百草枯中毒機制研究及治療進展

郭 權 綜述 張 彧 審校

百草枯(paraquat)是一種有機雜環類除草劑，被廣泛應用于農業。其對人的毒性作用較強，臨床上多經口服導致中毒，其致死率高達60%～90%以上，成人估計致死量為40 mg/kg。百草枯中毒早期可造成急性肺損傷、急性呼吸衰竭，以后逐步發展為肺纖維化，后期多死于呼吸衰竭。然而其致病機制復雜且尚未完全明確，治療上無特效解毒藥，多以綜合治療為主。本文就百草枯中毒，導致急性肺損傷的機制研究及治療進展情況進行綜述。

1 百草枯中毒機制

1.1 炎癥反應 百草枯中毒早期大量炎性細胞和免疫細胞浸潤［1，2］，造成肺實質充血和出血、肺泡Ⅰ型細胞、肺泡Ⅱ型細胞和Clara 細胞破壞;中毒后期表現為肺纖維蛋白浸潤等。王娜等［3］研究急性百草枯中毒后患者血清TNF-α 及IL-10 在24 h 內明顯高于正常水平;有實驗發現百草枯中毒大鼠肺組織中膠原刺激因子明顯升高，與中毒后繼發慢性炎癥反應密切相關。另有研究表明，百草枯中毒后血清中IL-1β、IL-6、TNF-α，及胰島素樣生長因子-1 等升高，可引起多種炎性細胞在肺內浸潤，釋放氧自由基、蛋白水解酶等并導致急性肺損傷［4］。

1.2 氧自由基損傷 百草枯進入人體后，經過還原型輔酶NADPH 的作用，將單電子還原為自由基，然后再與分子氧反應形成聯吡啶陽離子和超氧陰離子，后者形成過氧化氫及毒性更高的自由基如羥自由基，引起過氧化等系列連鎖反應，進而導致肺損傷［5］。研究顯示細胞內多胺和百草枯攝取存在競爭抑制關系，因此細胞內多胺具有一定的保護作用，可以阻斷活性氧自由基的產生。另有研究［6］發現百草枯引發的氧化應激反應減少了葡萄糖轉運受體(GLUT4)向細胞表面的轉位，使3T3-L1 脂肪細胞的胰島素依賴性葡萄糖攝取過程受損，從而導致或加重了胰島素抵抗。Harrison 等［7］報導了在百草枯中毒的動物模型中，SVCT2 小鼠整體鈉依賴性維生素C 轉運體-2 在mRNA 水平升高，從而引發了全身各器官抗壞血酸水平升高。SVCT2 小鼠用百草枯染毒后，其所引發的肺組織氧化應激反應明顯減輕了。而另一種自然突變型WIDs 小鼠相對于SVCT2 小鼠而言，百草枯中毒所致的線粒體損傷反應出現相對較晚，對百草枯的細胞毒性反應也無明顯保護作用［8］。

1.3 基因異常表達 有研究表明［9］百草枯中毒后，細胞核轉錄因子(NF-κB)的表達有所增加，并加速了炎癥反應的形成。激活的NF-κB 還能誘導一氧化氮合酶、超氧化物歧化酶等的轉錄，作用于這些酶共有的催化活性中心——血紅素硫鐵復合物，最終抑制線粒體呼吸，促進肺纖維化。Dusinska 等［10］報道百草枯中毒可以導致肺泡巨噬細胞和肺泡Ⅱ型上皮細胞的DNA 損傷。另有研究［11］發現百草枯中毒后肺泡巨噬細胞和Clara 細胞中表達的TAFIIB 基因和Lpin2 基因明顯上調。Masafumi 等［12］也發現了TPX，HO-1，GST-Yc，NQO-1 和RL/IF-1 等基因在百草枯刺激后表達上調，并與氧化應激相關。

