百草枯中毒機制與臨床治療的研究進展

薛維亮，胡 峰，杜 莉

百草枯（paraquat，PQ）又稱對草快、克蕪蹤。化學名為1,1-二甲基-4，4-聯吡啶陽離子鹽，于1962年首次生產、使用。是目前世界范圍內廣泛使用的有機雜環類接觸性脫葉劑及除草劑。對人畜有較強毒性，病死率報道不一，大約為50%～80%，但總的來說，急性中毒病死率很高[1]。治療難度大，預后極差，預后與中毒時間及服藥劑量直接相關。目前缺乏特效解毒劑，以及有效降低毒物毒性的治療手段。對于PQ中毒的治療尚處于探索階段，現就近年國內外PQ的中毒機制及治療進展作一綜述。

1 百草枯的理化性質及體內代謝

PQ純品為白色結晶，分子式為C12H14N2·2Cl，以陽離子形式存在，易溶于水，微溶于酒精，熔點為175~180℃，沸點為300℃。在酸性及中性溶液中穩定，可被堿水解，和土壤接觸后能快速分解，極少殘留。可經皮膚、呼吸道、消化道進入體內，在局部有明顯的刺激、腐蝕作用，口服吸收率為5%~15%，吸收后幾乎不與血漿蛋白結合，2 h后血藥濃度達峰值，15~20 h后血漿濃度緩慢下降，以原型從腎臟排出。進入體內的百草枯被肺部細胞所攝取并于肺部蓄積，其濃度可為血液濃度的10~90倍。成人口服半數致死量（LD50）約50 mg/kg，通常兒童服20%百草枯4.5 ml，成人服20%百草枯10~20 ml即可致死。

2 百草枯的中毒機制

百草枯中毒機制尚不完全清楚，大致有以下幾種學說。2.1 氧自由基產生學說 目前認為，PQ可以選擇性地在肺內聚集，是由于肺內存在著胺類物質轉運系統，而PQ和二胺、多胺及二硫胱胺具有結構上的相似性，PQ可與胺類物質競爭，通過肺泡Ⅱ型細胞的能量依賴性多胺攝取途徑而積聚在肺內。經過氧化還原途徑導致有毒的活性氧劇增，和還原型尼克酸胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）及其它還原物質消耗。PQ進入人體內經過NADPH輔助的單電子還原為自由基，然后再與分子氧反應形成聯成吡啶陽離子和超氧陰離子，后者在超過氧化物歧化酶作用下歧化形成過氧化氫，過氧化氫在Fe存在下形成毒性更高的自由基如羥自由基，從而誘導脂質過氧化反應，直接損害主要細胞成分，細胞膜的主要組成是膜蛋白、膽固醇和磷脂，后者富含多不飽和脂肪酸（polyunsa turated fatty acid，PUFA），PUFA 易與自由基反應生成脂質過氧化氫，甚至引起PUFA斷裂使膜的流動性下降[2]，通透性異常增大，脆性增加，易于破裂，影響正常膜功能的維持。PQ的氧化還原循環，過氧化氫和脂質過氧化氫的消除均消耗NADPH，這不但導致氧化性毒性損害，還使NADPH大量減少以至于難以維持其生理功能，后一情況本身即可損傷細胞，并使細胞對自由基損傷更為敏感。

2.2 線粒體損傷學說 除了細胞膜外，脂質過氧化還可引起線粒體膜滲透性增加，從而引起線粒體腫脹，Costantini等[3]發現PQ使線粒體內膜通透性轉換孔的電壓感受器上一個主要二基化合物的氧化，誘導鈣離子依賴性通透性轉換孔不適當打開，導致線粒體內膜去極化；大劑量PQ（40 mg/kg）可誘導線粒體內膜脂質過氧化反應。此外PQ導致NADPH大量氧化消耗使許多需要NADPH參與的生化反應無法進行；PQ還可快速激活磷酸戊糖途徑，劑量依賴性地抑制脂肪酸的合成。

2.3 分子生物學說 目前對PQ的致病機理的研究已深入到分子和基因表達水平。PQ中毒后可引起基因的異常表達或啟動細胞凋亡途徑[4]，Tomita等[5]運用多聚酶鏈反應方法從PQ處理（腹膜內注射20 mg/kg)的大鼠中對比分離出26個受PQ影響的片段，測定其核苷酸順序。發現PQ中毒3 d后出現了某些基因在轉錄水平的激活和肺內巨噬細胞的脂代謝異常，這可能是PQ誘發肺內損傷的重要起始機制。

