百草枯中毒机制与临床治疗的研究进展

薛维亮，胡 峰，杜 莉

百草枯（paraquat，PQ）又称对草快、克芜踪。化学名为1,1-二甲基-4，4-联吡啶阳离子盐，于1962年首次生产、使用。是目前世界范围内广泛使用的有机杂环类接触性脱叶剂及除草剂。对人畜有较强毒性，病死率报道不一，大约为50%～80%，但总的来说，急性中毒病死率很高[1]。治疗难度大，预后极差，预后与中毒时间及服药剂量直接相关。目前缺乏特效解毒剂，以及有效降低毒物毒性的治疗手段。对于PQ中毒的治疗尚处于探索阶段，现就近年国内外PQ的中毒机制及治疗进展作一综述。

1 百草枯的理化性质及体内代谢

PQ纯品为白色结晶，分子式为C12H14N2·2Cl，以阳离子形式存在，易溶于水，微溶于酒精，熔点为175~180℃，沸点为300℃。在酸性及中性溶液中稳定，可被碱水解，和土壤接触后能快速分解，极少残留。可经皮肤、呼吸道、消化道进入体内，在局部有明显的刺激、腐蚀作用，口服吸收率为5%~15%，吸收后几乎不与血浆蛋白结合，2 h后血药浓度达峰值，15~20 h后血浆浓度缓慢下降，以原型从肾脏排出。进入体内的百草枯被肺部细胞所摄取并于肺部蓄积，其浓度可为血液浓度的10~90倍。成人口服半数致死量（LD50）约50 mg/kg，通常儿童服20%百草枯4.5 ml，成人服20%百草枯10~20 ml即可致死。

2 百草枯的中毒机制

百草枯中毒机制尚不完全清楚，大致有以下几种学说。2.1 氧自由基产生学说 目前认为，PQ可以选择性地在肺内聚集，是由于肺内存在着胺类物质转运系统，而PQ和二胺、多胺及二硫胱胺具有结构上的相似性，PQ可与胺类物质竞争，通过肺泡Ⅱ型细胞的能量依赖性多胺摄取途径而积聚在肺内。经过氧化还原途径导致有毒的活性氧剧增，和还原型尼克酸胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）及其它还原物质消耗。PQ进入人体内经过NADPH辅助的单电子还原为自由基，然后再与分子氧反应形成联成吡啶阳离子和超氧阴离子，后者在超过氧化物歧化酶作用下歧化形成过氧化氢，过氧化氢在Fe存在下形成毒性更高的自由基如羟自由基，从而诱导脂质过氧化反应，直接损害主要细胞成分，细胞膜的主要组成是膜蛋白、胆固醇和磷脂，后者富含多不饱和脂肪酸（polyunsa turated fatty acid，PUFA），PUFA 易与自由基反应生成脂质过氧化氢，甚至引起PUFA断裂使膜的流动性下降[2]，通透性异常增大，脆性增加，易于破裂，影响正常膜功能的维持。PQ的氧化还原循环，过氧化氢和脂质过氧化氢的消除均消耗NADPH，这不但导致氧化性毒性损害，还使NADPH大量减少以至于难以维持其生理功能，后一情况本身即可损伤细胞，并使细胞对自由基损伤更为敏感。

2.2 线粒体损伤学说 除了细胞膜外，脂质过氧化还可引起线粒体膜渗透性增加，从而引起线粒体肿胀，Costantini等[3]发现PQ使线粒体内膜通透性转换孔的电压感受器上一个主要二基化合物的氧化，诱导钙离子依赖性通透性转换孔不适当打开，导致线粒体内膜去极化；大剂量PQ（40 mg/kg）可诱导线粒体内膜脂质过氧化反应。此外PQ导致NADPH大量氧化消耗使许多需要NADPH参与的生化反应无法进行；PQ还可快速激活磷酸戊糖途径，剂量依赖性地抑制脂肪酸的合成。

2.3 分子生物学说 目前对PQ的致病机理的研究已深入到分子和基因表达水平。PQ中毒后可引起基因的异常表达或启动细胞凋亡途径[4]，Tomita等[5]运用多聚酶链反应方法从PQ处理（腹膜内注射20 mg/kg)的大鼠中对比分离出26个受PQ影响的片段，测定其核苷酸顺序。发现PQ中毒3 d后出现了某些基因在转录水平的激活和肺内巨噬细胞的脂代谢异常，这可能是PQ诱发肺内损伤的重要起始机制。

