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酸素中毒

1942年から1943年に英国政府はダイバーの酸素中毒の広範な実験を行った。高圧室は3.7バールの空気圧をかける。中央の被験者は、マスクから100％の酸素を呼吸している[1]。
概要
診療科救急医学
分類および外部参照情報
ICD-10T59.8
ICD-9-CM ⇒987.8
MeSHD018496
[ウィキデータで編集]

酸素中毒（さんそちゅうどく）とは、超高分圧の酸素を摂取した場合、またはある程度高分圧の酸素を長期にわたって摂取し続けることによって、身体に様々な異常を発し、最悪の場合は死亡に至る症状である。特にスクーバダイビングなど、空気あるいは混合ガスを用いての潜水時に起こりやすい。

酸素中毒に対する誤解として、酸素濃度だけを問題にすることが見受けられるが、上記のとおり酸素分圧が問題であるため、大気圧（1,014ヘクトパスカル）で純酸素（酸素100%のガス）を吸入した場合、長時間（一説では10時間程度[2]）でなければ問題は無く（実際に医療行為として行われる）、低圧であれば初期のアポロ計画のように、船内気圧を.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .frac .num,.mw-parser-output .frac .den{font-size:80%;line-height:0;vertical-align:super}.mw-parser-output .frac .den{vertical-align:sub}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}1⁄3にして純酸素で宇宙船内を満たしても、長時間の活動を行える。逆に通常の空気（酸素約21%）であっても深度の潜水などの高圧環境で、酸素分圧が高くなれば酸素中毒を起こす（後述）。
潜水と酸素中毒

酸素は、ヒトの生体活動になくてはならないものであるが、潜水中に呼吸するガスに含まれる酸素の分圧が2気圧程度を超えると、全身の激しい痙攣などを発症し最悪の場合は死亡する。このような症状を急性の酸素中毒と呼ぶ。また酸素分圧が急性の酸素中毒を発症するほど高くなくても、ある程度高い分圧の酸素を長時間にわたって呼吸すると、肺の障害などさまざまな症状が発生する。これを慢性の酸素中毒と呼ぶこともある。

これら急性あるいは慢性の酸素中毒を防ぐためには、呼吸ガス中の酸素分圧は通常で1.4気圧以下、特別な場合でも1.6気圧以下に保つとともに、酸素分圧に応じた潜水時間の制限を設けることが必要とされている。

例えばスクーバダイビングで空気潜水を行う場合、水深約70mで酸素分圧が1.6気圧に達するので、このような大深度まで潜水すると酸素中毒の危険性が高くなる。
分類

酸素中毒の影響は、3つの主要な症状を呈し、影響を受ける臓器別に分類することができる[3][4][5]。
中枢神経系
高圧条件下で発生する意識喪失に引き続いた痙攣を特徴とする。
肺
長時間の酸素加圧下の環境で呼吸困難と胸の痛みが発生する。
眼（網膜症）
長時間の酸素加圧下の環境での呼吸時に発生する、眼の変化が特徴である。

中枢神経系の酸素中毒は、痙攣、意識喪失に引き続く短時間の硬直の発作が発生する可能性があり、大気圧よりも高い気圧にさらされるダイバーに懸念されている。肺への酸素中毒は、胸の痛みや呼吸困難を伴う肺の損傷をもたらす。眼に対する酸化的損傷は、近視や網膜の部分的な剥離を引き起こす可能性がある。肺や眼への損傷は、特に新生児の治療の一環として行われる酸素補給の際に最も発生する可能性が高く、また、高圧酸素療法中にも同様な損傷が懸念される。

酸化的損傷は、体の任意の細胞で発生する可能性があるが、影響を受けやすい三大臓器への影響が最初に懸念される。また、酸化的損傷は、赤血球の破壊（溶血）[6][7]、肝臓への損傷（肝炎）[8]、心臓（心筋）[9]、内分泌腺（副腎、生殖腺、甲状腺）[10][11][12]、または腎臓（腎炎）[13]に関与する可能性があり、細胞へ一般的な損傷を与え得る[3][14]。

異常な状況下では、他の組織への影響が観察されることがある。それは宇宙飛行時における高酸素濃度は、骨の損傷に影響するかもしれないことが疑われている[15]。高濃度酸素も間接的に慢性閉塞性肺疾患や呼吸中枢抑制のような肺疾患患者に「二酸化炭素酔い」を引き起こす可能性がある[15]。酸素の毒性は、常に大気圧の空気を呼吸する過換気に関連付けられていない。なぜなら大気圧の空気は0.21バール（21 kPa）の酸素分圧（ppO2）であり、酸素中毒の下限値が0.3バール（30 kPa）であるためである[16]。
メカニズム脂質過酸化反応は、脂質の酸化的分解反応のことを言い、フリーラジカルが細胞膜中の脂質から電子を奪い、不飽和脂肪酸の過酸化を進行させる。この過程は、フリーラジカルの連鎖反応のメカニズムによって進行する。

酸素中毒の生化学的基礎は、酸素の正常な代謝の自然な副産物として形成され[17]、細胞シグナル伝達に重要な役割を持っている酸素の1つまたは2つの電子の部分的な還元により活性酸素種が形成されることである[18]。体内で形成されるスーパーオキシドアニオン（O2-）は[19]、多分鉄の捕捉に関与していると考えられる[20]。