硝基苯中毒的研究进展

王志浩，杜宇，陈绍璞，郑丽娜，刘琪

(中国刑事警察学院法医病理教研室，辽宁 沈阳 110854)

1 硝基苯的用途、中毒原因及代谢

硝基苯(Nitrobenzene，NB)属于芳香族化合物，是一种无色或微黄色的油状液体，有苦杏仁味，又称密斑油或苦杏仁油。硝基苯的分子式是C6H5NO2，熔点为5.85 ℃，沸点为210.9 ℃。硝基苯微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，高溶于脂质[1]。

1834年，硝基苯首次由苯和发烟硝酸反应合成，1856年开始在英国商业化生产。硝基苯可用于苯胺、联苯胺、喹啉、偶氮苯、橡胶化学品、炸药、染料、香料、涂料、药品和农药等生产。硝基苯是合成苯胺染料的中间体，是制造纤维素醚和乙酸盐的溶剂，硝基苯也是一种油漆溶剂，用作鞋油、金属抛光剂和丝网印刷。在原材料的装卸、使用和处理过程中，人体可因暴露在含硝基苯的环境中引发急性中毒。

硝基苯可通过呼吸道、消化道或皮肤接触等途径引起中毒。在生产过程中，硝基苯蒸汽主要通过皮肤吸收，人体皮肤以2 mg/(cm2·h)的速率吸收硝基苯。硝基苯蒸汽也可以通过呼吸道吸收，环境温度升高会增加硝基苯吸入中毒的风险[2]。20世纪70年代或之前，硝基苯是肥皂、鞋用染料、墨水和其他家用产品的常见成分，那时文献便报道多例因吸入或皮肤接触硝基苯而导致的急性非致命性和致命性中毒病例[2-5]。硝基苯进入血液后还原为苯胺进行代谢从而引起高铁血红蛋白血症(methemoglobin，MetHb)。硝基苯使血红蛋白氧化形成高铁血红蛋白，失去携氧能力，影响血液向组织器官的氧气输送。通常小于0.8 mg/kg/d的剂量不会引起高铁血红蛋白血症，当摄入2～6 g硝基苯则达到致死量[6]。

硝基苯的代谢途径包括：(1)氧化为对硝基苯酚；(2)还原为苯胺，苯胺进一步氧化为对氨基苯酚。镍三苯和苯基羟胺是硝基苯还原反应的中间体，属于剧毒化合物。苯胺将血红蛋白氧化为高铁血红蛋白。硝基苯及其中间产物通过肺和肾被消除。其中约13%～16%以对硝基苯酚，10%以对氨基苯酚的形式在尿液中排泄。这两种物质均以硫酸盐或葡萄糖醛酸结合物的形式被消除，半衰期为2～20天。

2 硝基苯中毒症状、机制以及组织病理学改变

硝基苯中毒的临床表现不同，其症状严重程度取决于血液中高铁血红蛋白浓度水平，症状从头痛、乏力、恶心等轻微反应到心律失常、昏迷、癫痫发作、呼吸窘迫、乳酸酸中毒、心血管衰竭、高血红蛋白血症、溶血性贫血、肝肾功能障碍、心源性肺水肿以及中毒性脑病等危及生命的事件[7]。

高铁血红蛋白血症是硝基苯中毒的主要症状。高铁血红蛋白是血红蛋白的氧化形式，亚铁(Fe2+)以三价铁(Fe3+)的形式存在。在正常生理状态下，高铁血红蛋白在体内以3%的速度在氧化应激下正常形成，红细胞中的高铁血红蛋白水平保持在1%以下。高铁血红蛋白的水平是由红细胞的固有细胞机制维持的。血液中任何方式产生的高铁血红蛋白都会被两种不同的还原酶转化回还原的血红蛋白。起主导作用的是细胞色素b5-MetHb还原酶途径。在这一途径中，细胞色素b5还原酶利用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)作为辅酶因子将高铁血红蛋白还原为血红蛋白[8]。该途径负责去除95%～99%的内源性高铁血红蛋白，并以15%/h的速率消除高铁血红蛋白。第二种途径则涉及烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)-MetHb还原酶的作用，利用NADPH作为辅酶因子，但NADPH的产生需要葡萄糖6-磷酸脱氢酶(G6PD)。因此这种途径通常只占高铁血红蛋白还原的5%左右[9]。

