缺氧条件下有机磷毒剂梭曼对大鼠心肌损伤的实验研究
作者：刘勇 程天民 董兆君 王仕丽
单位：刘勇(第三军医大学毒理学教研室 (重庆 400038));董兆君(第三军医大学毒理学教研室 (重庆 400038));王仕丽(第三军医大学毒理学教研室 (重庆 400038));程天民(第三军医大学防原医学教研室，解放军复合伤研究所)
关键词：
卫生毒理学杂志000410 有机磷毒剂——梭曼是难防难治的神经性毒剂之一，其主要中毒机理是对机体乙酰胆碱酯酶(AChE)的抑制，造成胆碱能神经系统功能紊乱，引起中毒症状[1，2]。缺氧条件下梭曼中毒是可能发生在高原缺氧地区的一种特殊的化学中毒损伤，是在一种损伤(缺氧或梭曼中毒)的基础上加上另一种致伤效应(梭曼中毒或缺氧)，无疑将使这种特殊损伤伤情和致伤机制复杂化，并增加救治难度。
1 材料与方法
, http://www.100md.com
1.1 动物和药品
Wistar大鼠，体重(210±20)g，雌雄不限，由第三军医大学实验动物中心提供；梭曼，纯度94.6%，由军事医学科学院毒物药物研究所提供，临用时配制丙二醇-生理盐水应用液；其它化学试剂为市售。
1.2 动物处理
将大鼠用20%乌拉坦(6ml/kg)腹腔注射麻醉，气管插管；分离右侧股静脉并插管。常氧大鼠皮下分别注射生理盐水(常氧组)、梭曼72μg/kg(低毒组)或梭曼90μg/kg(高毒组)；缺氧(大鼠气管插管吸入13%O2+87%N2混合气体)动物皮下分别注射生理盐水(缺氧组)、梭曼72μg/kg(缺氧低毒组)或梭曼90μg/kg(缺氧高毒组)。
1.3 指标检测
从股静脉插管采集各时相点血液样本，经离心处理后取上清用生化分析仪分别测定CPK、LDH、GOT的含量；用DTNB化学比色法测定血浆AChE活性。
, 百拇医药
实验结束时，取左室固定部位的心肌一块称其湿重，然后置入105℃烤箱中烤至恒重，再称其干重，计算其含水量；并制备心肌匀浆，用DTNB化学比色法分别测定心肌组织中AChE活性。
1.4 统计处理
实验数据以均数±标准差表示，采用单、双因素方差分析和FLSD检验，以α=0.05判别显著性。
2 结果
2.1 血液酶学改变
缺氧条件下梭曼中毒大鼠血肌酸磷酸激酶(CPK)明显升高，见附表。
附表 缺氧复合梭曼中毒大鼠血CPK(U/L)变化
组别
, http://www.100md.com 致伤前
致伤后(min)
0
10
30
60
120
低毒组
3.62±0.28
3.92±0.29
4.23±0.31bd
4.43±0.29bd
, 百拇医药
4.81±0.28bd
高毒组
3.89±0.35
4.40±0.32ac#
4.70±0.35bde
4.99±0.33bdf
5.22±0.34bde#
缺氧组
3.70±0.29
4.02±0.30
, http://www.100md.com
4.11±0.29c
4.21±0.28ad
4.30±0.29ac
缺氧低毒组
3.90±0.33
4.60±0.33bd#j
4.99±0.33bd#k
5.40±0.34bd#k
5.61±0.32bd#k
缺氧高毒组
, http://www.100md.com
3.48±0.32
4.20±0.33b
5.09±0.34bdk
5.42±0.36bdk
5.99±0.33bdgk
常氧组
3.66±0.30
3.85±0.30
3.54±0.24
3.63±0.25
3.72±0.36
, 百拇医药
与致伤前比较，a P<0.05；b P<0.01；与对照组比较，c P<0.05；d P<0.01；与低毒组比较，e P<0.05；f P<0.01；与缺氧高毒组比较，g P<0.05；# P<0.01；与缺氧组比较，j P<0.05；k P<0.01.n=6,(
±s)
