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組織毒性低酸素症（組織毒性低酸素症とも呼ばれる）とは、細胞や組織への酸素の生理学的に正常な供給にもかかわらず、細胞が血流から酸素を取り込んだり利用したりできない状態を指します。[ 1 ]組織毒性低酸素症は、シアン化物（チトクロム酸化酵素を阻害することで作用する）や硫化水素（下水の副産物であり、皮革なめしに使用される）などの特定の毒物によって引き起こされる組織中毒によって生じます。
組織毒性低酸素症とは、細胞による酸素利用の欠陥によりミトコンドリアによるATP産生が減少することを指す。 [ 2 ]
組織毒性低酸素症の一例として、シアン化物中毒が挙げられます。シアン化物の存在によって酸素とチトクロム酸化酵素の反応が阻害されるため、組織の酸素消費量が著しく低下します。シアン化物はチトクロム酸化酵素a3上の鉄イオンに結合し、電子伝達系の4番目で最後の反応を阻害します。これにより酸化的リン酸化が完全に停止し、ミトコンドリアによるATP産生が阻害されます。[ 3 ]ミトコンドリアの電子伝達系を阻害し、シアン化物と同様の組織酸素化への影響をもたらす他の化学物質（例えば、ロテノン、アンチマイシンA ）も存在します。酸素消費量の低下に伴い酸素抽出量も減少し、その結果、静脈血酸素含有量とPvO2が増加します。シアン化物は末梢呼吸化学受容体を刺激しますが、中毒した細胞が利用できない十分な量の酸素が既に存在するため、吸入酸素分画を増加させても効果はありません。[ 2 ]
シアン化物解毒キットは、シアン化物誘発性組織毒性低酸素症の治療に広く用いられている方法です。このキットは、3つの異なる成分から構成されており、これらを順番に投与します。3つの成分とは、亜硝酸アミル、亜硝酸ナトリウム、およびチオ硫酸ナトリウムです。[ 3 ] 亜硝酸塩はヘモグロビンと反応してメトヘモグロビンを形成し、これがシアン化物と結合します。シアン化物は、チトクロム酸化酵素a3上の鉄イオンよりもメトヘモグロビン上の鉄イオンを優先的に結合し、ミトコンドリアからシアン化物を引き出します。これにより、ミトコンドリアは再びATPを産生し、組織毒性低酸素症が停止します。[ 3 ]
組織毒性低酸素症は、脳卒中や炎症の場合の虚血の結果である可能性があります。炎症の場合、アルツハイマー病、パーキンソン病、多発性硬化症などの神経炎症性疾患はすべて組織毒性低酸素症につながる可能性があります。脳卒中中は、血液供給が中断され、その後再灌流が起こり、活性酸素種（ROS）の蓄積により組織毒性低酸素症につながります。[ 4 ] 炎症性疾患の場合、慢性多発性硬化症の活動性病変におけるミトコンドリア損傷によるROSによっても組織毒性低酸素症が引き起こされる可能性があります。ヘムオキシゲナーゼ-1（HO-1）などの炎症性メディエーターは、過剰に放出され、アルツハイマー病、パーキンソン病、多発性硬化症の場合のように鉄の隔離を引き起こすと、組織毒性低酸素症につながる可能性があります。[ 4 ]