一旦硝基苯摄入量达到中毒水平时，随着氧化应激的增加，人体摄入硝基苯后造成上述还原途径失效，导致高铁血红蛋白比例增加，血红蛋白无法携氧，患者就会出现以血液呈褐色变色为主要表现的急性高铁血红蛋白血症[5]。高铁血红蛋白血症的非特异性症状需要鉴别诊断。从血液颜色进行鉴别，高铁血红蛋白血症与缺氧血液的暗红色形成具有鲜明区别。含有高浓度高铁血红蛋白的血液呈巧克力棕色并且该颜色不会随着血液暴露在氧气中的时间而改变[10]。可通过简单的床旁测试进行区分，将患者血液滴在滤纸上并观察暴露在空气中的血液颜色时序性变化，富含高铁血红蛋白的血液始终呈巧克力棕色[11]。临床上可通过高铁血红蛋白血症患者经常出现与氧饱和度不成比例的发绀进行鉴别。这种不成比例的发绀差异源于高铁血红蛋白对标准氧合评估的独特作用。标准脉搏血氧仪监测两种不同波长(660和940 nm)的吸光度，并确定氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的比率。高铁血红蛋白吸收两种波长的光，从而扭曲该比率，脉搏血氧测定法测定的饱和值降低。当高铁血红蛋白水平升至30%以上时，脉搏血氧饱和度仪监测的饱和度稳定在85%左右，与真实氧含量无关。此外，动脉血气血氧饱和度监测法是根据血液中溶解的氧分压计算得出，该值随吸入氧气含量、通气量、灌注量和扩散能力的不同而变化，与高铁血红蛋白水平无关。两种方法测量的血氧饱和度相差很大，当脉搏血氧饱和度比动脉血气计算的血氧饱和度低5%时便产生饱和间隙，称为“饱和差”[12]。血液颜色、给氧后外周血氧饱和度无改善以及存在饱和差均为鉴别诊断高铁血红蛋白血症的线索。

急性硝基苯中毒症状与高铁血红蛋白浓度水平相关。当高铁血红蛋白水平达到10%～15%时，症状轻微，患者口唇、指(趾)甲、面颊、耳廓耳垂等处的皮肤和粘膜出现发绀，严重者四肢甚至全身皮肤黏膜呈铅灰色。紫绀通常是潜在的高铁血红蛋白血症的首要症状；当高铁血红蛋白水平超过30%时，会出现其他神经系统症状，包括头重脚轻、头晕、头痛、耳鸣、手指麻木和全身无力等[13]；当高铁血红蛋白水平达到60%～70%时，患者可能会表现为休克、心律失常、抽搐和昏迷[14]。因为硝基苯不会直接产生高铁血红蛋白，需要生化转化，故硝基苯中毒存在一段时间的潜伏期，症状和体征可能会延迟数小时出现。

硝基苯中毒后几日内可出现红细胞破裂和溶血，红细胞计数在3～4 d内迅速下降，经1～2周积极治疗可恢复正常。硝基苯进入人体后转化生成中间产物，可致还原型谷胱甘肽减少。还原型谷胱甘肽是维持红细胞细胞膜正常功能的物质，对红细胞的生存具有重要作用，当还原型谷胱甘肽减少极易引起溶血。此外，当硝基苯中间产物直接作用于珠蛋白分子中的巯基(-SH)促其变性，变性珠蛋白凝聚为沉淀物，在红细胞中形成赫恩小体(Heinz body)附着在红细胞细胞膜上的不可逆变性血红蛋白团块。显微镜下赫恩小体表现为小圆形、深色嗜碱性团块，位于红细胞内膜附近[15]。含赫恩小体的红细胞极易破裂，是溶血的另一原因。

