mini|U-Rohr-Manometer zur Überwachung des Überdrucks einer Atemluftzufuhr
Die Kohlenstoffmonoxidvergiftung oder Kohlenstoffmonoxidintoxikation (auch Kohlenmonoxidvergiftung, Kohlenmonoxidintoxikation, CO-Vergiftung und CO-Intoxikation) beschreibt eine Erkrankung, die durch Einwirkung bzw. Einatmung des giftigen Gases Kohlenstoffmonoxid (CO) auf Tiere oder Menschen verursacht wird. Sie kann, abhängig von der Konzentration, innerhalb kurzer Zeit zum Tod führen.
Trotz des technischen Fortschritts kommt es weiterhin zu Kohlenmonoxidvergiftungen in Aufenthaltsräumen, teilweise bedingt durch die heute dichtere Gebäudehülle. Wenn keine wirksame Belüftung gegeben ist, kann bereits eine kleine Undichtigkeit in der Abgasführung einer wandhängenden Therme zu einer Akkumulation von kritischen Mengen des geruchslosen Gases führen, wenn zusätzlich eine unvollständige Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien wie Methan (Erdgas) gegeben ist.Carbon monoxide poisoning. Abgerufen im August 2022. In: GasSafeRegister.co.uk
Häufigkeit In Deutschland kam es von 2000 bis 2009 zu durchschnittlich 374 jährlichen Unfall-Todesfällen durch Kohlenmonoxidvergiftungen, 2015 waren es 648 Patienten (0,8 Todesfälle/100 000 Einwohner). Die Dunkelziffer ist hoch, da eine Kohlenstoffmonoxidvergiftung auf Grund ihrer unspezifischen Symptomatik oft nicht erkannt bzw. falsch diagnostiziert wird. Während die Zahl der tödlichen Vergiftungen in Deutschland in den letzten Jahren größer geworden ist, hat sie in den USA abgenommen. Im Jahr 2014 starben in den USA 1319 Personen an einer Kohlenmonoxidvergiftung, was einer vergleichbaren Inzidenz wie in Deutschland entspricht.
Quellen von Kohlenmonoxid Kohlenmonoxid (CO) entsteht bei der unvollständigen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien unter hoher Temperatur und geringer Sauerstoffzufuhr (siehe Rauchgasvergiftung). Typische Quellen sind Brände, defekte Gasthermen, aber auch Zier- und Heizkamine, die bei unzureichender Luftzufuhr oder Abgasabführung CO freisetzen können. Weniger bekannt ist die mögliche CO-Freisetzung in Holzpelletlagern.
Suizidversuche durch Kohlenmonoxidvergiftung wurden früher häufig mithilfe von Autoabgasen durchgeführt. Durch die Einführung der Abgasreinigung durch Katalysatoren reduzierte sich die CO-Konzentration im Abgas von ca. 10 % auf 0,3 %, was die Durchführung deutlich erschwert.M. Deters, I. Koch, M. Ganzert u. a.: Kohlenmonoxidvergiftungen durch Grillen in Innenräumen – Mitteilungen an die deutschsprachigen Giftinformationszentren und das Bundesinstitut für Risikobewertung Berlin. In: Arch Kriminol. 227, 2011, S. 102–108.C. Oehme, R. Penning: Suizid durch Kohlenmonoxidvergiftung mithilfe des Holzkohlegrills. Fälle von Selbsttötung nach chinesischem Vorbild. In: Rechtsmedizin. 21, 2011, S. 102–105.
Bei Jugendlichen führt der Gebrauch von Wasserpfeifen gelegentlich zu einer klinisch symptomatischen Kohlenmonoxidvergiftung.
Symptome Kohlenstoffmonoxid ist ein unsichtbares und geruchloses Gas, das die Atemwege nicht reizt und so in der Regel unbemerkt bleibt. Auf Englisch wird Kohlenmonoxid als silent killer („lautloser Mörder“) bezeichnet.G. Kaiser, A. Schaper: Akute Kohlenmonoxidvergiftung. Ein alter Hut in neuen Schachteln. In: Notfall Rettungsmedizin. Band 15, 2012, S. 429–435; doi:10.1007/s10049-012-1586-5.
