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有机磷中毒救治药物研究及其临床应用

时间:2017-06-21 16:18来源:中国药理学与毒理学杂志 作者:冯书芳,邱泽武 点击:
急性有机磷农药中毒(AOPP)是临床常见的急危重症之一,病死率极高。有机磷杀虫剂通过抑制神经接头处的乙酰胆碱酯酶(AChE)活性,使乙酰胆碱(ACh)蓄积,引起先兴奋后抑制的胆碱
(军事医学科学院附属医院中毒救治科,北京100071)

邱泽武,主任医师,教授,博士生导师。军事医学科学院附属医院中毒救治科主任,全军中毒救治中心主任。现任中国毒理学会中毒与救治专业委员会主任委员。长期从事中毒性疾病的基础研究与临床诊治,在有机磷农药、百草枯、杀鼠剂、重金属中毒、常见药物、植物及有毒气体中毒诊治方面具有丰富的临床经验,是国内著名的中毒应急救援专家。

DOI:10.3867/j.issn.1000-3002.2016.12.022
有机磷(organophosphorus,OPS)杀虫剂是目前我国用量最大、使用最广的一类杀虫剂,常用的有数十种左右1。在农药生产、运输、保管及使用中易发生急性有机磷农药中毒(acute organophos phorus pesticides poisoning,AOPP)1,对人畜毒性大,中毒后机体损害进展迅速,死亡率高2-4。其主要原因是中毒引起的休克、呼吸衰竭和心脏损害等。
OPS 化合物作为杀虫剂曾被应用于战争中,如配制成沙林、索曼和塔崩等5。尽管100 多个国家加入了禁止化学武器公约,但在军事和恐怖行动中仍然存在神经毒气和OPS 化合物的使用6。目前,AOPP 是一个世界性的重大问题,全球每年约有数百万的AOPP 病例,约30 万人死亡7。近年来,一些害虫对许多农药产生了极强的抗药性,在农药的使用中需要不断增加剂型、剂量及混配农药,间接造成了农药中毒病例的迅速增加。本文将对OPS农药的中毒机制、典型临床表现、解毒药物研究进展及其他临床治疗方案作一综述。
1 有机磷农药中毒机制
OPS 杀虫剂多为油状液体,少数为晶状固体,其分子中含硫的品种多具有蒜臭味,挥发性大,易溶于有机溶剂,微溶或不溶于水。OPS 可以通过多种途径如皮肤、呼吸道、胃肠道、眼睛和伤口等进入人体,吸收后随血液循环选择性的分布于某些组织或器官内。研究表明,由于其亲脂性强,很容易进入神经系统和储存于脂肪中8。其代谢产物多为水溶性高的离子化合物,易经肾由尿排出,少量经肠道由粪排出9
众所周知,胆碱能神经系统神经元与神经元之间(突触)、神经末梢与效应器(肌肉)之间神经冲动的传递靠神经递质乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)来完成。当神经冲动传递到神经末梢后,末梢内储存有ACh 的囊泡与突触前膜融合,释放ACh。ACh与突触后膜受体结合,产生一系列胆碱能效应。ACh 能够被突触后膜附近的乙酰胆碱酯酶(acetyl cholinesterase,AChE)水解成胆碱和乙酸而失去生物学效应。OPS 杀虫剂被机体吸收后,很快分布到胆碱能神经的神经突触和神经-肌肉接头部位,使AChE 的活性位点-丝氨酸羟基磷酸化,形成磷酰化酶10-11。被抑制的AChE 失去水解ACh 的能力,导致ACh 在突触间隙大量聚集12,引起胆碱能神经的持续过度兴奋,产生中枢及外周的胆碱能效应,即先兴奋后衰竭的一系列毒蕈碱样、烟碱样和中枢神经系统等症状,严重患者甚至可出现呼吸肌麻痹13和中间综合征而死亡14
