百草枯中毒機(jī)制研究及治療進(jìn)展

郭 權(quán) 綜述 張 彧 審校

百草枯(paraquat)是一種有機(jī)雜環(huán)類除草劑，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。其對(duì)人的毒性作用較強(qiáng)，臨床上多經(jīng)口服導(dǎo)致中毒，其致死率高達(dá)60%～90%以上，成人估計(jì)致死量為40 mg/kg。百草枯中毒早期可造成急性肺損傷、急性呼吸衰竭，以后逐步發(fā)展為肺纖維化，后期多死于呼吸衰竭。然而其致病機(jī)制復(fù)雜且尚未完全明確，治療上無特效解毒藥，多以綜合治療為主。本文就百草枯中毒，導(dǎo)致急性肺損傷的機(jī)制研究及治療進(jìn)展情況進(jìn)行綜述。

1 百草枯中毒機(jī)制

1.1 炎癥反應(yīng) 百草枯中毒早期大量炎性細(xì)胞和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)［1，2］，造成肺實(shí)質(zhì)充血和出血、肺泡Ⅰ型細(xì)胞、肺泡Ⅱ型細(xì)胞和Clara 細(xì)胞破壞;中毒后期表現(xiàn)為肺纖維蛋白浸潤(rùn)等。王娜等［3］研究急性百草枯中毒后患者血清TNF-α 及IL-10 在24 h 內(nèi)明顯高于正常水平;有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)百草枯中毒大鼠肺組織中膠原刺激因子明顯升高，與中毒后繼發(fā)慢性炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。另有研究表明，百草枯中毒后血清中IL-1β、IL-6、TNF-α，及胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 等升高，可引起多種炎性細(xì)胞在肺內(nèi)浸潤(rùn)，釋放氧自由基、蛋白水解酶等并導(dǎo)致急性肺損傷［4］。

1.2 氧自由基損傷 百草枯進(jìn)入人體后，經(jīng)過還原型輔酶NADPH 的作用，將單電子還原為自由基，然后再與分子氧反應(yīng)形成聯(lián)吡啶陽(yáng)離子和超氧陰離子，后者形成過氧化氫及毒性更高的自由基如羥自由基，引起過氧化等系列連鎖反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致肺損傷［5］。研究顯示細(xì)胞內(nèi)多胺和百草枯攝取存在競(jìng)爭(zhēng)抑制關(guān)系，因此細(xì)胞內(nèi)多胺具有一定的保護(hù)作用，可以阻斷活性氧自由基的產(chǎn)生。另有研究［6］發(fā)現(xiàn)百草枯引發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng)減少了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)受體(GLUT4)向細(xì)胞表面的轉(zhuǎn)位，使3T3-L1 脂肪細(xì)胞的胰島素依賴性葡萄糖攝取過程受損，從而導(dǎo)致或加重了胰島素抵抗。Harrison 等［7］報(bào)導(dǎo)了在百草枯中毒的動(dòng)物模型中，SVCT2 小鼠整體鈉依賴性維生素C 轉(zhuǎn)運(yùn)體-2 在mRNA 水平升高，從而引發(fā)了全身各器官抗壞血酸水平升高。SVCT2 小鼠用百草枯染毒后，其所引發(fā)的肺組織氧化應(yīng)激反應(yīng)明顯減輕了。而另一種自然突變型WIDs 小鼠相對(duì)于SVCT2 小鼠而言，百草枯中毒所致的線粒體損傷反應(yīng)出現(xiàn)相對(duì)較晚，對(duì)百草枯的細(xì)胞毒性反應(yīng)也無明顯保護(hù)作用［8］。

