急性百草枯中毒发病机制及治疗的研究进展

中华劳动卫生职业病杂志，2009，27（2）：114-116.

急性百草枯中毒发病机制及治疗的研究进展

阮艳君 菅向东 郭广冉

通讯作者：菅向东，[e-mail]

百草枯(paraquat)又名克芜踪、对草快，是一种目前广泛使用的快速灭生性除草剂，喷洒后能很快发挥作用，接触土壤后迅速失活，一般在土壤中无残留。正常使用情况下对野生动物和环境少有危害，正确的使用对喷洒作业人员的健康影响也不大。但百草枯经消化道和黏膜吸收时，对人畜有较强毒性，可造成急性中毒，在亚洲、美洲、欧洲，每年都有大量的百草枯中毒致死病例的报道[1-5]。当前，百草枯中毒已经成为我国国内内科常见的急危重症，病死率极高，可达72．4％ -82．2％[6-10]，甚至更高。百草枯进入人体可使肺、肾、肝、心脏、脑和消化道出现损伤，患者最终多死于多脏器功能衰竭或呼吸衰竭。然而其发病机制还不完全清楚，目前尚缺乏特效的治疗手段。国内外很多专家学者致力于这方面的研究，一些新的研究?果给我们的工作带来很多的启发，现综述如下。山东大学齐鲁医院中毒与职业病科菅向东

一、百草枯中毒发病机制的研究进展

肺脏是百草枯中毒损伤的主要靶器官。I型及Ⅱ型肺泡上皮细胞则是百草枯选择性毒性作用的主要靶细胞。百草枯中毒病理表现为早期肺泡上皮细胞受损，肺泡内出血水肿，炎症细胞浸润。晚期则出现肺泡内和肺间质纤维化，这种表现被命名为“百草枯肺”，是急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的一种变异形式。目前关于其机制的研究主要有以下几个方面：

1.百草枯对机体抗氧化防御系统的毒性作用百草枯毒性的主要的分子机制是对机体氧化-还原系统的破坏和细胞内的氧化应激反应[11]。百草枯暴露后血细胞、肝、肺、肾组织谷胱甘肽水平降低. 谷胱甘肽还原酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活力降低，谷胱甘肽-S-转移酶、谷胱甘肽过氧物酶,过氧化氢酶,超氧化剂物歧化酶活力增加，丙二醛生成增加，机体抗氧化系统的变化，特别是谷胱甘肽可作为百草枯中毒的生物标志物[12]。百草枯主要在肺中蓄积，肺组织中的浓度比血中的浓度可高6-10倍, 即使血百草枯浓度开始下降的时候，肺组织中仍然保持较高的浓度[11]。有学者认为百草枯中毒与其吡啶阳离子的还原和再氧化过程有关，大量自由基形成能使生物膜中的多不饱和脂肪酸发生过氧化，还可影响体内许多依赖NADPH的生化过程，或可直接造成DNA的损伤，从而造成组织细胞损伤[13]。研究表明，血清表面活性剂蛋白-D可以反映出百草枯中毒后自由基引起的损伤的缺氧状况[14]。

2. 百草枯引起的细胞因子变化 细胞因子的水平与肺纤维化的发生密切相关。复杂的细胞因子网络调控着肺泡上皮细胞和间质成纤维细胞的增殖和凋亡，使细胞外基质的沉积逐渐增多，抑制纤溶系统的激活，最终促使肺纤维化的形成。细胞因子在百草枯中毒大鼠急性肺损伤致肺纤维化中可能起关键的作用。我们成功地建立了Wistar大鼠百草枯中毒模型，研究了血清细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-10（IL-10）、血小板源性生长因子（PDGF）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、转化生长因子-β1（TGF-β1）的变化规律及与肺损伤的关系。结果显示，随染毒浓度的增加，细胞因子水平也在逐渐增加，随时间的延长，细胞因子的水平也在逐渐增加，存在一定的线性关系，在整个试验过程中表现出动态的变化规律，与肺损伤有着重要的联系。