除AChE 抑制学说外,近年来研究发现OPS 的多种中毒机制:可直接作用于胆碱能神经受体15;可引起钙超载,直接损伤神经元,造成中枢神经细胞死亡16;体内、外接触OPS 会减少ATP 合成,诱导ATP 水解,加速线粒体活性氧的生成,加速氧化损伤及细胞死亡等17-18
2 有机磷中毒典型临床表现
AOPP 可以导致3 个时相的神经毒性作用,分别为急性胆碱能危象、中间综合征和迟发性多神经病,其中急性胆碱能危象在中毒后立即出现,是AOPP 的主要临床表现19(表1)。
 
3 有机磷中毒解毒药物
解毒剂使用提倡早期、足量、联合和重复,并且选用合理给药途径,密切观察患者病情变化,及时补充药物及择期停药。中毒早期联合应用抗胆碱能药物和AChE 复能剂25。脂肪乳和新型解毒药物的研究也越来越受到关注。
3.1 AChE 复能药
肟类化合物能够使被抑制的AChE 恢复活性,其原理是肟类化合物吡啶环中季胺氮带正电荷,能被磷酰化胆碱酯酶的阴离子部位吸引,阴离子肟基与“中毒酶”磷原子结合形成肟类-磷酰化酶复合物。随后磷酰肟脱落,使AChE 游离,恢复其水解AChE 的活性26-27。目前复能剂为氯解磷定、碘解磷定和甲磺磷定等28。各种肟类基本结构十分相似,其区别在于吡啶环的数量不同(单吡啶肟和双吡啶肟)。双季肟类对完全被抑制的AChE 有很高的亲和性,因此能够更高效的激活被抑制的AChE肟类复能剂,不仅能够使“中毒酶”恢复活性,而且可以作用于神经肌肉接头的N2胆碱能受体,对OPS引起的肌颤、肌无力及肌麻痹均有直接对抗作用29。肟类复能剂不能通过血脑屏障进入中枢神经系统,故对中枢神经系统酶的复能效果不明显30-32。为解决肟类复能剂血脑屏障通透性问题,研究者们成功改变肟类复能剂构型(加入糖链或脂链)使其易于进入中枢,但是目前该类构型药物只用于动物实验,临床应用有待时日33-35。该类复能剂通过肾代谢速度较快,半衰期短,只有1~2h,所以必须重复用药以便维持血药浓度。此外,因OPS农药结构不同,其复能的难易程度不同。储存于脂肪库中的游离OPS不断释放于血中,在口服中毒后的数天,给予复能剂仍可见到AChE 的恢复。国内AOPP推荐首选氯解磷定,其次为碘解磷定。①氯解磷定:含肟量高,水溶性好,可以用于肌注或静脉注射,起效快,急救时最大可用到首剂量3g 肌注而不出现副作用,是临床首选的解毒药36。世界卫生组织推荐其治疗AOPP方案为首次剂量给足,指征为外周N 样症状(如肌颤)消失,血液AChE活性恢复50%~60%以上。首次给药推荐肌注(静脉滴注因半衰期短,排泄快,不宜达到有效血药浓度),肌注3~5min 后便可达到有效血药浓度(4mg·L-1),肌注1.5~2g(30 mg·kg-1),然后以每小时8 mg·kg-1速度静脉滴注37。②碘解磷定:复能作用较差,水溶性小,仅能够静脉注射,是临床次选的解毒药。AChE 复能药对甲胺磷、辛硫磷、甲拌磷、对硫磷和乙硫磷中毒疗效好,对敌敌畏中毒疗效差,对乐果和马拉硫磷中毒疗效不明显。AChE 复能药的不良反应有眩晕、视力模糊和血压升高等,用量过大能够引起癫痫样反应26
3.2 抗胆碱能药
能够有效的同ACh 争夺ACh 受体,阻滞ACh的作用。对抗急性AOPP 所致的呼吸中枢抑制、支气管痉挛、肺水肿和循环衰竭,起到治“标”的作用38。目前治疗OPS 中毒的抗胆碱药物有3 类:M胆碱受体拮抗药,如阿托品和山崀宕碱等;N 胆碱受体拮抗药,如苯那辛和丙环定等;对外周M受体、中枢M受体和中枢N受体均有作用的长效抗胆碱能药物,如盐酸戊乙奎醚(penehyclidine hydrochloride,PQN)(商品名:长托宁)。抗胆碱药物不仅能够有效对抗AOPP引起的毒蕈碱样症状,而且能够减轻或消除AOPP引起的躁动不安、惊厥和呼吸抑制25
