敌草快
敌草快(英文名:Diquat dibromide,简称:DQ),化学名称1,1'-亚乙基-2,2'-联吡啶二溴盐,是一种非选择性速效灭生性除草剂,属联吡啶类化合物,其分子式为C12H12Br2N2。
敌草快一般以二溴盐形式存在。中国市售多为20%(质量/体积)溶液。纯品敌草快为无嗅黄色结晶,商品化产品通常为深绿色或红棕色。水中溶解度(20℃)为700克/升,微溶于乙醇和羰基溶剂,不溶于非极性有机溶剂。在酸性和中性溶液中稳定,碱性条件下不稳定。敌草快用于棉花、亚麻、苜蓿、车轴草属、羽扇豆属、油料油菜、罂粟、大豆、豌豆、菜豆类、向日葵、谷物、玉蜀黍属、水稻、甜菜和其他作物的收获前干燥脱水;破坏马铃薯茎;啤酒花脱皮。用于葡萄、梨果、核果、灌木浆果、草莓(也用于控制走茎)、柑橘、橄榄树、啤酒花、蔬菜、观赏植物、灌木和其他作物,防除一年生阔叶禾本科杂草。可防除水面和水下的水生杂草及非耕地杂草。在甘蔗上可防除杂草和控制抽穗。
世界卫生组织(WHO)将敌草快分类为中等毒性农药。敌草快中毒多为经消化道摄入,其他途径接触较少见。其中毒尚无特效解毒剂。应尽早采取措施清除毒物、加快已吸收毒物的排泄是治疗急性敌草快中毒的基础。
简介
敌草快是原英国卜内门化学工业有限公司研究开发的联吡啶类触杀灭生性除草剂,也可以用作植物生长调节剂。其由2,2'-联吡啶和1,2-1,2-二溴乙烷为原料反应制备获得。其对植物的脂类合成和叶绿体的双层膜结构具有极强的破坏力,使光合作用终止,植物迅速失水,枯萎死亡。
理化性质
敌草快化学名为1,1’-亚乙基2,2’-联吡啶,一般以二溴盐形式存在。中国市售多为20%(质量/体积)溶液。纯品敌草快为无嗅黄色结晶,商品化产品通常为深绿色或红棕色。水中溶解度(20℃)为700克/升,微溶于乙醇和羰基溶剂,不溶于非极性有机溶剂。在酸性和中性溶液中稳定,碱性条件下不稳定。
(以上内容参考资料来自:)
作用机理
应用
敌草快用于棉花、亚麻、苜蓿、车轴草属、羽扇豆属、油料油菜、罂粟、大豆、豌豆、菜豆类、向日葵、谷物、玉蜀黍属、水稻、甜菜和其他作物的收获前干燥脱水;破坏马铃薯茎;啤酒花脱皮。用于葡萄、梨果、核果、灌木浆果、草莓(也用于控制走茎)、柑橘、橄榄树、啤酒花、蔬菜、观赏植物、灌木和其他作物,防除一年生阔叶禾本科杂草。可防除水面和水下的水生杂草及非耕地杂草。在甘蔗上可防除杂草和控制抽穗。剂量400~1000克/公顷。与碱性物质、阴离子型表面活性剂(如烷基磺酸盐或烷基芳基磺酸盐)和激素类除草剂的碱金属盐类不相容。
毒性
敌草快属于中等毒类除草剂。大鼠急性经口LD50为231毫克/千克,小鼠急性经口LD50为125毫克/千克。世界卫生组织(WHO)将敌草快分类为中等毒性农药。
毒代动力学
吸收
敌草快可通过消化道、呼吸道、眼或皮肤黏膜途径吸收,肌肉注射、皮下注射、阴道接触等途径亦有报道。敌草快经消化道吸收率<10%,经呼吸道和皮肤吸收率更低,但损伤的皮肤屏障可以使敌草快的吸收率从0.3%增加到3.8%;此外,体外实验证明敌草快吸收入肺组织的速度只有其他季铵化合物(如百草枯)的1/26到1/37。
分布
联吡啶类化合物分布容积大,吸收的敌草快可快速分布至全身。敌草快中毒患者尸检发现:14h死亡患者各组织(体液)敌草快浓度由高至低依次为:尿液>眼内玻璃体液>肺脏>肝脏>脑组织>肾脏;143h死亡患者各组织敌草快浓度由高至低依次为:肝脏>骨骼肌>肺脏>肾脏>脑组织>心脏。动物实验证实:敌草快在肺脏的半衰期是百草枯的1/6;对I型肺泡上皮细胞造成轻微的可逆损伤,但对II型肺泡上皮细胞没有损害。
代谢
