正己烷非神經(jīng)毒性作用研究進(jìn)展

蘇艷霞 綜述 高汝欽，2△ 審校

（1青島大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，青島 266071；2青島市疾病預(yù)防控中心，青島 266033）

正己烷（n-hexane）作為一種飽和芳烴類的有機(jī)溶劑，在食品工業(yè)、藥品工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)中有著廣泛用途，主要用作溶劑或原料。正己烷具有較高的揮發(fā)性，在作業(yè)環(huán)境中主要通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)體而產(chǎn)生毒性作用；因其具有脂溶性，也可通過皮膚吸收。其在體內(nèi)代謝為2，5-己二酮，后者是對機(jī)體產(chǎn)生毒性作用的主要物質(zhì)。在職業(yè)條件下，正己烷對機(jī)體的毒性作用主要表現(xiàn)為慢性接觸后而導(dǎo)致的周圍神經(jīng)功能損傷。隨著研究深入，正己烷可造成神經(jīng)系統(tǒng)以外包括肝臟、肺臟、腎臟、骨骼肌、生殖系統(tǒng)、心臟在內(nèi)的多個(gè)臟器和系統(tǒng)的毒性作用。

1 正己烷對人體的危害

目前，正己烷毒性作用的關(guān)注點(diǎn)主要集中在神經(jīng)系統(tǒng)的損傷、損傷機(jī)制及防治等方面[1]。神經(jīng)損傷主要為四肢周圍神經(jīng)的損傷，一般表現(xiàn)為感覺功能的減退，如肢端痛覺、觸覺減退，腱反射減弱甚至消失，神經(jīng)電生理檢查出現(xiàn)感覺神經(jīng)傳導(dǎo)功能的下降等。嚴(yán)重的可累及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，出現(xiàn)四肢肌力下降、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速度下降等。有些正己烷中毒者可以累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，并可能與帕金森病有聯(lián)系。其發(fā)病機(jī)制尚未明確，一般認(rèn)為與周圍神經(jīng)軸索腫脹變性、軸索萎縮或神經(jīng)生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常等因素有關(guān)。防治要點(diǎn)主要包括減少作業(yè)工人與正己烷的接觸、降低正己烷空氣濃度，中毒者服用營養(yǎng)神經(jīng)的藥物、適當(dāng)理療以恢復(fù)四肢運(yùn)動(dòng)功能，同時(shí)應(yīng)定期查體、加強(qiáng)健康監(jiān)護(hù)以盡早發(fā)現(xiàn)中毒者等。

2 正己烷非神經(jīng)毒性作用

2．1 肝臟的毒性作用

正己烷在體內(nèi)主要經(jīng)過肝臟代謝，代謝產(chǎn)物為2，5-己二酮，因此肝臟是其毒性作用的直接靶器官之一。慢性正己烷中毒的患者出現(xiàn)肝臟損傷相關(guān)的消化道癥狀的發(fā)生率較高，肝臟B超示回聲增粗的比例增加，提示正己烷造成的慢性肝臟損傷可能導(dǎo)致肝纖維化[2]。以10mg／kg體重進(jìn)行小鼠一次性染毒后，染毒小鼠肝臟即可出現(xiàn)細(xì)胞腫脹變大、細(xì)胞間界限不清，細(xì)胞核濃縮變小乃至消失，肝細(xì)胞索排列不整導(dǎo)致肝小葉界限不清，中央靜脈周圍肝組織壞死等[3]。電鏡觀察可見細(xì)胞膜、細(xì)胞核結(jié)構(gòu)破壞明顯，細(xì)胞形態(tài)異常，細(xì)胞器模糊不清等。表明正己烷所致的肝臟損傷主要是肝臟膜系統(tǒng)的影響，而肝臟膜系統(tǒng)受到損傷的主要原因是脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)。后者成為目前解釋正己烷導(dǎo)致肝臟毒性作用的主要機(jī)制，在多個(gè)實(shí)驗(yàn)中獲得了證實(shí)。正己烷染毒大鼠肝組織勻漿中SOD、GSH-Px活力、血清GSH含量明顯降低，而血清MDA含量增多，膽紅素水平下降，原因在于具有清除超氧陰離子自由基作用的膽紅素在抗氧化作用中消耗所致，從而間接證實(shí)了正己烷導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)過氧化作用。國外也有研究發(fā)現(xiàn)，正己烷按1ml／kg體重經(jīng)腹腔注射后，大鼠在24h內(nèi)即出現(xiàn)肝臟脂質(zhì)過氧化指標(biāo)、堿性磷酸酶活力的升高以及FDP醛縮酶活力的下降[4]。同時(shí)觀察到氧自由基對DNA的損傷，可能是活性氧直接作用于核酸，引起堿基的修飾和DNA鏈的斷裂，也可以間接通過脂質(zhì)過氧化作用和糖氧化作用產(chǎn)生新的羰基對DNA的修飾引起DNA的損傷。

