苯的氨基和硝基化合物中毒病因概要:
苯的氨基和硝基化合物中毒的病因主要分为2大方面:毒性机制,苯胺类主要经氧化过程进行代谢;苯的硝基或氨基化合物的主要毒作用,有高铁血红蛋白生成作用、溶血作用、肝损害作用、泌尿系统损害作用、皮肤损害及致敏作用和致癌作用。
苯的氨基和硝基化合物中毒详细解析:
毒性机制:
该类化合物吸入体内后,苯胺类主要经氧化过程进行代谢,而硝基苯类则主要经还原过程进行代谢,最后两者均转化为对氨基酚,从肾脏随尿排出;但苯胺类转化较快,而硝基苯类转化则较慢,小部分硝基苯尚可直接转化为对硝基苯酚,从尿排出,对氨基酚在体内不能蓄积,因此,尿中对氨基酚含量只能反映当时的接触程度,不能说明前一天的接触程度。一般而论,这些化合物所产生的中间代谢产物毒性常比母体要大。
苯的氨基、硝基化合物的毒性作用有许多共同之处,如大多数可引起高铁血红蛋白血症( methem0globinemia)、溶血(hemolysis)、形成变性珠蛋白小体(亦称赫恩滋小体-Heinzbody)等,但由于苯环上氨基或硝基的结合位置及数目不同,毒物的毒作用可有所不同,如苯胺、硝基苯形成高铁血红蛋白的作用较为突出,而对亚硝基二甲苯胺、2-甲基-4-硝基苯胺则不会形成高铁血红蛋白;对亚硝基二甲苯胺对皮肤具有较明显刺激和致敏作用,2-甲基一4-硝基苯胺则可导致严重的肝损害等。又如苯的硝基化合物的肝损伤作用一般要比氨基化合物大;对氯苯胺、对氯硝基苯、对甲氧基苯胺和对硝基苯胺对肾的损害较对氨基酚大;三硝基甲苯除引起肝损伤外还可致晶体损害;邻甲苯胺、对甲苯胺和5-氯邻甲苯胺则除形成高铁血红蛋白外主要引起出血性膀胱炎(hcmorrhagic cystits),可导致尿路刺激症状、肉眼或镜下血尿;联苯胺和J3 -萘胺尚可致膀胱癌(bladder cancer);硝基酚类化合物则可刺激细胞氧化过程,同时又抑制磷酸化过程,导致代谢亢进,大量能量和热量蓄积,引起高热症状。一般来说,氨基或硝基取代的数目越多,毒性也越大;烷基、羧基、磺基取代或乙酰化则可使毒性大大减弱。
苯的硝基或氨基化合物的主要毒作用有如下几点:
(一)高铁血红蛋白(methcm0globin,MHb)生成作用
在正常情况下,体内只有少量的血红蛋白氧化为高铁血红蛋白(MHb),约占血红蛋白(Hb)总量的0.5%~2%,因红细胞内存在可使高铁血红蛋白还原的酶性还原系统,它们是:
1.还原型辅酶I-细胞色素bs还原酶系统(NADH-Cybs)o这是平常生理情况下使小量MHb还原的最主要途径,约占总还原能力的66%o该酶能利用葡萄糖醛酸途径及糖酵解过程中生成的NADH,经Cybs还原酶(CybsR)的辅基FAD将电子传递给Cybs,还原型Cybs再直接作用于MHb,将其还原成正常Hb。
2.红细胞内另一重要酶系是以磷酸戊糖旁路生成的还原型辅酶II(NADPH)为辅酶的高铁血红蛋白还原系统(NADPH-MHb)o它仅占总还原能力的6%,但在中毒解毒时起重要作用,且仅在外来电子传递物如亚甲蓝(methylene blue)存在时才发挥作用,此时其还原能力可增加1 0倍以上,这一途径在用亚甲蓝治疗高铁血红蛋白血症时具有特别意义。但对葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症(glucose-6-phosphate dehydr0genase deficiency,G6PD)的患者此系统则无用,因其不能及时还原NADP以生成大量的NADPH,亚甲蓝的激活作用亦无从发挥。
3.MHb的其他还原途径。 MHb可与内源性和外源性还原物质直接反应,如还原型谷胱甘肽、维生素C,以及还原型黄素蛋白、四氢喋呤、半胱氨酸等。为维持还原功能,红细胞内有许多酶能使这些化合物再恢复为有功能的还原性物质,如红细胞内还原型谷氨酰胺对MHb也有还原作用,它可以非酶学方式直接催化MHb还原,形成的氧化型谷氨酰胺又被谷氨酰胺还原酶还原,这个过程需要NADPH 。
当苯的氨基或硝基化合物吸收人体内时,大量血红蛋白被氧化为高铁血红蛋白,上述氧化一还原平衡状态被破坏,即发生高铁血红蛋白血症。高铁血红蛋白不仅本身不能携氧,还会妨碍血红蛋白的释氧,因为血红蛋白分子中有四个铁原子,只要有一个氧化为三价铁,就可加强其他二价铁与氧的亲和力,使氧不易释放到组织中去,从而更加重组织缺氧,故体内MHb形成量亦可直接反映中毒的严重程度。
