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敌草快的人体毒代动力学及血液灌流疗效评估

时间:2020-11-10 15:04来源:中华急诊医学杂志,2020,2 作者:孟娜,孙艺青,董艳 点击:
分析敌草快(diquat,DQ)在人体内的毒代动力学特点,并通过血浆中DQ浓度评估血液灌流(hemoperfusion,HP)对DQ的清除疗效。方法 纳入2019年1月至2019年12月河北医科大学第二医院急诊科确诊的急

【摘要】目的:分析敌草快(diquat,DQ)在人体内的毒代动力学特点,并通过血浆中DQ浓度评估血液灌流(hemoperfusion,HP)对DQ的清除疗效。方法 纳入2019年1月至2019年12月河北医科大学第二医院急诊科确诊的急性口服DQ中毒患者,通过收集患者入院即刻、入院后2、4、8、12、18、24、30、36、42、48、60、72、96、120 h和每次HP前后的血浆,及入院即刻、入院后0~2h、2~4h、4~8h、8~12h、12~18h、18~24h、24~30h、30~36h、36~42h、42~48h、48~60h、60~72h、72~96h、96~120h患者的尿液,采用超高效液相色谱-质谱联用仪对样本中DQ浓度进行测定。结果 本研究纳入8例急性DQ中毒患者,由于服药至入院时间较长,入院后血浆DQ浓度均未出现上升期,而是随着时间延长逐渐下降,早期下降较快,呈对数形式,从口服DQ后可持续24~48h,之后下降速度较慢。经HP治疗后,患者血浆毒物浓度明显下降,HP治疗前中毒患者血浆DQ浓度为40.0(22.5,219.5)ng/mL,HP治疗后患者血浆DQ浓度为27.40(9.45,101.95)ng/mL,下降(42.9±21.1)%,差异有统计学意义(Z=3.408,P=0.001),但可在短时间内出现浓度反弹上升。尿中DQ的排泄不以恒速进行,早期尿中DQ排泄速度较高,之后逐渐降低,口服DQ后48~72 h基本排泄完全。结论 DQ在体内可被快速消除,其中尿液是DQ主要排泄途径,口服DQ后48h内排泄速度较高。HP可明显降低血浆DQ浓度,且早期HP的清除率较高,但在HP后短时间内血浆DQ浓度出现反弹上升,提示DQ在体内存在明显的再分布现象。

敌草快(diquat,DQ)是一类非选择性、落叶型联吡啶类除草剂,敌草快中毒是临床常见的农药中毒类型之一[1-2]。DQ可通过消化道、呼吸道、皮肤及黏膜等途径被吸收,其中经口摄入浓缩液(20% DQ)是急诊DQ中毒常见途径之一。1968-2017年期间国内外已报道约59例DQ中毒案例,病死率达52.5%[3]。近年来,随着我国百草枯(paraquat,PQ)农药的禁用,DQ中毒病例数量呈明显上升趋势[4],DQ中毒成为继PQ中毒后临床医生面临的又一挑战。

DQ中毒的毒代动力学特点尚未完全阐明。针对DQ毒代动力学特点,早期学者进行了多项动物实验研究[5-8],而关于人体DQ毒代动力学研究很少,且均为DQ和PQ混合中毒案例[9-10]

DQ中毒尚无特效解毒药,对其救治仍在探索中。由于DQ和PQ同属于联吡啶类除草剂,两者化学结构及毒性相似[11],主要通过氧化还原反应产生的毒性物质对机体造成损伤[12-13],因此两者在救治原则上相似。目前针对DQ中毒救治主要以阻止毒物吸收和促进毒物的排出为主,常用措施包括:洗胃、吸附、导泻、强化利尿和血液净化等[3]。血液净化可将毒物从循环系统中清除,减轻毒物对机体靶器官造成的损害,尤其血液灌流(hemoperfusion,HP)对PQ具有良好的清除作用。但目前HP对DQ中毒治疗疗效观察的研究很少,关于HP对DQ清除效果尚不明确。