2．2 呼吸系統(tǒng)毒性作用

在生產(chǎn)條件下，正己烷進(jìn)入人體的途徑是通過呼吸系統(tǒng)。國外曾有研究對制鞋工人進(jìn)行根據(jù)肺通氣量、滯留系數(shù)和環(huán)境濃度計(jì)算正己烷經(jīng)肺的攝取量，發(fā)現(xiàn)肺泡潴留量約為吸入正己烷的25%，對應(yīng)于肺吸收量約17%，呼氣時(shí)肺泡排泄量約占總攝取量的10%，且尿中2，5-己二酮的含量與空氣中正己烷的濃度呈正相關(guān)[5]。Hamelin等[6]研究表明，在正己烷空氣濃度較為恒定的情況下，志愿者肺泡中正己烷濃度也相對穩(wěn)定，以此作為機(jī)體接觸正己烷的監(jiān)測指標(biāo)，可能較尿中2，5-己二酮更有價(jià)值。

Imène等[7]較為系統(tǒng)地研究了亞慢性正己烷染毒對大鼠呼吸系統(tǒng)的影響。該實(shí)驗(yàn)以300、600和1200mg／kg作為染毒劑量，連續(xù)染毒8周后，肺組織病理學(xué)表現(xiàn)為支氣管肺炎、纖維壞死病變、充血、出血、II型肺細(xì)胞增生、肺泡病變、支氣管上皮降解等。大鼠肺組織白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞水平顯著增加，說明正己烷致肺組織免疫功能下降而導(dǎo)致感染；另一方面，血清總蛋白和酸性磷酸酶增多、谷胱甘肽顯著減少等，提示脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)可能是肺組織損傷的另一機(jī)制。

Lungarella等[8]將新西蘭雄性家兔在吸入室中暴露于3000ppm正己烷，8h／d，5d／周，連續(xù) 24周。脫離實(shí)驗(yàn)環(huán)境至清潔空氣中120d后，發(fā)現(xiàn)肺組織出現(xiàn)呼吸性細(xì)支氣管和肺泡管擴(kuò)張、散在的肺纖維化以及Clara細(xì)胞的增生等3個(gè)較為明顯的病理特征。Clara細(xì)胞為主要分布在終末細(xì)支氣管上無纖毛細(xì)胞，分泌Clara蛋白，后者通過啟動(dòng)一系列免疫反應(yīng)產(chǎn)生免疫抑制、抗炎、抗纖維化、抗腫瘤等重要生物學(xué)效應(yīng)，對維持呼吸系統(tǒng)的正常生理功能具有重要作用。該細(xì)胞的增生，間接表明正己烷可造成肺組織炎癥、纖維化等。但也有研究發(fā)現(xiàn)正己烷對肺部的毒性作用可致Clara細(xì)胞數(shù)量的明顯降低。Eman等[9]對昆明種小鼠經(jīng)過4～8周的正己烷吸入染毒（初始濃度為17.6g／m3）后，發(fā)現(xiàn)小鼠肺部有明顯的病理損害同時(shí)，Clara細(xì)胞比率顯著降低、巨噬細(xì)胞的數(shù)量顯著增高，認(rèn)為Clara細(xì)胞是正己烷毒性作用的靶細(xì)胞，由于Clara細(xì)胞在肺部炎癥中起著廣泛的保護(hù)作用，故其比率降低是肺部產(chǎn)生病理改變的重要原因。正己烷中毒大鼠的肺組織中，從細(xì)支氣管至肺泡均受損，出現(xiàn)上皮細(xì)胞出現(xiàn)嚴(yán)重壞死和脫落，Lysozyme陽性細(xì)胞數(shù)目隨染毒時(shí)間增加。任秀娟等[10]則通過結(jié)核菌素反應(yīng)，研究正己烷中毒患者的免疫功能，發(fā)現(xiàn)正己烷中毒組結(jié)核菌素反應(yīng)的陽性率顯著高于對照組，且中毒越嚴(yán)重，陽性率越高，提示正己烷中毒可使患者的呼吸道防御功能下降，易受結(jié)核菌感染。

