脂肪乳劑對親脂類毒物中毒的解毒機制研究進展

吳明正，嫡娥姆，龍超，趙群遠，陳安寶

(昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院急診科，昆明 650101)

脂肪乳劑對親脂類毒物中毒的解毒機制研究進展

吳明正，嫡娥姆，龍超，趙群遠，陳安寶

(昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院急診科，昆明 650101)

脂肪乳劑早期應用于親脂類局部麻醉藥物中毒，近年來臨床也用于β受體阻斷藥、鈣通道阻滯藥、殺蟲藥和抗精神病藥物等親脂類藥物和毒物中毒的治療。脂肪乳劑對親脂類毒物中毒的解毒機制主要包括：脂質(zhì)池理論，恢復細胞能量供應，抑制線粒體通透性轉換孔開放，抑制N-甲基-D-天門冬氨酸(NMDA)受體的過度興奮，抑制炎癥反應，恢復鈉通道電生理活性，增加鈣通道的活性，下調(diào)一氧化氮合酶(NOS)的表達、減少一氧化氮(NO)的生成等。

脂肪乳劑；脂肪酸；脂質(zhì)池；中毒；解毒機制

急性中毒具有起病急驟、癥狀嚴重、病情變化快等特點，如搶救不及時常導致患者死亡。2008年國內(nèi)調(diào)查結果顯示，損傷與中毒已成為我國居民的第五大死亡原因，占總病死率的10.7%，是造成居民“早死”和青壯年死亡的主要原因。針對目前絕大部分毒物中毒缺乏特效解毒藥物的情況，國內(nèi)外學者開展了一系列的相關探索和研究。1962年RUSSELL等[1]發(fā)現(xiàn)，大鼠經(jīng)硫噴妥鈉誘導麻醉后，靜脈注射含棉籽油或玉米油的脂肪乳劑(lipid emulsion,LE)，其麻醉維持時間明顯縮短，提示LE對親脂類毒物可能具有解毒作用。隨后的諸多實驗研究和臨床觀察均證實，LE能有效降低親脂類毒物中毒患者和動物的死亡率，改善血流動力學指標、心電圖和神經(jīng)參數(shù)。《2010美國心臟協(xié)會心肺復蘇及心血管急救指南》已將LE推薦作為部分局部麻醉(局麻)藥和β受體阻斷藥中毒的搶救用藥。現(xiàn)就LE對親脂類毒物中毒的解毒機制綜述如下。

1 脂質(zhì)池(lipid sink)理論

1998年美國芝加哥大學WEINBERG等[2]在實驗中首次發(fā)現(xiàn)，靜脈注射LE可明顯提高布比卡因中毒大鼠藥物劑量的耐受力，使半數(shù)致死劑量(lethal dose 50,LD50)從12.5 mg·kg-1提高至18.5 mg·kg-1，增加了48%。2003年又觀察到，注射致死劑量布比卡因的染毒狗，靜脈注射LE后血壓迅速恢復，且全部存活，而對照組全部死亡。由此推測，靜脈中LE的脂滴可以從等離子體水相分離出來，形成脂質(zhì)池，使高脂溶性的布比卡因溶解于脂質(zhì)池內(nèi)，減少布比卡因在等離子體水相中的濃度，從而減少組織細胞內(nèi)布比卡因的含量[3]。2006年，又通過建立500 mmol·L-1布比卡因誘導鼠體外心臟停跳模型，比較LE和標準Krebs緩沖液搶救鼠體外心臟停跳的效果。結果顯示LE能迅速減少心臟組織的布比卡因濃度，使心臟功能更快地恢復，進一步證實靜脈輸入LE后脂質(zhì)池的存在[4]。同時，MAZOIT等[5]將LE分別與脂溶性布比卡因和羅比卡因搖瓶混合，測量各混合液的藥物濃度，發(fā)現(xiàn)LE具有結合脂溶性局麻藥物的能力，而且LE結合并清除藥物的作用與藥物的脂水分配系數(shù)相關。之后，F(xiàn)RENCH等[6]也證實，LE結合藥物的能力在很大程度上取決于藥物的脂水分配系數(shù)，并可被用來大概地預測LE逆轉由麻醉藥或其他藥物致心臟毒性的有效性(有效性接近88%)。PAPADOPOULOU等[7]還演示了可視的脂質(zhì)池結合效應，分別在兩種親脂性染料酸性藍25和維多利亞藍(它們的脂水分配系數(shù)分別與利多卡因和布比卡因相近，濃度分別與致命的心臟和神經(jīng)毒性的局麻藥物的血漿濃度一樣)中加入LE，混合后染料水相顏色逐漸變淺，而且染料的脂水分配系數(shù)越高，需要的LE量越多。SAMUELS等[8]觀察發(fā)現(xiàn)，LE能抑制高親脂性三硝酸甘油酯誘導的高鐵血紅蛋白形成，而不能抑制無親脂性的亞硝酸鈉(NaNO2)和部分親脂性的2-氨基-5-羥基甲苯(2-amino-5-hydroxytoluene,AHT)誘導高鐵血紅蛋白形成的作用。