2.4 酶失衡学说 在目前的新研究中还着眼于肺纤维化的各种酶的变化，Ruiz等[6]的研究认为胶原酶和金属蛋白酶的组织抑制物（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs）之间的不平衡，过度的凝胶分解活性（nelatinolytic activity）和肺泡上皮凋亡（epithelial apoptosis）共同参与了肺纤维化的产生。但是这些研究仍处于起始阶段，更进一步的研究将能够揭示这些机制的深层次的关系，为临床治疗提供有效的依据。

3 百草枯中毒的临床表现

皮肤损害：皮肤接触引起局部炎症、红斑、起疮、溃疡、坏死等表现。眼接触后引起刺激症状，结膜、角膜灼伤。口服后有口、咽部烧灼感，继而出现口腔、舌咽、食管溃烂。消化道损害：发热、恶心、呕吐、腹痛、便血，同时可伴有肝功能损害，1周后可出现中毒性肝炎或急性肾功能不全。肺部损害：大量口服者24 h内迅速出现肺水肿及出血，部分患者出现肺纤维化，10～14 d后再次出现呼吸困难并进行性发展至ARDS。肝肾损害：可有黄疽、转氨酶增高甚至中毒性肝坏死。肾脏损害可出现少尿、蛋白尿、血尿、管型急性肾功能衰竭。其它表现：还可引起中毒性心肌炎和抽搞、昏迷等神经精神症状，溶血性贫血、体克或弥散性血管内凝血；并常易发生多器官能衰竭，病死率甚高。较重的患者还可以出现心肌损害，表现为中毒性心肌炎。

4 百草枯中毒的治疗

目前，我国对百草枯中毒的治疗方法没有规范，比较混乱，这也是因为没有特效解毒剂导致的。所以对百草枯中毒的治疗一定要采取早期综合治疗的办法，减少吸收和清除已经进入体内的毒物是关键，同时保护百草枯攻击的重要靶器官，清除体内的自由基。其治疗手段一直集中在两个方面：一是毒物的代谢动力学方面，希望通过减少它的吸收或增加排泄达到解毒目的；二是加强对症治疗、非标志性体征平稳，如抗感染、支持循环、呼吸和辅助呼吸、改善消化道出血等。

4.1 减少毒物的吸收、促进毒物的排泄

4.1.1 减少毒物的吸收 完整的皮肤对PQ有屏障作用，因此呼吸道吸入PQ引起中毒较少。但仍有个别经皮肤吸收致死的报道。局部皮肤接触PQ可引起强烈的刺激性反应，受染后应尽快脱去污染的衣物，用清水或弱碱性液体彻底冲洗。洗胃应遵循早期、彻底、反复的原则。因为经口摄入PQ后血药浓度第一次达峰值是在2 h后，尽早洗胃是治疗的关键时机；首次洗胃后间隔6～12 h，血药浓度第二次增高，此时应再次洗胃。由于PQ对黏膜有一定的腐蚀性易导致消化道穿孔，操作宜谨慎。洗胃可用1%肥皂、白陶土溶液，洗胃后胃管内注入富勒土或活性炭溶液，加强毒物的吸附。严重中毒者可行全消化道灌洗，灌洗液为氯化钠6.14 g、氯化钾0.75 g、碳酸钠2.94 g加水至1 000 ml，加热至正常体温的温度，用鼻饲管以75 ml/min速度灌注3～4 h。但也有学者持相反观点，认为低流量全胃肠道灌洗，有一部分PQ通过肠道吸收，增加了PQ的毒性，因此不主张使用。Kojima等[7]在给小鼠灌服PQ（200 mg/kg）后立即给予右旋糖酐硫酸酯钠或聚乙烯硫酸钾，发现小鼠的生存率为100%，如延迟30 min给药则小鼠的生存率分别降为67%和33%。提示早期胃肠道用药可明显提高疗效。右旋硫酸钠和聚乙烯硫酸钾通过与PQ结合，大大减少了胃肠道对PQ的吸收，增加了粪便中PQ的含量，人群中尚未见相关报道。