2．3 生殖系統(tǒng)毒性作用

目前有關(guān)正己烷對雌性生殖功能影響的研究較為活躍。Liliana等[11]發(fā)現(xiàn)皮鞋廠車間內(nèi)較高的正己烷濃度可使月經(jīng)過少、經(jīng)期延長、懷孕時(shí)間延長、月經(jīng)周期長度與“懷孕時(shí)間”呈正相關(guān)、FSH血清水平與尿2，5-己二酮水平顯著相關(guān)，且上述表現(xiàn)在吸煙者中更明顯，認(rèn)為正己烷應(yīng)被視為育齡婦女內(nèi)分泌干擾物。Amos等[12]以 2，5-己二酮作為染毒物，通過飲水方式進(jìn)行大鼠染毒。染毒組大鼠卵巢和子宮組織MDA和H2O2水平明顯增高，同時(shí)卵巢過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性顯著降低，而子宮過氧化氫酶、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性升高，且促卵泡激素水平升高、雌激素水平降低、催乳素水平升高。2，5-己二酮暴露破壞了激素穩(wěn)態(tài)，并誘導(dǎo)大鼠卵巢和子宮的氧化應(yīng)激。

Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)高劑量染毒組發(fā)情期縮短，卵巢卵泡數(shù)明顯減少、細(xì)胞凋亡率較高，血清P4水平均降低。正己烷可通過改變激素分泌直接介導(dǎo)，促進(jìn)顆粒細(xì)胞凋亡，這可能是正己烷致小鼠卵巢損傷的重要機(jī)制。正己烷可導(dǎo)致雌性大鼠現(xiàn)動(dòng)情期的延長、卵巢臟器系數(shù)升高子宮內(nèi)膜腔上皮厚度降低，但血清FSH、LH、E2和P4均無明顯變化。卵巢是正己烷毒作用的重要靶器官之一，但垂體功能不受影響。因此，正己烷對雌性小鼠生殖內(nèi)分泌干擾作用不在于影響性激素的受體表達(dá)，可能是通過影響性激素配體與受體的結(jié)合或其他信號途徑而產(chǎn)生的。

人卵巢顆粒細(xì)胞暴露于 0、16、64和 256μm 2，5-己二酮24h后，出現(xiàn)明顯凋亡并呈劑量-反應(yīng)關(guān)系，同時(shí)發(fā)現(xiàn)卵巢顆粒細(xì)胞中BAX和活性Caspase-3的表達(dá)呈劑量依賴性增加[14]。提示正己烷引起人卵巢顆粒細(xì)胞凋亡的機(jī)制可能是通過Bcl-2、Bax和Caspase-3信號通路。正己烷能顯著抑制小鼠卵母細(xì)胞生發(fā)泡破裂和第一極體擠出，并通過引發(fā)小鼠卵母細(xì)胞線粒體膜電位發(fā)生改變，導(dǎo)致卵母細(xì)胞凋亡，同時(shí)影響卵母細(xì)胞的成熟[15]。

Wistar大鼠在妊娠第1～20d吸入500、2500或12500ppm正己烷后，F(xiàn)1活仔／窩比顯著降低、次級卵泡明顯減少、閉鎖卵泡明顯增多，并呈劑量-反應(yīng)關(guān)系；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PI3K-Akt和NF-kappab信號通路中基因的甲基化狀態(tài)發(fā)生改變，可能是正己烷致F1卵巢的發(fā)育毒性伴隨著與凋亡過程的分子機(jī)制。但500ppm組和對照組的子代甲基化譜與2500ppm組和12500ppm組不同[16]。F1代雌性后代表現(xiàn)出異常的發(fā)情周期，且卵巢顆粒細(xì)胞體外孕酮和雌二醇分泌明顯減少，這些雌性激素水平的變化與激素表達(dá)基因甲基化狀態(tài)相對應(yīng)。