缺氧梭曼中毒大鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)明显升高，且具有一定的量效性和极时效性。低剂量梭曼中毒后10～120min，血LDH均显著高于中毒前和缺氧组值(P<0.01)；高剂量梭曼中毒后10～120min，LDH极显著高于中毒前(P<0.01)，30～120min，极显著高于缺氧组值(P<0.01)，120min还显著高于低毒组值(P<0.05)。
梭曼中毒可引起AST显著升高，10～120min，缺氧低毒组大鼠血AST均显著高于中毒前(P<0.01)，30～120min，显著高于缺氧组(P<0.05)；缺氧高毒组动物在致伤后测定值显著高于中毒前(P<0.01)，30、60及120min分别高于缺氧组(P<0.01)，120min时还高于缺氧低毒组(P<0.05)。
, http://www.100md.com
缺氧条件下梭曼中毒对AChE的抑制具有明显的剂量依赖性和时间依赖性，即随着梭曼中毒剂量的加大和中毒时间的延长，大鼠血AChE活性降低趋于严重，高毒组大鼠血AChE的测定值极显著低于低毒组值10～120min，血AST。
2.2 心肌组织指标变化
梭曼中毒没有加重缺氧后心肌组织的含水量；而心肌AChE活力却随着梭曼中毒剂量的增加受到明显抑制0.01，低毒组降低17.9%，高毒组下降24.6%；和常氧梭曼中毒后大鼠心肌含水量和AChE活性变化相比较，缺氧组(不论是否中毒)动物心肌含水量均高于平原状态；而缺氧梭曼中毒对大鼠心肌AChE的抑制更为强烈，心肌AChE的活性均显著低于常氧相同剂量梭曼中毒组值(P<0.01)。
3 讨论
心脏功能的正常发挥的条件之一是血液和血氧的正常供应，因此任何引起血氧含量降低或心肌供血不足的有害因素都可能导致心脏功能异常[3，4]。缺氧可直接引发血氧下降，梭曼中毒也可导致低氧血症。因此缺氧和梭曼中毒可以造成明显的心脏功能和心肌组织损害。在整体动物致伤(缺氧和梭曼中毒)模型上观察到，血液心肌酶(CPK、LDH、GOT)明显升高，提示心肌细胞损害的存在。梭曼中毒同样可以引起血液心肌酶升高，两种有害因素(缺氧和梭曼中毒)的复合作用所致血液心肌酶的升高效应高于单一致伤效应。
, 百拇医药
梭曼是有机磷胆碱酯酶抑制剂，对心肌乙酰胆碱酯酶同样具有强有力的抑制作用，使乙酰胆碱在心肌内长时间聚集，引起心肌细胞充血水肿、心肌间质炎症，并最终导致心肌细胞结构破坏，传导系统功能障碍以及心肌细胞复极不均匀，因而患者胸闷、窒息感、心音低钝，心脏扩大，血压下降，各种严重心律失常和QT间期延长，严重时可致急性左心功能不全，心源性休克，甚至猝死。神经性毒剂及有机磷化合物中毒通过胆碱能机制引起进行性的剂量依赖性肌肉组织和细胞坏死病变的严重性与乙酰胆碱酯酶被抑制的程度和时间长短关系密切[5，6]。
本研究结果提示，缺氧和梭曼中毒对整体动物心功能及心肌组织均显示明显的损害效应，单纯缺氧后大鼠血液心肌酶升高明显，提示心肌损害的存在；梭曼中毒大鼠血液乙酰胆碱酯酶则呈进行性抑制，而且随中毒剂量的加大，抑制趋于严重，说明了胆碱能机制在梭曼中毒性损害中的重要性；缺氧条件下梭曼中毒大鼠血液乙酰胆碱酯酶同样表现为进行性抑制，仍然具有量效性，但与常氧梭曼中毒对乙酰胆碱酯酶的抑制程度相比较，缺氧条件下梭曼对该酶的抑制程度要轻一些，然而缺氧条件下梭曼中毒对心肌的损害效应却明显重于常氧梭曼中毒的损害效应，显然非胆碱能机制在缺氧条件下梭曼中毒心功能损害中发挥了重要作用。对此，我们将做进一步研究。
, http://www.100md.com
(致谢：魏相德、赵吉青参与部分工作，特此表示感谢。)
参考文献
1，Busker-RW;Zijlstra-JJ;Philippens-IH;et al.Comparison of the efficacy of single or repeated HI-6 treatment following soman poisoning in guinea pigs and marmoset monkeys.Toxicology.1996,2;112(3):183-94