2 百草枯治療進展

針對百草枯中毒目前缺乏特效藥物及治療方法，臨床上主要采取防止毒物繼續吸收、加速已吸收毒物排泄、抗氧化、消除氧自由基、防止肺纖維化及對癥支持等綜合性治療方法。

2.1 血液凈化 百草枯中毒后盡早進行血液凈化，包括血液灌流(HP)、血液透析(HD)和血漿置換(PE)。研究及臨床實踐表明，早期血液凈化［13］可減少血漿中毒物向組織器官擴散，減輕器官損害，降低病死率。由于百草枯可迅速進入器官組織，長時間或反復的血液灌流效果并不明顯，只在早期有一定作用，一般認為血液灌流只在中毒后6～24 h 內進行。血液灌流對百草枯清除率約為70%，優于其他方式。其機制為血液灌流能與血漿蛋白競爭毒性藥物，利于將百草枯從血液中有效清除，但其只能清除血液內的毒素，對已進入重要器官和組織內的百草枯效果差。血液透析可清除水溶性毒物，同時可通過超濾脫水來糾正電解質及酸堿不平衡。近年來，常規的血液灌流明顯地改善了肺水腫和腎功能受損的癥狀，穩定了機體的內環境，提高了百草枯中毒搶救的成功率［14］。

2.2 抗氧化自由基 依達拉奉、谷胱甘肽等抗氧化和消除氧自由基的藥物用于治療百草枯中毒已基本得到公認。有研究［15］認為依達拉奉可能通過減少MAD 生成、提高GSH-px 和SOD 的含量及活力，刺激前列環素生成，減少促炎因子及羥自由基的產生，達到抗氧化作用。Djukic 等［16］在研究中發現還原型谷胱甘肽可以提供-SH 基，為氧化代謝產物提供受體，達到直接解毒的效果;百草枯中毒后，大量的氧化還原反應導致NADPH 的消耗，破壞體內自由基產生與消除的平衡;還原型谷胱甘肽治療后，患者血清中MDA 含量減少，SOD 和GSH-px 含量增加，體內自由基的生成與消除趨于平衡，提高了機體的抗氧化能力。另有研究［17］發現槲皮素通過調節肺泡A549 細胞，調節抗氧化基因，降低ROS 水平，增加GSH 總體水平，減少氧化應激反應。動物實驗發現百草枯中毒后的大鼠肝、腎、肺等組織維生素C轉運蛋白(SVCT2)在mRNA 水平降低，通過增加SVCT2 表達，組織抗壞血酸維生素C(ASC)增加，可起到拮抗百草枯引起的氧化損傷的作用。

2.3 激素及免疫抑制 臨床上已廣泛應用糖皮質激素和免疫抑制劑來減輕組織損傷和減少肺纖維化的形成。甲基潑尼松龍是最為常用的藥物，有人發現應用甲基潑尼松龍等藥物對百草枯中毒患者進行綜合治療［18］，可明顯地降低死亡率。如果聯合應用環磷酰胺采取沖擊療法效果更佳［19］，病死率可降至33.3%，并能明顯地降低肺纖維化。研究發現［20］烏司他丁能抑制TNF-α、IL-2 等促炎因子釋放，減輕組織損傷的，具體機理是烏司他丁可通過劑量依賴性地降低組織中MMP-2 水平，減輕心肌損害。熱休克蛋白-70(hsp70)和NF-κB 的mRNA 水平在百草枯中毒時降低［21，22］，烏司他丁治療后，可使肺組織的hsp70 及NF-kB 增加，減輕肺損傷。

