硝基苯中毒的研究進(jìn)展

王志浩，杜宇，陳紹璞，鄭麗娜，劉琪

(中國刑事警察學(xué)院法醫(yī)病理教研室，遼寧 沈陽 110854)

1 硝基苯的用途、中毒原因及代謝

硝基苯(Nitrobenzene，NB)屬于芳香族化合物，是一種無色或微黃色的油狀液體，有苦杏仁味，又稱密斑油或苦杏仁油。硝基苯的分子式是C6H5NO2，熔點(diǎn)為5.85 ℃，沸點(diǎn)為210.9 ℃。硝基苯微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，高溶于脂質(zhì)[1]。

1834年，硝基苯首次由苯和發(fā)煙硝酸反應(yīng)合成，1856年開始在英國商業(yè)化生產(chǎn)。硝基苯可用于苯胺、聯(lián)苯胺、喹啉、偶氮苯、橡膠化學(xué)品、炸藥、染料、香料、涂料、藥品和農(nóng)藥等生產(chǎn)。硝基苯是合成苯胺染料的中間體，是制造纖維素醚和乙酸鹽的溶劑，硝基苯也是一種油漆溶劑，用作鞋油、金屬拋光劑和絲網(wǎng)印刷。在原材料的裝卸、使用和處理過程中，人體可因暴露在含硝基苯的環(huán)境中引發(fā)急性中毒。

硝基苯可通過呼吸道、消化道或皮膚接觸等途徑引起中毒。在生產(chǎn)過程中，硝基苯蒸汽主要通過皮膚吸收，人體皮膚以2 mg/(cm2·h)的速率吸收硝基苯。硝基苯蒸汽也可以通過呼吸道吸收，環(huán)境溫度升高會增加硝基苯吸入中毒的風(fēng)險(xiǎn)[2]。20世紀(jì)70年代或之前，硝基苯是肥皂、鞋用染料、墨水和其他家用產(chǎn)品的常見成分，那時(shí)文獻(xiàn)便報(bào)道多例因吸入或皮膚接觸硝基苯而導(dǎo)致的急性非致命性和致命性中毒病例[2-5]。硝基苯進(jìn)入血液后還原為苯胺進(jìn)行代謝從而引起高鐵血紅蛋白血癥(methemoglobin，MetHb)。硝基苯使血紅蛋白氧化形成高鐵血紅蛋白，失去攜氧能力，影響血液向組織器官的氧氣輸送。通常小于0.8 mg/kg/d的劑量不會引起高鐵血紅蛋白血癥，當(dāng)攝入2～6 g硝基苯則達(dá)到致死量[6]。

硝基苯的代謝途徑包括：(1)氧化為對硝基苯酚；(2)還原為苯胺，苯胺進(jìn)一步氧化為對氨基苯酚。鎳三苯和苯基羥胺是硝基苯還原反應(yīng)的中間體，屬于劇毒化合物。苯胺將血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白。硝基苯及其中間產(chǎn)物通過肺和腎被消除。其中約13%～16%以對硝基苯酚，10%以對氨基苯酚的形式在尿液中排泄。這兩種物質(zhì)均以硫酸鹽或葡萄糖醛酸結(jié)合物的形式被消除，半衰期為2～20天。

2 硝基苯中毒癥狀、機(jī)制以及組織病理學(xué)改變

硝基苯中毒的臨床表現(xiàn)不同，其癥狀嚴(yán)重程度取決于血液中高鐵血紅蛋白濃度水平，癥狀從頭痛、乏力、惡心等輕微反應(yīng)到心律失常、昏迷、癲癇發(fā)作、呼吸窘迫、乳酸酸中毒、心血管衰竭、高血紅蛋白血癥、溶血性貧血、肝腎功能障礙、心源性肺水腫以及中毒性腦病等危及生命的事件[7]。

