脂肪乳剂对亲脂类毒物中毒的解毒机制研究进展

吴明正，嫡娥姆，龙超，赵群远，陈安宝

(昆明医科大学第二附属医院急诊科，昆明 650101)

脂肪乳剂对亲脂类毒物中毒的解毒机制研究进展

吴明正，嫡娥姆，龙超，赵群远，陈安宝

(昆明医科大学第二附属医院急诊科，昆明 650101)

脂肪乳剂早期应用于亲脂类局部麻醉药物中毒，近年来临床也用于β受体阻断药、钙通道阻滞药、杀虫药和抗精神病药物等亲脂类药物和毒物中毒的治疗。脂肪乳剂对亲脂类毒物中毒的解毒机制主要包括：脂质池理论，恢复细胞能量供应，抑制线粒体通透性转换孔开放，抑制N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)受体的过度兴奋，抑制炎症反应，恢复钠通道电生理活性，增加钙通道的活性，下调一氧化氮合酶(NOS)的表达、减少一氧化氮(NO)的生成等。

脂肪乳剂；脂肪酸；脂质池；中毒；解毒机制

急性中毒具有起病急骤、症状严重、病情变化快等特点，如抢救不及时常导致患者死亡。2008年国内调查结果显示，损伤与中毒已成为我国居民的第五大死亡原因，占总病死率的10.7%，是造成居民“早死”和青壮年死亡的主要原因。针对目前绝大部分毒物中毒缺乏特效解毒药物的情况，国内外学者开展了一系列的相关探索和研究。1962年RUSSELL等[1]发现，大鼠经硫喷妥钠诱导麻醉后，静脉注射含棉籽油或玉米油的脂肪乳剂(lipid emulsion,LE)，其麻醉维持时间明显缩短，提示LE对亲脂类毒物可能具有解毒作用。随后的诸多实验研究和临床观察均证实，LE能有效降低亲脂类毒物中毒患者和动物的死亡率，改善血流动力学指标、心电图和神经参数。《2010美国心脏协会心肺复苏及心血管急救指南》已将LE推荐作为部分局部麻醉(局麻)药和β受体阻断药中毒的抢救用药。现就LE对亲脂类毒物中毒的解毒机制综述如下。

1 脂质池(lipid sink)理论

1998年美国芝加哥大学WEINBERG等[2]在实验中首次发现，静脉注射LE可明显提高布比卡因中毒大鼠药物剂量的耐受力，使半数致死剂量(lethal dose 50,LD50)从12.5 mg·kg-1提高至18.5 mg·kg-1，增加了48%。2003年又观察到，注射致死剂量布比卡因的染毒狗，静脉注射LE后血压迅速恢复，且全部存活，而对照组全部死亡。由此推测，静脉中LE的脂滴可以从等离子体水相分离出来，形成脂质池，使高脂溶性的布比卡因溶解于脂质池内，减少布比卡因在等离子体水相中的浓度，从而减少组织细胞内布比卡因的含量[3]。2006年，又通过建立500 mmol·L-1布比卡因诱导鼠体外心脏停跳模型，比较LE和标准Krebs缓冲液抢救鼠体外心脏停跳的效果。结果显示LE能迅速减少心脏组织的布比卡因浓度，使心脏功能更快地恢复，进一步证实静脉输入LE后脂质池的存在[4]。同时，MAZOIT等[5]将LE分别与脂溶性布比卡因和罗比卡因摇瓶混合，测量各混合液的药物浓度，发现LE具有结合脂溶性局麻药物的能力，而且LE结合并清除药物的作用与药物的脂水分配系数相关。之后，FRENCH等[6]也证实，LE结合药物的能力在很大程度上取决于药物的脂水分配系数，并可被用来大概地预测LE逆转由麻醉药或其他药物致心脏毒性的有效性(有效性接近88%)。PAPADOPOULOU等[7]还演示了可视的脂质池结合效应，分别在两种亲脂性染料酸性蓝25和维多利亚蓝(它们的脂水分配系数分别与利多卡因和布比卡因相近，浓度分别与致命的心脏和神经毒性的局麻药物的血浆浓度一样)中加入LE，混合后染料水相颜色逐渐变浅，而且染料的脂水分配系数越高，需要的LE量越多。SAMUELS等[8]观察发现，LE能抑制高亲脂性三硝酸甘油酯诱导的高铁血红蛋白形成，而不能抑制无亲脂性的亚硝酸钠(NaNO2)和部分亲脂性的2-氨基-5-羟基甲苯(2-amino-5-hydroxytoluene,AHT)诱导高铁血红蛋白形成的作用。

