“后百草枯時代”除草劑中毒的現狀與研究進展*

曹鈺 蔣臻

(1.四川大學華西醫院急診科·急診醫學研究室，四川 成都 610041；2.四川大學災難醫學中心，四川 成都 610041)

除草劑是指用于殺滅或抑制雜草生長的一類農藥，包括有機磷類、有機雜環類、酰胺類、酚類等13大類[1]。在過去的數十年間，除草劑在全球得到越來越廣泛的應用，其所占農藥市場比重自1980年便超過殺蟲劑而躍居首位[2]。同時，除草劑相關中毒事件也不斷增多。2006～2018年全球每年報道約74萬例非故意農藥中毒病例[3]；包括除草劑在內的農藥中毒是自殺的主要原因[4]，并且成為我國成人因中毒死亡的最常見病因[5]。除草劑種類繁多，其中毒機制和臨床診療也不相同，目前我國僅制定急性百草枯[6]和敵草快中毒[7]的專家共識，對于常見除草劑中毒仍缺少系統研究，這對臨床診療造成挑戰的同時，也為急性中毒提供了更多的研究方向。

1 除草劑中毒的現狀

常見導致中毒的除草劑主要包括百草枯(paraquat，PQ)、敵草快(diquat，DQ)、草銨膦(glufosinate，GLUF)和草甘膦(glyphosate，GLY)等，這也是非選擇性除草劑的主要類型[8]。敵草快、百草枯為聯吡啶有機雜環類除草劑，分別于1958年和1962年上市，由于百草枯中毒無特效解毒劑，病死率高達50%～70%[6]，我國已于2016年7月1日起停止百草枯水劑的銷售和使用[7]。敵草快作為與百草枯相似的速效觸殺性除草劑逐漸成為其替代品[8]。草甘膦和草銨膦屬于有機磷類除草劑，分別于1972年和1986年上市。草甘膦的應用雖然因抗藥、致癌等因素限制而逐步減少，但作為全球最大的除草劑和農藥品種，在相當長時期內仍會有廣泛應用[2,9]。草銨膦由于相比草甘磷在除草方面更具有優勢，其市場規模增長極為迅速，已成為第二大的除草劑品種[2]。

除草劑中毒尚缺乏大規模的流行病學研究。在發表文獻方面，百草枯中毒的臨床研究最多：自1966年首次報道百草枯中毒[10]以來，世界范圍內尤其是農業地區有大量的中毒案例，1991～2008年我國便有369篇報道[11]。2006～2015年其相關文獻數量僅次于有機磷農藥中毒[12]，但隨著百草枯的禁用其中毒案例迅速減少。1969年首次報道經胃腸道敵草快中毒案例[13]，雖然敵草快應用早于百草枯，但目前國內外相關文獻數量不多，我國自2016年起才陸續見相關報道[7]。上世紀80年代國外開始有草甘膦[14]和草銨膦中毒[15]的報道，但案例也相對較少。通過檢索中文數據庫顯示自2003年報道[16]以來草甘膦中毒相關文獻僅40余篇，而草銨膦中毒自2017年報道[17]以來不足20篇，且幾乎均為案例報道。

2 急性百草枯中毒——仍需高度關注

盡管包括我國在內的部分國家已禁用百草枯，但需要注意百草枯與其他除草劑(尤其是敵草快)的非法冒用或混用[7,18]。近期一項針對包裝標注為敵草快成分的除草劑檢測發現，28份樣品中有5份為百草枯[19]。筆者也曾在多例因敵草快中毒患者血漿中同時檢測到敵草快和百草枯。因此，現階段對于急性百草枯中毒仍需高度關注。

百草枯進入人體后，可在體內廣泛分布，肺臟內濃度較高，主要經腎臟排泄。其中毒機制仍不完全清楚，目前認為主要為氧化應激及誘導全身炎癥反應而導致多臟器功能損傷，并以肺損傷及后繼肺間質纖維化為突出表現[20]。

