Kohlenmonoxidvergiftung
Kohlenmonoxid ist ein geruchloses Gas, das in grösseren Mengen giftig ist. Gelangt das Gas über die Lungen in den Blutstrom, bindet es an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen und verdrängt den lebensnotwendigen Sauerstoff. Erfahren Sie hier alles zu Kohlenmonoxidvergiftungen, wie Sie sich davor schützen und welche Erste-Hilfe- und Behandlungsmassnahmen im Notfall angezeigt sind.
Kurzübersicht
Was ist eine Kohlenmonoxidvergiftung? Das geruchslose Gas Kohlenmonoxid (CO) bindet besser an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen als Sauerstoff und verdrängt diesen. So kann ein lebensbedrohlicher Sauerstoffmangel im Körper entstehen (Hypoxie).
Symptome: Vergiftungserscheinungen sind u. a. Kopfschmerzen, Benommenheit, Abgeschlagenheit, rosig verfärbte Haut, allgemeines Krankheitsgefühl, Magenkrämpfe, Kurzatmigkeit, Bewusstlosigkeit.
Ursachen: Kohlenmonoxid bindet an den Sauerstofftransporter des Körpers (Hämoglobin). Das Blut kann so weniger Sauerstoff transportieren.
Diagnose: CO-Oxymetrie, ggf. Blutgasanalyse und Carboxyhämoglobin-Messung. Bei neurologischen Auffälligkeiten MRT, CT sowie EEG.
Erste Hilfe und Behandlung: CO-Zufuhr sofort unterbrechen, ggf. lüften und in einen sicheren Bereich begeben. Gabe von hundertprozentigem Sauerstoff mittels Atemmaske. Ggf. Sauerstoffgabe mit Überdruck (hyperbare Sauerstofftherapie, HBOT)
Vorbeugen: Allgemeine Sicherheitshinweise beachten. Offene Feuerquellen in geschlossenen Räumen vermeiden. Technische Gas- oder Benzin-betriebene Geräte korrekt installieren, regelmässig warten. Ggf. Installation von CO-Detektoren.
Was ist eine Kohlenmonoxidvergiftung?
Bei einer Kohlenmonoxidvergiftung atmet der Betroffene grössere Mengen des Gases Kohlenmonoxid ein. Das Gas bindet besser an das Transportmolekül Hämoglobin (Hb) der roten Blutkörperchen als Sauerstoff. Dadurch hemmt es den Sauerstofftransport im gesamten Körper: Die Folge ist eine Sauerstoff-Mangelversorgung (Hypoxie).
Bei einer schweren CO-Vergiftung drohen Bewusstlosigkeit, bleibende Organschäden oder „inneres Ersticken“ und somit der Tod.
Die Sauerstoffmangelversorgung schädigt vorwiegend Gehirn und Herz, also jene Organe mit dem höchsten Sauerstoffbedarf. In einigen Fällen beobachten Ärzte auch verzögerte neurologische Spätfolgen, die sich erst einige Wochen nach der Kohlenmonoxidvergiftung ausbilden.
Was ist Kohlenmonoxid?
Kohlenmonoxid (CO) ist ein geruchs- und geschmackloses Gas. Es reizt die Schleimhäute des Mund-Nasen-Rachenraums oder der Augen nicht. Wegen dieser Eigenschaften kann man es nur sehr schwer ohne technische Hilfsmittel erkennen.
CO bildet sich als Nebenprodukt unvollständiger Verbrennungsprozesse organischer Materialien jeder Art: So entstehen CO-haltige Rauchgase bei einem Brandunfall ebenso wie beim kontrollierten Verbrennen kohlenstoffhaltiger (fossiler) Energieträger – etwa in Verbrennungsmotoren sowie in Gasöfen und -thermen, aber auch Kraftwerken – um nur einige Beispiele zu nennen.