本研究收集河北医科大学第二医院确诊DQ中毒患者的血液和尿液,通过超高效液相色谱-质谱联用仪(ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLCMS)对样本中DQ浓度进行测定,描述人体血液和尿液中DQ浓度与时间的变化规律,了解DQ在人体的毒代动力学特点,评估HP对DQ的清除疗效。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究经河北医科大学伦理委员会批准(审查决议编号:2019-P043),所有患者均签署知情同意书。共纳入2019年1月至2019年12月河北医科大学第二医院急诊科确诊的急性口服DQ中毒患者8例。

纳入标准:⑴口服DQ 中毒;⑵年龄>14岁;⑶毒物检测分析显示在入院送检血标本中检测出DQ。

排除标准:⑴患者及家属拒绝参加此次临床试验; ⑵患者或家属拒绝积极治疗。

1.2 治疗

患者入院后立即给予洗胃、导泻阻止毒物吸收,行HP治疗促进毒物排出,小剂量糖皮质激素和免疫抑制剂、抗氧化剂抑制炎症反应和脏器功能支持等治疗。一般在入院1~2h留置双腔股静脉置管(广东百合医疗科技股份有限公司,中国),HP治疗前给予3000U低分子肝素抗凝,采用HA330灌流器(珠海健帆生物科技股份有限公司,中国),流速为180~200mL/min,每次持续2h。两次HP治疗间隔为6~8h,根据血中DQ浓度调整HP次数。

1.3 临床数据收集

记录患者性别、年龄、口服DQ时间、DQ剂量、口服后是否干预(催吐、洗胃、HP等)、入院首次白细胞计数、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、肌酐及预后等指标。

1.4 样品收集

于患者入院即刻、入院后2、4、8、12、18、24、30、36、42、48、60、72、96、120h及每次HP前后从前臂静脉采血2mL,置于肝素抗凝采血管中。为避免体外循环或静脉输液等原因对机体血样本中DQ浓度造成的影响,所有血标本均选用无干预侧前臂静脉采血,且实际采集时间与预定采集时间相差小于10min,HP前后采血是指在上机前和下机后,采集标本于4℃ 4000r/min离心15min,移取上层血浆,并置于-80℃保存待测。

于患者入院即刻、入院后0~2h、2~4h、4~8h、8~12h、12~18h、18~24h、24~30h、30~36h、36~42h、42~48h、48~60h、60~72h、72~96h、96~120h 收集患者尿液,并记录各时间段尿量。将各时间段全部尿液混匀后取4mL置于EP管中,于4℃ 4000r/min离心15min,移取上清液,并置于-80℃保存待测。

1.5 DQ浓度测定

从-80℃冰箱拿出待测样品(血浆或尿液),室温解冻,取100μL待测样品,加入10μL浓度为1μg/mL的内标(EV,乙基紫精二溴化物标准品,阿拉丁,纯度99%,批号:11510013)和300μL乙腈, 涡旋1min,10000r/min离心20min,取上清液经0.22μm有机微孔滤过膜过滤,采用UPLC-MS对样品中DQ浓度进行测定。液相色谱( 日本岛津公司) 条件:采用PcHilic S5色谱柱(5μm,2.0mm×150mm),柱温 35 ℃,体积流量为0.3 mL/min。流动相:A相为20mmol甲酸铵水溶液(含0.1%甲酸),B相为乙腈。洗脱梯度程序:0~0.1min,70%B;0.1~2min, 70% → 30% B;2~6min,30%B;6~6.1min,30% → 70%B;6.1~10min,70%B。进样量:3 μL。Qtrap5500三重四级杆线性离子阱质谱(美国AB Sciex 公司)条件:在正离子模式下,采用电喷雾电离源对分析物进行电离,气帘气体30kPa,离子喷射电压为5500V,离子源温度为550 ℃,离子源气体1为55psi,离子源气体2为60psi。采用多反应检测模式进行监测。

该方法在10~1 000ng/mL的浓度范围内线性关系良好, 血浆样品:Y=0.007 01X+0.102,R=0.9987 ; 尿液样本:Y=0.002 39X+0.0335,R=0.9992(X为待测物浓度,Y为待测物峰面积/内标物峰面积)。DQ的定性检测限为5ng/mL(S/N≥3),定量下限为10ng/mL(S/N≥10)。

1.6 统计学方法

采用SPSS21.0软件进行统计分析, 采用GraphPad Prism8.3、Python进行作图。符合正态分布的计量资料采用均数± 标准差(Mean±SD)表示;非正态分布则采用中位数(四分位数)[M(QL,QU)]表示,两组间比较采用Wilcoxon秩和检验;计数资料采用频数(百分率)表示。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 DQ中毒患者的一般资料