2.4 酶失衡學說 在目前的新研究中還著眼于肺纖維化的各種酶的變化，Ruiz等[6]的研究認為膠原酶和金屬蛋白酶的組織抑制物（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs）之間的不平衡，過度的凝膠分解活性（nelatinolytic activity）和肺泡上皮凋亡（epithelial apoptosis）共同參與了肺纖維化的產生。但是這些研究仍處于起始階段，更進一步的研究將能夠揭示這些機制的深層次的關系，為臨床治療提供有效的依據。

3 百草枯中毒的臨床表現

皮膚損害：皮膚接觸引起局部炎癥、紅斑、起瘡、潰瘍、壞死等表現。眼接觸后引起刺激癥狀，結膜、角膜灼傷。口服后有口、咽部燒灼感，繼而出現口腔、舌咽、食管潰爛。消化道損害：發熱、惡心、嘔吐、腹痛、便血，同時可伴有肝功能損害，1周后可出現中毒性肝炎或急性腎功能不全。肺部損害：大量口服者24 h內迅速出現肺水腫及出血，部分患者出現肺纖維化，10～14 d后再次出現呼吸困難并進行性發展至ARDS。肝腎損害：可有黃疽、轉氨酶增高甚至中毒性肝壞死。腎臟損害可出現少尿、蛋白尿、血尿、管型急性腎功能衰竭。其它表現：還可引起中毒性心肌炎和抽搞、昏迷等神經精神癥狀，溶血性貧血、體克或彌散性血管內凝血；并常易發生多器官能衰竭，病死率甚高。較重的患者還可以出現心肌損害，表現為中毒性心肌炎。

4 百草枯中毒的治療

目前，我國對百草枯中毒的治療方法沒有規范，比較混亂，這也是因為沒有特效解毒劑導致的。所以對百草枯中毒的治療一定要采取早期綜合治療的辦法，減少吸收和清除已經進入體內的毒物是關鍵，同時保護百草枯攻擊的重要靶器官，清除體內的自由基。其治療手段一直集中在兩個方面：一是毒物的代謝動力學方面，希望通過減少它的吸收或增加排泄達到解毒目的；二是加強對癥治療、非標志性體征平穩，如抗感染、支持循環、呼吸和輔助呼吸、改善消化道出血等。

4.1 減少毒物的吸收、促進毒物的排泄

4.1.1 減少毒物的吸收 完整的皮膚對PQ有屏障作用，因此呼吸道吸入PQ引起中毒較少。但仍有個別經皮膚吸收致死的報道。局部皮膚接觸PQ可引起強烈的刺激性反應，受染后應盡快脫去污染的衣物，用清水或弱堿性液體徹底沖洗。洗胃應遵循早期、徹底、反復的原則。因為經口攝入PQ后血藥濃度第一次達峰值是在2 h后，盡早洗胃是治療的關鍵時機；首次洗胃后間隔6～12 h，血藥濃度第二次增高，此時應再次洗胃。由于PQ對黏膜有一定的腐蝕性易導致消化道穿孔，操作宜謹慎。洗胃可用1%肥皂、白陶土溶液，洗胃后胃管內注入富勒土或活性炭溶液，加強毒物的吸附。嚴重中毒者可行全消化道灌洗，灌洗液為氯化鈉6.14 g、氯化鉀0.75 g、碳酸鈉2.94 g加水至1 000 ml，加熱至正常體溫的溫度，用鼻飼管以75 ml/min速度灌注3～4 h。但也有學者持相反觀點，認為低流量全胃腸道灌洗，有一部分PQ通過腸道吸收，增加了PQ的毒性，因此不主張使用。Kojima等[7]在給小鼠灌服PQ（200 mg/kg）后立即給予右旋糖酐硫酸酯鈉或聚乙烯硫酸鉀，發現小鼠的生存率為100%，如延遲30 min給藥則小鼠的生存率分別降為67%和33%。提示早期胃腸道用藥可明顯提高療效。右旋硫酸鈉和聚乙烯硫酸鉀通過與PQ結合，大大減少了胃腸道對PQ的吸收，增加了糞便中PQ的含量，人群中尚未見相關報道。