Symptome einer Kohlenmonoxidvergiftung
Typische Symptome einer Kohlenmonoxidvergiftung sind:
- Leichte Vergiftung: Kopfschmerzen, Abgeschlagenheit, Schwindel, Sehstörung, Übelkeit, Erbrechen, „rosige Verfärbung der Haut“
- Mittelschwere Vergiftung: Kopfschmerzen, Verwirrung, Reizbarkeit, Schwäche, Brustschmerzen, Herzrasen, Atemnot, Kurzatmigkeit
- Schwere Vergiftung: Krämpfe, (stark) abfallender Blutdruck, Bewusstlosigkeit, Herzrhythmusstörungen, Herzinfarkt, Herzstillstand, Lungenödem, Koma, Tod
Je mehr Kohlenmonoxid in den Körper gelangt, desto schwerwiegender sind die Vergiftungserscheinungen und umso stärker die Symptome.
Bei knapp einem Drittel der Patienten, die einer grossen Menge Kohlenmonoxid ausgesetzt waren, treten zudem später neurologische Symptome auf. Sie können sich auch erst Wochen nach einer akuten Vergiftung einstellen. Dazu gehören
- bleibende Sehstörungen
- Demenz-ähnliche Erscheinungen
- Bewegungsauffälligkeiten z.B. Parkinson-artige Beschwerden
Da Kohlenmonoxidvergiftungen (meist) die Folge von Brandunfällen (bspw.: Haus- oder Wohnungsbrand) sind, weisen Betroffene zudem oft Brandverletzungen der Haut sowie geschädigte Atemwege aufgrund grosser Hitzeeinwirkung auf (Inhalationstrauma).
Ursachen einer Kohlenmonoxidvergiftung
Warum ist Kohlenmonoxid so giftig? Der Grund hierfür liegt im Mechanismus des Sauerstofftransports im Körper. Das Atemgift Kohlenmonoxid gelangt über die Lungenbläschen (Alveolen) schnell in den Blutstrom, indem es an das Sauerstofftransporter-Molekül des Blutes bindet – dem Hämoglobin (Hb).
Wie funktioniert der Sauerstofftransport durch Hämoglobin?
Hämoglobin ist ein sogenanntes Metallo-Protein, dessen Struktur durch ein zentrales Eisenatom – umgeben von einem Porphyrin-Ring – gebildet wird. Hämoglobin besitzt dadurch ideale Eigenschaften, um Sauerstoff zu binden und kontrolliert im Körper zu verteilen. Zunächst wird Hämoglobin in der Lunge mit Sauerstoff beladen, über den Blutkreislauf in die entlegensten Körperregionen transportiert und dort gezielt freigesetzt.
Das Tückische: Kohlenmonoxid besitzt auf molekularer Ebene ähnliche Eigenschaften wie Sauerstoff. Kohlenmonoxid kann nicht nur ebenfalls an Hämoglobin binden, es bindet sogar um den Faktor 200 stärker an „unbesetztes“ Hämoglobin. Dabei bildet sich das sogenannte Carboxy-Hämoglobin (COHb). Dieses kann keinen Sauerstoff mehr transportieren.
Befindet sich Kohlenmonoxid in der Umgebungsluft treten Sauerstoff und Kohlenmonoxid in Konkurrenz um „freies Hämoglobin“. Kohlenmonoxid verdrängt dabei zunehmend den lebensnotwendigen Sauerstoff aus dem Blutkreislauf. Im Extremfall droht auf diese Weise ein „Ersticken von Innen“, da der Körper keinen Sauerstoff mehr über die Lunge aufnehmen und von dort im Körper verteilen kann.
Dabei gilt: Je höher die Konzentration von Kohlenmonoxid in der umgebenden Atemluft ist, desto höher ist die Kohlenmonoxid-Aufnahme. Und je mehr Hämoglobin blockiert ist, desto weniger Hämoglobin steht für den Sauerstofftransport zur Verfügung.
Diagnose einer Kohlenmonoxidvergiftung
In der Regel ergibt sich der Verdacht auf eine akute Kohlenmonoxidvergiftung aus der Situation: Finden Rettungskräfte einen Patienten bei einem Brandunfall mit „rosiger Haut“ oder anderen typischen Symptomen wie Schwindel oder Benommenheit auf, liegt der Verdacht auf eine CO-Vergiftung nahe.