Kohlenmonoxidvergiftungen sind besonders tückisch, da nicht nur das Gas vom Menschen nicht wahrgenommen werden kann, sondern auch die Symptome so vielgestaltig sind, dass erste Anzeichen häufig nicht als Vergiftung wahrgenommen werden und die Ursache daher zunächst nicht abgestellt wird.Daniel Herder, André Zand-Vakili, Lars Hansen: Das müssen Sie zum Gas-Unglück in Harburg wissen. Hamburger Abendblatt, Zitat: „Um 22 Uhr klagte ein 60-Jähriger über Herzprobleme, um 2 Uhr meldete sich eine 75-Jährige nach einem Sturz, um 4 Uhr klagte ein 21-Jähriger über Übelkeit. ‚Die einzelnen Krankheitsbilder waren zu unterschiedlich, als dass unsere Leute von einer Kohlenmonoxid-Vergiftung als Ursache ausgehen konnten‘, sagt Feuerwehrsprecher Hendrik Frese.“
NDR, Ratgeber Gesundheit:
Mit zunehmender Zeitdauer und Konzentration des Kohlenmonoxidspiegels treten folgende Symptome und Krankheitszustände auf: Geringe Dauer und/oder Konzentration Keine Beschwerden Müdigkeit Kopfschmerz Unwohlsein psychische Veränderung Ängstlichkeit oder Depression Übelkeit Erbrechen Schwindel Verwirrtheit Krampfanfälle Störungen der Bewegungskoordination Bewusstlosigkeit Hirninfarkt Herzinfarkt Tod Hohe Konzentration und/oder Dauer
Wirkung von Kohlenmonoxid in Abhängigkeit von der Umgebungskonzentration in Teilen pro Million:
KonzentrationSymptome35 ppm (0,003 5 %)Kopfschmerzen und Schwindel innerhalb von 6–8 Stunden100 ppm (0,01 %)Leichte Kopfschmerzen in 2–3 Stunden200 ppm (0,02 %)Leichte Kopfschmerzen innerhalb von 2–3 Stunden, Verlust des Urteilsvermögens400 ppm (0,04 %)Starke Kopfschmerzen innerhalb 1–2 Stunden800 ppm (0,08 %)Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit und Krämpfe innerhalb von 45 min, Bewusstlosigkeit innerhalb von 2 Stunden1.600 ppm (0,16 %)Kopfschmerzen, erhöhte Herzfrequenz, Schwindel und Übelkeit innerhalb von 20 min, Tod in weniger als 2 Stunden3.200 ppm (0,32 %)Kopfschmerzen, Schwindel und Übelkeit in 5–10 Minuten. Tod innerhalb von 30 Minuten.6.400 ppm (0,64 %)Kopfschmerzen und Schwindel in 1–2 Minuten. Krampfanfälle, Atemstillstand und Tod in weniger als 20 Minuten.12.800 ppm (1,28 %)Bewusstlosigkeit nach 2–3 Atemzügen. Tod in weniger als 3 Minuten.
Pathophysiologie mini|Kugel-Stab-Modell einer Häm-Gruppe mit Carbonyl-Ligand, wie sie im Carboxyhämoglobin vorkommt (Fe-Atom in Orange) Kohlenstoffmonoxid geht eine starke Komplexverbindung mit hämhaltigen Enzymen wie beispielsweise dem Hämoglobin ein und bildet dabei Carboxyhämoglobin. Dabei verdrängt es mit etwa 200- bis 300-facher Affinität beim Erwachsenen und 600-facher Affinität beim FötusK. E. von Mühlendahl, U. Oberdisse, R. Bunjes u. a.: Vergiftungen im Kindesalter. 4. Auflage. Thieme, Stuttgart 2003.L. Longo: The biological effects of carbon monoxide on pregnant women, fetus and newborn enfant. In: Am J Obstet Gynecol. 129, 1977, S. 69–103. den Sauerstoff von seinem Transportmolekül im Blut (Hämoglobin) und verringert dadurch die Sauerstoffversorgung des Gewebes.J. Collman u. a.: Nature of O2 and CO Binding to Metalloporphyrins and Heme Proteins. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 73(10), Okt 1976, S. 3333–3337.E. N. Bruce u. a.: A multicompartment model of CO-Hb and CO-Mb responses to inhalation of CO. In: J Appl Physiol., 95, 2003, S. 1235–1247. Das löst eine Reihe von Folgereaktionen aus, am gravierendsten eine Gewebehypoxie bis hin zu Herzinfarkt und Hirninfarkt.
Die Muskulatur des Bewegungsapparates und des Herzens enthält Myoglobin zur Zwischenspeicherung des Sauerstoffs. Myoglobin bindet Kohlenmonoxid ebenfalls sehr stark und verliert dadurch die Fähigkeit der Sauerstoffspeicherung. Die Pumpleistung des Herzens wird dadurch vermindert. Die Muskelkraft ist eingeschränkt, so dass die Vergifteten sich oft nicht aus eigener Kraft aus dem Gefahrenbereich entfernen können.
Kohlenmonoxid bindet auch an Cytochrom-c-Oxidasen und beeinträchtigt so die Atmungskette der Mitochondrien. Neben der Verschlechterung der Nutzung von Sauerstoff zur Energiegewinnung wird eine Aktivierung von HIF1-α ausgelöst.
Durch Bindung von Kohlenmonoxid an ein Häm-Protein in Blutplättchen wird eine erhöhte Stickstoffmonoxidsynthese ausgelöst. Dadurch werden massive Gefäß- und Entzündungsmechanismen aktiviert, welche die Situation zusätzlich verschlechtern. Es kommt zu einer Verklumpung von Plättchen und neutrophilen Granulozyten. Letztere degranulieren und setzen dabei zahlreiche proinflammatorische Zytokine frei.