尽管临床上PaO2正常，但仍会造成缺氧性组织损伤。这会导致从代谢转换到无氧呼吸的严重乳酸酸中毒，表现为急性肺损伤，缺氧性肝损伤，急性肾脏损伤和不可逆性缺氧性脑损伤。

硝基苯中毒可导致吸入性急性肺损伤。呼吸系统是有害气体侵入人体最重要的门户。肺是最早、最易受累器官之一。硝基苯中毒时，毒气被吸入肺组织，导致肺泡上皮和肺毛细血管内皮损伤，肺间质特别是肺泡渗出引起动-静脉分流，出现常规氧疗难以纠正的低氧血症。

硝基苯中毒可导致肝功能障碍。症状通常发生在中毒后2～3 d。硝基苯中毒对肝脏的影响包括血浆总蛋白含量低，白蛋白/球蛋白比例增加，间接胆红素水平增加，肝酶不同程度升高，胆固醇酯降低，邻苯二甲酸潴留。肝功能受损，肝脏肿大、压痛。组织学检查可见肝萎缩伴实质变性和坏死灶[1]。

硝基苯中毒也可致泌尿系统障碍。游离血红蛋白在血浆内浓度超过130 mg时，即通过尿液排出褐色样血红蛋白尿，还表现为少尿、血尿，严重者可出现无尿。此外，溶血产物损害肾小管细胞，引起肾小管坏死和肾小管内血红蛋白沉积以及周围循环功能不全等致急性肾功能衰竭。

硝基苯中毒的神经系统症状明显。早期可出现恶心、呕吐、头晕、头痛、嗜睡等，严重时可出现高热、出汗、癫痫发作、感觉障碍和昏迷；少数患者可能会出现脑损伤。传统研究认为硝基苯中毒后的神经系统症状是由脑缺氧引起的高铁血红蛋白血症并发症。然而一些研究表明，CT或MRI等影像学检测下的硝基苯中毒者的脑损伤具有靶向性而非缺氧性脑病。此外，中毒性脑病更多发生在小脑和脑干，大多数病变部位呈对称分布[16]。

硝基苯中毒症状还包括心源性肺水肿和多器官功能障碍[1]。急性中毒患者可能表现出明显的发绀、心悸、胸闷、呼吸困难等缺氧症状。Avinash Agrawal等报道1例32岁男性在印刷厂工作期间接触硝基苯意外中毒案例，患者休克并发心源性肺水肿，心肌细胞损伤的标志物肌钙蛋白T升高，心功能障碍早期标志物N端B型钠尿肽(NT-pro-BNP)升高，心电图示下壁缺血异常，超声心动图未见局部室壁运动异常，提示硝基苯中毒导致某种未知机制诱导的心脏损伤[1]。

3 硝基苯中毒的救治

硝基苯中毒后应立即救治。中毒现场救治时，患者应迅速撤离中毒现场。呼吸道吸入者应迅速离开现场，转移至空气新鲜流通良好的室外环境中并保持呼吸畅通，用棉球蘸取生理盐水反复擦拭鼻腔黏膜。皮肤接触者应立即脱去污染的衣物，使用清水或肥皂水或彻底清洗全身。眼睛接触则应立即提起眼睑，用流水或生理盐水持续冲洗。硝基苯中毒存在潜伏期，中毒初期阶段或无异常反应，患者应在黄金时间内及时送医救治。

临床治疗时，治疗原则是使患者的组织得到充分的氧合并迅速清除体内毒素。给予吸氧、补液、保肝利尿、苏醒、营养支持等对症治疗，待患者生命体征稳定后血液灌流治疗。一般吸氧浓度不超过40%，避免长时间吸入高浓度氧引起肺损伤及氧中毒。给予碳酸氢钠和间歇性血液透析以减轻代谢性酸中毒。