敌草快在人体内相对稳定,仅少部分在肝脏通过细胞色素P450酶将吡啶环氧化成毒性较低的单吡啶酮和双吡啶酮衍生物进行代谢。有研究发现,肠道菌群可以加速敌草快代谢,主要代谢物单吡啶酮的毒性明显低于敌草快阳离子。
清除
经消化道途径暴露时,大部分(90%~95%)敌草快24h内以原型经粪便排泄,吸收进入血液循环的敌草快及其代谢物在48h内主要经尿液排出。动物实验提示敌草快以灌胃方式染毒大鼠后,约89%的敌草快以原型经粪便,另有6%的敌草快以原型经尿液排出。
毒理学特性
敌草快吸收率低,但是分布迅速且分布广泛;未吸收的原型主要经粪便排出,吸收后的原型及代谢物主要经尿液排出。与其他季铵化合物相比敌草快进入肺脏的速度慢,排出速度快,对肺泡上皮细胞损伤不严重。
中毒机制
氧化应激
敌草快中毒的主要毒理机制是通过还原-氧化过程在细胞内产生活性氧(reactive 氧 物种,ROS)和活性氮(reactive 氮 species,RNS),导致氧化应激,进而导致细胞功能障碍,且因敌草快氧化还原电势值更高,使其氧化还原能力强于其他除草剂。敌草快产生氧化应激损伤过程。
神经变性
敌草快中毒死亡患者有相似的神经系统病变:包括轴突变性和桥脑髓鞘溶解,这些现象的具体机制仍未明确。另外,动物实验证实敌草快在脑内的氧化应激使多巴胺能细胞发生变性,多巴胺能神经元的形态和数量发生显著变化,并减少了80%以上的多巴胺摄取。
生殖和发育毒性
动物研究显示敌草快可引起生殖和发育毒性,包括大鼠子代出现白内障和眼部病变、肾集合管损伤;小鼠子代骨骼畸形、脐疝;家兔肝、肠和脉管系统发育问题,以及卵泡发育受损,卵母细胞质量下降,产仔数量减少。
中毒诊断
毒物接触史与接触途径
敌草快中毒多为经消化道摄入,其他途径接触较少见。通过详细病史采集,明确患者的毒物接触细节,结合毒物检测定量,用于预后判断。
临床表现
全身毒性
经口摄入大量(200~300mL)敌草快会导致消化道广泛溃疡甚至出血,吸收后快速分布到全身各组织器官,引起以肾、肝为主的多脏器功能障碍。
消化道
消化道症状是早期最突出的临床表现。腐蚀性损害包括口腔灼痛、溃疡、黏膜水肿,食管破裂、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。1~4d内可出现小儿动力性肠梗阻。
肾脏
肾脏是敌草快吸收后主要排泄器官,也是损伤的主要靶器官。中毒死亡患者尸检可见明显肾小管上皮细胞损伤。肾脏损伤严重程度可从单纯蛋白尿到急性肾功能衰竭。
肝脏
敌草快可致肝损伤,表现为转氨酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶以及胆红素等的升高。
中枢神经系统
敌草快对中枢神经细胞具有毒性作用,中枢神经系统症状相对常见,表现为头晕、嗜睡、抽搐、昏迷,也可表现为兴奋、烦躁不安及定向力障碍,部分患者影像学可有脑水肿、脑干梗死或出血。
呼吸系统
敌草快造成的肺内渗出性病变程度轻;而气道内直接给药时,敌草快要达到百草枯剂量的16倍才能导致程度相近的肺损伤。未见敌草快致肺纤维化的确定性证据。暴发性中毒死亡患者也有肺部浸润渗出、肺水肿等表现,以及需要机械通气的报道。敌草快在人体内对呼吸系统的影响,需要进一步观察。临床上一旦患者出现低氧血症、影像学有弥漫性渗出性改变,有必要进行毒物检测。
血液系统
早期可出现白细胞总数显著增加、中性粒细胞增多。有个案报道存活患者发生全血细胞减少和血小板减少,尚不确定是否与血液灌流和血液透析有关。
局部损伤
完整的皮肤是阻止敌草快吸收的有效屏障。皮肤接触后产生局部腐蚀性损伤,眼部接触可出现结膜充血水肿、水痘形成、麦粒肿表现。有病例报道局部黏膜(阴道)接触稀释的敌草快溶液(20mL,6%)也可导致全身毒性效应。