2，Takahashi-H;Kojima-T;lkeda-T; Differences in the mode of lethality produced through intravenous and oral administration of organophosphorus insecticides in rats.Fundam-Appl-Toxicol.1991,16(3):459-68
, 百拇医药
3，Westendorp-RG;Blauw-GJ;Frolich-M;Simons-R Hypoxic syncope.Aviat-Space-Environ-Med.1997,68(5):410-4
4，Shan-AM;Mebazaa-A;Yang-ZK;Cuda-G;Lankford-EB;et al.Inhibition of myocardial crossbridge cycling by hypoxic endothelial cells:a potential mechanism for matching oxygen supply and demand?Circ-Res.1997,80(5):688-98
5，Blick-DW;Weathersby-FR Jr,Brown-GC;et al.Behavioral toxicity of anticholinesterases in primates;effects of daily repeated soman exposure.Pharmacol-Biochem-Behav.1994,48(3):643-9
6，Stephens-R;Spurgeon-A;Berry-H Organophosphates:the relationship between chronic and acute exposure effects.Neurotoxicol-Teratol.1996,18(4):449-53
(收稿：1998-09-29), 百拇医药
单位：刘勇(第三军医大学毒理学教研室 (重庆 400038));董兆君(第三军医大学毒理学教研室 (重庆 400038));王仕丽(第三军医大学毒理学教研室 (重庆 400038));程天民(第三军医大学防原医学教研室，解放军复合伤研究所)
关键词：
卫生毒理学杂志000410 有机磷毒剂——梭曼是难防难治的神经性毒剂之一，其主要中毒机理是对机体乙酰胆碱酯酶(AChE)的抑制，造成胆碱能神经系统功能紊乱，引起中毒症状[1，2]。缺氧条件下梭曼中毒是可能发生在高原缺氧地区的一种特殊的化学中毒损伤，是在一种损伤(缺氧或梭曼中毒)的基础上加上另一种致伤效应(梭曼中毒或缺氧)，无疑将使这种特殊损伤伤情和致伤机制复杂化，并增加救治难度。
1 材料与方法
, http://www.100md.com
1.1 动物和药品
Wistar大鼠，体重(210±20)g，雌雄不限，由第三军医大学实验动物中心提供；梭曼，纯度94.6%，由军事医学科学院毒物药物研究所提供，临用时配制丙二醇-生理盐水应用液；其它化学试剂为市售。
1.2 动物处理
将大鼠用20%乌拉坦(6ml/kg)腹腔注射麻醉，气管插管；分离右侧股静脉并插管。常氧大鼠皮下分别注射生理盐水(常氧组)、梭曼72μg/kg(低毒组)或梭曼90μg/kg(高毒组)；缺氧(大鼠气管插管吸入13%O2+87%N2混合气体)动物皮下分别注射生理盐水(缺氧组)、梭曼72μg/kg(缺氧低毒组)或梭曼90μg/kg(缺氧高毒组)。
1.3 指标检测
从股静脉插管采集各时相点血液样本，经离心处理后取上清用生化分析仪分别测定CPK、LDH、GOT的含量；用DTNB化学比色法测定血浆AChE活性。
, 百拇医药
实验结束时，取左室固定部位的心肌一块称其湿重，然后置入105℃烤箱中烤至恒重，再称其干重，计算其含水量；并制备心肌匀浆，用DTNB化学比色法分别测定心肌组织中AChE活性。
1.4 统计处理
实验数据以均数±标准差表示，采用单、双因素方差分析和FLSD检验，以α=0.05判别显著性。
2 结果
2.1 血液酶学改变
