氰化物中毒機(jī)理的研究進(jìn)展

氰化物中毒機(jī)理的研究進(jìn)展

氰化物實(shí)際上是氰化物的總稱。在分子化合化中含有氰基（cn-）的化合物屬于氰化物，最常見(jiàn)的是氫氰酸、氰化鈉和氰化鉀。根據(jù)與氰基連接的元素或基團(tuán)把氰化物分成兩大類(lèi),即有機(jī)氰化物和無(wú)機(jī)氰化物。一般將無(wú)機(jī)化合物歸為氰類(lèi),有機(jī)化合物歸為腈類(lèi)。氰化物在民用工業(yè)中用途十分廣泛,它是赤血鹽和黃血鹽染料的原料,且大量用于貴重金屬的提純篩選、電鍍和農(nóng)藥制造等。氰化物是高毒物質(zhì),如氰化鈉,人口服的致死劑量為1mg/kg～2mg/kg。無(wú)機(jī)氰化鉀、氰化鋇、氰化鋅、銅氰化鉆、氰化亞銅、銅氰化鈉等無(wú)機(jī)氰化物都屬劇毒物品。研究氰化物對(duì)人體的毒害作用及其生化機(jī)理是高校生物化學(xué)課程教學(xué)的重要內(nèi)容。也是生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的知識(shí)要點(diǎn)。但現(xiàn)有教材對(duì)該內(nèi)容的描述不夠具體,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很難理解中毒過(guò)程。本文將主要介紹氰化物對(duì)人體中毒的生化機(jī)理。1皮膚吸收法氰化物中毒主要是通過(guò)呼吸道,其次在高濃度下也能通過(guò)皮膚吸收。生活性氰化物中毒以口服為主(如誤食含氰果仁兒,生桃仁兒等),其中毒的臨床表現(xiàn)主要有:1.1長(zhǎng)期氧化作用機(jī)體缺氧,組織細(xì)胞的有氧氧化作用受限,無(wú)氧代謝加強(qiáng),乳酸生成增加,氫離子濃度增加,而氫離子可以通過(guò)血腦屏障,直接作用于中樞系統(tǒng),刺激其興奮,呼吸作用加強(qiáng)。晚期呼吸衰竭。因?yàn)殚L(zhǎng)期缺氧,呼吸肌細(xì)胞ATP產(chǎn)生減少,運(yùn)動(dòng)能力下降。氰化物可損傷肺泡膜上皮細(xì)胞,導(dǎo)致呼吸衰竭。1.2氰化物生死時(shí),數(shù)、生起主導(dǎo)作用。當(dāng)吸入氰化氣體或吞服大量高濃度致死劑量的氰化鉀(鈉)時(shí),數(shù)分鐘內(nèi)可引起猝死。氰化物中毒時(shí),患者突然發(fā)生尖叫聲,隨即倒地,意識(shí)喪失抽搐一陣,呼吸停止而死亡。有的出現(xiàn)咽喉緊縮感,頭痛、頭暈、惡心、嘔吐,繼而意識(shí)喪失、煩躁不安。1.3心肌細(xì)胞atp的變化氰化物對(duì)外周血管的直接擴(kuò)張作用,使血壓降低。且因?yàn)槿毖?心肌細(xì)胞ATP產(chǎn)生減少,運(yùn)動(dòng)能力下降,心跳減慢?；颊咂つw粘膜和血液呈現(xiàn)鮮紅色。1.4治療后肌肉惡心與嘔吐,氰化物使鈣離子內(nèi)流增加,肌纖維運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),痙攣。缺氧使得機(jī)體內(nèi)pCO2升高,刺激交感神經(jīng),消化液分泌減少,胃腸蠕動(dòng)減慢,導(dǎo)致食物在胃腸道內(nèi)停滯,消化不良,致使食欲不振,厭食,惡心。2金屬離子原位py氰化物具有杏仁油的氣味,是一種易揮發(fā)的物質(zhì),易溶于水,其CN-離子在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于CO、N2,即(:C=N:)-,外來(lái)的一個(gè)電荷好似分配在C原子上(如圖1)即(-CN),它是等電子體。從結(jié)構(gòu)上,這個(gè)離子是個(gè)偶極離子,即有偶極又有負(fù)電荷,偶極的負(fù)端應(yīng)在C原子一邊。因此在碳原子上的一對(duì)孤電子對(duì)容易向有空軌道的金屬離子配位,是一種很強(qiáng)的配位絡(luò)合劑。所有的過(guò)渡金屬都能生成氰絡(luò)合物。3細(xì)胞色素及其氧化磷酸化作用細(xì)胞色素(cytochrome簡(jiǎn)寫(xiě)cyt)是一類(lèi)以血紅素為輔基的蛋白質(zhì)。它的特征功能是通過(guò)結(jié)構(gòu)中的鐵價(jià)態(tài)的可逆變化而進(jìn)行電子傳遞。