Um dies zu prüfen, messen (Not-)Ärzte die Sauerstoffsättigung des Bluts. Dazu verwenden Rettungsdienste standardmässig ein erweitertes Pulsoxymeter – das sogenannte CO-Oxymeter (Multiwellenlängen-Pulsoxymeter).
Dieses wird meist auf einen Finger geklippt. Es kann sowohl die Sauerstoffsättigung als auch den Anteil von COHb messen. Zudem erfassen Ärzte damit die Herzschlagfrequenz (Puls). Allerdings unterliegt die Erfassung von COHb gewissen Messungenauigkeiten. CO-Oxymeter sind daher (nur) geeignet, eine erste Einschätzung über den allgemeinen Gesundheitszustand des Notfall-Patienten abzugeben.
Im Krankenhaus führen Ärzte eine sogenannte Blutgasanalyse (BGA) durch. Dafür nehmen Ärzte eine (arterielle) Blutprobe des Patienten. Die anschliessende Laboruntersuchung liefert unter anderem Antworten auf folgende Fragen:
- Wieviel Sauerstoff ist in der Blutprobe vorhanden? (Sauerstoffsättigung)
- Wie ist das Verhältnis zwischen Oxy-Hämoglobin und „freiem“ Hämoglobin?
- Wie hoch ist der Anteil an (blockiertem) Carboxy-Hämoglobin (COHb)?
- Wie ist der Zustand des Säure-Base-Haushalts? (Liegt eine Übersäuerung des Bluts vor?)
Die BGA gilt als „Goldstandard“ – also als sehr genaues und zuverlässiges Untersuchungsverfahren. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch, dass es (längere) Zeit in Anspruch nimmt, da die entnommene Blutprobe erst im Labor untersucht werden kann.
Zudem können bei neurologischen Auffälligkeiten bildgebende Verfahren hinzugezogen werden – etwa eine Magnetresonanztomografie (MRT), eine Computertomografie (CT) sowie eine Elektroenzephalografie (EEG), die die Aktivität des Gehirns vermisst.
Erste Hilfe und Behandlung einer Kohlenmonoxidvergiftung
Bei Verdacht auf Kohlenmonoxidvergiftung ist schnelles Handeln nötig! Zuallererst muss die CO-Zufuhr unterbrochen werden. Das bedeutet, man entfernt den Betroffenen von der CO-Quelle, beispielsweise dem Brandherd. Rufen Sie dann sofort den Rettungsdienst. Bis dieser eintrifft, sollten Sie Erste Hilfe leisten: Prüfen Sie, ob der Betroffene Vitalzeichen zeigt (Puls und Atmung). Wenn Sie Luftnot oder Atemprobleme bemerken, lagern Sie den Oberkörper des Betroffenen höher. Bei normaler Atmung und normalem Puls bringen Sie den Betroffenen in die stabile Seitenlage und beruhigen Sie ihn, bis der Rettungsdienst eintrifft.
Können Sie keine Atmung und keinen Puls feststellen, ist eine Herz- Lungen-Wiederbelebung mit Herzdruckmassage und Atemspende angezeigt.
Ist der Betroffene der CO Zufuhr nicht länger ausgesetzt, dauert es im Schnitt vier bis fünf Stunden, bis das Blut (von selbst) wieder frei von Kohlenmonoxid ist. Durch bestimmte Massnahmen kann der (Not-)Arzt diesen Prozess deutlich beschleunigen.
- Sauerstofftherapie: Über eine (gutsitzende) Atemmaske geben Ärzte den Patienten hundertprozentigen Sauerstoff und verringern dadurch die Eliminationshalbwertszeit auf rund 1,5 Stunden.
- Hyperbare Sauerstofftherapie (HBOT): In gravierenden Fällen erwägen Ärzte auch den Einsatz einer hyperbaren Sauerstofftherapie. Dabei werden Patienten – ähnlich zur Behandlung der „Taucherkrankheit“ – in einer Überdruckkammer mit hundertprozentigem Sauerstoff versorgt. Der erhöhte Druck von ungefähr drei Atomsphären (3 Bar) sorgt dafür, dass das Blut bereits nach rund 20 bis 30 Minuten vom Kohlenmonoxid befreit werden kann.