2 恢复细胞能量供应

机体急性中毒后，毒物及其代谢产物能抑制酶的活性，破坏线粒体等细胞器的结构，从而限制三磷腺苷(adenosine triphosphate,ATP)的总产量，导致细胞生理功能异常。LOUCHAMI等[9]观察到，在ω-3 脂肪酸耗尽的大鼠体内Na+-K+-ATP酶活性几乎全部被抑制，补充鱼油LE后能恢复该酶的活性，原因可能是LE的分解产物ω-3 脂肪酸可直接增加线粒体中β-氧化的底物ω-3 脂肪酸，使ATP合成增加，并阻止布比卡因对心肌细胞的抑制作用，改善心肌收缩力。另外，长链脂酰辅酶A(ω-3 脂肪酸的活化形式)需要线粒体内膜上肉毒碱脂酰转移酶(carnitine acetyl transferase, CACT)的转运作用透过线粒体内膜，布比卡因能抑制CACT，使FA的运输中断，线粒体中β-氧化的底物FA减少，造成ATP的合成相应减少，而研究发现LE能减轻布比卡因对CACT的抑制，增加ATP的合成，改善心肌收缩力[10]。

3 抑制线粒体通透性转换孔(mitochondrial permea-bility transition pore,MPTP)的开放

毒物可通过氧化等中间机制触发MPTP的开放，使细胞内Ca2+从MPTP进入线粒体基质，导致Ca2+超载，诱发细胞坏死和凋亡。PARTOWNAVID等[11]用LE复苏布比卡因诱导心脏毒性的大鼠，发现LE使线粒体内ω-3 脂肪酸β-氧化增加，产物H+被转运到线粒体膜外，使细胞内外pH下降，从而抑制MPTP的开放，减轻布比卡因对心肌细胞诱导的坏死和凋亡作用。另外，LI等[12]发现LE可抑制肽酰脯氨酰顺反异构酶亲环蛋白D(CypD)的活性，引起蛋白丝氨酸苏氨酸激酶(Akt)(蛋白激酶B)磷酸化，使糖原合酶激酶3β( GSK-3β)磷酸化，导致GSK-3β失活；CypD和GSK-3β作为MPTP的触发因子，LE可使这两种触发因子和MPTP相互作用减弱，有效地抑制MPTP的开放；LE还能增加线粒体Ca2+超载诱导的MPTP开放阈值。

4 抑制N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid，NMDA)受体的过度兴奋

局麻药可引起神经元释放兴奋性氨基酸，使NMDA受体过度兴奋，引起细胞外Ca2+经激活的NMDA受体通道进入细胞内，导致神经元内Ca2+超载和一氧化氮(nitric oxide,NO)生成增加，形成NMDA-Ca2+-NO通路，对中枢神经系统产生毒性作用。WEIGT等[13]将NMDA受体的亚基NR1-1a/NR2A转染到培养的皮质神经元和肿瘤特异性抗原细胞上，在细胞培养液中加入LE和NMDA等，用全细胞记录技术研究NMDA受体通道介导的细胞膜电流，观察到LE能包裹住兴奋剂NMDA和协同兴奋剂甘氨酸，或非竞争性地直接作用于NMDA受体，减少NMDA受体电流的产生，抑制NMDA受体过度兴奋导致的神经毒性，抑制程度取决于LE的浓度。

5 恢复钠通道电生理活性

MOTTRAM等[14]用含有人类心脏钠通道的人胚肾细胞(HEK-293cells)和电压钳制术研究布比卡因对电生理的影响，发现布比卡因可抑制电压门控钠离子通道，其作用呈剂量依赖性，机制为布比卡因的亲脂性使其直接弥散到膜内钠通道结合部位，阻滞钠通道的开放。来源于LE的FA能结合人类心脏钠通道406特定位点，影响膜的流动性，减少膜的张力，干扰布比卡因与钠通道的结合，从而减轻其对钠通道的阻滞作用。此外，LE还能迅速恢复电压依赖性钠通道阻滞药拉莫三嗪中毒患者的钠通道电生理活性，减轻心脏异常传导，如心电图QRS增宽伴左束支传导阻滞等[15]。也有人通过膜片钳技术研究能表达人类Nav1.5的人类胚胎肾脏细胞，发现LE不影响电压依赖钠通道的激活，但是它能诱导一个稳态快速失活后的轻度超极化改变。还发现LE能使布比卡因诱导失活的钠通道快速恢复，这可能与LE吸收布比卡因，降低布比卡因的浓度有关[16]。

6 增加钙通道的活性

过量的钙通道阻滞药可直接抑制钙通道电流而产生毒性作用，引起低血压、休克、心力衰竭等症状。1992年HUANG等[17]发现长链ω-3 脂肪酸能直接作用于钙通道附近的脂质位点或钙通道蛋白，激活心室肌的钙通道，使剂量依赖的钙通道电流增加。同时，长链FA还能增加花生四烯酸(arachidonic acid,AA)，促进白三烯(A4、B4、C4、D4)和前列腺素(E2、F2a)的生成，间接地激活心室肌的钙通道。BANIA等[18]建立维拉帕米中毒狗模型，发现“标准复苏+LE方案”比单独标准复苏更有利于增加染毒狗的平均动脉压和存活率。认为LE可直接增加钙通道活性，提高心肌细胞内钙水平，增强心肌收缩力，缓解钙通道阻滞药的毒性作用。