缺氧条件下梭曼中毒大鼠血肌酸磷酸激酶(CPK)明显升高，见附表。
附表 缺氧复合梭曼中毒大鼠血CPK(U/L)变化
组别
, http://www.100md.com 致伤前
致伤后(min)
0
10
30
60
120
低毒组
3.62±0.28
3.92±0.29
4.23±0.31bd
4.43±0.29bd
, 百拇医药
4.81±0.28bd
高毒组
3.89±0.35
4.40±0.32ac#
4.70±0.35bde
4.99±0.33bdf
5.22±0.34bde#
缺氧组
3.70±0.29
4.02±0.30
, http://www.100md.com
4.11±0.29c
4.21±0.28ad
4.30±0.29ac
缺氧低毒组
3.90±0.33
4.60±0.33bd#j
4.99±0.33bd#k
5.40±0.34bd#k
5.61±0.32bd#k
缺氧高毒组
, http://www.100md.com
3.48±0.32
4.20±0.33b
5.09±0.34bdk
5.42±0.36bdk
5.99±0.33bdgk
常氧组
3.66±0.30
3.85±0.30
3.54±0.24
3.63±0.25
3.72±0.36
, 百拇医药
与致伤前比较，a P<0.05；b P<0.01；与对照组比较，c P<0.05；d P<0.01；与低毒组比较，e P<0.05；f P<0.01；与缺氧高毒组比较，g P<0.05；# P<0.01；与缺氧组比较，j P<0.05；k P<0.01.n=6,(
±s)缺氧梭曼中毒大鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)明显升高，且具有一定的量效性和极时效性。低剂量梭曼中毒后10～120min，血LDH均显著高于中毒前和缺氧组值(P<0.01)；高剂量梭曼中毒后10～120min，LDH极显著高于中毒前(P<0.01)，30～120min，极显著高于缺氧组值(P<0.01)，120min还显著高于低毒组值(P<0.05)。
梭曼中毒可引起AST显著升高，10～120min，缺氧低毒组大鼠血AST均显著高于中毒前(P<0.01)，30～120min，显著高于缺氧组(P<0.05)；缺氧高毒组动物在致伤后测定值显著高于中毒前(P<0.01)，30、60及120min分别高于缺氧组(P<0.01)，120min时还高于缺氧低毒组(P<0.05)。
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缺氧条件下梭曼中毒对AChE的抑制具有明显的剂量依赖性和时间依赖性，即随着梭曼中毒剂量的加大和中毒时间的延长，大鼠血AChE活性降低趋于严重，高毒组大鼠血AChE的测定值极显著低于低毒组值10～120min，血AST。
2.2 心肌组织指标变化
梭曼中毒没有加重缺氧后心肌组织的含水量；而心肌AChE活力却随着梭曼中毒剂量的增加受到明显抑制0.01，低毒组降低17.9%，高毒组下降24.6%；和常氧梭曼中毒后大鼠心肌含水量和AChE活性变化相比较，缺氧组(不论是否中毒)动物心肌含水量均高于平原状态；而缺氧梭曼中毒对大鼠心肌AChE的抑制更为强烈，心肌AChE的活性均显著低于常氧相同剂量梭曼中毒组值(P<0.01)。
3 讨论
心脏功能的正常发挥的条件之一是血液和血氧的正常供应，因此任何引起血氧含量降低或心肌供血不足的有害因素都可能导致心脏功能异常[3，4]。缺氧可直接引发血氧下降，梭曼中毒也可导致低氧血症。因此缺氧和梭曼中毒可以造成明显的心脏功能和心肌组织损害。在整体动物致伤(缺氧和梭曼中毒)模型上观察到，血液心肌酶(CPK、LDH、GOT)明显升高，提示心肌细胞损害的存在。梭曼中毒同样可以引起血液心肌酶升高，两种有害因素(缺氧和梭曼中毒)的复合作用所致血液心肌酶的升高效应高于单一致伤效应。