共纳入8例急性口服DQ中毒患者,7例患者口服20% DQ溶液,1例患者口服20%DQ乳膏其中男性5例,女性3例,年龄(25.25±4.53)岁,服药到洗胃间隔时间为1.25(0.625,5.50)h,服药到入院间隔时间为4.25(3.63,12.00)h,患者入院时的一般资料见表1。

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2.2 血浆中DQ浓度与时间关系

通过对入院后120h内患者血浆浓度进行监测发现,纳入患者服药到入院间隔时间较长,其中最短为3h,最长达48h,均已错过血浆中DQ浓度高峰期,故纳入患者入院后血浆DQ浓度均未出现上升期,而是随着时间延长逐渐下降,且其下降可分为两个阶段,早期下降较快,呈对数形式,可持续24~48h,之后下降速度较慢。经HP治疗后,患者血浆毒物浓度明显下降,但在短时间内出现浓度的反弹上升,提示DQ在体内存在明显的再分布现象,见图1。

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2.3 HP对血浆DQ浓度及清除率的影响

纳入的8例DQ中毒患者共进行HP治疗32次,其中例8患者放弃治疗未行HP。由于例3和例5患者的第1次、例6患者的第4次HP治疗前后血浆标本未收集成功,所以最终只纳入29次HP治疗的数据。HP治疗前,中毒患者血浆DQ 浓度为40.0(22.5,219.5)ng/mL ;HP治疗后,中毒患者血浆DQ浓度为27.40(9.45,101.95)ng/mL,下降(42.9±21.1)%,差异有统计学意义(Z=3.408,P=0.001),见图2。且发现每例中毒患者前2次HP的血浆DQ 清除率 [DQ 清除率=(C前-C后)/C前×100] 较高,大于50%,之后HP的血浆DQ清除率普遍较低,小于50%,见图3。

敌草快的人体毒代动力学及血液灌流疗效评估

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2.4 DQ经尿液的排泄速度与时间关系

早期研究发现DQ多以原型经肾脏由尿液排泄,本研究通过收集8例DQ中毒患者(其中例8患者入院期间无尿)入院后固定时段尿液,测量尿液中DQ浓度,并计算DQ经尿液的排泄速度(DQ排泄速度=各时间段尿液中DQ浓度×该时间段尿液体积/该时间段时间间隔),绘制DQ排泄速度-时间曲线,如图4所示,发现尿中DQ的排泄不以恒速进行,而与血药浓度成正比,早期尿中DQ排泄速度较高,之后逐渐降低。

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2.5 DQ累积排泄量与时间的关系

DQ经尿液的累积排泄量为各时间段DQ排泄量之和。本研究发现,DQ早期经尿排泄量较大,除例5外,其余患者在服药后48~72h基本排泄完全,见图5。

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3 讨论

DQ和PQ均属于联吡啶类除草剂,具有较高的氧化还原电位,可在细胞色素P450还原酶作用下接受NADPH的一个电子,还原成不稳定离子,诱发机体氧化还原反应,导致机体氧化应激[12-13]。DQ中毒临床表现同PQ相似,除口腔、皮肤、眼睛、指甲等局部毒性外,可引起消化道黏膜损伤、肺脏、肾脏及肝脏损伤,少数患者可出现中枢神经系统症状,如头痛、头晕、烦躁、抽搐、癫痫和昏迷等[3]。有研究认为,与PQ中毒不同,由于DQ分子结构不符合肺多胺摄取系统底物结构要求,DQ在肺内不蓄积,且不引起肺组织纤维化改变[3,14]。但早期研究结果显示[15-22],DQ中毒患者早期也可有双肺纹理增粗、渗出样或磨玻璃样改变。本研究纳入患者在中毒一周内也发现肺损伤影像和功能改变,但关于DQ肺损伤规律仍需进一步研究。