急性百草枯中毒嚴重程度可采用多種手段綜合進行評估[21]，已有學者分別對相關預測指標進行系統評價[22-24]，如毒物濃度檢測、百草枯中毒嚴重指數(severity index of paraquat poisoning，SIPP)、乳酸、白細胞計數等。

中國醫師協會在2013年初步制定專家共識，為急性百草枯中毒的臨床診療提供指導。急性百草枯中毒無特效治療手段，目前處理措施主要包括早期毒物清除(包括血液凈化)，抗炎癥反應(如激素、免疫抑制劑)、抗氧化，甚至是肺移植等治療方案[6]。

3 敵草快中毒——與百草枯中毒的共性和差異

敵草快與百草枯同屬于聯吡啶有機雜環類化合物，其理化性質、毒代動力學、中毒機制、臨床表現、檢測手段和治療具有較多相似之處[6-7]：①敵草快與百草枯均為小分子環狀合物，堿性條件下水解，市售多為20%溶液并含顏色和氣味劑；②均可經消化道、呼吸道、眼或皮膚黏膜吸收并分布至全身，血漿達峰時間較短，經口攝入后未吸收原型均主要經糞便排出，吸收后均主要由腎臟排出；③均在體內通過還原-氧化反應導致氧化應激；④均可導致消化道、腎、肝、肺等多臟器損傷，早期出現白細胞及中性粒細胞增多；⑤均可通過高效液相色譜(high performance liquid chromatography，HPLC)、液相色譜-串聯質譜聯用(liquid chromatography-tandem mass spectrometry，LC-MS/MS)等方法進行定量檢測，以及碳酸氫鈉/連二亞硫酸鹽試驗對尿液進行半定量檢測；⑥均可采用洗胃、導瀉、吸附、補液利尿、血液凈化等方式清除毒物，均可采用抗氧化治療。

但同時二者也有不同之處[6-7,25-26]：①現有研究顯示敵草快的毒性低于百草枯；②敵草快的體內清除比百草枯快，經口中毒主要分布于小腸、胃、腎臟、骨骼肌等組織，肺組織內濃度低；③敵草快的氧化能力可能更強；④敵草快中毒所致的肺內病變程度較輕，目前未見導致肺纖維化報道，但中樞毒性可能更突出；⑤碳酸氫鈉/連二亞硫酸鹽試驗顯示的顏色不同(敵草快呈黃綠色，百草枯呈藍紫色)；⑥敵草快中毒的最佳血液凈化方式尚不清楚，目前也不推薦免疫抑制劑和大劑量糖皮質激素治療。

敵草快中毒目前的基礎和臨床研究較少，但可參照百草枯中毒的研究方式，如根據濃度-時間關系評估中毒嚴重程度等。

4 急性草銨膦中毒——高氨血癥與神經毒性

草銨膦化學名為(RS)-2-氨基-4-(羥基甲基膦酰基)丁酸銨，是一種廣譜非選擇性有機磷類除草劑，但其毒理機制并非抑制膽堿酯酶，而是通過抑制植物的谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase，GS)，導致植物體內氮代謝紊亂，銨的過量積累，葉綠體解體，從而光合作用受抑制而死亡[27-28]。

急性草銨膦中毒后可出現胃腸道、神經系統、心血管和呼吸道癥狀[29-31]。其中以神經系統癥狀最具有特征性，表現為頭昏、頭痛、肌肉震顫、意識模糊、昏迷、抽搐、短期記憶喪失等。由于具有潛伏期，草銨膦中毒的遲發性神經毒性癥狀極易造成臨床醫師忽視而導致嚴重后果。

我國臺灣地區發現所有草銨膦中毒患者都存在明顯的高氨血癥[29]，筆者在臨床中收治草銨膦中毒患者同樣存在此種情況。韓國學者進一步的臨床研究顯示，高氨血癥是出現神經系統癥狀的最重要預測因素[32-36]。草銨膦中毒導致高氨血癥的機制可能在于通過抑制GS導致體內氨代謝障礙[37]。在中樞神經系統這一表現更為明顯，其原因在于中樞神經系統缺乏尿素循環，主要存在于星形膠質細胞中的GS對腦內氨的清除至關重要[38]。高氨血癥可通過合成過多谷氨酰胺導致星形細胞腫脹、干擾神經遞質平衡、抑制能量代謝、影響神經細胞膜功能等方面造成肝性腦病[39]。但草銨膦的毒理機制是抑制GS導致谷氨酰胺生成減少，因此高氨血癥可能是草銨膦中毒的表現而非主要機制。

