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探秘人体内暗藏的 “隐形杀手”:这些有毒化学气体,你真的了解吗?

  • 有毒气体
  • 硫化氢
  • 一氧化碳
梓萱 04/29

说起"有毒气体",人们常常会想到什么呢?是化学武器?还是火山喷发的气体?大概是那些极其危险令人避之不及的东西吧。然而,你知道吗?我们的人体内也存在着类似的"有毒气体"。这些气体有的来自工业生产,有的源于日常生活,由于无色无味或不易察觉,常常被人们忽视。今天,就让我们一同揭开它们的神秘面纱,深入了解这些潜藏在身边的健康隐患。

一氧化氮

一氧化氮(NO)它不仅存在于机动车尾气中,还是导致光化学烟雾和酸雨等大气污染物之一。一氧化氮是通过一氧化氮合酶(NOS)从L-精氨酸产生的。尽管一氧化氮在人体中具有重要功能,如杀菌、血管扩张和信号转导,但过多的一氧化氮也可能对人体产生不良影响。

一氧化碳

另外,人体还有一氧化碳(CO)。与氧气相比,一氧化碳更容易与血红蛋白结合,从而抑制氧气的运输并引发中毒症状。一氧化碳的毒性极大,它与人体血红素的亲和力比氧与人体血红素的亲和力高出 250 - 300 倍。当人体吸入含有一氧化碳的空气后,一氧化碳会迅速与血红素结合,使得血红素吸收氧的能力大大降低,进而导致人体各部分组织和细胞缺氧,引发窒息和血液中毒,严重时可造成死亡。当空气中 CO 浓度达到 0.4% 时,人在很短时间内就会失去知觉,若抢救不及时,便会中毒身亡。

这种无色无味的气体主要由燃料不完全燃烧产生,它能均匀地散布于空气中,微溶于水。一氧化碳多数产生于工业炉、内燃机等设备不完全燃烧的过程,也可能来自煤气设备的渗漏。所以在日常生活中,我们更要提高警惕。例如,在冬季使用煤炉取暖时,如果通风不良,就极易产生一氧化碳中毒事件。我国规定一氧化碳的安全卫生标准为 30mg/m³ 。

尽管一氧化碳会与血红蛋白结合,但一氧化碳又是由血红蛋白经血红素加氧酶催化后生成的。有研究表明【1】一氧化碳能够检测到缺氧症并能促进血管扩张,一氧化碳在医学上的作用正在逐渐被发现。

臭氧

提到臭氧(Ozone),人们通常会想到臭氧层。臭氧层位于平流层,其作用是吸收对人体有害的紫外线并减少其到达地表的量。这是我们生活中不可或缺的臭氧,但同时它也具有极强的氧化能力,并且对人体健康也有一定的危害性。然而,令人意想不到的是,我们的人体内也会产生臭氧【2】

这种内源性臭氧的产生是通过巨噬细胞的髓过氧化物酶(MPO)和其他酶的作用实现的。具体而言,单线态氧在IgG抗体的催化下被转化为臭氧。这种内源性臭氧被认为利用其氧化能力来杀灭病原体。因此,臭氧不仅在大气层中发挥重要的保护作用,还在人体内部发挥着一定的生理功能。我们需要正确认识臭氧的双重性质,并重视维护大气层的健康同时保护我们自身的身体健康。

硫化氢

硫化氢(hydrogen sulfide)作为火山气体而广为人知,它是一种无色且带有明显臭鸡蛋气味的可燃气体,可溶于水、乙醇、汽油等。它通常在含硫的有机物发酵腐败期间释放出来,像矿井、气井和下水道等地方,都可能存在硫化氢。这种气味极度难闻,对粘膜具有刺激性,而且能够抑制线粒体细胞色素c氧化酶,导致急性中毒。硫化氢作为一种强烈刺激神经的毒物,即便在低浓度下,对眼和呼吸道也有明显的刺激作用。低浓度时,我们可因其独特的臭蛋气味而察觉,但持续接触会使嗅觉变得迟钝,而高浓度的硫化氢能使嗅觉迅速麻木。国家规定硫化氢的卫生标准为 10mg/m³ 。​