4.1.2 促進毒物的排泄

4.1.2.1 腎臟排泄 利尿劑：PQ主要以原形經腎小球濾過和腎小管主動排泄吸收后24 h出現腎小管損害，因此，早期強制性利尿，給予速尿，20 mg iv,Q4h～Q6h理論上是有效的，但臨床觀察效果有限。

4.1.2.2 腸道促進排泄 洗胃后用瀉藥硫酸鎂或甘露醇導瀉，要求每隔2～4 h反復進行吸附或導瀉，并持續進行2～3 d，一直達到尿中PQ定性試驗陰性時為至。

4.1.2.3 血液凈化 用于PQ中毒的血液凈化方法包括：持續動靜脈過濾、血液透析、血液灌注、血漿置換術。上述方法對清除體內的PQ均有一定作用。但多不能降低患者的病死率，主要原因是經口攝入PQ后約2 h即達血藥濃度峰值，在實施血液凈化前，致死量的PQ已進入肺泡細胞及重要器官的血管組織，因此，在服藥后2 h內進行血液凈化是最佳時機。

各種血液凈化療法清除效果不同，如持續動靜脈濾過清除PQ的作用有限，只要當血透或血液灌流條件不具備時，才考慮使用。而血液灌流清除PQ是血透的5～7倍。給豬灌服PQ（70 mg/kg）后2 h開始血液灌流，灌流2 h停止，約排除毒物的5.1%,試驗動物均死亡；如果將灌流時間延長至6 h，則3/4動物存活[8]。

Hong等[9]對105例PQ中毒患者進行體內、體外灌注試驗以觀察療效。在體外比較血液透析與血液灌注對PQ的清除效果，結果顯示盡管血液透析在晚期（用于腎功能衰竭時）療效較好，但總的清除效果以血液灌注最好。另外在體內通過比較血液灌注前與血液灌注2 h后PQ濃度，發現幸存者體內PQ濃度下降水平明顯高于死亡者。

4.2 加強對癥治療和非標志性體征平穩 如抗感染、支持循環、呼吸和輔助呼吸、改善消化道出血等。

4.2.1 抗氧化劑 維生素C、維生素E、谷胱甘肽的抗氧化作用已基本得到公認，但大多數抗氧化劑不能改變PQ毒性，可能是不能穿過細胞膜或使PQ不能從細胞內迅速清除。Cho等[10]在評價低濃度吸入NO對PQ中毒引起肺損傷療效研究中發現，NO可能是通過增加細胞內谷胱甘肽濃度發揮抗氧化作用減輕脂質過氧化及TGF-lβ生成。可使受試動物72 h存活率達到100%，但并不能消除炎性肺損傷，表現為血漿或肺泡灌洗液中中性粒細胞、單核巨噬細胞、總蛋白含量及髓過氧化物酶（MPO）活性無明顯改變。

Ariyama等[11]通過在體外（A547細胞）及PQ中毒小鼠體內實驗，應用抗氧化鎮靜劑丙泊酚，發現其具有保護作用。認為可以在PQ中毒后給予機械通氣支持同時應用丙泊酚，可以提高治療效果。近來研究表明應用脂質類抗氧化劑或低分子SOD可以加強抗氧化效果，包括肺毒性，可能與它們能夠進入細胞內發揮作用有關。

4.2.2 中藥抗氧化 國內劉麗娜等[12]報道，中藥成分茶多酚能減輕PQ引起的肺泡毛細血管充血、出血，使血漿、BALF中的丙二醛含量下降。谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶活力均升高;可直接清除氧自由基，減輕鐵離子介導的脂質過氧化作用。

ven Katesan[13]的研究表明，姜黃素可明顯降低PQ中毒鼠BALF內的蛋白含量，阻止中性粒細胞進入肺內，穩定細胞膜，減輕氧化物負荷，增強細胞內抗氧化作用。理想的抗氧化劑應該可以針對超氧化物，具有細胞內、外的保護作用。

4.2.3 抗炎、保肺 免疫抑制劑：環磷酞胺有廣泛免疫調節作用，可以影響細胞內所有成分，并影響自身免疫，減輕炎癥反應，此外，環磷酞胺可致白細胞減少，從而減輕了白細胞誘導的肺部炎癥。

