 d 比未發生 BPD 者高: 日齡 14 d，BPD 組 ETCOc 值為 3. 19 ( 1. 11) ppm，非 BPD 組為 1. 43 ( 0. 61) ppm( P＜0. 01) 。以日齡 14 d ETCOc＞ 2. 15 ppm 為截斷值，對預測 BPD 的敏感度、特異度分別為 80%、92%。該研 究同時指出，兩組患兒膽紅素水平沒有統計學差異，提示增加的 CO 主要來源於氧化應激引起的脂質過氧化途徑， ETCOc 反映持續性炎症反應。後期May C 等再次對 78 例早產兒進行研究指出，與傳統的肺功能檢查指標( 如功能殘氣量、順應性、氣道阻力) 相比，ETCOc 檢測能更好地預測BPD 的發生。此外 Zhang Z Q 等回顧性地分析多項預測BPD 發生的早期指標，也指出 ETCOc 與 BPD 具有相關性。

呼吸窘迫綜合徵

呼吸窘迫綜合徵是肺泡表面活性物質缺乏所致，為生後不久出現呼吸窘迫並進行性加重的臨床綜合徵。ＲDS 與肺部炎症反應相關，理論上也可通過血紅素降解途徑和非血色素途徑，使內源性 CO 產生增加。Ekrediet T G 等通過測 定 78 例早產兒生後( 0 ～ 12) h、( 48 ～ 72) h、168 h ETCOc 值發現，ＲDS 組生後第一周 ETCOc 值較非 ＲDS 組明顯高( P ＜ 0. 05) ，且 ETCOc 值與 ＲDS 嚴重程度( F-test: 18. 17) 及胎齡 ( F-test: 4. 67) 相關。生後 12 h 內 ETCOc ＜ 2. 5 ppm 對預測後期發生慢性肺部疾病的陰性預測值可達 100%。研究還發現，ＲDS 組 ETCOc 水平增高而血漿 COHb、TSB 水平並沒有增高，提示增高的 CO 來源於肺臟局部非血色素分解途徑，即炎症引起的脂質過氧化。

新生兒腦損傷

內源性 CO 同一氧化氮( nitric oxide，NO) 一樣，不僅是重要的信使分子，還是一種新型的神經遞質，在體內發揮重要的生物學效應。CO 主要通過激活可溶性鳥苷酸環化酶( soluble guanylyl cyclase，GCs ) ，導致環磷酸鳥苷 ( cyclic guanosine monophosphate，cGMP) 生成增加，發揮其生物學效應，具有傳遞神經元信息、舒張血管平滑肌、抑制血小板聚集、調節多種細胞因子及水平、參與細胞與組織損傷修復等 複雜功能。此外，CO 可提高長時程增強作用( long-term potentiation，LTP) ，與學習與記憶相關。