提示在百草枯中毒急性肺损伤机制中，以上细胞因子可能起到了重要作用[15-18]，研究结果在临床上也得到证实[19]。还有研究表明，百草枯染毒大鼠肺组织胎盘生长因子mRNA和蛋白水平表达明显上调[20]。

3. 百草枯引起的基因表达变化 为研究百草枯的肺毒性机制，Tomita[21]等经鼻滴入百草枯溶液建立了百草枯肺损伤C57Black/6J小鼠的动物模型。百草枯染毒小鼠模型部分出现急性爆发，染毒五天后出现死亡，其他出现较长时间的损伤，3周时出现典型的肺纤维化。他们对初始损伤阶段尚未出现纤维化时即染毒5天时小鼠进行了基因表达的检测。结果显示，部分基因在染毒6h时出现2倍以上的增长或在这期间出现时间依赖性的降低，它们可能肺组织损伤的早期标志物。早期参与的基因包括Mt1, Mt2, Hmox1, Gcl, GR, IL-6, IL-13, Txn1, Fas, FasL, Lpin2, Mmp1a, Mmp12, Sfp-B, Sfp-D, CAT, EC-SOD, GST, 和 Pltp。另一方面与纤维化形成有关的基因如procollagen, Fn1, Eln, SMA, and Mmp9, Timp1 在第五天时明显增加。基因Mmp3 和 Mmp8在染毒24小时和五天时表达显著增加，基因 VEGFA表达减少，因此这些基因也可作为晚期的标志物。基因表达改变可能会成为以后百草枯中毒肺损伤的研究方向之一。

4. 其他 内皮素可能与百草枯中毒导致的多器官功能衰竭有关，可作为评价多器官功能衰竭的程度的临床指标之一，用来指导治疗和判断预后[22]。

二、百草枯中毒治疗研究进展

由于百草枯中毒具有极高的病死率，近年来国内外专家对于急性百草枯的治疗进行了许多有益的探索，虽然尚无突破，但是一些方法已经引起人们的关注。

1. 免疫抑制治疗 糖皮质激素联合环磷酰胺冲击治疗急性百草枯中毒是临床常用的方法[23]。然而，由于患者的服毒量和病情不同，即使是相同的治疗方案，其抢救成功率差别很大。Agarwal 等[24]报道了5例百草枯中毒患者应用免疫抑制剂治疗，结果2例治愈，3例死亡。 Agarwal 等[25]通过分析1980～2006年在MEDLINE、OVID和CINAHL发表的研究数据，发现34例非随机应用免疫抑制治疗百草枯中毒的存活率为74.4%，然而其具体疗效尚需临床大样本随机、对照、双盲的研究证实。Lin等[26]报道甲基强的松龙和环磷酰胺冲击方法治疗急性百草枯中毒，冲击治疗组病死率为31.3%（5/16），明显低于常规治疗组(85.7%, 6/7)。Chomchai 和Tiawilai、Jenq 等[27，28]均报道了应用糖皮质激素联合环磷酰胺冲击治疗妊娠孕妇百草枯中毒各1例，母子均存活。另外，研究表明经过治疗后百草枯中毒引起的肺损伤放射学改变是可逆的[29]。Botella de Maglia 和Belenguer Tarín[30]报道采用加勒比方案（环磷酰胺，地塞米松，呋塞米，维生素B和C)治疗服毒量小于45ml的患者12人，存活8人，存活率为66.7%，加勒比方案可降低口服百草枯（20%溶液）小于45ml中毒病人的病死率。