1.3 基因異常表達(dá) 有研究表明［9］百草枯中毒后，細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)的表達(dá)有所增加，并加速了炎癥反應(yīng)的形成。激活的NF-κB 還能誘導(dǎo)一氧化氮合酶、超氧化物歧化酶等的轉(zhuǎn)錄，作用于這些酶共有的催化活性中心——血紅素硫鐵復(fù)合物，最終抑制線粒體呼吸，促進(jìn)肺纖維化。Dusinska 等［10］報(bào)道百草枯中毒可以導(dǎo)致肺泡巨噬細(xì)胞和肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞的DNA 損傷。另有研究［11］發(fā)現(xiàn)百草枯中毒后肺泡巨噬細(xì)胞和Clara 細(xì)胞中表達(dá)的TAFIIB 基因和Lpin2 基因明顯上調(diào)。Masafumi 等［12］也發(fā)現(xiàn)了TPX，HO-1，GST-Yc，NQO-1 和RL/IF-1 等基因在百草枯刺激后表達(dá)上調(diào)，并與氧化應(yīng)激相關(guān)。

2 百草枯治療進(jìn)展

針對(duì)百草枯中毒目前缺乏特效藥物及治療方法，臨床上主要采取防止毒物繼續(xù)吸收、加速已吸收毒物排泄、抗氧化、消除氧自由基、防止肺纖維化及對(duì)癥支持等綜合性治療方法。

2.1 血液凈化 百草枯中毒后盡早進(jìn)行血液凈化，包括血液灌流(HP)、血液透析(HD)和血漿置換(PE)。研究及臨床實(shí)踐表明，早期血液凈化［13］可減少血漿中毒物向組織器官擴(kuò)散，減輕器官損害，降低病死率。由于百草枯可迅速進(jìn)入器官組織，長(zhǎng)時(shí)間或反復(fù)的血液灌流效果并不明顯，只在早期有一定作用，一般認(rèn)為血液灌流只在中毒后6～24 h 內(nèi)進(jìn)行。血液灌流對(duì)百草枯清除率約為70%，優(yōu)于其他方式。其機(jī)制為血液灌流能與血漿蛋白競(jìng)爭(zhēng)毒性藥物，利于將百草枯從血液中有效清除，但其只能清除血液內(nèi)的毒素，對(duì)已進(jìn)入重要器官和組織內(nèi)的百草枯效果差。血液透析可清除水溶性毒物，同時(shí)可通過超濾脫水來糾正電解質(zhì)及酸堿不平衡。近年來，常規(guī)的血液灌流明顯地改善了肺水腫和腎功能受損的癥狀，穩(wěn)定了機(jī)體的內(nèi)環(huán)境，提高了百草枯中毒搶救的成功率［14］。

2.2 抗氧化自由基 依達(dá)拉奉、谷胱甘肽等抗氧化和消除氧自由基的藥物用于治療百草枯中毒已基本得到公認(rèn)。有研究［15］認(rèn)為依達(dá)拉奉可能通過減少M(fèi)AD 生成、提高GSH-px 和SOD 的含量及活力，刺激前列環(huán)素生成，減少促炎因子及羥自由基的產(chǎn)生，達(dá)到抗氧化作用。Djukic 等［16］在研究中發(fā)現(xiàn)還原型谷胱甘肽可以提供-SH 基，為氧化代謝產(chǎn)物提供受體，達(dá)到直接解毒的效果;百草枯中毒后，大量的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致NADPH 的消耗，破壞體內(nèi)自由基產(chǎn)生與消除的平衡;還原型谷胱甘肽治療后，患者血清中MDA 含量減少，SOD 和GSH-px 含量增加，體內(nèi)自由基的生成與消除趨于平衡，提高了機(jī)體的抗氧化能力。另有研究［17］發(fā)現(xiàn)槲皮素通過調(diào)節(jié)肺泡A549 細(xì)胞，調(diào)節(jié)抗氧化基因，降低ROS 水平，增加GSH 總體水平，減少氧化應(yīng)激反應(yīng)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)百草枯中毒后的大鼠肝、腎、肺等組織維生素C轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SVCT2)在mRNA 水平降低，通過增加SVCT2 表達(dá)，組織抗壞血酸維生素C(ASC)增加，可起到拮抗百草枯引起的氧化損傷的作用。