高鐵血紅蛋白血癥是硝基苯中毒的主要癥狀。高鐵血紅蛋白是血紅蛋白的氧化形式，亞鐵(Fe2+)以三價(jià)鐵(Fe3+)的形式存在。在正常生理狀態(tài)下，高鐵血紅蛋白在體內(nèi)以3%的速度在氧化應(yīng)激下正常形成，紅細(xì)胞中的高鐵血紅蛋白水平保持在1%以下。高鐵血紅蛋白的水平是由紅細(xì)胞的固有細(xì)胞機(jī)制維持的。血液中任何方式產(chǎn)生的高鐵血紅蛋白都會被兩種不同的還原酶轉(zhuǎn)化回還原的血紅蛋白。起主導(dǎo)作用的是細(xì)胞色素b5-MetHb還原酶途徑。在這一途徑中，細(xì)胞色素b5還原酶利用煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)作為輔酶因子將高鐵血紅蛋白還原為血紅蛋白[8]。該途徑負(fù)責(zé)去除95%～99%的內(nèi)源性高鐵血紅蛋白，并以15%/h的速率消除高鐵血紅蛋白。第二種途徑則涉及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)-MetHb還原酶的作用，利用NADPH作為輔酶因子，但NADPH的產(chǎn)生需要葡萄糖6-磷酸脫氫酶(G6PD)。因此這種途徑通常只占高鐵血紅蛋白還原的5%左右[9]。

一旦硝基苯攝入量達(dá)到中毒水平時(shí)，隨著氧化應(yīng)激的增加，人體攝入硝基苯后造成上述還原途徑失效，導(dǎo)致高鐵血紅蛋白比例增加，血紅蛋白無法攜氧，患者就會出現(xiàn)以血液呈褐色變色為主要表現(xiàn)的急性高鐵血紅蛋白血癥[5]。高鐵血紅蛋白血癥的非特異性癥狀需要鑒別診斷。從血液顏色進(jìn)行鑒別，高鐵血紅蛋白血癥與缺氧血液的暗紅色形成具有鮮明區(qū)別。含有高濃度高鐵血紅蛋白的血液呈巧克力棕色并且該顏色不會隨著血液暴露在氧氣中的時(shí)間而改變[10]。可通過簡單的床旁測試進(jìn)行區(qū)分，將患者血液滴在濾紙上并觀察暴露在空氣中的血液顏色時(shí)序性變化，富含高鐵血紅蛋白的血液始終呈巧克力棕色[11]。臨床上可通過高鐵血紅蛋白血癥患者經(jīng)常出現(xiàn)與氧飽和度不成比例的發(fā)紺進(jìn)行鑒別。這種不成比例的發(fā)紺差異源于高鐵血紅蛋白對標(biāo)準(zhǔn)氧合評估的獨(dú)特作用。標(biāo)準(zhǔn)脈搏血氧儀監(jiān)測兩種不同波長(660和940 nm)的吸光度，并確定氧合血紅蛋白與脫氧血紅蛋白的比率。高鐵血紅蛋白吸收兩種波長的光，從而扭曲該比率，脈搏血氧測定法測定的飽和值降低。當(dāng)高鐵血紅蛋白水平升至30%以上時(shí)，脈搏血氧飽和度儀監(jiān)測的飽和度穩(wěn)定在85%左右，與真實(shí)氧含量無關(guān)。此外，動脈血?dú)庋躏柡投缺O(jiān)測法是根據(jù)血液中溶解的氧分壓計(jì)算得出，該值隨吸入氧氣含量、通氣量、灌注量和擴(kuò)散能力的不同而變化，與高鐵血紅蛋白水平無關(guān)。兩種方法測量的血氧飽和度相差很大，當(dāng)脈搏血氧飽和度比動脈血?dú)庥?jì)算的血氧飽和度低5%時(shí)便產(chǎn)生飽和間隙，稱為“飽和差”[12]。血液顏色、給氧后外周血氧飽和度無改善以及存在飽和差均為鑒別診斷高鐵血紅蛋白血癥的線索。