2 恢復細胞能量供應

機體急性中毒后，毒物及其代謝產(chǎn)物能抑制酶的活性，破壞線粒體等細胞器的結構，從而限制三磷腺苷(adenosine triphosphate,ATP)的總產(chǎn)量，導致細胞生理功能異常。LOUCHAMI等[9]觀察到，在ω-3 脂肪酸耗盡的大鼠體內(nèi)Na+-K+-ATP酶活性幾乎全部被抑制，補充魚油LE后能恢復該酶的活性，原因可能是LE的分解產(chǎn)物ω-3 脂肪酸可直接增加線粒體中β-氧化的底物ω-3 脂肪酸，使ATP合成增加，并阻止布比卡因?qū)π募〖毎囊种谱饔茫纳菩募∈湛s力。另外，長鏈脂酰輔酶A(ω-3 脂肪酸的活化形式)需要線粒體內(nèi)膜上肉毒堿脂酰轉移酶(carnitine acetyl transferase, CACT)的轉運作用透過線粒體內(nèi)膜，布比卡因能抑制CACT，使FA的運輸中斷，線粒體中β-氧化的底物FA減少，造成ATP的合成相應減少，而研究發(fā)現(xiàn)LE能減輕布比卡因?qū)ACT的抑制，增加ATP的合成，改善心肌收縮力[10]。

3 抑制線粒體通透性轉換孔(mitochondrial permea-bility transition pore,MPTP)的開放

毒物可通過氧化等中間機制觸發(fā)MPTP的開放，使細胞內(nèi)Ca2+從MPTP進入線粒體基質(zhì)，導致Ca2+超載，誘發(fā)細胞壞死和凋亡。PARTOWNAVID等[11]用LE復蘇布比卡因誘導心臟毒性的大鼠，發(fā)現(xiàn)LE使線粒體內(nèi)ω-3 脂肪酸β-氧化增加，產(chǎn)物H+被轉運到線粒體膜外，使細胞內(nèi)外pH下降，從而抑制MPTP的開放，減輕布比卡因?qū)π募〖毎T導的壞死和凋亡作用。另外，LI等[12]發(fā)現(xiàn)LE可抑制肽酰脯氨酰順反異構酶親環(huán)蛋白D(CypD)的活性，引起蛋白絲氨酸蘇氨酸激酶(Akt)(蛋白激酶B)磷酸化，使糖原合酶激酶3β( GSK-3β)磷酸化，導致GSK-3β失活；CypD和GSK-3β作為MPTP的觸發(fā)因子，LE可使這兩種觸發(fā)因子和MPTP相互作用減弱，有效地抑制MPTP的開放；LE還能增加線粒體Ca2+超載誘導的MPTP開放閾值。

4 抑制N-甲基-D-天門冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid，NMDA)受體的過度興奮

