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编号:10279295
肟类对急性有机磷中毒解毒机制的研究进展
http://www.100md.com 《中华劳动卫生职业病杂志》 1998年第6期
     作者:张建余 赵金垣

    单位:赵金垣 100083 北京医科大学第三临床医学院职业病研究中心;张建余 重庆市职业病防治院 北京医科大学第三临床医学院

    关键词:

    肟类对急性有机磷中毒解毒机制的研究进展 自1941年发现有机磷化合物(OPC)对乙酰胆碱酯酶(AChE)具有抑制作用以来,肟类药物(oximes)就被作为AChE重活化剂应用,它们与阿托品联合应用已成为急性有机磷中毒(AOPP)解毒治疗的核心。由于OPC可使受抑制的AChE“老化”(即脱烷基化),而肟类对“老化”酶无重活化作用,故多认为在AOPP后72小时无需再用,对能迅速发生“老化”的甲基类OPC中毒,如乐果、敌敌畏、索曼、沙林等,则更主张不用或少用。但临床发现:甲基类OPC中毒时,肟类治疗仍明显有效;重度中毒时,延长肟类治疗时间(>72小时),可使不少危重患者得以恢复。有研究表明:肟类还具有AChE重活化作用之外的解毒效应,也称“非AChE重活化效应”。现就近年来国外在此领域的研究进展作一简要综述,以助临床应用。
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    一、非AChE重活化效应的发现

    1965年即有学者发现:肟类在治疗索曼中毒时,可能存在AChE重活化作用以外的解毒效应,称为“直接效应”[1]。1989年,Hamilton等[2]实验中发现:用5倍LD50的索曼或5倍LD50的塔崩(tabun)给恒河猴肌注染毒后,立即给安定(0.2 mg/kg,iv),15秒后再给阿托品(0.5 mg/kg,im)和双吡啶单肟[[1-(((4-[aminocarbonyl]pyridinio)methoxy)methyl)-2-[(hydroxyimino)methyl]pyridinium dichloride,HI-6]50 mg/kg,im],动物全部存活,但血液AChE活力却并未明显恢复。提示HI-6的治疗作用可能与AChE重活化以外的机制有关。1992年,Van Helden 等[1,3]用大鼠和狨猴分别实验,也得到相似结果。嗣后的研究显示:常用的肟类如双复磷(toxogonin or obidoxime Lwpe25.jpg (744 bytes)H6 or DMO4)、磺磷定(pralidoxime methanesulfonate,P-2S)、双吡啶双肟[1-(((4-[aminocrbonyl]pyridinio)methoxy)methyl)-2,4-bis((hydroxyimino)methyl)pyridinium diiodide,HLwpe24.jpg (743 bytes)-7]等也均有这种治疗作用,因与AChE重活化无关,故称为“非AChE重活化效应”[3,4]
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    二、对动物模型非AChE重活化效应的研究

    为了明确肟类对致死量OPC中毒动物体内的药理作用,学者们采用两种动物实验模型进行了研究。

    实验模型Ⅰ:曾有实验显示,给大鼠肌注致死量索曼后3小时,99%以上的AChE已发生“老化”[5]。因此,用3倍LD50的索曼给大鼠肌注染毒后立即给予阿托品,使其迅速阿托品化,同时采用人工机械通气维持呼吸,3小时后再给HI-6治疗,并立即停止人工机械通气,仍见大鼠恢复自主呼吸,且≥24小时的存活率可达50%~60%(生理盐水治疗对照组大鼠在10分钟内全部死亡),此时见HI-6治疗后存活大鼠的脑、膈肌AChE活力 并未恢复。因此推测:大鼠获得存活的重要原因与HI-6的非AChE重活化效应有关[3]。由于此模型从索曼染毒至HI-6治疗尚有3小时的时间间隔,可能存在神经突触的适应过程。因此,需用下一模型作非AChE重活化效应的进一步证实[6]
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    实验模型Ⅱ:选用丁烯沙林(crotylsarin)给大鼠染毒,也进行阿托品化治疗和人工机械通气维持。丁烯沙林也是常用于制作动物模型的OPC,它不仅抑制AChE活力的速度远快于索曼,而且还具有更强的大脑呼吸中枢神经传导和膈肌神经肌肉传导(neuromuscular transmission,NMT)的抑制作用。用3倍LD50的丁烯沙林染毒大鼠后5分钟,给予HI-6治疗,投药10分钟后停止人工机械通气。尽管血液、脑和膈肌三种组织的AChE活力均未恢复,但仍有50%的大鼠存活;而用生理盐水替代HI-6治疗的大鼠,则在5分钟内全部死亡[6]。此结果明显提示:HI-6可能具有恢复呼吸中枢神经传导和膈肌NMT功能的重要药理作用[6,7]