激素作為治療PQ中毒的主要藥物，目前，在臨床上多采用口服潑尼松或靜脈滴注甲基潑尼松龍，藥物通過血液循環到達肺間質的毛細血管而發揮作用，但肺纖維化時，肺泡和終末細支氣管被纖維組織代替，使氣體交換的微環境發生改變，肺毛細血管閉塞或微血栓形成，藥物到達肺間質局部的濃度有限，而吸入激素，藥物顆粒直接沉積于肺泡，作用于肺泡上皮細胞，而不需經過毛細血管滲透，可長期大劑量應用而不至于產生嚴重的全身不良反應，與靜脈給藥途徑相比具有一定的優越性。

梁東良等[14]的研究顯示，早期大劑量激素治療PQ中毒，其激素使用的推薦方法為:首次150 mg地塞米松分3次靜脈注射，連用3 d后減量為100 mg/d，分3次靜脈注射，連用3 d后再減量為50 mg/d，3 d后再改為25 mg/d，3 d后再改為10 mg/d，3 d后再改5 mg/d后停用，治療時間為15～20 d，可以使病死率由85.7%降低至28.6%，也有學者推薦，開始予氫化可的松200～300 mg/d或氟美松20～30 mg/靜脈滴注，癥狀改善后逐漸減量并維持一段時間。

Chcn等[15]報道，聯合應用激素、環磷酰胺成功治療1例急性重度PQ中毒患者。在早期血液灌流后應用環磷酰胺2 d（15 mg/kg，60 min滴完），并以甲基潑尼松龍沖擊治療（1 g，60 min 滴完）3 d，第4天開始改以地塞米松（5 mg/8 h），直到動脈血氧分壓達到80 mmHg以上停用（該法應用了33例）。結果其嚴重的低氧血癥和肺纖維化程度明顯改善。

國內有學者提出丹參注射液和生脈注射液對PQ中毒引起的肺損傷有一定的治療作用，但僅限動物實驗研究，并未得到大樣本統計調查證實[16]。

4.2.4 抗PQ抗體 目前國外學者嘗試通過動物模型應用抗PQ抗體治療PQ中毒，如抗PQ-Fab片段或其它阻斷劑，測定血液及組織液中的PQ濃度，將PQ注入預先用PQ抗體處理的小鼠體內，發現血漿PQ濃度明顯升高，尿中PQ排泄減少，PQ抗體可用以免疫治療，分離血漿中的PQ，但不能阻止PQ在組織中的聚集[17]。

但Chen等[18]用體外培養的鼠肺泡II型細胞研究發現：PQ在單克降抗體和Fab片段可顯著減少PQ在肺泡Ⅱ型細胞內聚集，用50 microM PQ處理細胞，在40 min內PQ的聚積呈線性上升，使用單克降抗體及Fab片段后，PQ的聚積分別被抑制73%和89%，如果病例選擇得當，PQ的抗體治療效果是肯定的。

肺移植能從根本上解決PQ中毒患者肺纖維化的問題。日前已有PQ中毒后單肺移植成功的報道[19]。該例患者于中毒后44 d行單肺移植術，獲得成功，痊愈出院。該例移植成功為慢性中毒者、輕度中毒者以及度過急性期的急性中毒患者的治療指出了新的希望。但移植術中、術后涉及的一些問題，如移植肺內灌注產生的過氧化物的毒性，移植肺是否發生纖維化，術后術側支氣管胸膜瘺的發生，以及手術時機的選擇等等問題還需進一步解決。

綜上所述，盡管有以上治療手段，如果患者服用超過3.0 g以上的PQ，病死率近100%。目前的眾多的治療方法，是在沒有特效解毒劑的情況下進行的有益探索。作為醫護人員，一方面加強基礎研究，繼續努力尋找治療PQ中毒的更有效的解毒劑、更經濟的治療辦法，增加患者的生存率，另一方面呼吁國家對PQ的生產、銷售和使用進行嚴格的限制，在產品中強制加入催吐劑、臭味劑、警示色等，同時在廣大農村地區宣傳PQ的毒性危害 (目前廠家多標識為中等毒性)，以及沒有解藥的現狀。呼吁國家有關部門廣泛調研，盡快建立我國PQ中毒的評估方法及規范治療指南，來指導基層醫院臨床用藥，因為他們最先接觸到PQ中毒的患者，同時也是最好的宣傳者。

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