局麻藥可引起神經(jīng)元釋放興奮性氨基酸，使NMDA受體過度興奮，引起細胞外Ca2+經(jīng)激活的NMDA受體通道進入細胞內(nèi)，導致神經(jīng)元內(nèi)Ca2+超載和一氧化氮(nitric oxide,NO)生成增加，形成NMDA-Ca2+-NO通路，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生毒性作用。WEIGT等[13]將NMDA受體的亞基NR1-1a/NR2A轉染到培養(yǎng)的皮質(zhì)神經(jīng)元和腫瘤特異性抗原細胞上，在細胞培養(yǎng)液中加入LE和NMDA等，用全細胞記錄技術研究NMDA受體通道介導的細胞膜電流，觀察到LE能包裹住興奮劑NMDA和協(xié)同興奮劑甘氨酸，或非競爭性地直接作用于NMDA受體，減少NMDA受體電流的產(chǎn)生，抑制NMDA受體過度興奮導致的神經(jīng)毒性，抑制程度取決于LE的濃度。

5 恢復鈉通道電生理活性

MOTTRAM等[14]用含有人類心臟鈉通道的人胚腎細胞(HEK-293cells)和電壓鉗制術研究布比卡因?qū)﹄娚淼挠绊懀l(fā)現(xiàn)布比卡因可抑制電壓門控鈉離子通道，其作用呈劑量依賴性，機制為布比卡因的親脂性使其直接彌散到膜內(nèi)鈉通道結合部位，阻滯鈉通道的開放。來源于LE的FA能結合人類心臟鈉通道406特定位點，影響膜的流動性，減少膜的張力，干擾布比卡因與鈉通道的結合，從而減輕其對鈉通道的阻滯作用。此外，LE還能迅速恢復電壓依賴性鈉通道阻滯藥拉莫三嗪中毒患者的鈉通道電生理活性，減輕心臟異常傳導，如心電圖QRS增寬伴左束支傳導阻滯等[15]。也有人通過膜片鉗技術研究能表達人類Nav1.5的人類胚胎腎臟細胞，發(fā)現(xiàn)LE不影響電壓依賴鈉通道的激活，但是它能誘導一個穩(wěn)態(tài)快速失活后的輕度超極化改變。還發(fā)現(xiàn)LE能使布比卡因誘導失活的鈉通道快速恢復，這可能與LE吸收布比卡因，降低布比卡因的濃度有關[16]。

6 增加鈣通道的活性

過量的鈣通道阻滯藥可直接抑制鈣通道電流而產(chǎn)生毒性作用，引起低血壓、休克、心力衰竭等癥狀。1992年HUANG等[17]發(fā)現(xiàn)長鏈ω-3 脂肪酸能直接作用于鈣通道附近的脂質(zhì)位點或鈣通道蛋白，激活心室肌的鈣通道，使劑量依賴的鈣通道電流增加。同時，長鏈FA還能增加花生四烯酸(arachidonic acid,AA)，促進白三烯(A4、B4、C4、D4)和前列腺素(E2、F2a)的生成，間接地激活心室肌的鈣通道。BANIA等[18]建立維拉帕米中毒狗模型，發(fā)現(xiàn)“標準復蘇+LE方案”比單獨標準復蘇更有利于增加染毒狗的平均動脈壓和存活率。認為LE可直接增加鈣通道活性，提高心肌細胞內(nèi)鈣水平，增強心肌收縮力，緩解鈣通道阻滯藥的毒性作用。