即Fe3++e?Fe2+在細(xì)胞的呼吸過(guò)程中發(fā)生著營(yíng)養(yǎng)物(如葡萄糖)的氧化,生物體利用氧化時(shí)釋放的能量,合成ATP(即氧化磷酸化作用),在此氧化過(guò)程中,細(xì)胞色素起著電子載體的作用。目前發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞色素有多種,包括a、a3、b、c、c1等。不同種類(lèi)的細(xì)胞色素的輔基結(jié)構(gòu)及與蛋白質(zhì)連接的方式不同(如圖2)b、c、c1的輔基為血紅素,aa3的輔基為血紅素A,c的輔基與蛋白質(zhì)是以硫醚鍵共價(jià)結(jié)合,而b、c1、aa3均以非共價(jià)連接。在典型的線粒體呼吸鏈中,其電子傳遞順序是b→c1→c→aa3→O2,其中最后a3可被分子氧直接氧化,但現(xiàn)在還不能把a(bǔ)和a3分開(kāi),故把a(bǔ)和a3合稱為細(xì)胞色素c氧化酶。除aa3外,其余的細(xì)胞色素中的鐵原子均以卟啉環(huán)和蛋白質(zhì)形成6個(gè)共價(jià)或配位,因此不能和O2、CO、CN-等結(jié)合。唯有a3的鐵原子形成5個(gè)配位,能與O2、CO、CN-等結(jié)合。4hcn的急性毒性線粒體呼吸鏈中氫和電子的傳遞是有著嚴(yán)格的順序和方向,是根據(jù)各種電子傳遞標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位(E)數(shù)值確定。其結(jié)果可以用下式表示在呼吸時(shí)人體吸進(jìn)O2,呼出CO2,接著是組織細(xì)胞利用O2,在這一過(guò)程中體內(nèi)的糖、脂肪、蛋白質(zhì),(生化上稱為底物)被氧化利用,產(chǎn)生H2O并放出能量ATP和CO2。這一生物氧化過(guò)程中需要“細(xì)胞色素氧化酶”來(lái)完成。在正常情況下“細(xì)胞色素氧化酶”是按下圖示來(lái)進(jìn)行催化作用的。由圖可以看出,在整個(gè)呼吸鏈中a3可被分子氧直接氧化。首先是a3中的2個(gè)Fe3+可在脫氫酶作用下從底物獲得2個(gè)電子,被還原成2個(gè)Fe2+,然后2個(gè)Fe2+失去2個(gè)電子被氧化成2個(gè)Fe3+,失去的2個(gè)電子傳遞給O,將其激活成O2-狀態(tài),這時(shí)底物可在脫氫酶(E)作用下傳遞出二個(gè)H+,與O2-結(jié)合生成水,放出能量ATP。細(xì)胞色素氧化酶就是這樣不斷得失電子,從(Fe2+)(Fe3+)循環(huán)往復(fù),以保證O2不斷被組織細(xì)胞利用。當(dāng)HCN進(jìn)入體內(nèi)后,CN-碳原子上的一對(duì)孤電子很容易向a3有空軌道的金屬離子配位,它是一種很強(qiáng)的配位絡(luò)合劑。CN-與a3(Fe3+)的Fe3+有特殊親和力,結(jié)合生成為E(Fe3+)CN即氰化細(xì)胞色素氧化酶(中毒酶)。由于酶的結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致催化作用的消失,不能再?gòu)牡孜铽@得電子,就不能使E(Fe3+)還原為E(Fe2+),由于這一步反應(yīng)的中斷,使整個(gè)生物氧化過(guò)程遭到破壞,血液中的分子態(tài)O2再也不能被組織細(xì)胞利用,氧化磷酸化受阻、ATP合成減少、細(xì)胞因攝取能量嚴(yán)重不足而窒息。因此,HCN中毒體內(nèi)不是缺O(jiān)2,而是O2無(wú)法被利用,這就是常說(shuō)的“細(xì)胞內(nèi)窒息”。這個(gè)結(jié)果是否可用下述反應(yīng)式表示:E(Fe2+)+CH-E(Fe2+)CN(中毒酶)5預(yù)防高血壓法(1)急救要迅速、及時(shí)、準(zhǔn)確。毒區(qū)內(nèi)迅速戴好防毒面具,條件允許應(yīng)及時(shí)離開(kāi)染毒區(qū)。(2)立即吸入亞硝酸異戊酯。在毒區(qū)內(nèi),置防毒面具內(nèi)吸入。毒區(qū)外,用紗布包好安瓿,捏破安瓿置鼻孔吸入,每2分鐘1支,一次吸30秒,依病情可反復(fù)吸3～5支,并密切注意血壓變化,收縮壓降至10.7kPa時(shí),立即停止吸入。有條件時(shí),應(yīng)立即肌肉注射10%4-二甲