胃肠道是口服DQ中毒患者毒物吸收的主要器官, 尤其是小肠。Bennett等[6]发现狗DQ(12μg/kg,口服)中毒后6h胃肠道吸收可达10%~20%。本研究纳入患者在服药后1.25(0.625,5.5)h进行洗胃治疗减少毒物吸收。然而由于服药到入院时间较长,最短为3h,最长达48h,可能错过了DQ在体内吸收的过程,因此患者血浆DQ浓度-时间曲线均未出现上升阶段,也未观察到血浆DQ高峰期。但由目前数据可以推断,血浆DQ浓度达峰值时间在服药3h以内。DQ在体内消除可经过代谢和排泄两种途径。DQ在体内可代谢为DQ-单吡啶酮(diquat-monpyridone)和DQ-二吡啶酮(diquat-dipyridone)[23-24],有研究发现肠道菌群参与体内DQ代谢,且粪便中70% DQ以代谢物形式排出[25],但DQ的代谢机制尚未阐明。DQ在体内排泄可经尿液或胆汁两种途径,主要以原型经尿液排泄[25-26]。本研究发现DQ经尿液的排泄速度变化规律与血浆DQ消除规律大致相同,均在服药早期下降速度较快。通过DQ累积排泄量-时间曲线发现,在服药后48~72h排泄完全,故临床上可在患者服药3d内积极强化利尿,加速毒物排泄。

HP具有吸附功能,可与白蛋白竞争性结合毒物,使毒物吸附于活性炭或树脂,从而降低循环系统中毒物含量。本研究通过测量HP前后血浆DQ血浆浓度发现,HP后血浆DQ浓度明显较HP前降低,且差异有统计学意义。由于本研究样本量小,且受医学伦理限制,难以实现未进行血液净化治疗的对照研究,但根据HP治疗干预患者血浆DQ浓度-时间曲线发现,在HP后短时间内血浆DQ浓度出现反弹上升,说明此时毒物在体内处于再分布过程。Williams等[27]早期报道一例青年男性喷洒DQ农药(140g/L DQ)后出现中毒表现,于中毒后5h入院,入院血浆DQ浓度为0.56mg/L,在入院3h后给予2次HP,流速为150~200mL/min,每次5h,两次间隔7h,2次HP后血浆中DQ被完全清除,直至入院后40h血浆中均未检测出DQ,但在第一次HP后发现,血浆DQ浓度迅速下降之后有轻微反弹上升,与本文研究结果相符。分析其原因,可能是HP加速血浆毒物清除,且HP清除毒物速度大于机体再分布速度,经过HP 治疗血浆中DQ浓度大幅度降低,与组织中DQ含量存在浓度差,触发机体再分布,导致HP治疗后血浆DQ浓度出现反弹上升的现象。

血浆清除率是评估HP疗效的指标之一。本研究发现HP血浆清除率为(42.9±21.1)%,且每例中毒患者前2次HP的血浆DQ清除率较高,大于50%,之后HP的血浆DQ清除率普遍较低,小于50%。分析其原因,可能HP清除率与HP前初始浓度有关。Shi等[28]研究已证实血浆PQ浓度与HP疗效关系存在相关性,且发现当血浆PQ初始浓度小于200ng/mL时,HP清除率小于40%,当血浆PQ浓度大于300ng/mL时,HP清除率大于40%。目前关于血浆DQ浓度与血浆清除率关系的文章未见报道,且本研究纳入样本量较小,因此关于HP对DQ中毒的疗效及血浆初始DQ浓度与HP清除率关系还需进一步研究。但笔者发现,单以血浆清除率评估HP治疗效果尚有争议,DQ从胃肠道吸收进入血液后,可进入组织储存或经肾脏直接排泄。HP治疗期间血浆DQ下降可能由HP的吸附、肾脏的排泄或组织再分布等多种因素引起,且HP吸附作用所占比重无法评估,因此关于HP疗效评估还需进一步探讨。

综上所述,DQ在人体内可被快速消除,其中尿液是DQ主要排泄途径,服药后48h内排泄速度较高。HP可明显降低血浆DQ浓度,且早期HP的清除率较高,但在HP后短时间内血浆DQ浓度出现反弹上升,说明毒物在体内存在明显的再分布现象。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献(略)

文章来自:孟娜,孙艺青,董艳玲等.敌草快在人体毒代动力学及血液灌流疗效评估[J].中华急诊医学杂志,2020,29(11):1403-1410. 

敌草快的人体毒代动力学及血液灌流疗效评估

(责任编辑:admin)
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