7 下調(diào)一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)的表達，減少NO的生成

有機磷等急性中毒后，NOS和NO生成增加，引起血管舒張，血壓下降。ILAN等[19]將體外肝細胞放入LE中，發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)NO的生成量減少67%，活性氧增加250%，并且誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)表達分別減少了37%和67%。推測LE可通過提高細胞內(nèi)活性氧水平(長時間的氧化應激)，抑制肝細胞生成NO，還能部分通過核因子活化B細胞κ輕鏈增強子(NF-κB)途徑下調(diào)NOS基因的轉錄和蛋白質(zhì)的合成。HUANG等[20]還發(fā)現(xiàn)，含ω-3 FA 的LE可通過限制CAT-2 (cationic aminoacid transporter-2)介導L-精氨酸的(NO的生成底物)轉運，下調(diào)iNOS的活性，抑制CAT-2和iNOS mRNA的表達，顯著地減少脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)對RAW264.7巨噬細胞的刺激，從而使NO的生成減少。

8 抑制炎癥反應

急性中毒患者易并發(fā)全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，甚至導致多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)。給予健康志愿者LE后，F(xiàn)A可改變基因/蛋白的表達，誘導線粒體膜去極化，伴隨細胞色素C的釋放，減少ATP/ADP比率，使磷脂酰絲氨酸(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),最終導致淋巴細胞和中性粒細胞的凋亡，使血中淋巴細胞和中性粒細胞數(shù)減少[21]。LE還可以通過不同的細胞內(nèi)信號通路，明顯地抑制單核細胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α和白細胞介素(interleukin，IL)-1、IL-1β、IL-6和IL-8等炎性遞質(zhì)[22]。在LPS刺激的巨噬細胞(MΦ)模型中，發(fā)現(xiàn)含ω-3 FA的 LE能明顯地減少核轉錄因子活化,尤其減少NF-κB和AP-1的活化，使iNOS基因表達受限，NO(免疫信使)生成減少，從而抑制炎癥反應[23]。LE中的ω-3多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)可以與AA在同一酶反應系統(tǒng)中競爭性代謝，引起炎性遞質(zhì)減少。同時，ω-3 PUFAs能改變細胞膜上脂筏(lipid rafts)的脂肪環(huán)境，使脂筏中的部分受體蛋白(IL-2Rα、IL-2Rβ、IL-2Rγc)移位到可溶膜組分中并抑制Jak1、Jak3、磷酸酪氨酸蛋白表達水平，還能使脂筏上的信號傳導及轉錄激活因子(signal transducers and activators of transcription, STAT)5a和5b蛋白移位到可溶膜組分，抑制磷酸化STAT5的表達，從而產(chǎn)生抗炎作用[24]。

9 其他

STEPNIAKOWSKI等[25]發(fā)現(xiàn)來源于LE的FA能增加血管α腎上腺素受體的敏感性，提高血管阻力，使血壓升高。YAMAGUCHI等[26]發(fā)現(xiàn)LE能抑制不含脂肪的過量全靜脈營養(yǎng)液(total parenteral nutrition,TPN)肝臟中細胞色素P450mRNA的下調(diào)，對肝臟具有保護作用。SHI等[27]觀察到LE能促進大鼠體內(nèi)布比卡因的代謝，加速清除組織中的布比卡因，減輕其毒性。ARISUE等[28]還發(fā)現(xiàn)靜脈輸入含ω-3FA的LE能減輕大鼠氧化應激時組織損害的嚴重程度。另外，SUKHOTNIK等[29]發(fā)現(xiàn)短期LE腸外營養(yǎng)可減少腸道黏膜損傷，維持結腸的正常功能和結腸上皮細胞的形態(tài)和功能，抑制大鼠腸缺血-再灌注損傷所致的腸上皮細胞凋亡。

綜上所述，目前，針對于LE救治親脂類毒物中毒的解毒機制主要圍繞脂質(zhì)池理論、恢復細胞能量供應、抑制MPTP開放、抑制NMDA受體的過度興奮、抑制炎癥反應、恢復鈉通道電生理活性、增加鈣通道的活性、下調(diào)NOS的表達、減少NO的生成等來展開研究，其中部分機制仍不清楚。另外，是否還有其他機制存在，也有待于進行更深入的研究。隨著LE解毒機制的不斷完善和進一步明確，LE在救治親脂類毒物中毒方面將會有更為廣泛的臨床應用前景。

[1]RUSSELL R.Alleviation of barbiturate depression by fat emulsion[J].Anesth Analg，1962，41(2)：582-585.