4.1.2 促进毒物的排泄

4.1.2.1 肾脏排泄 利尿剂：PQ主要以原形经肾小球滤过和肾小管主动排泄吸收后24 h出现肾小管损害，因此，早期强制性利尿，给予速尿，20 mg iv,Q4h～Q6h理论上是有效的，但临床观察效果有限。

4.1.2.2 肠道促进排泄 洗胃后用泻药硫酸镁或甘露醇导泻，要求每隔2～4 h反复进行吸附或导泻，并持续进行2～3 d，一直达到尿中PQ定性试验阴性时为至。

4.1.2.3 血液净化 用于PQ中毒的血液净化方法包括：持续动静脉过滤、血液透析、血液灌注、血浆置换术。上述方法对清除体内的PQ均有一定作用。但多不能降低患者的病死率，主要原因是经口摄入PQ后约2 h即达血药浓度峰值，在实施血液净化前，致死量的PQ已进入肺泡细胞及重要器官的血管组织，因此，在服药后2 h内进行血液净化是最佳时机。

各种血液净化疗法清除效果不同，如持续动静脉滤过清除PQ的作用有限，只要当血透或血液灌流条件不具备时，才考虑使用。而血液灌流清除PQ是血透的5～7倍。给猪灌服PQ（70 mg/kg）后2 h开始血液灌流，灌流2 h停止，约排除毒物的5.1%,试验动物均死亡；如果将灌流时间延长至6 h，则3/4动物存活[8]。

Hong等[9]对105例PQ中毒患者进行体内、体外灌注试验以观察疗效。在体外比较血液透析与血液灌注对PQ的清除效果，结果显示尽管血液透析在晚期（用于肾功能衰竭时）疗效较好，但总的清除效果以血液灌注最好。另外在体内通过比较血液灌注前与血液灌注2 h后PQ浓度，发现幸存者体内PQ浓度下降水平明显高于死亡者。

4.2 加强对症治疗和非标志性体征平稳 如抗感染、支持循环、呼吸和辅助呼吸、改善消化道出血等。

4.2.1 抗氧化剂 维生素C、维生素E、谷胱甘肽的抗氧化作用已基本得到公认，但大多数抗氧化剂不能改变PQ毒性，可能是不能穿过细胞膜或使PQ不能从细胞内迅速清除。Cho等[10]在评价低浓度吸入NO对PQ中毒引起肺损伤疗效研究中发现，NO可能是通过增加细胞内谷胱甘肽浓度发挥抗氧化作用减轻脂质过氧化及TGF-lβ生成。可使受试动物72 h存活率达到100%，但并不能消除炎性肺损伤，表现为血浆或肺泡灌洗液中中性粒细胞、单核巨噬细胞、总蛋白含量及髓过氧化物酶（MPO）活性无明显改变。

Ariyama等[11]通过在体外（A547细胞）及PQ中毒小鼠体内实验，应用抗氧化镇静剂丙泊酚，发现其具有保护作用。认为可以在PQ中毒后给予机械通气支持同时应用丙泊酚，可以提高治疗效果。近来研究表明应用脂质类抗氧化剂或低分子SOD可以加强抗氧化效果，包括肺毒性，可能与它们能够进入细胞内发挥作用有关。

4.2.2 中药抗氧化 国内刘丽娜等[12]报道，中药成分茶多酚能减轻PQ引起的肺泡毛细血管充血、出血，使血浆、BALF中的丙二醛含量下降。谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶活力均升高;可直接清除氧自由基，减轻铁离子介导的脂质过氧化作用。

ven Katesan[13]的研究表明，姜黄素可明显降低PQ中毒鼠BALF内的蛋白含量，阻止中性粒细胞进入肺内，稳定细胞膜，减轻氧化物负荷，增强细胞内抗氧化作用。理想的抗氧化剂应该可以针对超氧化物，具有细胞内、外的保护作用。

4.2.3 抗炎、保肺 免疫抑制剂：环磷酞胺有广泛免疫调节作用，可以影响细胞内所有成分，并影响自身免疫，减轻炎症反应，此外，环磷酞胺可致白细胞减少，从而减轻了白细胞诱导的肺部炎症。