    Van Helden等[3,4]用实验模型Ⅱ进行了常用的肟类药物疗效的研究。结果发现HI-6、HLwpe26.jpg (743 bytes)-7、P-2s和DMO4等均可使治疗组大鼠的存活时间明显延长,虽则血液中AChE活力未见明显恢复。各种肟类的最佳疗效仅与它们各自的最适剂量相关,如HI-6剂量为56.6~66.0 mg/kg时疗效最佳,HLwpe27.jpg (743 bytes)-7则在56.6 mg/kg时疗效最好,DMO4则以28.3 mg/kg时疗效最佳等;而和它们的药代动力学、恢复NMT的效力、与毒蕈碱(muscarine,M)受体的亲和力等关系不明显[4,6]
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    上述研究提示:HI-6及常用的肟类,确实具有非AChE重活化效应,此效应的关键作用是在致死性OPC中毒所致AChE活力受严重抑制而难以维持生存的时刻,可迅速而充分地恢复大脑呼吸中枢神经传导和呼吸肌NMT的功能,从而确保中毒动物得以生存[6]

    三、非AChE重活化效应的药理机制研究

    为探讨肟类恢复呼吸中枢神经传导和呼吸肌NMT功能的药理机制,进行了大量的离体实验研究,并已获较清楚的认识。

    1.中枢效应机制:1994年,Melchers等[8]用大鼠脑海马薄片(hippocampal slices)离体标本,进行了HI-6的脑内非AChE重活化效应机制的研究。结果发现:AChE受到不可逆抑制时,可导致穿入通道诱发电位(perforant path-evoked)总体峰波幅降低,HI-6则可有效地使总体峰波幅回升。由于M受体阻滞剂阿托品、烟碱(nicotine,N)受体阻滞剂美加明(mecamylamine)、M和N受体复合阻滞剂三碘季铵酚(gallamine)等3种药物均不具有这种作用,提示上述作用并非直接调节胆碱能受体的效应。另有研究认为:HI-6的这种作用可能与干预中枢抑制性递质γ-氨基丁酸(GABA)的活性有关。应用GABA受体的激动剂蝇蕈醇(muscimol)可引起呼吸抑制,HI-6则可阻断蝇蕈醇对GABA受体的激动作用,从而解除呼吸抑制。故推测HI-6对GABA受体活性的阻断作用,可能是恢复呼吸中枢功能的机制之一[9]。当GABA递质效应减弱后,中枢兴奋递质如N-甲基-D-门冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid,NMDA)的效应可获增加,从而使中枢神经的乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)释放量减少[6]。已有研究表明:应用非竞争性NMDA受体阻滞剂MK-801((+)-5-methyl-10,11-dihydro-5H-dibenzo(a,d)cycloheptan-5,10-imine maleate),使NMDA效应减弱后,可使大脑皮质和海马回的ACh释放增加;给予HI-6后,可抵消MK-801的阻滞作用,使NMDA递质效应重获增强[10,11]。由此可见:肟类的非AChE重活化效应的中枢作用机制可能是通过调节GABA或NMDA递质效应来解除呼吸中枢的抑制,并能减少脑内ACh释放[6]
