核與化學損傷/全身中毒性毒劑中毒原理及毒理作用

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全身中毒性毒劑
- 全身中毒性毒劑中毒原理及毒理作用
- 全身中毒性毒劑中毒臨床表現
- 全身中毒性毒劑中毒診斷與鑒別診斷
- 全身中毒性毒劑中毒預防、急救和治療

一、中毒機理

氰離子對細胞粒線體內呼吸鏈的細胞色素氧化酶（cytochrome oxidase，E.C.1.9.3.1）具有很高的親和力，與細胞色素氧化酶的結合後使之失去活性，從而阻斷細胞呼吸和氧化磷酸化過程（圖14-2）。

圖14-2 氰離子對細胞呼吸鏈的抑制和MHb的抗毒原理

細胞色素氧化酶是以鐵卟啉為輔基的蛋白質，含有兩個血紅素A基團和兩個銅原子，分別為細胞色素a和a₃。a和a₃兩個成分至今未能分離，故將細胞色素a和a₃合稱為細胞色素氧化酶。氫氰酸對細胞色素氧化酶的抑制作用，主要是CN^-與細胞色素a₃中的鐵離子（Fe³⁺）配位結合所造成。K¹⁴CN實驗證明，CN^-與細胞色素氧化酶呈下列方式結合：

氧化型細胞色素氧化酶與CN^-結合後便失去傳遞電子的能力。以至氧不能被利用、氧化磷酸化受阻、ATP合成減少、細胞攝取能量嚴重不足而窒息。

體外實驗證明，KCN1.5×10^-6M可抑制小鼠肝細胞色素氧化酶50％活性；濃度4.2×10^-2M時，酶活力完全被抑制。

動物實驗證明，中毒症状與細胞色素氧化酶活力抑製程度是平等的，酶活力恢復後，中毒症状即隨之消失。氰化物對細胞色素氧化酶抑制速度與中毒劑量和動物種類有關。如圖14-3所示，小白鼠腹腔注射KCN3mg/kg和5mg/kg後5～15分鐘酶抑制達最高值70％左右，恢復正常時間為20～30分鐘。

圖14-3 KCN對小鼠肝細胞色素氧化酶的抑制

氰離子還能抑制其它含高鐵血紅素的酶，如與過氧化氫酶、過氧化物酶（peroxidaes）細胞色素C過氧化物酶等形成複合物，但濃度較抑制細胞色素氧化酶要高1～2個數量級。一些非血紅素的含金屬元素的酶，如酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶、黃嘌呤氧化酶、胺基酸氧化酶等，也能與氰離子形成複合物。但其濃度高至10^-2～10^-3M時才呈現不同程度的抑制作用。此外，氰化物與含有席夫鹼（schiff base）中間體的核糖－2-磷酸羧基酶和2-酮基－4-羥基戊二酸鹽醛縮酶（2-keto－4-hydroxy glutarate aldolase）結合形成氰酸中間體而抑制這些酶活性。

二、毒理作用

（一）中樞神經系統

中樞神經系統對氰離子十分敏感，急性氰化物中毒可引起某些腦區和髓磷酯的退行性變。同時氰離子抑制細胞內多種酶系統，改變介質的代謝、Ca⁺濃度明顯增高和膜酯的過氧化作用增強、抗氧化防護系統破壞、氧化磷酸化阻滯及組織不能利用氧等。呈現中毒性缺氧功能改變。首先皮層中樞功能受到影響。小劑量氫氰酸即可引起皮層抑制，條件反射消失。嚴重中毒時，中樞神經系統呈現自上而下進行性抑制。腦電活動與中樞活動改變一致，如給猴、貓靜脈注射NaCN，首先大腦皮層運動區域活動減弱或消失，繼之丘腦下部各神經核、中腦、網狀結構和延腦電活動相繼抑制。腦電活動恢復時，則先從較低部位開始，自下而上逆行恢復。

（二）呼吸系統

小劑量引起呼吸興奮；大劑量，呼吸先興奮後抑制。呼吸先中深加快，接著呼吸暫停，而後再次出現不規則呼吸和第二次呼吸停止。呼吸中樞麻痹是氫氰酸中毒死亡的主要原因。氰化物引起呼吸功能變化的因素有：①對呼吸中樞的直接作用；②興奮頸動脈體和主動脈體化學感受器反射性興奮呼吸中樞。切斷神經通路呼吸興奮則明顯降低；③缺氧、能量代謝等障礙，血液pH的改變；④呼吸肌痙攣和麻痹。

（三）循環系統

小劑量氰化物對心血管有興奮作用，表現心跳加快、心搏出量增大、血壓升高，隨後逐漸恢復正常。若中毒劑量較大，繼興奮之後，可出現抑制，心跳緩慢、心搏出量減少、血壓下降，直至心跳停止。心跳在呼吸停止後可維持數分鐘。循環衰竭亦是導致氰化物中毒死亡的原因之一。引起上述變化的因素有：①氰離子對心血管運動和中樞的直接作用；②主動脈體和頸動脈體化學感受器的反射性作用；③對心臟的直接作用。實驗證明，人靜脈注射小劑量NaCN（0.11～0.2mg/kg），心電圖有竇性停搏、竇性心律不齊、心率減慢至逐漸加快，3分鐘內恢復正常。人吸入致死劑量氫氰酸，出現心率變慢、竇性心律不齊、P波消失、房室傳導阻滯、心室纖維性顫動；QRS波可有電壓和形態改變，T波振幅增大，S-T段縮短以至消失。中毒後發生心電圖異常的機理是複雜的，早期的變化可能是神經原性，是毒物反射性或中樞性效應結果，後期的變化可能是氰離子對心臟的直接損害和缺氧所致。④對外周血管的直接擴張作用和組織中毒性缺氧等。

（四）生化代謝改變

氰化物所致組織中毒性缺氧和細胞內生化代謝改變包括：有氧氧化代謝受阻、無氧代謝增強、氧化磷酸化減少、ATP/ADP比值縮小甚至倒置；血糖、乳酸以及無機磷機鹽、二磷酸已糖、磷酸甘油、磷酸丙酮酸等明顯增加。血液中因酸性產物增加、酸鹼平衡失調、pH下降，發生代謝性酸中毒。因血氧不能充分利用，靜脈血氧含量增高，靜脈血氧差明顯縮小、靜脈血似動脈血呈鮮紅色。

實驗證明，大白鼠腹腔注射KCN發生痙攣時，腦組織γ-氨基丁酸明顯降低、谷氧酸含量明顯增加、細胞內Ca²⁺濃度增高和神經遞質釋放；血液氧化型谷胱甘肽含量急劇減少、谷胱甘肽總量卻增加；凝血酶原和凝血第Ⅶ因子缺乏，使血液凝固性降低；血液和尿中硫氰酸鹽含量明顯增加。體溫下降與中毒劑量有關，劑量越大，降低愈甚。