激素作为治疗PQ中毒的主要药物，目前，在临床上多采用口服泼尼松或静脉滴注甲基泼尼松龙，药物通过血液循环到达肺间质的毛细血管而发挥作用，但肺纤维化时，肺泡和终末细支气管被纤维组织代替，使气体交换的微环境发生改变，肺毛细血管闭塞或微血栓形成，药物到达肺间质局部的浓度有限，而吸入激素，药物颗粒直接沉积于肺泡，作用于肺泡上皮细胞，而不需经过毛细血管渗透，可长期大剂量应用而不至于产生严重的全身不良反应，与静脉给药途径相比具有一定的优越性。

梁东良等[14]的研究显示，早期大剂量激素治疗PQ中毒，其激素使用的推荐方法为:首次150 mg地塞米松分3次静脉注射，连用3 d后减量为100 mg/d，分3次静脉注射，连用3 d后再减量为50 mg/d，3 d后再改为25 mg/d，3 d后再改为10 mg/d，3 d后再改5 mg/d后停用，治疗时间为15～20 d，可以使病死率由85.7%降低至28.6%，也有学者推荐，开始予氢化可的松200～300 mg/d或氟美松20～30 mg/静脉滴注，症状改善后逐渐减量并维持一段时间。

Chcn等[15]报道，联合应用激素、环磷酰胺成功治疗1例急性重度PQ中毒患者。在早期血液灌流后应用环磷酰胺2 d（15 mg/kg，60 min滴完），并以甲基泼尼松龙冲击治疗（1 g，60 min 滴完）3 d，第4天开始改以地塞米松（5 mg/8 h），直到动脉血氧分压达到80 mmHg以上停用（该法应用了33例）。结果其严重的低氧血症和肺纤维化程度明显改善。

国内有学者提出丹参注射液和生脉注射液对PQ中毒引起的肺损伤有一定的治疗作用，但仅限动物实验研究，并未得到大样本统计调查证实[16]。

4.2.4 抗PQ抗体 目前国外学者尝试通过动物模型应用抗PQ抗体治疗PQ中毒，如抗PQ-Fab片段或其它阻断剂，测定血液及组织液中的PQ浓度，将PQ注入预先用PQ抗体处理的小鼠体内，发现血浆PQ浓度明显升高，尿中PQ排泄减少，PQ抗体可用以免疫治疗，分离血浆中的PQ，但不能阻止PQ在组织中的聚集[17]。

但Chen等[18]用体外培养的鼠肺泡II型细胞研究发现：PQ在单克降抗体和Fab片段可显著减少PQ在肺泡Ⅱ型细胞内聚集，用50 microM PQ处理细胞，在40 min内PQ的聚积呈线性上升，使用单克降抗体及Fab片段后，PQ的聚积分别被抑制73%和89%，如果病例选择得当，PQ的抗体治疗效果是肯定的。

肺移植能从根本上解决PQ中毒患者肺纤维化的问题。日前已有PQ中毒后单肺移植成功的报道[19]。该例患者于中毒后44 d行单肺移植术，获得成功，痊愈出院。该例移植成功为慢性中毒者、轻度中毒者以及度过急性期的急性中毒患者的治疗指出了新的希望。但移植术中、术后涉及的一些问题，如移植肺内灌注产生的过氧化物的毒性，移植肺是否发生纤维化，术后术侧支气管胸膜瘘的发生，以及手术时机的选择等等问题还需进一步解决。

综上所述，尽管有以上治疗手段，如果患者服用超过3.0 g以上的PQ，病死率近100%。目前的众多的治疗方法，是在没有特效解毒剂的情况下进行的有益探索。作为医护人员，一方面加强基础研究，继续努力寻找治疗PQ中毒的更有效的解毒剂、更经济的治疗办法，增加患者的生存率，另一方面呼吁国家对PQ的生产、销售和使用进行严格的限制，在产品中强制加入催吐剂、臭味剂、警示色等，同时在广大农村地区宣传PQ的毒性危害 (目前厂家多标识为中等毒性)，以及没有解药的现状。呼吁国家有关部门广泛调研，尽快建立我国PQ中毒的评估方法及规范治疗指南，来指导基层医院临床用药，因为他们最先接触到PQ中毒的患者，同时也是最好的宣传者。

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