正己烷對雄性生殖功能的研究方面，DeMartino等[17]用濃度為5000ppm的正己烷進(jìn)行大鼠吸入染毒24h后，即發(fā)現(xiàn)睪丸的損害：睪丸中首先出現(xiàn)生精上皮損傷、初級精母細(xì)胞和成熟晚期精子細(xì)胞的脫落，接下來的7d內(nèi)，生精上皮損傷加重、附睪呈炎性細(xì)胞浸潤，之后的14～30d損傷逐漸恢復(fù)。若以相同濃度染毒16h／d、6d／周，并持續(xù)6周后，可見睪丸和附睪病變進(jìn)行性加重，生精小管完全萎縮，并可能是導(dǎo)致大鼠不可逆不育的重要原因[18]。正己烷染毒小鼠睪丸病理出現(xiàn)生精細(xì)胞數(shù)量減少且排列混亂、生精小管管腔變大、間質(zhì)細(xì)胞增多等，同時(shí)血清中酸性磷酸酶、乳酸脫氫酶和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶等與睪丸功能相關(guān)的酶類活力明顯增高。提示高劑量正己烷染毒可損傷小鼠雄性生殖功能，并對生殖細(xì)胞產(chǎn)生潛在的誘變性。

李宏等[19]探討了妊娠期正己烷暴露對仔代雄性大鼠生殖發(fā)育的影響。Wister大鼠孕期第1～20d開始靜式吸入不同濃度的正己烷，在雄性仔鼠出生69d后觀察其生殖功能，發(fā)現(xiàn)睪丸與附睪臟器系數(shù)顯著降低，睪丸組織出現(xiàn)曲精小管排列疏松、精原細(xì)胞萎縮、曲精小管管壁變薄等病理改變，血清睪酮濃度下降，且在高濃度組改變最明顯。但各組睪丸組織中丙二醛的濃度并無顯著差異，認(rèn)為孕期正己烷染毒所致的仔代雄性生殖功能的改變可能與基因表達(dá)異常有關(guān)而非通過氧化應(yīng)激途徑。

2．4 骨骼肌毒性作用

目前有關(guān)正己烷對骨骼肌功能的影響主要來自神經(jīng)肌電圖的檢查。在被檢查骨骼肌中23.61%（17／72）出現(xiàn) MUAP時(shí)限延長，安靜狀態(tài)下有52.77%（38／72）能引出動(dòng)作電位，最小用力收縮時(shí)有 12.50% （9／72）未引出 MUAP[20]。其他研究發(fā)現(xiàn)正己烷中毒患者肌電檢查表現(xiàn)為MUAP不能引出、時(shí)限延長及安靜時(shí)自發(fā)電位增多、骨骼肌萎縮、肌無力等改變，認(rèn)為骨骼肌功能的改變是正己烷對周圍神經(jīng)的感覺和運(yùn)動(dòng)損傷所致，而常規(guī)治療基礎(chǔ)上加用鼠神經(jīng)生長因子肌注促進(jìn)周圍神經(jīng)恢復(fù)較有效及安全。

正己烷所致骨骼肌功能下降，除神經(jīng)損傷的因素之外，可能也與正己烷對骨骼肌的直接作用有關(guān)。趙文恒等[21]以不同劑量經(jīng)口對小鼠進(jìn)行亞急性染毒，發(fā)現(xiàn)染毒后小鼠血糖水平的降低、尿素氮濃度增高，且骨骼肌脂質(zhì)過氧化增強(qiáng)、骨骼肌組織

ATP酶活力降低等，說明正己烷可能造成骨骼肌能量代謝方面的異常，從而影響了小鼠的運(yùn)動(dòng)能力和抗疲勞能力。正己烷染毒后，小鼠骨骼肌超微機(jī)構(gòu)出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為肌原纖維排列紊亂且不規(guī)則，發(fā)生扭曲、缺失，肌小節(jié)和肌絲溶解，局部肌小節(jié)被細(xì)胞器占據(jù)，伴線粒體數(shù)量減少、嵴的缺失及線粒體空泡化等，同時(shí)線粒體分裂和融合基因的表達(dá)失衡，說明骨骼肌線粒體的損傷可能是正己烷所致骨骼肌損傷的重要因素或機(jī)制之一[22]。

