百草枯和敌草快的理化性质

百草枯化学名称是 1,1’- 二甲基 -4,4’- 联吡啶阳离子盐，属水溶性、小分子物质，一般为二氯化合物或双硫酸甲酯，固体纯品为白色晶体，生产时常加入警戒色(大多为墨绿色或蓝绿色)、臭味剂、催吐剂和增稠剂。详细理化性质见表 3。

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。我国目前市售多为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。

敌草快与百草枯在理化性质等方面的。

参数

敌草快

百草枯

化学名称

1,1’-亚乙基-2,2’-联吡啶

1,1’-二甲基-4,4’-联吡啶

化学式

C12H12N22+（离子）

C12H14N22+（离子）

C12H12Br2N2（二溴化合物）

C12H12Cl2N2（二氯化合物）

分子量

184.24（离子）

186.25（离子）

344.05（二溴化合物）

257.16（二氯化合物）

物理状态

无嗅，黄色（纯盐）

无嗅，白色（纯盐）

易溶于水，微溶于甲醇

吸湿性粉末

难溶于非极性有机溶剂

 

稳定性

中性和酸性溶液中相对稳定

中性和酸性溶液中稳定

碱性条件和光照下不稳定

易被碱性（pH>12）溶液水解

pH（20°C）

6.68

6.5~7.5

溶解度（20°C）

718 g/L（pH=7.2）

700 g/L

油水分布系数(LogP)

-4.60

-4.20

氧化还原电位（E0）

-349 mV

-446 mV

半衰期( t 1 / 2 )

暂无数据

(3.90±1.85) h（大鼠，灌胃）

半数致死量(LD50)

231 mg/kg (大鼠，灌胃)

150 mg/kg（大鼠，灌胃）

WHO农药分类

中等毒性

中等毒性，但备注致命风险

我国农药毒性分级

中等毒性

剧毒性

血浆达峰时间（Tmax）

(0.9±0.3) h（大鼠，灌胃）

(1.00±1.57) h（大鼠，灌胃）

蛋白结合率

暂无数据

<5%（体外试验）

表观分布容积(Vd)

暂无数据

1.2～1.6 L/kg（人体，口服）

百草枯和敌草快中毒的毒代动力学

参数

    敌草快

    百草枯

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。 百草枯可经消化道、呼吸道和皮肤吸收，其中消化道是最常见的途径 (81.29%)。经口摄入的百草枯主要吸收部位是小肠，吸收率为 5%~15%，食物的摄入可减少百草枯的吸收，百草枯对胃肠道的广泛腐蚀损伤会增加其吸收，尽管百草枯的吸收率不高，但吸收速度快，血浆浓 度 0.5~4.0 h 可达到峰值 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；3h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。 吸收入血的百草枯可迅速随血液分布至全身各组织器官，其表观分布容积为 1.2~1.6 L/kg，分布半衰期为5 h。肺是百草枯损伤的主要靶器官，百草枯可被 I 型及 II 型肺泡上皮细胞主动摄取，导致其在肺中的浓度可达血浆中浓度的 6~10 倍。肌肉被视为体内百草枯的存储库，可缓慢释放百草枯入血，这可能是百草枯中毒数周后有些患者的血浆或尿液中仍可检测出百草枯的主要原因。 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。 吸收入血的百草枯与血浆蛋白结合少(<5 %)，基本呈游离状态，很少在体内代谢，消除半衰期为84h。 排泄 经消化道途径暴露时，大部分(90%~95%)敌草快24 h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48 h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。 经口摄入的百草枯未被胃肠道吸收的部分经粪便排出; 被胃肠道吸收入血的部分在体内很少降解，主要以原形随尿液排出，也有微量随乳汁和胆汁排出。肾功能正常时，血液中 90% 的百草枯可在 24 h 内经尿液排出，10% 进入组织再次缓慢释放入血; 当肾功能受损时，百草枯清除率可降低10~20 倍。