当人体轻度中毒时,眼睛会出现畏光、流泪、刺痛等症状,还可能伴有眼睑痉挛、视力模糊,鼻咽部有灼热感,出现咳嗽、胸闷、恶心、呕吐、头晕、头痛等症状,这些不适可持续数小时,同时身体会感到乏力,腿部有疼痛感觉。中度中毒时,意识会变得模糊,可能会有几分钟失去知觉,但此时呼吸困难尚不明显。而严重中毒时,人会不知不觉进入深度昏迷状态,伴有呼吸困难、气促,脸部呈现灰色紫绀,直至呼吸困难缓解,还可能出现心动过速和阵发性强直性痉挛。大量吸入硫化氢会立即导致人体缺氧,可能发生 “电击样” 中毒,进而引起肺部损害,最终导致窒息死亡。

然而,让人惊讶的是,我们的人体内也会产生硫化氢。

硫化氢可以通过多种途径生成,其中一种方式是L-半胱氨酸经胱硫醚β合成酶(CBS)的催化反应所生成的。据报道,硫化氢能够保护组织免受氧化压力的影响,并且被认为在身体的氧化压力防御中起着重要作用。

研究人员还发现了一种新的合成途径,该途径以D-半胱氨酸而不是L-半胱氨酸作为底物,由D-氨基酸氧化酶(DAO)介导生成硫化氢明【3】。这一发现有望成为治疗肾脏缺血再灌流损伤的新药。因此,硫化氢不仅是外部环境中存在的有毒气体,而且在人体内也具有一定的生理功能和药用潜力。我们需要对硫化氢的多重作用有准确的认识,并在适当的情况下加以利用和控制。

甲烷

甲烷(Methane)是一种无色、无味的气体,它是一种天然气体,在地球上广泛存在也可以由人体内的细菌代谢产生。在人体内,甲烷通常是由肠道内的细菌代谢产生的。肠道内的细菌可以将一些食物中的纤维素、半纤维素等难以消化的物质代谢成甲烷和其他代谢产物。这些细菌通常被称为甲烷生成菌 (methanogens) ,它们生长在人体的大肠 (结肠) 中。

人体内的甲烷生成通常与肠道内的细菌数量和种类有关。在某些情况下如肠道内细菌数量过多或和类不平衡,可能会导致甲烷生成过多,从而导致胀气、腹胀、腹泻等症状。此外,一些疾病,如肠易激综合征、慢性便秘等,也可能导致甲烷生成过多。

虽然甲烷本身对人体并没有明显的毒性,但过多的甲烷生成可能会导致胀气、腹胀等不适症状,影响人体的健康。因此,保持良好的饮食习惯和肠道健康,可以减少甲烷生成的风险,提高人体健康水平。

氨气

氨气 (ammonia) 在人体内的主要来源是蛋白质和氨基酸的代谢过程。当人体消化蛋白质和氨基酸时,肝脏会将其转化为尿素,然后通过肾脏排出体外。然而,如果代谢产物过多或者肝脏功能受损,就可能导致氨气在体内积累过多,从而对人体健康产生不利影影响。

此外,人体内还有许多细菌,其中一些细菌会在肠道内产生气气。这些细菌通常被称为氨原生菌 (ammoniagenic bacteria) ,它们代谢蛋白质和氨基酸时会产生氨气作为代谢产物之一。肠道内的氨原生菌数量和种类通常与饮食和生活方式有关。例如,饮食中富含蛋白质的食物,如肉类、鱼类等,可能会导致氨原生菌数量增加,从而产生更多的氨气。

氨气属于一种有毒气体,过多的氨气在体内积累可以导致神经、肝脏和肾脏等器官受损,影响人体健康。因此,保持良好的生活习惯和饮食习惯,如适量摄入蛋日质、多吃蔬菜水果、定期运动等,可以减少气气的产生和积累,保持身体健康。

参考文献

1.Hypoxic regulation of the cerebral microcirculation is mediated by a carbon monoxide-sensitive hydrogen sulfide pathway. T. Morikawa et al.  Natl. Acad. Sci. U S A. 109, 4 (2012) doi: 10.1073/pnas.1119658109

2.Investigating antibody-catalyzed ozone generation by human neutrophils. B. M. Babior et al.  Natl. Acad. Sci. U S A. 100, 6 (2003) doi: 10.1073/pnas.0530251100

3.A novel pathway for the production of hydrogen sulfide from D-cysteine in mammalian cells. N. Shibuya et al.Nat Commun. 4(2013) doi: 1038/ncomms2371

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