Als klinischen Endpunkt manifestiert sich die Vergiftung in einer Hypoxie besonders empfindlicher Gewebe, dem zentralen Nervensystem und später, vor allem bei entsprechender Vorerkrankung, auch am Herzmuskel. Nach zunehmender Bewusstseinstrübung bis hin zum Koma und komplizierenden Herzrhythmusstörungen tritt letztendlich der Tod durch Hirnschwellung, Atem- und Kreislaufversagen ein.
Prognose Bei einer akuten Kohlenmonoxidvergiftung sterben in den USA ein bis drei Prozent der behandelten Personen. Kohlenmonoxidkonzentration und Dauer der Exposition sind die wichtigsten Prognoseparameter. Die Schwere der Vergiftung wird neben der Konzentration von Kohlenstoffmonoxid vom allgemeinen gesundheitlichen Zustand der Betroffenen bestimmt: Ältere Menschen, Kranke, insbesondere herzkranke Menschen sowie ungeborene Kinder weisen eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Kohlenstoffmonoxid auf als gesunde Erwachsene. Durch eine CO-Vergiftung erhöht sich das Risiko für Infarkte und Arrhythmien, wenn der Patient eine vorbestehende koronare Herzerkrankung hatte.
Ungeborene Kinder haben ein besonders hohes Risiko, da sie von der Sauerstoffversorgung der Mutter abhängig sind und das Hämoglobin F in ihrem Blut eine noch höhere Affinität zu Kohlenmonoxid hat als das Hämoglobin von Erwachsenen. Durch die Zwischenschaltung des mütterlichen Kreislaufes flutet Kohlenmonoxid beim ungeborenen Kind verzögert an, wird aber auch verzögert eliminiert.
Langzeitfolgen der akuten CO-Vergiftung Wird die Vergiftung überlebt, zeigen sich bei 10 bis 40 % der Opfer bleibende Schäden an Herz und Nervensystem wie Gedächtnis- und Konzentrationsstörungen, Psychosen, Bewegungsstörungen (Parkinsonoid), Herzinsuffizienz und Herzrhythmusstörungen.L. R. Goldbaum: Is carboxyhemoglobin concentration the indicator of carbon monoxide toxicity? In: Legal Medicine Annual Nineteen Seventy-Six. Appleton, New York 1976, S. 163–170.K. E. von Mühlendahl, U. Oberdisse, R. Bunjes u. a.: Vergiftungen im Kindesalter. 4. Auflage. Thieme, Stuttgart 2003.N. D. Gillespie u. a.: Severe parkinsonism secondary to carbon monoxide poisoning. In: J R Soc Med. 92(10), 1999, S. 529–530.M. Gallerani u. a.: Parkinsonian syndrome after acute carbon monoxide poisoning. In: Am J Emerg Med. 18(7), 2000, S. 833–834.S. K. Min: A brain syndrome associated with delayed neuropsychiatric sequelae following acute CO intoxication. In: Acta Psychiatr Scand. 73(1), 1986, S. 80.M. D. Ginsberg u. a.: Fetal brain injury after maternal carbon monoxide intoxication. Clinical and neuropathologic aspects. In: Neurology. 26(1), 1976, S. 15–23.
Behandlung Behandlungsbedürftigkeit besteht immer, wenn Menschen sich in mit CO-belasteten Räumen aufgehalten haben und klinische Zeichen einer Vergiftung aufweisen. Der gemessene CO-HB-Wert ist für die Indikationsstellung und damit für das Unterlassen der Behandlung nicht relevant. Die CO-Belastung des Blutes kann schnell zurückgehen und der CO-HB-Wert sich normalisieren. Für den Patienten ist die intrazelluläre Belastung (Hirn, Herzmuskel etc.) von ausschlaggebender Relevanz, die mit der CO-HB-Messung nicht erfasst werden kann.
Die Therapie der CO-Intoxikation beruht letztendlich auf einer Umkehr der Mechanismen durch schnellstmögliche Elimination des Kohlenstoffmonoxids und gleichzeitigem Aufheben der Hypoxie.
Erreicht werden kann das durch die Gabe reinen Sauerstoffs (15–25 l/min Constant-flow-System mit Reservoir- oder Demand-System) unter normalem atmosphärischem Druck, was zu einer Reduktion der CO-Halbwertszeit (HWZ) von 320 min auf 97 min führt. Diese Sauerstoffgabe sollte grundsätzlich als Akuttherapie möglichst unverzüglich nach Rettung aus dem Unfallort durchgeführt und bis zur Beseitigung jeglicher Symptomatik fortgeführt werden.W. Welslau, U. van Laak, J. Pröhl: HBO-Therapie bei CO-Intoxikation. In: Trauma und Berufskrankheit. 6, 2004, S. 12–15 doi:10.1007/s10039-003-0830-0