急性硝基苯中毒癥狀與高鐵血紅蛋白濃度水平相關(guān)。當(dāng)高鐵血紅蛋白水平達(dá)到10%～15%時(shí)，癥狀輕微，患者口唇、指(趾)甲、面頰、耳廓耳垂等處的皮膚和粘膜出現(xiàn)發(fā)紺，嚴(yán)重者四肢甚至全身皮膚黏膜呈鉛灰色。紫紺通常是潛在的高鐵血紅蛋白血癥的首要癥狀；當(dāng)高鐵血紅蛋白水平超過30%時(shí)，會出現(xiàn)其他神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，包括頭重腳輕、頭暈、頭痛、耳鳴、手指麻木和全身無力等[13]；當(dāng)高鐵血紅蛋白水平達(dá)到60%～70%時(shí)，患者可能會表現(xiàn)為休克、心律失常、抽搐和昏迷[14]。因?yàn)橄趸讲粫苯赢a(chǎn)生高鐵血紅蛋白，需要生化轉(zhuǎn)化，故硝基苯中毒存在一段時(shí)間的潛伏期，癥狀和體征可能會延遲數(shù)小時(shí)出現(xiàn)。

硝基苯中毒后幾日內(nèi)可出現(xiàn)紅細(xì)胞破裂和溶血，紅細(xì)胞計(jì)數(shù)在3～4 d內(nèi)迅速下降，經(jīng)1～2周積極治療可恢復(fù)正常。硝基苯進(jìn)入人體后轉(zhuǎn)化生成中間產(chǎn)物，可致還原型谷胱甘肽減少。還原型谷胱甘肽是維持紅細(xì)胞細(xì)胞膜正常功能的物質(zhì)，對紅細(xì)胞的生存具有重要作用，當(dāng)還原型谷胱甘肽減少極易引起溶血。此外，當(dāng)硝基苯中間產(chǎn)物直接作用于珠蛋白分子中的巰基(-SH)促其變性，變性珠蛋白凝聚為沉淀物，在紅細(xì)胞中形成赫恩小體(Heinz body)附著在紅細(xì)胞細(xì)胞膜上的不可逆變性血紅蛋白團(tuán)塊。顯微鏡下赫恩小體表現(xiàn)為小圓形、深色嗜堿性團(tuán)塊，位于紅細(xì)胞內(nèi)膜附近[15]。含赫恩小體的紅細(xì)胞極易破裂，是溶血的另一原因。

盡管臨床上PaO2正常，但仍會造成缺氧性組織損傷。這會導(dǎo)致從代謝轉(zhuǎn)換到無氧呼吸的嚴(yán)重乳酸酸中毒，表現(xiàn)為急性肺損傷，缺氧性肝損傷，急性腎臟損傷和不可逆性缺氧性腦損傷。

硝基苯中毒可導(dǎo)致吸入性急性肺損傷。呼吸系統(tǒng)是有害氣體侵入人體最重要的門戶。肺是最早、最易受累器官之一。硝基苯中毒時(shí)，毒氣被吸入肺組織，導(dǎo)致肺泡上皮和肺毛細(xì)血管內(nèi)皮損傷，肺間質(zhì)特別是肺泡滲出引起動-靜脈分流，出現(xiàn)常規(guī)氧療難以糾正的低氧血癥。

硝基苯中毒可導(dǎo)致肝功能障礙。癥狀通常發(fā)生在中毒后2～3 d。硝基苯中毒對肝臟的影響包括血漿總蛋白含量低，白蛋白/球蛋白比例增加，間接膽紅素水平增加，肝酶不同程度升高，膽固醇酯降低，鄰苯二甲酸潴留。肝功能受損，肝臟腫大、壓痛。組織學(xué)檢查可見肝萎縮伴實(shí)質(zhì)變性和壞死灶[1]。

硝基苯中毒也可致泌尿系統(tǒng)障礙。游離血紅蛋白在血漿內(nèi)濃度超過130 mg時(shí)，即通過尿液排出褐色樣血紅蛋白尿，還表現(xiàn)為少尿、血尿，嚴(yán)重者可出現(xiàn)無尿。此外，溶血產(chǎn)物損害腎小管細(xì)胞，引起腎小管壞死和腎小管內(nèi)血紅蛋白沉積以及周圍循環(huán)功能不全等致急性腎功能衰竭。