In einer vielbeachteten Studie der Universität Pittsburgh gelang es Forschern, einen experimentellen Arzneimittelkandidaten gegen eine Kohlenmonoxidvergiftung zu entwickeln, der per Infusion verabreicht werden könnte. Dabei handelt es sich um ein künstliches Protein, das eine extrem hohe Affinität für Kohlenmonoxid besitzt. Das im Entwicklungsstadium „Ngb-H64Q-CCC“ genannte (Hämoglobin-imitierende) Protein ist in der Lage als „Kohlenmonoxid-Fänger“ zu wirken (Antidot). Es entzieht Carboxy-Hämoglobin das Kohlenmonoxid und „entgiftet“ auf diese Weise in kurzer Zeit das Blut. Dieser Ansatz könnte möglicherweise eine vielversprechende neue Behandlungsoption für Kohlenmonoxidvergiftungen darstellen.
Kohlenmonoxidvergiftung: Wann zum Arzt?
Eine Kohlenmonoxidvergiftung kann sehr gefährlich sein und schnell lebensbedrohlich verlaufen. Bei einem Brandunfall müssen Sie schnellstens aus der Gefahrenzone. Eine Kohlenmonoxidvergiftung kann bereits nach wenigen Minuten lebensbedrohliche Gesundheitszustände auslösen.
Messen Rettungskräfte hohe COHb-Werte ab etwa 10 Prozent im Blut, erfolgt die Behandlung in der Regel im Krankenhaus. Dies gilt auch für Patienten mit leichteren Kohlenmonoxidvergiftungen, die an neurologischen Vorbelastungen oder Vorerkrankungen des Herzens leiden. Personen mit leichten CO-Vergiftungen hingegen, müssen nicht (immer) zwingend im Krankenhaus behandelt werden – sofern sie weitestgehend symptomfrei sind.
Welche Menge an Kohlenmonoxid ist akut schädlich?
Wir sind im Alltag kontinuierlich kleinen Mengen Kohlenmonoxid ausgesetzt. Diese stammen meist aus dem Strassenverkehr, von Heizungen oder anderen (Verbrennungs-)Quellen in der Umgebung. Diese geringen Mengen haben jedoch meist keine akuten gesundheitlichen Konsequenzen.
Das Umweltbundesamt gibt einen 8-Stunden-Mittelwert von maximal 10 mg/m3 als unbedenklich an. Zum Vergleich bewegt sich die „normale Kohlenmonoxid-Belastung“ im Jahresmittel in einem Bereich von 0,13 bis ungefähr 0,41 mg/m3 – je nach Wohn- und Messort (Stand: 2020).
Eine moderate Belastung bis zu einem Wert von 120 mg/m3 über mehrere Stunden kann jedoch bereits erste körperliche Beschwerden wie Kopfschmerzen hervorrufen. Von einer hohen CO-Belastung spricht man, wenn sich die Werte um 350 mg/m3 bewegen. Bereits nach kurzer Zeit treten dann Schwindel, Übelkeit und Ermüdung auf.
Werte jenseits von 460 mg/m3 gelten als gefährlich. Beachten Sie: Der Körper kann über die Lunge in kurzer Zeit grosse Mengen an CO aufnehmen. Daher können lebensbedrohliche Mengen an Kohlenmonoxid bei extremer Exposition – etwa bei einem Brandunfall – bereits nach wenigen Minuten überschritten werden. Unter solchen Bedingungen drohen Bewusstlosigkeit, bleibende Organschäden oder sogar Tod.
Leiden Sie an bestimmten Vorerkrankungen – etwa einer eingeschränkten Lungenfunktion – können Ihnen bereits niedrigere Werte gefährlich werden.
Wie gefährlich ist eine chronische Kohlenmonoxid-Belastung?