有研究顯示草銨膦能夠通過激活N-甲基-D-天門冬氨酸受體(N-methyl-d-aspartate receptor，NMDAR)導致抽搐[40-41]。同時，草銨膦還能通過氧化應激產生毒性作用[42-43]。此外，也有研究認為草銨膦除草劑中所含表面活性劑具有心血管毒性[44]。因此，草銨膦中毒導致中樞神經癥狀的機制值得進一步研究，并且需要早期預測和干預以避免病情惡化。

5 草甘膦中毒——重視表面活性劑的毒性

草甘膦化學名稱為N-膦酸甲基甘氨酸，也是一種廣譜非選擇性有機磷類除草劑，其通過抑制5-烯醇丙酮莽草酸-3-膦酸鹽合成酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase，EPSP)的活性，抑制芳香族氨基酸的生物合成，使植物因蛋白質合成受阻而死亡[45]。由于脊椎動物不含EPSP，因此草甘膦被認為毒性較低，世界衛生組織(WHO)也將其定義為Ⅲ級毒物[45-46]。但由于草甘膦的理化性質特點(常溫下水中溶解度較低、自身的潤濕性和展布性較差、有效沉積低)需要添加表面活性劑，如聚氧乙烯胺(polyoxyethylene，POEA)、牛脂胺聚氧乙烯醚(polyethoxylated，POE)。POEA可抑制芳香化酶并導致線粒體呼吸中斷，其毒性為純草甘膦的1200～2000倍；POE在極低濃度的情況下即可對細胞呼吸和細胞膜的完整性造成影響[46]。因此，草甘膦產品中的表面活性劑等輔助成分可能才是導致中毒的主要原因。

臨床研究顯示表面活性劑攝入可導致低血壓、精神惡化、呼吸衰竭、急性腎損傷和心律失常[47]。含有草甘膦鉀鹽相比其他草銨膦鹽更能導致高鉀血癥和心電圖異常，并具有導致致命的心律失常或心臟驟停的風險[48]。此外，國際癌癥研究機構(IARC)發布報告將草甘膦列入2A類，也可能與表面活性劑有關[46]。近期有研究顯示最常使用的草甘膦商品農達(Roundup?)中所含表面活性等配方能影響胎兒-胎盤循環和改變胎盤完整性，從而造成不良妊娠[49]。

6 基于快速、廣譜毒物檢測的急性除草劑中毒的診斷

毒物檢測是臨床確診包括除草劑在內中毒的關鍵[50]，準確的定量檢測有助于評估中毒的嚴重程度[21]以及臨床干預的效果，傳統的評估手段如服毒量并不十分準確，尤其是針對個體時[51]。目前針對除草劑的定量檢測方式主要有HPLC、LC-MS/MS、超高效液相色譜(ultra performance liquid chromatography，UPLC)等[52]。上述檢測方式均具有較高的檢測精度，但同時存在以下問題：①設備、人員要求較高，多數醫療機構未開展相關檢測；②樣品預處理較為復雜，各種類型除草劑難以統一；③檢測時間較長，用于急診快速評估較為困難。因此，研發一種簡便、快速、廣譜的檢測手段對于除草劑中毒的篩查、診斷和評估具有重要的應用價值。

7 小結

隨著百草枯逐漸走下歷史的舞臺，“后百草枯時代”除草劑中毒事件逐漸增多，其種類繁多、缺少基礎和臨床研究，使臨床醫師在診斷、評估和治療方面都面臨著巨大的挑戰。因此，我們應該總結、歸納既往的研究經驗，加強基礎與臨床的合作，開展高質量、多中心的臨床研究，為除草劑中毒診治規范提供依據。