硝基苯中毒的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀明顯。早期可出現(xiàn)惡心、嘔吐、頭暈、頭痛、嗜睡等，嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)高熱、出汗、癲癇發(fā)作、感覺障礙和昏迷；少數(shù)患者可能會出現(xiàn)腦損傷。傳統(tǒng)研究認(rèn)為硝基苯中毒后的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀是由腦缺氧引起的高鐵血紅蛋白血癥并發(fā)癥。然而一些研究表明，CT或MRI等影像學(xué)檢測下的硝基苯中毒者的腦損傷具有靶向性而非缺氧性腦病。此外，中毒性腦病更多發(fā)生在小腦和腦干，大多數(shù)病變部位呈對稱分布[16]。

硝基苯中毒癥狀還包括心源性肺水腫和多器官功能障礙[1]。急性中毒患者可能表現(xiàn)出明顯的發(fā)紺、心悸、胸悶、呼吸困難等缺氧癥狀。Avinash Agrawal等報(bào)道1例32歲男性在印刷廠工作期間接觸硝基苯意外中毒案例，患者休克并發(fā)心源性肺水腫，心肌細(xì)胞損傷的標(biāo)志物肌鈣蛋白T升高，心功能障礙早期標(biāo)志物N端B型鈉尿肽(NT-pro-BNP)升高，心電圖示下壁缺血異常，超聲心動圖未見局部室壁運(yùn)動異常，提示硝基苯中毒導(dǎo)致某種未知機(jī)制誘導(dǎo)的心臟損傷[1]。

3 硝基苯中毒的救治

硝基苯中毒后應(yīng)立即救治。中毒現(xiàn)場救治時(shí)，患者應(yīng)迅速撤離中毒現(xiàn)場。呼吸道吸入者應(yīng)迅速離開現(xiàn)場，轉(zhuǎn)移至空氣新鮮流通良好的室外環(huán)境中并保持呼吸暢通，用棉球蘸取生理鹽水反復(fù)擦拭鼻腔黏膜。皮膚接觸者應(yīng)立即脫去污染的衣物，使用清水或肥皂水或徹底清洗全身。眼睛接觸則應(yīng)立即提起眼瞼，用流水或生理鹽水持續(xù)沖洗。硝基苯中毒存在潛伏期，中毒初期階段或無異常反應(yīng)，患者應(yīng)在黃金時(shí)間內(nèi)及時(shí)送醫(yī)救治。

臨床治療時(shí)，治療原則是使患者的組織得到充分的氧合并迅速清除體內(nèi)毒素。給予吸氧、補(bǔ)液、保肝利尿、蘇醒、營養(yǎng)支持等對癥治療，待患者生命體征穩(wěn)定后血液灌流治療。一般吸氧濃度不超過40%，避免長時(shí)間吸入高濃度氧引起肺損傷及氧中毒。給予碳酸氫鈉和間歇性血液透析以減輕代謝性酸中毒。