中毒治疗
敌草快中毒尚无特效解毒剂。鉴于敌草快中毒患者预后和中毒剂量存在明显的相关性,尽早采取措施清除毒物、加快已吸收毒物的排泄是治疗急性敌草快中毒的基础。
终止毒物吸收
经消化道摄入
口服中毒患者应积极行胃肠道毒物清除,主要措施包括:洗胃、吸附、导泻和全肠灌洗。建议尽早洗胃,1h内对毒物清除的效果最佳;对有胃排空障碍或摄入量大的患者,6h仍可考虑洗胃;吸附剂:如活性炭(成人50g,儿童2g/kg)或15%白陶土溶液(2g/kg,最大剂量150g)或蒙脱石散(30g)能够减少毒物从胃肠道吸收;洗胃完毕后给予导泻剂:如20%甘露醇、硫酸镁等,必要时采取聚乙二醇电解质溶液进行全肠灌洗(whole bowel irrigation,WBI)。注意肠梗阻是活性炭、导泻和WBI治疗的禁忌证。
局部接触
对于皮肤、眼、鼻粘膜等局部接触敌草快时,应脱去污染的衣物,立即用清水彻底冲洗接触部位的残余农药,尽快就诊。
促进毒物排泄
清除循环中敌草快的主要措施为:强化利尿,血液灌流和血液透析。
补液利尿
敌草快水溶性强,吸收后可迅速自尿液排泄。维持肾脏本身的功能,增强肾脏排泄是治疗的重要方法。当肾脏功能处于正常范围时,通过扩充血容量,增加尿量,达到促进毒物排泄的目的。方法:①快速大量补液;②补液同时给予速尿20mg静脉注射,根据尿量酌情追加剂量。对心、肺、肾功能不全者慎用。
清除毒物
理论上血液透析和血液灌流均可以清除敌草快,但尚无足够的临床证据支持此治疗可以改善预后。血液净化在敌草快中毒中的应用主要有以下三个方面:①清除毒物;②稳定内环境;③肾脏功能替代。针对敌草快毒物清除,血液灌流效果优于血液透析;对于循环不稳定者,应行连续性肾脏替代医疗(CRRT)。血液净化治疗建议在毒物暴露后的2~4h内开展。
药物治疗
敌草快相关药物治疗的研究证据有限。临床用药主要围绕抗氧化、清除炎症介质、防治脏器功能损伤等三个方面。
抗氧化和清除氧自由基
抗氧化剂作用包括:①活性氧清除;②防止活性氧生成;③氧自由基损伤的修复。理论上能减轻敌草快引起的毒性效应。中国临床常用药物主要有:
N-乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)
NAC分子中的活性巯基(-SH)本身具有清除氧自由基作用;此外,NAC作为小分子物质,易于进入细胞内,脱乙酰后成为谷胱甘肽合成的前体,有效补充细胞内还原型谷胱甘肽水平。并在肾脏、肝脏、肺组织内有较高浓度分布。建议选用静脉剂型,150mg/(千克d)。治疗过程中应严格控制给药速度(输注时间大于2小时),主要不良反应为与输注速度相关的过敏和类过敏反应。
还原型谷胱甘肽(Glutathione,G-SH)
还原型谷胱甘肽是细胞内主要的、直接的还原剂,有报道可以减轻敌草快诱导的氧化应激。按照说明书推荐剂量使用。
褪黑素
褪黑素是一种广谱抗氧化剂,能够有效清除氧自由基。动物实验证实其可预防敌草快诱导的急性肝肾毒性,临床可尝试使用。
维生素C
作为抗氧化剂,维生素C亦可用于治疗急性敌草快中毒。推荐剂量:3-5g/d。
清除炎症介质
糖皮质激素和免疫抑制剂:应用甲基强的松龙或联合环磷酰胺治疗缺乏确定性毒检依据的急性敌草快中毒。未见推荐使用糖皮质激素和免疫抑制剂的文献资料。没有证据表明使用大剂量糖皮质激素和环磷酰胺对于急性敌草快中毒治疗有效。
参考资料
急性敌草快中毒诊断与治疗专家共识.中华急诊医学杂志.2025-01-15
敌草快.中国大百科全书.2025-01-15
敌草快.利尔化学官网.2025-01-16
急性敌草快中毒诊断与治疗专家共识.中华急诊网.2024-03-07