[2] WEINBERG G L,VADEBONCOUER T,RAMARAJU G A，et al.Pretreatment or resuscitation with a lipid infusion shifts the dose-response to bupivacaine- induced asystole in rats[J].Anesthesiology, 1998, 88(4)：1071-1075.

[3] WEINBERG G,RIPPER R,FEINSTEIN D L，et al.Lipid emulsion infusion rescues dogs from bupivacaine-induced cardiac toxicity[J].Reg Anesth Pain Med,2003,28(3)：198-202.

[4] WEINBERG G L,RIPPER R,MURPHY P，et al.Lipid in-fusion accelerates removal of bupivacaine and recovery from bupivacaine toxicity in the isolated rat heart[J].Reg Anesth Pain Med,2006,31(4)：296-303.

[5] MAZOIT J X,LE GUEN R,BELOEIL H，et al.Binding of long-lasting local anesthetics to lipid emulsions[J].Anesthesiology,2009,110(2)：380-386.

[6] FRENCH D,SMOLLIN C,RUAN W，et al.Partition cons-tant and volume of distribution as predictors of clinical efficacy of lipid rescue for toxicological emergencies[J].Clin Toxicol (Phila), 2011, 49(9)：801-809.

[7] PAPADOPOULOU A,WILLERS J W,SAMUELS T L，et al.The use of dye surrogates to illustrate local anesthetic drug sequestration by lipid emulsion： a visual demonstration of the lipid sink effect[J].Reg Anesth Pain Med,2012,37(2)： 183-187.

[8] SAMUELS T L,WILLERS J W,UNCLES D R，et al.Invitrosuppression of drug-induced methaemoglobin formation by intralipid(R) in whole human blood： observations relevant to the “l(fā)ipid sink theory”[J].Anaesthesia, 2012,67(1)：23-32.

[9] LOUCHAMI K,ZHANG Y,OGUZHAN B，et al.Rapid cha-nges in liver lipid composition and pancreatic islet K+handling and secretory behaviour provoked by the intravenous administration of a medium-chain triglyceride： fish oil emulsion to long-chain polyunsaturated omega3 fatty acid-depleted rats[J].Int J Mol Med, 2006,18(6)：1047-1055.

[10] WONG G K,CRAWFORD M W.Carnitine deficiency incre-ases susceptibility to bupivacaine-induced cardiotoxicity in rats[J].Anesthesiology,2011,114(6)： 1417-1424.

[11] PARTOWNAVID P,UMAR S,LI J，et al.Fatty-acid oxida-tion and calcium homeostasis are involved in the rescue of bupivacaine-induced cardiotoxicity by lipid emulsion in rats[J].Crit Care Med,2012,40(8)：2431-2437.

[12] LI J,IORGA A,SHARMA S，et al.Intralipid, a clinically safe compound, protects the heart against ischemia-reperfusion injury more efficiently than cyclosporine-A[J].Anesthesiology, 2012, 117(4)： 836-846.

[13] WEIGT H,GEORGIEFF M,BEYER C，et al.Lipid emul-sions reduce NMDA-evoked currents[J].Neuropharmacology,2004,47(3)：373-380.

[14] MOTTRAM A R,VALDIVIA C R,MAKIELSKI J C.Fatty acids antagonize bupivacaine- induced I(Na) blockade[J].Clin Toxicol (Phila),2011,49(8)：729-733.

[15] CASTANARES-ZAPATERO D,WITTEBOLE X,HUBER-LANT V，et al.Lipid emulsion as rescue therapy in lamotrigine overdose[J].J Emerg Med,2012,42(1)：48-51.

[16] NADROWITZ F,STOETZER C,FOADI N，et al.The disti-nct effects of lipid emulsions used for "lipid resuscitation" on gating and bupivacaine-induced inhibition of the cardiac sodium channel Nav1.5[J].Anesth Analg,2013,117(5)：1101-1108.