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梭曼是有机磷胆碱酯酶抑制剂，对心肌乙酰胆碱酯酶同样具有强有力的抑制作用，使乙酰胆碱在心肌内长时间聚集，引起心肌细胞充血水肿、心肌间质炎症，并最终导致心肌细胞结构破坏，传导系统功能障碍以及心肌细胞复极不均匀，因而患者胸闷、窒息感、心音低钝，心脏扩大，血压下降，各种严重心律失常和QT间期延长，严重时可致急性左心功能不全，心源性休克，甚至猝死。神经性毒剂及有机磷化合物中毒通过胆碱能机制引起进行性的剂量依赖性肌肉组织和细胞坏死病变的严重性与乙酰胆碱酯酶被抑制的程度和时间长短关系密切[5，6]。
本研究结果提示，缺氧和梭曼中毒对整体动物心功能及心肌组织均显示明显的损害效应，单纯缺氧后大鼠血液心肌酶升高明显，提示心肌损害的存在；梭曼中毒大鼠血液乙酰胆碱酯酶则呈进行性抑制，而且随中毒剂量的加大，抑制趋于严重，说明了胆碱能机制在梭曼中毒性损害中的重要性；缺氧条件下梭曼中毒大鼠血液乙酰胆碱酯酶同样表现为进行性抑制，仍然具有量效性，但与常氧梭曼中毒对乙酰胆碱酯酶的抑制程度相比较，缺氧条件下梭曼对该酶的抑制程度要轻一些，然而缺氧条件下梭曼中毒对心肌的损害效应却明显重于常氧梭曼中毒的损害效应，显然非胆碱能机制在缺氧条件下梭曼中毒心功能损害中发挥了重要作用。对此，我们将做进一步研究。
, http://www.100md.com
(致谢：魏相德、赵吉青参与部分工作，特此表示感谢。)
参考文献
1，Busker-RW;Zijlstra-JJ;Philippens-IH;et al.Comparison of the efficacy of single or repeated HI-6 treatment following soman poisoning in guinea pigs and marmoset monkeys.Toxicology.1996,2;112(3):183-94
2，Takahashi-H;Kojima-T;lkeda-T; Differences in the mode of lethality produced through intravenous and oral administration of organophosphorus insecticides in rats.Fundam-Appl-Toxicol.1991,16(3):459-68
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3，Westendorp-RG;Blauw-GJ;Frolich-M;Simons-R Hypoxic syncope.Aviat-Space-Environ-Med.1997,68(5):410-4
4，Shan-AM;Mebazaa-A;Yang-ZK;Cuda-G;Lankford-EB;et al.Inhibition of myocardial crossbridge cycling by hypoxic endothelial cells:a potential mechanism for matching oxygen supply and demand?Circ-Res.1997,80(5):688-98
5，Blick-DW;Weathersby-FR Jr,Brown-GC;et al.Behavioral toxicity of anticholinesterases in primates;effects of daily repeated soman exposure.Pharmacol-Biochem-Behav.1994,48(3):643-9
6，Stephens-R;Spurgeon-A;Berry-H Organophosphates:the relationship between chronic and acute exposure effects.Neurotoxicol-Teratol.1996,18(4):449-53
(收稿：1998-09-29), 百拇医药