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有机磷杀虫剂中毒与标志酶

来源:中华劳动卫生职业病杂志 作者:万伟国徐麦玲 2004-9-30
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摘要: 有机磷杀虫剂是我国目前使用最广泛的农业杀虫剂,其对人畜的急性毒性主要是对乙酰胆碱酯酶(AChE)的抑制,引起乙酰胆碱(ACh)积蓄,导致先兴奋后衰竭的一系列毒蕈碱样、烟碱样和中枢神经系统等症状,严重患者可因昏迷和呼吸衰竭而死亡。AChE被认定为有机磷杀虫剂中毒的标志酶,尚有神经病靶酯酶、羧酸酯酶、丁酰胆碱酯酶(B......


  有机磷杀虫剂是我国目前使用最广泛的农业杀虫剂,其对人畜的急性毒性主要是对乙酰胆碱酯酶(AChE)的抑制,引起乙酰胆碱(ACh)积蓄,导致先兴奋后衰竭的一系列毒蕈碱样、烟碱样和中枢神经系统等症状,严重患者可因昏迷和呼吸衰竭而死亡。AChE被认定为有机磷杀虫剂中毒的标志酶,尚有神经病靶酯酶、羧酸酯酶、丁酰胆碱酯酶(BChE)和芳香酯酶被认定为有机磷杀虫剂中毒的标志酶。

  1.AChE:AChE活力被抑制,失去分解ACh的能力,造成ACh堆积,引起神经功能紊乱是有机磷杀虫剂中毒的公认的机制。有机磷杀虫剂中毒后,机体内胆碱酯酶(ChE)发生自发复活和不可逆的老化两个过程,这两个过程的发生率取决于有机磷杀虫剂的磷酰基与AChE的活性基团的自然结合情况,主要是活性基团上的丝氨酸磷酰化。机体内不同部位的AChE受有机磷杀虫剂抑制的灵敏度不同,位于红细胞、胃、脑和肝上的AChE容易被抑制[1],故可测定全血或红细胞的AChE被抑制的程度来判断机体中毒的程度。但要指出的是:Genc等[2]指出血清AChE受年龄、怀孕、产褥期、肥胖和一些药物如可卡因以及肝脏疾病等多种生理和病理因素的影响。Kenneth等[3]报道在欧洲人群中有4%的人先天性AChE缺乏。一项对127名不接触有机磷的人群调查显示有5人(3.9%)AChE低于正常,其中有4人(3.1%)为ChE缺乏的杂合子[3],故在以患者血清AChE水平作为有机磷杀虫剂中毒的依据时应考虑这种情况。AChE除可用作有机磷杀虫剂中毒的诊断依据外,还可用来治疗有机磷杀虫剂中毒。Saxena等[4]指出:AChE可以有效地用来治疗老鼠和恒河猴的有机磷杀虫剂中毒。与AChE氨基端第200位的活性丝氨酸相邻的第199位谷氨酰胺被谷氨酸取代后,AChE的老化速度减慢,这种经过改造的E202QAChE的活力比原型AChE大2~3倍,可用来治疗有机磷杀虫剂中毒。同样,Doctor等[5]也报道接受外源AChE可预防有机磷杀虫剂中毒,作者还指出BChE和羧酸酯酶亦有类似作用。但所有这些报道都是有关动物的,尚未有用AChE来治疗人的有机磷杀虫剂中毒,故AChE的价值还在于其作为有机磷杀虫剂中毒的特征标志。

  2.神经病靶酯酶:神经病靶酯酶是一种作用于神经组织导致迟发型神经病变的具有羧酸酯酶活力的酶[6]。AChE的抑制是有机磷杀虫剂急性中毒的分子机制,而神经病靶酯酶的抑制则可能是迟发型神经病变的分子机制;AChE在抑制后可自发复活,而有机磷杀虫剂对神经病靶酯酶的抑制是进行性的和不能逆转的[7]。然而并不是所有的有机磷杀虫剂均可能导致迟发型神经病变,Pope等[8]根据对神经病靶酯酶的作用将有机磷杀虫剂分为非致神经病变的有机磷(如phenylmethylsulfonyl fluoride)和致神经病变的有机磷(如丙胺氟磷、DFP)。只有那些致神经病变的有机磷杀虫剂才可能诱发迟发型神经病变,其作用机制按照Lotti等[9]指出有两步机制:神经病靶酯酶的进行性抑制以及磷酰化酶的老化。故在那些致神经病变的有机磷杀虫剂中毒后应测定全血神经病靶酯酶的活力,以便早期作出预防和治疗。

  3.羧酸酯酶:羧酸酯酶广泛存在于哺乳动物体内,是马拉硫磷的主要解毒酶,也能分解对氧磷和VX等有机磷战争毒剂[10],也被认为是有机磷杀虫剂中毒的标志酶[5,11,12],有机磷杀虫剂对羧酸酯酶的抑制作用机制与其对靶酶AChE的作用一样。羧酸酯酶根据等电点的不同分为PI5.8、PI5.5、PI5.3三种同功酶,其中以PI5.8的羧酸酯酶活力最强,且PI5.8的羧酸酯酶在不同的有机磷作用下活力不同[13]。另根据羧酸酯酶对底物的不同特异性也分为不同的同功酶,能分解α-奈基乙酸盐的同功酶对有机磷杀虫剂灵敏,而2/3的能分解乙酸吲哚酚的羧酸酯酶则对有机磷杀虫剂不灵敏[14]。在不同种动物之间羧酸酯酶的活力不同,在人体中除肝脏以外AChE均比羧酸酯酶对有机磷杀虫剂灵敏[15],在肝脏和胰腺中羧酸酯酶的含量较丰富[13],故通常情况下是以AChE而非羧酸酯酶作为有机磷杀虫剂中毒的标志和随访、监测指标。Gupta等[16]指出在N-甲基氨基甲酸酯类杀虫剂中毒的情况下,当AChE尚未发生变化时,羧酸酯酶的含量已经下降,故在该类杀虫剂中毒的情况下,以羧酸酯酶作为该类杀虫剂中毒的监测指标比AChE更佳。但亦有相反报道:Perret等[17]指出斑马暴露于有机磷杀虫剂及氨基甲酸酯类杀虫剂后,斑马肌肉及血中的AChE水平下降而羧酸酯酶水平未发生变化。Jokanovic等[18]指出羧酸酯酶可通过两个机制来解救有机磷杀虫剂中毒:其一是水解有机磷杀虫剂的酯键;其二是与有机磷杀虫剂的活性部位结合,从而减少了能与AChE结合的有机磷杀虫剂的量。羧酸酯酶在体内及体外均有自发的复活过程。由于羧酸酯酶仅能反映马拉硫磷及对氧磷、VX等神经毒剂的中毒情况,而不能反映其他大多数的有机磷杀虫剂的中毒,故限制了羧酸酯酶在有机磷杀虫剂中毒诊断方面的应用价值。


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