3.2.1 阿托品
对M 样受体的阻断作用有相当高的选择性,在大剂量时也阻断神经节烟碱样受体N1 的作用,是目前临床最常用的抗胆碱能药。阿托品每10~30min 或1~2h 给药1次,首次用药剂量从轻度中毒的1~4mg 到重度中毒的1~20mg 不等。直到患者M 样症状消失或出现“阿托品化”。“阿托品化”指征为口干、皮肤干燥、心率增快(90~100min-1)和肺锣音消失。用药期间密切观察病情,随时调整药物剂量。如出现阿托品中毒样表现(如瞳孔扩大、神智模糊和烦躁不安等)应停用阿托品25
3.2.2 盐酸戊乙奎醚
盐酸戊乙奎醚是由我国军事医学科学院毒物药物研究所设计合成的新型长效抗胆碱药,2002 年获得国家技术发明奖39。其选择性作用于M1 和M3受体亚型,对心脏的M2 受体作用极弱,对心率无明显影响40。盐酸戊乙奎醚与阿托品相比有多方面优势:抗胆碱作用强,能够改善毒蕈碱症状,有效剂量小,持续作用时间长(半衰期约6~8 h),毒副反应少,无M受体上调作用。首次用药剂量:轻度中毒1~2mg,中度中毒2~3 mg,重度中毒3~4 mg。使AChE 尽快上升20%或达到60%,6~12h 肌注1 次维持。盐酸戊乙奎醚过量主要表现为可逆的精神症状,尚未发现高热、抽搐、昏迷、腹胀及尿储留等症状。
3.3 急救复方
复方一般由2个具有不同特点的抗胆碱药和1~2个AChE复能剂组成,如“解磷注射液”。该复方是由军事医学科学院毒物药物研究所研制的复方制剂,每支2mL,内含阿托品3mg,苯那辛3mg和解磷定400mg。由于该复方药物中氯解磷定含量较少,首次给药时对中度中毒患者除给1~2支“解磷注射液”外加用氯解磷定1~2g,重度中毒患者2~3支“解磷注射液”加用氯解磷定1~2g。该复方2~3 min 起效,30min 达高峰。在首次用药2h后,如果中毒症状重复出现或全血AChE活性又下降时,再给首次用药剂量的半量。
3.4 脂肪乳
脂肪乳不仅在临床上作为营养药物,近年来各种动物实验及临床病例发现,静脉注射用脂肪乳可以作为脂溶性药物急性中毒的新型解毒剂8。“脂质沉积”理论是目前广为接受的理论机制,该作用机制认为,脂肪乳会对脂溶性药物产生一种药理性沉积效应,从组织水相转移到脂相,将亲脂药物从组织转移到血管腔隙,显著减少组织中毒物浓度。此外,脂肪乳可能增加心脏能量供应,是心肌产生ATP 的主要底物,提供能量抵抗毒物对心脏的损害41。多项临床病例报道及临床研究表明,脂肪乳能够显著提高AOPP 患者血清胆碱酯酶活性,对中
毒性肝、肾损伤具有明显保护作用,缩短ICU入住时间,减少心肌损伤及降低死亡率8,42
3.5 新解毒剂
生物清除剂是一类能够被OPS竞争抑制的酯酶,可减少AOPP对内源性酶的抑制43。目前有2类酯酶:A酯酶(如对氧磷酶)和B酯酶〔如丁酰胆碱酯酶(butyrylcholinesterase,BChE)和羧酸酯酶〕44。A 酯酶能够水解OPS,B 酯酶能够竞争性抑制AOPP。这些酶来源于马、牛或细菌的重组体,利用生物和蛋白工程技术合成。这类外源性胆碱酯酶能够有效的在AOPP靶器官对体内进行监督。动物实验证实,胎牛血清AChE、马血清BChE 或人类BChE 均具有解毒作用。但是该药物目前只限于实验阶段,很多问题有待解决。例如,外源蛋白进入机体免疫系统产生免疫排斥反应;药代动力学、毒理学及免疫学方面的研究资料较少;长期储存的稳定性,体内运行稳定性和生物利用度等问题,目前仍在探索中45。美国FDA 批准在战争中,暴露神经毒剂前给予注射BChE,这对AOPP有明显预防作用46。