Welche Auswirkungen eine dauerhafte niederschwellige Kohlenmonoxid-Belastung für den Körper haben kann, ist derzeit noch nicht abschliessend geklärt.
Es mehren sich Hinweise, dass eine chronische (leichte) Kohlenmonoxidvergiftung zunächst die allgemeine Leistungsfähigkeit vermindert. Unter Umständen entwickeln sich weitere neurologische Folgen – so wird unter anderem eine erhöhte Gefahr für ein Parkinson-ähnliches Syndrom diskutiert.
Auch könnten sich weitere Spätfolgen einer chronischen Kohlenmonoxid-Belastung einstellen – etwa gestörte Sinneswahrnehmungen, Gleichgewichtsverlust, Demenz oder gestörte Funktionen der peripheren Nerven (Neuropathie). Systematische Untersuchungen hierzu an grossen Patientenkollektiven stehen jedoch aus.
Wie beugt man einer Kohlenmonoxidvergiftung vor?
Vermeiden Sie generell offene Feuerquellen in geschlossenen Räumen, Wohnungen und Häusern. Kamine, Gasöfen, Gasherde, Gasheizungen und Gasthermen müssen korrekt installiert und jährlich gewartet werden, um eine ordnungsgemässe Verbrennung und eine sichere Ableitung von Abgasen zu gewährleisten.
Anders als der Einsatz von Rauchmeldern, sind CO-Melder (Kohlenmonoxid-Detektoren) für Innenräume nicht verpflichtend. Sie reduzieren aber das Risiko einer CO-Vergiftung.
Vermeiden Sie den Einsatz von (mobilen) Gaskochern in Innenräumen und lassen Sie niemals den Motor eines Autos oder andere benzinbetriebene Geräte (Rasenmäher, Schneeschleudern, Kettensägen, Generatoren) in der Garage (längere Zeit) laufen, da sich Abgase in geschlossenen Räumen schnell ansammeln.
Kohlenmonoxid ist geringfügig leichter als Luftsauerstoff – es verteilt sich daher sehr schnell und gleichmässig im Raum. Kohlenmonoxid kann auch entfernt von der eigentlichen Gefahrenquelle auftreten, da das Gas durch einen Grossteil gängiger Baustoffe sowie durch Mauern wandern kann.
Autoren- & Quelleninformationen
Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Medizinern geprüft.
- Azarov et al. (2016) Five-coordinate H64Q neuroglobin as a ligand-trap antidote for carbon monoxide poisoning. Sci. Transl. Med., 8(368), p. 368ra173, DOI:https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aah6571
- Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) zu den Gesundheitsrisiken durch Kohlenmonoxid, unter: www.bfr.bund.de (Abgerufen am 23.09.2021)
- Das Bundesumweltamt zu den Grenzwerten für Kohlenmonoxid-Belastungen, unter: www.umweltbundesamt.de (Abgerufen am 23.09.2021)
- Feiner et al. (2013). Accuracy of carboxyhemoglobin detection by pulse CO-oximetry during hypoxemia. Anesth. Analg., 117(4), 847–858, https://doi.org/10.1213/ANE.0b013e31828610a0
- Havard Health Blog zum Thema “Keeping carbon monoxide out of your home”, unter: www.health.havard.edu (Abgerufen am 23.09.2021)
- Informationsangebot des Centers for Disease Control and Prevention zum Thema Kohlenmonoxidvergiftung, unter: www.cdc.cgov (Abgerufen am 23.09.2021)
- Informationsangebot des National Health Service zum Thema Kohlenmonoxidvergiftung, unter: www.nhs.uk (Abgerufen am 23.09.2021)
- Jahresbilanz des Luftschadstoffs Kohlenmonoxid 2020 in Deutschland, unter: www.umweltbundesamt.de/daten (Abgerufen am 23.09.2021)
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- Lai et al. (2015) Increased Risk of Parkinson Disease in Patients with Carbon Monoxide Intoxication. Medicine (Baltimore), Vol. 94, (19), p. e869, doi: 10.1097/MD.0000000000000869
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