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    2.周围效应机制:为明确丁烯沙林中毒后,AChE活力持续受抑制、肟类迅速恢复呼吸肌NMT功能的作用机制,进行了大鼠膈神经-膈肌离体标本的实验研究:采取模拟大鼠体内生理环境,选用4种不同类别的药物使膈神经膈肌NMT发生衰竭(即对频率为40 Hz、每次持续10秒钟、间歇0.2秒的直流电刺激失去强直收缩能力)。选用的4种药物是:丁烯沙林、N受体促进剂烟碱、M受体促进剂氧化震颤素(oxotremorine)、N和M受体复合促进剂碳酰胆碱(carbachol)。给予HI-6治疗,能使由上述药物引起的NMT衰竭均得到明显恢复;给予N和M受体复合阻滞剂三碘季铵酚,则可恢复由丁烯沙林和碳酰胆碱引起的NMT衰竭;给予N受体阻滞剂美加明,仅能恢复由丁烯沙林引起的NMT衰竭;给予另一种N受体阻滞剂箭毒(curare)治疗,则由4种药物引起的NMT衰竭均未得到恢复。所有的恢复过程,均未发生AChE重活化效应。此研究表明:HI-6恢复呼吸肌NMT功能的作用机制可能是:(1)阻滞M和N受体活性;(2)阻滞N受体的离子通道[12,13]。生化实验显示:丁烯沙林能使上述膈神经-膈肌标本的游离终板3H-ACh释放增加,给予HI-6或三碘季铵酚则可阻断,并使3H-ACh释放减少[14]。电生理研究表明:丁烯沙林染毒大鼠的膈神经-膈肌离体标本,因神经末梢处AChE已受明显抑制,故用25 Hz高频直流电刺激膈神经时,可见ACh在突触间隙的含量明显增加、终板电位明显增强;给予HI-6和美加明,突触间隙的ACh含量明显减少、终板电位明显减弱;给予箭毒治疗,仅见微终板电位减弱,而ACh含量和终板电位无明显变化。这表明HI-6不仅具有抑制突触释放ACh的作用,还能通过阻滞N受体离子通道,产生突触后抑制效应[6]
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    四、小结

    大量的动物实验研究已基本探明:肟类的非AChE重活化效应的药理机制,现可归纳为以下3点:(1)抑制中枢和周围胆碱能神经突触ACh释放,产生突触前抑制效应。这一作用可能最重要,因为在AOPP时,AChE受抑制后而引起的ACh在突触间隙的积聚,是产生中毒症状、导致死亡的主要原因[15,16]。(2)与中枢和周围神经突触的M受体结合产生变构效应。它的作用为降低M受体对ACh的敏感性,并可以反馈调控ACh的释放[6]。(3)与离子通道有关的N受体效应,产生突触后抑制,以保护突触后细胞,使之对ACh的敏感性降低[6]

    肟类的非AChE重活化效应的发现及药理机制的探明,对AOPP的治疗具有非常重要的临床意义,将会更新目前对肟类的认识。按分子结构可将肟类分为二类:(1)单肟类如HI-6、P-2S、解磷定(pyraloxime methiodide,PAM-I)、氯磷定(pyraloxime methlchloride,PAM-Cl)等;(2)双肟类如HLwpe28.jpg (743 bytes)-7、DMO4[1,17,18]。大量研究已经证明:两类肟类均具有非AChE重活化效应,它能迅速而充分地恢复已衰竭的呼吸中枢神经传导和呼吸肌NMT功能,使OPC中毒动物存活,从而避开了AChE“老化”这一迄今无法解决的难题[6]。目前国内最常用的PAM-I和PAM-Cl亦属单肟类,故也应该具有非AChE重活化效应。因此建议,在救治AOPP过程中,均应高度重视肟类的应用,并进行非AChE重活化效应的临床疗效研究。预计此效应的深入研究,可能将引导出新的干预手段,寻找到比肟类疗效更好、毒性更低的OPC的解毒药物。
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    本文为国家“九五”科技攻关课题

    参考文献

    1.Van Helden HPM,De Lange J,Busker RW,et al.Therapy of organophosphate poisoning in the rat by direct effects of oximes unrelated to ChE-reactivation.Arch Toxicol,1991,65:586~593.