高铁血红蛋白形成剂,按其作用机理可分为直接和间接氧化物两大类。直接氧化物即使在体外也能形成高铁血红蛋白,主要有亚硝酸盐、氯酸盐及苯醌等。而大多数苯的氨基,硝基化合物为间接氧化物,需经体内转化,生成具有强烈亲电子作用的代谢产物如苯基羟胺(苯胲)和苯醌亚胺,才具有氧化血红蛋白的性能。
本类化合物形成高铁血红蛋白的能力,与其中间代谢产物的种类、基团的位置有关,不同种属的敏感性也不同。如对氨基酚、亚硝基苯、苯基羟胺较其母体形成高铁血红蛋白的能力大,邻位、对位氨基酚比间位大(间位无氧化能力)。不同种类化合物形成高铁血红蛋白的强度顺序大致如下:硝基苯胺>苯胺>硝基氯苯>硝基苯>三硝基甲苯>二硝基甲苯>硝基甲苯。不同种属间以猫最敏感,人次之,猴、兔则无作用。体内已形成的高铁血红蛋白,少量可自然还原,故在停止接触后可逐渐恢复,如经治疗可加速恢复。
(二)溶血作用
维持红细胞的生存,需要红细胞含有足够量的还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH),该物具有下列作用:①维持细胞膜的正常功能;②与还原型辅酶Ⅱ(NADPH)一起,防止血红蛋白氧化,促使高铁血红蛋白还原;③分解红细胞内产生的过氧化物,起解毒作用。苯的氨基硝基化合物进入人体后,其中间代谢产物可使还原型谷胱甘肽明显减少,导致红细胞破裂,发生溶血( hemolysis)。苯的氨基硝基化合物在体内的代谢产物除作用于红细胞中的GSH和血红蛋白的铁原子外,还可直接作用于珠蛋白分子中的巯基,使珠蛋白变性。初期,仅两个巯基被结合,变性仍然可逆;晚期,四个巯基全部与毒物结合,使珠蛋白发生不可逆变性,成为失去柔性的沉淀物,此即为变性珠蛋白小体,它是一种红细胞包涵体( erythrocytic inclusion),直径约1~3μm,圆形或椭圆形,具折光性,多为1~2个,位于红细胞边缘或红细胞膜上。Heinz小体并无特异性,但带有该小体的红细胞,由于结构与功能均有缺陷,在体内很易遭受单核一巨噬细胞系统的破坏,成为溶血的另一重要原因。
Heinz小体的形成略迟于MHb,一般在中毒后8~24小时出现,3~5天内达高峰;故含有Heinz小体的红细胞数增加时,常预示3~5天内将会发生溶血。血液中Heinz小体存在3-4天后逐渐下降,15~20天完全消失,故慢性中毒时检出机会极少。
此类化合物的溶血作用与MHb形成虽然同为其中间代谢产物的毒性作用引起,但两者在程度上并不平行。许多高铁血红蛋白形成剂能同时产生Hcinz小体和高铁血红蛋白,也有的仅产生一种。
(三)肝损害作用
轻或中度中毒常在中毒后2~4天左右出现肝损伤,很快即可恢复,重度中毒时肝损伤则恢复较慢;以苯的硝基化合物所致肝损害较为常见。肝病理改变主要为肝脂肪变性,严重者可发生黄色肝萎缩,甚至进展为肝硬化,但严重病例较为罕见。硝基化合物引起的肝损害的机理,近年认为是此类化合物进入人体后,在硝基还原酶的催化下,生成硝基阴离子自由基,从而启动自由基及生物膜脂质过氧化过程,导致膜损伤及钙稳态失衡;它还可与生物大分子结合,导致细胞结构和功能的破坏,甚至造成细胞死亡。急性重度苯的氨基化合物中毒患者,肝损伤多为继发性,常由大量红细胞破坏后生成的血红蛋白及其分解产物沉积所致,一般恢复较快。不同化合物引起的肝损伤有程度的不同,重度损伤多见于三硝基甲苯、二硝基苯中毒;中度损伤多见于硝基苯、苯胺中毒;轻度则多见于二硝基酚、甲苯二胺中毒。
(四)泌尿系统损害作用
本类毒物及其代谢产物可直接作用于肾脏,引起肾实质损害,引起肾小管上皮细胞变性、坏死;也可继发于大量溶血,间接引起肾脏损害。部分病人早期可出现化学性膀胱炎;邻位及对位甲苯胺可引起一时性血尿;5一氯一邻甲苯胺则可引起严重的出血性膀胱炎等。
(五)皮肤损害及致敏作用
某些苯类化合物如对苯二胺、二硝基氯苯、对亚硝基二甲基苯胺可引起接触性皮炎及过敏性皮炎,表现为丘疹、疱疹、皮肤色素减退或黑变、角化等。个别过敏体质者,接触对苯二胺和二硝基氯苯后还可发生支气管哮喘。
(六)致癌作用
根据流行病学调查及动物实验结果,目前已公认β萘胺、联苯胺为职业性膀胱癌的主要致癌物,发病职业工龄一般在15年以上,最长者可达数十年。此外,动物实验还证实4-氨基联苯能致肝和膀胱肿瘤,金胺可致肝癌等。
(七)其他
本类化合物还可影响神经系统和心脏功能,中毒者可出现神经症状及心肌损害,如苯胺类化合物中毒导致心脏损害的报告已不少见,严重者尚可出现心肌梗死或猝死。二硝基酚、二硝基邻甲酚和三硝基甲苯可引起迟发性白内障;硝基酚类化合物还可使氧化磷酰化解偶联而导致体温升高。
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