2.3 激素及免疫抑制 臨床上已廣泛應(yīng)用糖皮質(zhì)激素和免疫抑制劑來減輕組織損傷和減少肺纖維化的形成。甲基潑尼松龍是最為常用的藥物，有人發(fā)現(xiàn)應(yīng)用甲基潑尼松龍等藥物對(duì)百草枯中毒患者進(jìn)行綜合治療［18］，可明顯地降低死亡率。如果聯(lián)合應(yīng)用環(huán)磷酰胺采取沖擊療法效果更佳［19］，病死率可降至33.3%，并能明顯地降低肺纖維化。研究發(fā)現(xiàn)［20］烏司他丁能抑制TNF-α、IL-2 等促炎因子釋放，減輕組織損傷的，具體機(jī)理是烏司他丁可通過劑量依賴性地降低組織中MMP-2 水平，減輕心肌損害。熱休克蛋白-70(hsp70)和NF-κB 的mRNA 水平在百草枯中毒時(shí)降低［21，22］，烏司他丁治療后，可使肺組織的hsp70 及NF-kB 增加，減輕肺損傷。

2.4 抗肺組織纖維化 文獻(xiàn)報(bào)道，中藥制劑有抗氧化、消除氧自由基、減輕炎性反應(yīng)延緩肺的纖維化等作用。例如，天然植物白藜蘆醇通過抑制炎性產(chǎn)物的產(chǎn)生，抑制正常人成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變，減輕百草枯氧化產(chǎn)生的活性氧和代謝產(chǎn)物，抑制肺纖維化［23］。劉明偉等［24］研究中藥血必凈通過抑制NF-κB 激活，拮抗和消除炎性遞質(zhì)，減輕全身炎性反應(yīng)及對(duì)肺的損傷，防治多器官功能障礙綜合征(Mutiple Organ Dysfunction Syndrome，MODS)的發(fā)展，增加SOD 活性，達(dá)到消除自由基作用;還可抑制前膠原蛋白在mRNA 水平的表達(dá)，減少成纖維細(xì)胞的產(chǎn)生，減輕或防止肺纖維化。姜黃素通過抑制TGF-β1、IFN-γ、LI-8 等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，抑制炎癥網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)，減少肺纖維化的發(fā)生、發(fā)展。另外還有貫葉連翹提取物、大黃、川芎嗪、生脈注射液、葛根素等中成藥通過消除自由基等途徑延緩肺纖維化的進(jìn)程。

西藥制劑吡菲尼酮［25］也用于治療百草枯中毒后的特異性肺纖維化，其機(jī)制降低肺羥脯氨酸水平及減少肺纖維化的相關(guān)前膠原表達(dá)有關(guān)。另外有發(fā)現(xiàn)卡托普利可通過抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶來改善百草枯對(duì)肺纖維化的作用［26］。

2.5 器官移植 對(duì)嚴(yán)重呼吸衰竭或晚期肺纖維化嚴(yán)重的患者可考慮肺移植治療。曾有百草枯中毒致嚴(yán)重呼吸衰竭患者進(jìn)行成功的單肺移植手術(shù)的報(bào)道［27］，但因其手術(shù)及成本費(fèi)用高、供體來源缺乏，臨床上很難進(jìn)行推廣。

3 總 結(jié)

百草枯在肺中異常高濃度地聚集可引起急性肺損傷、急性呼吸衰竭和MODS 等，其中毒機(jī)制復(fù)雜，致死率高。已知的百草枯中毒可能的機(jī)制是，通過炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激作用及致病基因增高或改變導(dǎo)致急性肺損傷，但確切機(jī)制尚缺乏定論性的研究，仍需進(jìn)一步探討。臨床治療上缺乏特效藥物及治療方法，目前仍以早期抗氧化、減少自由基生成、防治呼吸衰竭、控制MODS 等對(duì)癥治療為主。搶救成功與否的關(guān)鍵在于中毒劑量及搶救是否及時(shí)，對(duì)于中毒晚期的患者仍無明顯突破性進(jìn)展?？贵w治療及體外膜肺氧合治療等新療法正在探索中。

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