2.4 抗肺組織纖維化 文獻報道，中藥制劑有抗氧化、消除氧自由基、減輕炎性反應延緩肺的纖維化等作用。例如，天然植物白藜蘆醇通過抑制炎性產物的產生，抑制正常人成纖維細胞向肌成纖維細胞轉變，減輕百草枯氧化產生的活性氧和代謝產物，抑制肺纖維化［23］。劉明偉等［24］研究中藥血必凈通過抑制NF-κB 激活，拮抗和消除炎性遞質，減輕全身炎性反應及對肺的損傷，防治多器官功能障礙綜合征(Mutiple Organ Dysfunction Syndrome，MODS)的發展，增加SOD 活性，達到消除自由基作用;還可抑制前膠原蛋白在mRNA 水平的表達，減少成纖維細胞的產生，減輕或防止肺纖維化。姜黃素通過抑制TGF-β1、IFN-γ、LI-8 等細胞因子的產生，抑制炎癥網絡反應，減少肺纖維化的發生、發展。另外還有貫葉連翹提取物、大黃、川芎嗪、生脈注射液、葛根素等中成藥通過消除自由基等途徑延緩肺纖維化的進程。

西藥制劑吡菲尼酮［25］也用于治療百草枯中毒后的特異性肺纖維化，其機制降低肺羥脯氨酸水平及減少肺纖維化的相關前膠原表達有關。另外有發現卡托普利可通過抑制血管緊張素轉換酶來改善百草枯對肺纖維化的作用［26］。

2.5 器官移植 對嚴重呼吸衰竭或晚期肺纖維化嚴重的患者可考慮肺移植治療。曾有百草枯中毒致嚴重呼吸衰竭患者進行成功的單肺移植手術的報道［27］，但因其手術及成本費用高、供體來源缺乏，臨床上很難進行推廣。

3 總 結

百草枯在肺中異常高濃度地聚集可引起急性肺損傷、急性呼吸衰竭和MODS 等，其中毒機制復雜，致死率高。已知的百草枯中毒可能的機制是，通過炎性反應、氧化應激作用及致病基因增高或改變導致急性肺損傷，但確切機制尚缺乏定論性的研究，仍需進一步探討。臨床治療上缺乏特效藥物及治療方法，目前仍以早期抗氧化、減少自由基生成、防治呼吸衰竭、控制MODS 等對癥治療為主。搶救成功與否的關鍵在于中毒劑量及搶救是否及時，對于中毒晚期的患者仍無明顯突破性進展?？贵w治療及體外膜肺氧合治療等新療法正在探索中。

［1］Smith P，Heath D.Paraquat lung:a reappraisal［J］.Thorax，1974，29(6):643-653.

［2］Seidenfeld J J，Wycoff D，Zavala D C，et al.Paraquat lung injury in rabbits［J］.British Journal of Industrial Medicine，1978，35(3):245-257.

［3］王 娜，孫葚博.百草枯急性中毒肺損傷機制及治療進展［J］.中國實用醫藥，2011，2(6):110-111.

［4］Jian X，Li M，Zhang Y，et al.Role of growth factors in acute lung injury induced by paraquat in a rat model［J］.Human Experimenal Toxicology，2011，30(6):460-469.

［5］Dinis-Oliveira T J，Duarte J A，Sanchez-Navarro A，et al.Paraquat poisonings:mechanisms of lung toxicity，clinical features，and treatment［J］.Critical Review in Toxicology，2008，38(1):13-71.

［6］Shibata M，Hakuno F，Yamanaka D，et al.Paraquatinduced oxidative stress represses phosphatidylinositol 3-kinase activities leading to impaired glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes ［J］.Journal of Biological Chemistry，2010，285(27):20915-20925.

［7］Harrison F E，Best J L，Meredith M E，et al.Increased Expression of SVCT2 in a new mouse model raises ascorbic acid in tissues and protects against paraquat-induced oxidative damage in lung［J］.PLoS ONE，2012，7(4):e35623.

［8］Yu Q，Wang T，Zhou X，et al.Wlds Reduces Paraquat-Induced Cytotoxicity via SIRT1 in Non-Neuronal Cells by Auonuating the Depletion of NAD［J］.PLoS ONE，2011，6(7):e21770.

［9］李 冬，徐麗艷，常子娟，等.沙利度胺對百草枯誘導小鼠急性肺損傷［J］.中華勞動勞動衛生職業病雜志，2013，31(3):178-183.