2．5 其他毒性作用

2.5.1 心臟毒性 約有12%的患者出現(xiàn)心電圖的異常，表現(xiàn)為心動(dòng)過速或過緩、ST-T改變、傳導(dǎo)阻滯等，正己烷慢性中毒者心室纖顫閾也出現(xiàn)降低。同時(shí)約有4.6%的患者出現(xiàn)乳酸脫氫酶、肌酸磷酸激酶等心肌酶學(xué)的升高及血鉀降低，提示正己烷慢性中毒可導(dǎo)致心肌損傷。鄺守仁等[23]對正己烷作業(yè)工人及其中出現(xiàn)正己烷中毒者進(jìn)行了心臟功能的檢查，發(fā)現(xiàn)正己烷作業(yè)工人的血鉀濃度明顯低于對照組和正己烷中毒者。但心電圖、酶學(xué)、血清鈣、鎂等無異常。

2.5.2 腎臟毒性 目前有關(guān)正己烷對腎臟毒性作用的認(rèn)識(shí)多來自實(shí)驗(yàn)研究。正己烷染毒小鼠腎組織出現(xiàn)腎小管上皮細(xì)胞水腫，部分出現(xiàn)壞死，且腎小管管腔中存在異常分泌物及蛋白管型等，同時(shí)發(fā)現(xiàn)腎組織中TAOC下降、MDA含量升高，提示正己烷對腎臟的毒性作用可能與抗氧化能力下降、腎組織氧化損傷有關(guān)[3]。腎小管上皮細(xì)胞的水腫主要發(fā)生在近曲小管。中毒腎臟除上述改變之外，還發(fā)現(xiàn)有腎間質(zhì)充血的病理表現(xiàn)[24]。但腎臟的臟器系數(shù)、血清BUN和SCr等表示腎臟功能的指標(biāo)未發(fā)現(xiàn)異常；腎臟組織中與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的CHOP mRNA表達(dá)上調(diào)，后者與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系，說明正己烷可能觸發(fā)腎組織的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)。

2.5.3 心理行為功能的影響 鄺云洪[25]對100名印刷廠正己烷作業(yè)工人進(jìn)行癥狀自評量表（SCL-90）的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)作業(yè)場所的正己烷空氣濃度的總合格率為60%～85%，作業(yè)工人在總得分、陽性癥狀得分以及軀體化、焦慮、抑郁等得分顯著高于對照組，表明正己烷可對工人的心理健康造成一定影響。夏挺松等[26]研究則有不同結(jié)果，他對深圳市350名正己烷作業(yè)工人進(jìn)行了心理健康狀況及其影響因素的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在癥狀自評量表（SCL-90）所涉及的調(diào)查因子中，除恐怖因子外，其余各因子得分及總得分均顯著低于國內(nèi)常模，認(rèn)為目前正己烷接觸者心理健康狀況良好；與之前的研究結(jié)果不同，可能與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門多年來實(shí)行心理危機(jī)干預(yù)等工作有關(guān)。實(shí)驗(yàn)研究方面，高波等[21]對正己烷染毒小鼠進(jìn)行了水迷宮實(shí)驗(yàn)，測定其學(xué)習(xí)記憶能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中、高劑量染毒組小鼠學(xué)習(xí)記憶能力均降低，其機(jī)制可能與正己烷影響海馬線粒體能量代謝紊亂有關(guān)。

3 小結(jié)與展望

目前有關(guān)正己烷非神經(jīng)毒性的研究已取得了較多成果，顯示正己烷除神經(jīng)毒性外，對肝臟、腎臟、心臟、生殖系統(tǒng)、骨骼肌、心理行為功能等均可產(chǎn)生毒性作用或損傷作用。這些作用對正己烷毒性的全面評價(jià)具有重要意義，也為今后有關(guān)正己烷毒作用的研究提供了思路。如正己烷對各系統(tǒng)或臟器毒作用機(jī)制的探討，正己烷毒作用的生物標(biāo)志物的確立，正己烷與其他職業(yè)性危害因素聯(lián)合作用，以及正己烷非神經(jīng)系統(tǒng)毒性作用的防治措施的研究等。同時(shí)正己烷非神經(jīng)毒性作用的研究結(jié)果有的并不一致，這也有待進(jìn)一步的研究。

利益沖突：所有作者均申明不存在利益沖突。