7 下调一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)的表达，减少NO的生成

有机磷等急性中毒后，NOS和NO生成增加，引起血管舒张，血压下降。ILAN等[19]将体外肝细胞放入LE中，发现细胞内NO的生成量减少67%，活性氧增加250%，并且诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)表达分别减少了37%和67%。推测LE可通过提高细胞内活性氧水平(长时间的氧化应激)，抑制肝细胞生成NO，还能部分通过核因子活化B细胞κ轻链增强子(NF-κB)途径下调NOS基因的转录和蛋白质的合成。HUANG等[20]还发现，含ω-3 FA 的LE可通过限制CAT-2 (cationic aminoacid transporter-2)介导L-精氨酸的(NO的生成底物)转运，下调iNOS的活性，抑制CAT-2和iNOS mRNA的表达，显著地减少脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)对RAW264.7巨噬细胞的刺激，从而使NO的生成减少。

8 抑制炎症反应

急性中毒患者易并发全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，甚至导致多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)。给予健康志愿者LE后，FA可改变基因/蛋白的表达，诱导线粒体膜去极化，伴随细胞色素C的释放，减少ATP/ADP比率，使磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)外翻，激活含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase,CASPASE),最终导致淋巴细胞和中性粒细胞的凋亡，使血中淋巴细胞和中性粒细胞数减少[21]。LE还可以通过不同的细胞内信号通路，明显地抑制单核细胞产生肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α和白细胞介素(interleukin，IL)-1、IL-1β、IL-6和IL-8等炎性递质[22]。在LPS刺激的巨噬细胞(MΦ)模型中，发现含ω-3 FA的 LE能明显地减少核转录因子活化,尤其减少NF-κB和AP-1的活化，使iNOS基因表达受限，NO(免疫信使)生成减少，从而抑制炎症反应[23]。LE中的ω-3多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)可以与AA在同一酶反应系统中竞争性代谢，引起炎性递质减少。同时，ω-3 PUFAs能改变细胞膜上脂筏(lipid rafts)的脂肪环境，使脂筏中的部分受体蛋白(IL-2Rα、IL-2Rβ、IL-2Rγc)移位到可溶膜组分中并抑制Jak1、Jak3、磷酸酪氨酸蛋白表达水平，还能使脂筏上的信号传导及转录激活因子(signal transducers and activators of transcription, STAT)5a和5b蛋白移位到可溶膜组分，抑制磷酸化STAT5的表达，从而产生抗炎作用[24]。

9 其他

STEPNIAKOWSKI等[25]发现来源于LE的FA能增加血管α肾上腺素受体的敏感性，提高血管阻力，使血压升高。YAMAGUCHI等[26]发现LE能抑制不含脂肪的过量全静脉营养液(total parenteral nutrition,TPN)肝脏中细胞色素P450mRNA的下调，对肝脏具有保护作用。SHI等[27]观察到LE能促进大鼠体内布比卡因的代谢，加速清除组织中的布比卡因，减轻其毒性。ARISUE等[28]还发现静脉输入含ω-3FA的LE能减轻大鼠氧化应激时组织损害的严重程度。另外，SUKHOTNIK等[29]发现短期LE肠外营养可减少肠道黏膜损伤，维持结肠的正常功能和结肠上皮细胞的形态和功能，抑制大鼠肠缺血-再灌注损伤所致的肠上皮细胞凋亡。

综上所述，目前，针对于LE救治亲脂类毒物中毒的解毒机制主要围绕脂质池理论、恢复细胞能量供应、抑制MPTP开放、抑制NMDA受体的过度兴奋、抑制炎症反应、恢复钠通道电生理活性、增加钙通道的活性、下调NOS的表达、减少NO的生成等来展开研究，其中部分机制仍不清楚。另外，是否还有其他机制存在，也有待于进行更深入的研究。随着LE解毒机制的不断完善和进一步明确，LE在救治亲脂类毒物中毒方面将会有更为广泛的临床应用前景。

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DOI 10.3870/yydb.2015.05.019

2014-07-02

2014-10-09

吴明正(1988-)，男，湖北咸宁人，在读硕士。电话： (0)18213064070，E-mail：wmzcmgl@163.com。

陈安宝(1968-)，男，云南昆明人，主任医师，教授，硕士生导师，学士，研究方向：急危重症与中毒。电话：0871-65352825，E-mail：yiyeecab@sina.com。

R979.3；R969

A

1004-0781(2015)05-0636-04