藥物治療過程中，亞甲藍(lán)是獲得性(毒性)高鐵血紅蛋白的首選解藥，亞甲藍(lán)通過NADPH-MetHb還原酶途徑加速高鐵血紅蛋白還原為血紅蛋白來提高血液的載氧能力[17]，是高鐵血紅蛋白血癥嚴(yán)重病例的治療選擇。成人使用劑量為1～2 mg/kg，最高50 mg，5 min內(nèi)稀釋為1%的溶液靜脈注射，亞甲藍(lán)也可口服但吸收率在53%～97%之間。若用藥后患者無任何改善跡象可在1小時(shí)內(nèi)再次服用。由于亞甲藍(lán)具有氧化還原雙重作用，低劑量(1～2 mg/kg)發(fā)揮還原作用，在治療硝基苯中毒引起的高鐵血紅蛋白血癥效果顯著，高劑量(5～10 mg/kg)亞甲藍(lán)可將體內(nèi)的血紅蛋白氧化為高鐵血紅蛋白，增加溶血風(fēng)險(xiǎn)。因此臨床需謹(jǐn)慎用藥，累積總劑量不應(yīng)超過7 mg/kg。亞甲藍(lán)在膽汁、糞便和尿液中以代謝物白亞甲藍(lán)的形式被消除，用藥后患者尿液和糞便可能會變成藍(lán)綠色，臨床醫(yī)師應(yīng)注意觀察患者尿液和糞便顏色。此外，6-磷酸葡萄糖缺乏癥患者硝基苯中毒時(shí)禁用亞甲藍(lán)。研究表明6-磷酸葡萄糖缺乏者使用亞甲藍(lán)治療，由于缺乏NADPH而不能發(fā)揮電子傳遞的作用，即無法將高鐵血紅蛋白還原，并且亞甲藍(lán)在體內(nèi)積累使其發(fā)揮氧化作用而導(dǎo)致嚴(yán)重溶血[18]。因此在臨床救治過程中應(yīng)對患者機(jī)體狀況做充分評估合理用藥。

若服用亞甲藍(lán)癥狀仍未改善，可使用標(biāo)準(zhǔn)抗氧化劑[19]?？箟难崛缇S生素C，用于治療高鐵血紅蛋白水平超過30%的患者；應(yīng)用高壓氧療法治療高鐵血紅蛋白水平為50%或?qū)ΤＲ?guī)治療無效的患者[20]；在最近的研究中[1]，N-乙酰半胱氨酸通常用作體外抗氧化劑清除活性氧，其細(xì)胞解毒作用證明可以降低血紅蛋白，但尚未被批準(zhǔn)用于治療高鐵血紅蛋白血癥；換血療法適用于重癥病例，換血同時(shí)須與清除毒物的措施相結(jié)合，否則高鐵血紅蛋白血癥將復(fù)發(fā)[21]。即使經(jīng)過積極的治療，硝基苯中毒癥狀也可能持續(xù)很長時(shí)間，應(yīng)注意體內(nèi)硝基苯殘留物的積累以防止患者癥狀再次復(fù)發(fā)。

4 硝基苯中毒的法醫(yī)學(xué)鑒定要點(diǎn)

硝基苯中毒的法醫(yī)學(xué)鑒定包括化學(xué)物質(zhì)攝入史、解剖中聞及的苦杏仁特征氣味、尸檢中觀察到的發(fā)紺表現(xiàn)以及特殊顏色血液。硝基苯中毒后，高鐵血紅蛋白使血液顏色呈暗紅色、深棕色或特殊的巧克力棕色，當(dāng)血樣呈棕色且暴露在空氣中不會變紅，應(yīng)考慮硝基苯中毒[2]。此外，與硝基苯中毒癥狀符合的對應(yīng)臟器中毒后組織病理學(xué)改變也是鑒定硝基苯中毒的重要依據(jù)，對肝、腦、腎等臟器做全面組織病理學(xué)檢驗(yàn)，但這些組織病理學(xué)改變往往不具有特異性。

實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)中，硝基苯化合物可通過分光光度法和血液中的血紅蛋白水平來確認(rèn)[22]。通常采用GCFID或GC-MS相結(jié)合的檢測方法對硝基苯中毒相關(guān)毒物進(jìn)行快速鑒定和定量[2]。

5 結(jié)語

硝基苯中毒可導(dǎo)致高鐵血紅蛋白血癥，并繼發(fā)一系列危及生命的并發(fā)癥。在相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)對硝基苯制定針對性防控措施，加強(qiáng)對作業(yè)過程的監(jiān)督管理，安裝通風(fēng)設(shè)備，培訓(xùn)工人熟悉生產(chǎn)流程，必要時(shí)在關(guān)鍵位置安裝硝基苯空氣報(bào)警器，并提供實(shí)時(shí)監(jiān)測。工人應(yīng)提高個(gè)人防護(hù)意識，并進(jìn)行職業(yè)衛(wèi)生健康培訓(xùn)，掌握基本急救措施以減少硝基苯中毒事件的發(fā)生。