［10］Dusinska M，Kovacikova Z，Vallova B，et al.Responses of alveolar macrophages and epithelial type II cells to oxidative DNA damage caused by paraquat［J］.Carcinogenesis，1998，19(4):809-812.

［11］Tomita M，Nohno T，Okuyama T，et al.Paraquat-induced gene expression in rat lung tissues using a differential display reverse transcription-poly-merase chain reaction［J］.Archives of Toxicology，2002，76(9):530-537.

［12］Tomita M，Okuyama T，Katsuyama H，et al.Gene expression in rat lungs during early response to paraquatinduced oxidative stress ［J］.International Journal of Molecular Medicine，2006，17(1):37-44.

［13］Hsu C W，Lin J L，Lin-tan D T，et al.Early hemoperfusion may improve survival of severely paraquat-poisoned patients［J］.PLoS One，2012，7(10):48397-48397.

［14］劉 冰，韓玉平，高 華.強化血液灌注救治百草枯中毒療效分析［J］.中國危重病急救醫學，2004，16(7):420.

［15］Zhi Q，Sun H，Qian X，et al.Edaravone，a novel antidote against lung injury and pulmonary fibrosis induced by paraquat［J］.International Immunopharmacology，2011，11(1):96-102.

［16］Djukic M M，Jovanovic M D，Ninkovic M，et al.Protective role of glutathione reductase in paraquat induced neurotoxicity ［J］.Chemico-biologicol Interactions，2012，199(2):74-86.

［17］Zerin T，Kim Y S，Hong S Y，et al.Quercetin reduces oxidative damage induced by paraquat via modulating expression of antioxidant genes in A549 cell［J］.Journal of Applied Toxicology，2013，33(12):1002-1002.

［18］Li L R，Sydenham E，Chaudhary B，et al.Glucocorticoid with cyclophosphamide for paraquat-induced lung fibrosis［J］.Cochrane Database of Systematic Review，2012，7(11):CD008084.

［19］Afzalis S，Gholyaf M.The effectiveness of Combined Treatment with Methylpre-dnisolone and Cyclophosphamide in Oral Paraquat Poisoning［J］.Archives of Iranian Medicine，2008，11(4):387-931.

［20］狄 敏，李 莉，蘭 超，等.烏司他丁對兔急性百草枯中毒心肌的保護作用及其機制研究［J］.中國危重病急救醫學，2012，24(6):342-345.

［21］周從陽，張志堅，羅雅娟，等.百草枯中毒大鼠肺組織熱休克蛋白70 和NF-κB 的影響［J］.中華勞動衛生職業病雜志，2011，29(4):280-283.

［22］周從陽，謝 姝，羅雅娟，等.百草枯中毒大鼠肺組織中的4-羥基王烯醛表達和烏司他丁的影響［J］.中華勞動衛生職業病雜志，2012，30(6):457-459.

［23］He X，Wang L，Szklarz G，et al.Resveratrol inhibits paraquat-induced oxidative stress and fibrogenic response by activating the nuclear factor erythroid 2 related factor 2 pathway［J］.The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics，2012，342(1):81-90.

［24］劉明偉，林 昕，張明謙，等.血必凈對急性百草枯中毒鼠肺NF-kB 活性及肺損傷保護的影響［J］.重慶醫學，2010，39(1):37-39.

［25］Seifrad S，Keshavrz A，Taslimi S，et al.Effect of pirfenidone on pulmonary fibrosis due to paraquat poisoning in rats ［J］.Clinical Toxicology (Philadelphia，Pa.)，2012，50(8):754-758.

［26］Ghazi-khansari M，Mohammadi-karaka-ni A，Sotoudeh M，et al.Antifibrotic effect of captopril and enalapril on paraquat-induced lung fibrosis in rats［J］.Jonrnal of Applied Toxicology，2007，27(4):342-349.

［27］Walder B，Erundler M，Spiliopoulos A，et al .Successful single lung transplantation after paraquat intoxication［J］.Transplantion，1997，64(5):789-791.