药物治疗过程中，亚甲蓝是获得性(毒性)高铁血红蛋白的首选解药，亚甲蓝通过NADPH-MetHb还原酶途径加速高铁血红蛋白还原为血红蛋白来提高血液的载氧能力[17]，是高铁血红蛋白血症严重病例的治疗选择。成人使用剂量为1～2 mg/kg，最高50 mg，5 min内稀释为1%的溶液静脉注射，亚甲蓝也可口服但吸收率在53%～97%之间。若用药后患者无任何改善迹象可在1小时内再次服用。由于亚甲蓝具有氧化还原双重作用，低剂量(1～2 mg/kg)发挥还原作用，在治疗硝基苯中毒引起的高铁血红蛋白血症效果显著，高剂量(5～10 mg/kg)亚甲蓝可将体内的血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，增加溶血风险。因此临床需谨慎用药，累积总剂量不应超过7 mg/kg。亚甲蓝在胆汁、粪便和尿液中以代谢物白亚甲蓝的形式被消除，用药后患者尿液和粪便可能会变成蓝绿色，临床医师应注意观察患者尿液和粪便颜色。此外，6-磷酸葡萄糖缺乏症患者硝基苯中毒时禁用亚甲蓝。研究表明6-磷酸葡萄糖缺乏者使用亚甲蓝治疗，由于缺乏NADPH而不能发挥电子传递的作用，即无法将高铁血红蛋白还原，并且亚甲蓝在体内积累使其发挥氧化作用而导致严重溶血[18]。因此在临床救治过程中应对患者机体状况做充分评估合理用药。

若服用亚甲蓝症状仍未改善，可使用标准抗氧化剂[19]。抗坏血酸如维生素C，用于治疗高铁血红蛋白水平超过30%的患者；应用高压氧疗法治疗高铁血红蛋白水平为50%或对常规治疗无效的患者[20]；在最近的研究中[1]，N-乙酰半胱氨酸通常用作体外抗氧化剂清除活性氧，其细胞解毒作用证明可以降低血红蛋白，但尚未被批准用于治疗高铁血红蛋白血症；换血疗法适用于重症病例，换血同时须与清除毒物的措施相结合，否则高铁血红蛋白血症将复发[21]。即使经过积极的治疗，硝基苯中毒症状也可能持续很长时间，应注意体内硝基苯残留物的积累以防止患者症状再次复发。

4 硝基苯中毒的法医学鉴定要点

硝基苯中毒的法医学鉴定包括化学物质摄入史、解剖中闻及的苦杏仁特征气味、尸检中观察到的发绀表现以及特殊颜色血液。硝基苯中毒后，高铁血红蛋白使血液颜色呈暗红色、深棕色或特殊的巧克力棕色，当血样呈棕色且暴露在空气中不会变红，应考虑硝基苯中毒[2]。此外，与硝基苯中毒症状符合的对应脏器中毒后组织病理学改变也是鉴定硝基苯中毒的重要依据，对肝、脑、肾等脏器做全面组织病理学检验，但这些组织病理学改变往往不具有特异性。

实验室检验中，硝基苯化合物可通过分光光度法和血液中的血红蛋白水平来确认[22]。通常采用GCFID或GC-MS相结合的检测方法对硝基苯中毒相关毒物进行快速鉴定和定量[2]。

5 结语

硝基苯中毒可导致高铁血红蛋白血症，并继发一系列危及生命的并发症。在相关的工业生产中，应对硝基苯制定针对性防控措施，加强对作业过程的监督管理，安装通风设备，培训工人熟悉生产流程，必要时在关键位置安装硝基苯空气报警器，并提供实时监测。工人应提高个人防护意识，并进行职业卫生健康培训，掌握基本急救措施以减少硝基苯中毒事件的发生。