百草枯和敌草快中毒的毒理机制

参数

          百草枯

参数

          百草枯

氧化应激  百草枯的主要致病机制是氧化应激反应。百草枯进入机体后消耗各器官的还原酶，使氧化和抗氧化反应失衡，产生大量氧自由基，破坏细胞膜和细胞结构引起细胞损伤，对机体造成损害 。 线粒体损伤  百草枯进入线粒体后，会被电子传递链中的复合物I还原，形成单价百草枯自由基阳离子，与氧气反应形成超氧化物，进而使线粒体内膜脂质过氧化，造成线粒体功能紊乱。此外，百草枯进入细胞后可诱导线粒体膜通透性增加(活性氧过量、Ca2+ 超载等原因)，导致膜去极化、解耦联和基质肿胀，引起线粒体不可逆损伤，最终导致细胞坏死或凋亡。 免疫和炎症失衡  百草枯中毒可引起免疫细胞过度激活和细胞因子失衡。包括免疫细胞在内的多种细胞(中性粒细胞、肺巨噬细胞和肺成纤维细胞等)及其产生的细胞因子(白介素、肿瘤坏死因子-α、转化生长因子-β 和血管内皮生长因子等)形成复杂的调节网络，共同参与调控百草枯导致的早期炎症反应和后期肺纤维化。 DNA损伤及细胞凋亡 百草枯可导致DNA损伤，引起核浓缩和 DNA 碎片化，造成基因的异常表达和细胞凋亡程序的启动 。 参数 敌草快 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 oxygen species,ROS)和活性氮 (reactive nitrogen 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位值更高，使其氧化还原能力强于其他除草剂 。 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。

百草枯和敌草快中毒的诊断

参数

    敌草快

    百草枯

服用或接触史 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。 临床常见百草枯中毒为消化道吸收，多为自服或误服，注射途径极为少见。一般情况下，完整的皮肤能够有效阻止百草枯的吸收，但长时间接触、阴囊或会阴部被污染、破损的皮肤大量接触，仍有可能造成全身毒性。 消化系统 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，食道损伤、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。1～4 d 内可出现麻痹性肠梗阻。 百草枯腐蚀性较强，可导致口腔和咽部疼痛、灼烧感、发音困难、吞咽困难、黏膜糜烂溃疡以及食管黏膜表层剥脱症 [17-18]，还能引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻，甚至呕血、便血等胃肠道症状，严重者可并发食管和胃穿孔 [18-20]。百草枯可导致肝脏肿大、黄疸及肝功能各项指标异常，严重者可出现肝衰竭。此外，百草枯中毒还可导致胰腺损伤，表现为腹痛，淀粉酶、脂肪酶升高，且胰 酶越高预后越差 。 呼吸系统 动物研究表明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 。目前为止，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。 百草枯靶向作用于肺，前期主要表现为急性肺损伤，后期表现为进行性肺纤维化。中重型患者呈亚急性过程，多在 3~7 d 左右出现胸闷、气短，常在 14~21 d 呼吸困难达到高峰，肺功能明显受损，此后发生肺纤维化，多死于呼吸衰竭; 暴发型患者病情进展迅速，有的患者1d 内即可出现肺水肿、肺出血和胸腔积液等，常在数小时至数天内死于循环衰竭或(和)急性呼吸窘迫综合征; 少数患者可出现气胸、纵隔及皮下气肿等并发症 。 泌尿系统 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。肾损害严重程度可从单纯蛋白尿到急性肾功能衰竭。 百草枯主要以原形经肾脏排出，其在肾脏 的分布仅次于肺，早期甚至高于肺，肾损伤常早于肺损伤，与患者预后关系密切 。可出现蛋白尿、血尿，血肌酐和尿素氮升高，严重者可发生急性肾衰竭 。 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。 百草枯的急性神经毒性多见于严重中毒患者，表现为头痛、头晕、嗜睡、烦躁不安、手震颤、抽搐、意识障碍和认知能力下降等症状。 循环系统   百草枯可引起心脏自主神经失衡和心脏电生理改变，损害心功能导致中毒性心肌炎，表现为胸闷、心悸、血压下降、心电图 ST 段和 T 波改变，严重者甚至猝死。百草枯中毒后血液呈高凝状态，长期卧床可能增加血栓形成风险 。

百草枯和敌草快中毒的诊断标准

根据百草枯接触史、临床表现特点、实验室检查和毒物检测进行急性百草枯中毒的临床诊断。满足下列①②任意一条即可诊断为百草枯中毒，只满足③要考虑到百草枯 中毒的可能。

①百草枯接触史明确，特别是口服摄入途径，即使临床症状轻微; ②血、尿中检出百草枯; ③典型临床表现， 即早期化学性口腔炎、上消化道刺激腐蚀表现，肾、肝、 胰腺等器官功能受损，随后出现肺部损伤。

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。