    2.Hamilton MG,Lundy PM.HI-6 therapy of soman and tabun poisoning in primats and rodents.Arch Toxicol,1989,63:144~149.

    3.Van Helden HPM,Van Der Wiel HJ,De Lange J,et al.Therapeutic efficacy of HI-6 in soman poisoned marmoset monkeys.Toxicol Appl Pharmacol,1992,115:50~56.
, http://www.100md.com
    4.Van Helden HPM,Van Der Wiel HJ,Zijlstra JJ,et al.Comparison of the therapeutic effects and pharmacokinetics of HI-6,HLwpe29.jpg (743 bytes)-7,HGG-12,HGG-42,and obidoxime following non-reactivatable acetylcholinesterase inhibition in rats.Arch Toxicol,1994,68:224~230.

    5.Van Dongen CJ,Elskamp RM,De Jong LPA.Influence of artopine upon reativation and aging of rat and human erythrocyte acetylcholinesterase inhibited by soman.Biochem Pharmacol,1987,36:1167~1169.
, 百拇医药
    6.Herman PM,Van Helden RW,Busker BPC,et al.Pharmcolgical effects of oximes:how relvant are they? Arch Toxicol,1996,70:779~786.

    7.Busker RW,Zijlstra JJ,Van Der Wiel HJ,et al.Organophosphate poisoning:a model to test therapeutic effects of oximes other than acetylcholinesterase reactivation in the rat.Toxicol,1991,69:331~344.

    8.Melchers BPC,Van Der Laaken AL,Busker RW,et al.Nonreactivating effects of HI-6 on hippocampal neurotransmission.Arch Toxicol,1994,69:118~126.
, http://www.100md.com
    9.Smid K,Bohmer G,Gebauer K.GABA receptor mediated fast synaptic inhibition in the rabbit brain stem.Acta Physiol Scand,1991,142:411~417.

    10.Hasegawa M,Kinoshita H,Amano M,et al.MK-801 increases endogenous acetylcholine release in the rat parietal cortex:a study using brain microdialysis.Neurosci Lett,1993,150:53~56.

    11.Hutson PH,Hogg JE.Effects of NMDA receptor antagonistson on acetylcholine efflux in vivo.Br J Pharmacol,1995,116:7.
, 百拇医药
    12.Maxwell DM,Koplovitz I.Effect of endogenous carboxylesterase on HI-6 protection against soman toxicity.J Pharm Exp Ther,1990,254:440~444.

    13.Melchers BPC,Van Der Lasken AL.On the mechanism of spontaneous recovery of neuromuscular transmission after acetylcholinesterase inhibition in the rat neuromuscular junction.Brain Res,1991,563:49~56.

    14.Wessler I,Kilbinger H.Release of 3 H-acetylcholine from a modified rat phrenic nerve-hemidiaphragm preparation.Arch Pharmacol,1986,334:357~364.
, http://www.100md.com
    15.Marrs TC.Organophosphate poisoning.Pharmacol Ther,1993,58:51~56.

    16.Sidell FR,Borak J.Chemical warfare agents:II,Nerve agents.Ann Emerg Med,1992,21:864~871.

    17.Franz W,Thomas K,Ladislaus S.Effect of atropine and bispyridinium oximes on respiratory and circulatory function in guinea-pigs poisoned by sarin.Toxicol,1995,95:123~133.

    18.赵克健主编.中国化学药品大全.北京:新时代出版社,1990.815~816.

    收稿:1998-01-19

    修回:1998-03-24, 百拇医药