[17] HUANG J M, XIAN H, BACANER M.Long-chain fatty acids activate calcium channels in ventricular myocytes[J].Proc Natl Acad Sci USA，1992，89(14)： 6452-6456.

[18] BANIA T C,CHU J,PEREZ E，et al.Hemodynamic effects of intravenous fat emulsion in an animal model of severe verapamil toxicity resuscitated with atropine, calcium, and saline[J].Acad Emerg Med,2007,14(2)：105-111.

[19] ILAN E,TIROSH O,MADAR Z.Triacylglycerol-mediated oxi-dative stress inhibits nitric oxide production in rat isolated hepatocytes[J].J Nutr,2005,135(9)： 2090-2095.

[20]HUANG Q,HUANG C,ZHAO Y，et al.LPS-stimulated RAW264.7 macrophage CAT-2-mediated l-arginine uptake and nitric oxide biosynthesis is inhibited by omega fatty acid lipid emulsion[J].J Surg Res,2013,179(1)：211-217.

[21] CURY-BOAVENTURA M F,GORJAO R,DE LIMA T M，et al.Toxicity of a soybean oil emulsion on human lymphocytes and neutrophils[J].J Parenter Enteral Nutr,2006, 30(2)：115-123.

[22]MAYER K,MEYER S,REINHOLZ-MUHLY M，et al.Short-time infusion of fish oil-based lipid emulsions, approved for parenteral nutrition, reduces monocyte proinflammatory cytokine generation and adhesive interaction with endothelium in humans[J].J Immunol, 2003,171(9)： 4837-4843.

[23] ALDRIDGE C,RAZZAK A,BABCOCK T A，et al.Lipopo-lysaccharide-stimulated RAW 264.7 macrophage inducible nitric oxide synthase and nitric oxide production is decreased by an omega-3 fatty acid lipid emulsion[J].J Surg Res,2008, 149(2)： 296-302.

[24] 扶志敏,王正.ω-3多不飽和脂肪酸抗炎機制研究進展[J].醫(yī)藥導報,2009,28(9)： 1174-1176.

[25] STEPNIAKOWSKI K T,SALLEE F R,GOODFRIEND T L，et al.Fatty acids enhance neurovascular reflex responses by effects on alpha 1-adrenoceptors[J].Am J Physiol, 1996,270(6 Pt 2)： 1340-1346.

[26] YAMAGUCHI M,YAMAUCHI A,NISHIMURA M，et al.Soybean oil fat emulsion prevents cytochrome P450mRNA down-regulation induced by fat-free overdose total parenteral nutrition in infant rats[J].Biol Pharm Bull, 2005,28(1)：143-147.

[27] SHI K,XIA Y,WANG Q，et al.The effect of lipid emulsion on pharmacokinetics and tissue distribution of bupivacaine in rats[J].Anesth Analg,2013,116(4)：804-809.

[28] ARISUE A,SHIMOJIMA N,TOMIYA M，et al.Effect of an omega-3 lipid emulsion in reducing oxidative stress in a rat model of intestinal ischemia-reperfusion injury[J].Pediatr Surg Int,2012,28(9)：913-918.

[29] SUKHOTNIK I,SLIJPER N,POLLAK Y et al.Parenteral omega-3 fatty acids (Omegaven) modulate intestinal recovery after intestinal ischemia-reperfusion in a rat model[J].J Pediatr Surg, 2011, 46(7)：1353-1360.

DOI 10.3870/yydb.2015.05.019

2014-07-02

2014-10-09

吳明正(1988-)，男，湖北咸寧人，在讀碩士。電話： (0)18213064070，E-mail：wmzcmgl@163.com。

陳安寶(1968-)，男，云南昆明人，主任醫(yī)師，教授，碩士生導師，學士，研究方向：急危重癥與中毒。電話：0871-65352825，E-mail：yiyeecab@sina.com。

R979.3；R969

A

1004-0781(2015)05-0636-04