硫酸镁能够阻止配体依赖性钙离子通道,减少突触前ACh释放,从而改善神经肌肉接头功能,减少NMDA受体过度激活导致中枢兴奋47。一项临床试验表明,硫酸镁能够显著减少AOPP患者死亡率,但是这项研究样本量小,硫酸镁剂量不一致,其应用于AOPP 的解毒有待进一步研究48。动物实验表明,谷氨酸拮抗剂、腺苷受体激动剂(N6-环戊基腺苷和5′-N-乙酰碳氧胺腺苷)及α2-肾上腺能受体激动剂(如可乐定)可以减少ACh 合成,抑制细胞ACh 从突触前末梢释放,阻止AChE 失活,限制对中枢神经系统的损伤49。氨基甲酸酯可逆的阻断AChE,以阻止OPS神经毒剂进入酶活性中心50。该类药物包括硫必利、甲胺呋硫和他克林等。目前,OPS解毒蛋白质药物及催化抗体方法也有望成为很好的发展领域。
4 血液净化治疗
血中OPS 浓度明显增高,中毒严重,昏迷时间长,有并发症和经积极治疗病情仍日趋恶化者,可采用血液净化疗法51-52
4.1 血液透析
该疗法对小分子物质效果较好,对大、中分子物质则没有清除作用。中毒时间长,毒物与血浆蛋白结合,不宜透出53
4.2 血液灌流
采用活性炭吸附剂,对大、中分子毒物有很强吸附力,对毒物清除作用优于血液透析54。血液灌流对脂溶性较高、易与蛋白质结合的毒物具有较好的清除作用。实验表明,血液灌流能够迅速清除体内OPS,减轻农药对脏器的损伤,降低病死率。由于血液灌流可将AChE 复活及抗胆碱药物一并清除,故采用血液灌流治疗AOPP 时,应及时补充和调整药物用量。血液灌流联合连续性静脉血液滤过效果更好。连续性静脉血液滤过与普通的血液滤过一样,是模仿正常肾小球滤过功能,清除毒素、炎症介质和水分,由于血液流速和置换液速度缓慢,以及对毒素和水分的连续清除作用,联合使用可对毒物有较好的清除作用,同时有维持及替代重要脏器功能、维持内环境稳定的作用。
4.3 血浆置换
该疗法可清除游离或与蛋白质结合高的毒物,操作简单,容易掌握,对抢救重度AOPP 非常有效。根据AChE 活性测定结果,可每日或隔日置换1 次血浆,注意检测电解质及维持内环境稳定。
5 中西医结合治疗
中药治疗虽然效果缓慢,但其具有毒副作用小、促进排毒和解毒的优点,可对西药治疗起到一定的辅助作用。充分发挥中药对脏器功能的保护作用,有利于减少西药的毒副作用。血必净注射液是以血府逐瘀汤为基础,主要成分为赤芍、川穹、丹参、红花及当归等活血化瘀药物。可强效抗免疫活化细胞产生的炎症介质,减少纤维蛋白含量,调节免疫反应,并可改善机械通气患者呼吸力学55,缩短机械通气时间,提高AOPP患者救治成功率56。黄芪注射液主要成分为黄芪,黄芪含有硒,能提高谷胱甘肽过氧化物酶活性,激活解毒酶,从而对肝起保护作用26。参附注射液主要成分为红参和黑附片提取物,主要含有人参皂苷,具有兴奋心肌、增加心脏收缩力的作用,同时改善微循环,扩张血管,起到升压作用59。参附注射液可减少升压药用量,抢救AOPP 休克疗效显著。大黄性味苦寒,具有泻下、清热泻火、解毒止血及活血祛瘀等功效,刺激肠道蠕动,可加快毒物排出,清除肠内残毒,避免再吸收;还可恢复胃肠道功能,对胃肠道黏膜具有保护作用。大黄导泻联合西医治疗AOPP 能够取得较好疗效60-61
6 结语
综上所述,目前对AOPP药物研究及中毒救治认识已经取得相当大的进展。随着对分子生物学、计算机模拟等新技术和新方法的应用,及新的复能药物构型的研究,结合毒理学、药理学和神经生物学等相关领域最新研究进展,对AOPP 救治将产生重要影响。
参考文献(略)


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