2. 抗氧化治疗 百草枯中毒主要受累的靶器官是肺脏，包括产生活性氧和氮类物质，炎症反应，弥散性血管内凝血，激活转录调节机制，百草枯的解毒剂理论上应具备对抗这些损伤的能力。水杨酸钠具有调节炎症信号系统和氧化应激的作用，用水杨酸钠治疗百草枯染毒大鼠，可明显减少百草枯导致的氧化应激、血小板聚集和肺内核因子(NF)-κB 激活。从组织病理学上看，肺损伤也有所减轻，未发现百草枯导致的谷胱苷肽过氧化物酶和过氧化氢酶表达增加[31]。百草枯染毒后给予异丙酚治疗可减少组织丙二醛的浓度，减轻百草枯中毒所致的肺损伤[32]。活性氢离子对于百草枯中毒肺损伤具有保护作用[33]。超氧化物歧化酶的阳离子化的可有效地促进其在细胞内的传递，对活性氧介导的肺泡上皮损伤细胞损伤有明显的保护作用[34]。

3. 分子水平的治疗 热休克蛋白47(HSP47)是胶原特异性的分子伴侣，可辅助胶原生物合成过程中原胶原的翻译后再修饰。如果选择性地抑制体内HSP47，就可以控制胶原的表达，预防纤维化的形成。免疫印记分析证实，HSP47-反义寡核苷酸可抑制 HSP47的产生，注射反义寡核苷酸能够减少百草枯诱导的肺纤维化。用HSP47反义寡核苷酸在分子水平上治疗百草枯中毒，可能是一条新的途径[35]。

4. 细胞因子抑制剂治疗 黄芩甙可抑制肺间质巨噬细胞的肿瘤坏死因子（TNF－α）表达水平，降低肺组织中血红素氧合酶－1基因和蛋白表达升高，从而减轻百草枯导致的肺损伤[36]。巨噬细胞是炎症反应中的关键效应细胞，而肺间质巨噬细胞较肺泡巨噬细胞更早受到氧自由基的攻击，其吞噬功能、对补体的趋化作用等能力明显强于肺泡巨噬细胞，在肺组织炎症反应中起着重要的作用，其中许多细胞因子参与了肺损伤的形成，TNF－α就是主要的细胞因子之一[37]。血必净注射液具有明显的抗炎作用，我们的研究表明，它可以抑制百草枯引起的细胞因子PDGF、IGF-1、IL-10 、IL-1β的升高，对于百草枯中毒肺损伤具有一定的疗效[38]。近来发现退黑激素和硫代硫酸钠对于百草枯导致的细胞损伤具有一定的保护作用[39]。磷酸化p38MAPK及NF-κB活性在百草枯所致大鼠肺组织中表达明显增高，褪黑素能降低磷酸化p38MAPK蛋白水平，抑制NF-κB的活化，减轻染毒大鼠肺组织的损伤[40]。

5. 血液净化治疗 …我们的临床经验表明，服毒早期给予血液灌流有益…

6. 其他 实验研究表明，氨溴索具有一定的促进肺表面活性物质相关蛋白A合成及分泌的作用,能减轻百草枯中毒所致急性肺损伤[43,44]。另外，对百草枯染毒的大鼠使用地塞米松治疗，可诱导P－糖蛋白的重新合成，可明显减少百草枯的肺聚集和增加大便中百草枯的排泄。如应用维拉帕米，即P－糖蛋白的选择性抑制剂，可增加百草枯肺内的聚集。由此可见诱导P－糖蛋白合成可降低肺内百草枯浓度[45]。肺移植治疗百草枯中毒引起的肺纤维化，迄今为止仅瑞士有1例成功地报道，其余全部死亡，成功移植困难很大[46]。

三、 展望

总之，有关百草枯发病机制的研究和临床治疗息息相关，其发病机制上的突破将会对临床治疗提供新的思路和方法。当然，只有彻底禁止生产和使用百草枯除草剂，才能从根本上控制百草枯中毒的发生。然而，我国是农业大国，粮食问题仍然是我国国民经济首要解决的基本问题，百草枯除草效果好，成本低廉，不会对环境造成的破坏，长期使用有助于免耕作业的推广，大大减少了劳动力的使用。因此，尽管有些欧美国家禁止使用百草枯，但是，今后在相当长的时间内它不会退出中国的除草剂市场。因此，加强百草枯中毒的基础和临床研究具有重要的意义。

 

参 考 文 献（略）