文摘
有机磷农药中毒(OP)是一个重要的全球问题。研究新的解毒剂这些乙酰胆碱酯酶抑制剂,甚至最佳剂量目前的疗法,因为缺乏标准化的动物模型。在这项研究中,我们试图描述的影响有机磷农药对乙酰胆碱酯酶对硫磷在纯种老鼠模型,包括全面的医疗护理。方法。雄性Wistar鼠气管插管,机械通风,然后用20毫克/公斤中毒和静脉对硫磷60毫克/公斤。在发展中中毒的迹象,老鼠接受标准的急救护理,包括阿托品、氯解磷定,咪达唑仑,48小时。乙酰胆碱酯酶活性测定连续8天之后中毒。结果。剂量的硝苯硫磷酯,乙酰胆碱酯酶最大萧条发生在3小时后中毒。乙酰胆碱酯酶恢复到近50%的基线活动20毫克/公斤队列的第四天,第五天的40和60毫克/公斤军团。在第八天,大多数老鼠的乙酰胆碱酯酶恢复到大约70%的基线。这些数据应该是有用的在发展中急性有机磷农药中毒的啮齿动物模型。
1。介绍
有机磷农药(OPs)在1930年代发明的。到2000年,大约10亿磅的杀虫剂使用每年在美国,估计在全球范围内使用超过55亿英镑(1]。OP农药不可逆结合,抑制乙酰胆碱酯酶(疼痛)。疼痛是一种酶,这种酶催化分解乙酰胆碱(Ach)胆碱和醋酸。在神经传递,ACh从突触前神经元释放到突触间隙和突触后膜上乙酰胆碱受体结合,从而传播信号的神经。疼痛(位于神经肌肉接点中央和周围神经组织和红细胞)终止水解ACh的神经信号传输(2]。因此,由OP杀虫剂会导致疼痛抑制分散积累课时。增加空调采暖体现强烈的胆碱能综合症:心动过缓;中央呼吸衰竭;bronchorrhea和支气管痉挛(3- - - - - -5]。检查时间的疼痛OP中毒后,我们需要克服这种急性胆碱能综合征。出于这个原因,老鼠需要支持机械通风和综合治疗。
部分原因是OP杀虫剂用于这样一个很大程度上在发展中国家,由于有机磷农药中毒有显著的死亡率。世界卫生组织估计,每年有超过300万人罹患农药中毒,病死率高达10% (6]。这些数字不考虑估计杀虫剂自体中毒占全球每年有超过250000人死亡,约占世界三分之一的自杀(7]。除了急性死亡,现在知道重要的发病率等有机磷农药中毒后出现肌肉无力和神经认知功能障碍(8- - - - - -10]。
困难的一部分在研究OP的急性和慢性影响OP中毒的农药是缺乏动物模型和罕见的报告疼痛活动和变量的计量和各种农药的配方11,12]。本调查的目的是确定疼痛的影响各种剂量的剧毒有机磷农药对硫磷,为了确定对硫磷的LD50验证有机磷农药中毒啮齿动物模型中利用综合重症监护治疗。
2。材料和方法
雄性Wistar鼠体重200 - 350通用(查尔斯河实验室,威明顿,MA)被安置在对,保持在12:12:黑暗周期,并提供食物和水随意。Parathion-ethyl (Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)是在三个不同剂量:20毫克/公斤,40毫克/公斤,60毫克/公斤。科学文献不一致时,确定有毒的LD50 OPs在动物模型。例如,不同菌株的啮齿动物已使用;有机磷农药已经由各种路线;最重要的是,综合药物治疗(包括机械通风)很少被利用。值得注意的是,对硫磷的LD50报道低至2毫克/公斤的大鼠(13,14]。
老鼠短暂麻醉与异氟烷1 - 2分钟。执行一次麻醉,气管插管使用14 -或16-gauge聚四氟乙烯导管。内部颈静脉导管PE-50油管的肩胛骨之间的放置和隧道皮下注射。24-gauge导管也被放置在一个尾静脉。全身麻醉维持2 - 4%异氟烷和氧化饱和,心率、无创血压、温度和加热垫(反馈)都是被监控的。使用各种啮齿动物进行机械通风通风(哈佛装置,布伦特里,MA)与间歇性capnography。一旦通风稳定,对硫磷管理通过颈静脉导管的剂量20毫克/公斤(20老鼠),40毫克/公斤(35老鼠),或60毫克/公斤(37老鼠)。
当心动过缓发达(定义为从基线降低心率的50%)被作为丸剂量的阿托品0.1或0.6毫克/公斤,后跟一个连续注入40或250微克/公斤/小时通过颈静脉。为了模仿人类中毒的情况下,综合使用药物治疗,0.125毫克/公斤的咪达唑仑(帕特森兽医供应,德文斯,MA)皮下注射,每4小时。氯解磷定(2-PAM Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)管理是一剂15毫克/公斤或90毫克/公斤每6小时通过尾静脉。高剂量的阿托品和解磷定是基于最近来自美国国立卫生研究院的指导使用导致的人类药物剂量的修改(15]。磷定剂量间隔选择基于典型的剂量方案在美国使用。因为磷定是标准疗法在美国,机构的动物保健和使用委员会麻省大学医学院与利用磷定只批准了这项研究。维护静脉注射生理盐水液(1.5 mL / kg / h不断)通过尾静脉途径给予和37-38摄氏度保持的体温。
24小时后中毒通风机停止了和大鼠气管切开。为了抵消持续胆碱能阿托品迹象是通过隧道不断注入颈静脉导管为另一个24 - 48小时的输液室(Instech,普利茅斯会议上,PA)。在3或4天之后中毒(依赖于老鼠的条件),动物是搬到正常的住房容器。并不是所有的老鼠在中毒模型,但是幸存者被安乐死在中毒后第八天。
动物切测试系统模型610(秦岭研究,辛辛那提,哦)是用来测量疼痛从尾静脉血液表示。动物切测试系统是一种验证桌面疼痛测量系统,允许从10疼痛的决心μ我的血液。疼痛试剂> 95%特定由于添加特定的等离子体抑制剂butyrylcholinesterase (PChE) As1397 (10 - (a-diethylaminopropionyl)吩噻嗪)。为了最小化任何对硫磷之间的相互作用,磷定,和疼痛,所有血液样本进行了分析后立即获得血液。
所有统计分析与软件版本4 GraphPad棱镜(GraphPad软件,圣地亚哥,CA)。
3所示。结果
的20大鼠给予20毫克/公斤对硫磷,10天8幸存下来。在40毫克/公斤,14个老鼠35幸存下来,和60毫克/公斤对硫磷9老鼠的37幸存了下来。图1是一个kaplan meier存活曲线和不同剂量的对硫磷中毒后。
没有生存的老鼠对硫磷剂量从20到60毫克/公斤,几乎所有人(93%)死在24小时内中毒或直接拔管的时间(1 - 2小时内)。老鼠死了在一天6 40毫克/公斤对硫磷组。两个老鼠死在第三天,一个老鼠死了6天在60毫克/公斤对硫磷组。因为nonsurviving老鼠通常在24小时内死于中毒,不再疼痛可以获得数据。然而,疼痛活动既不低也不nonsurvivors更快的抑制。此外,这些动物通常看起来很弱,但没有比幸存的老鼠胆碱能的迹象。
疼痛活动在8天之后所有对硫磷中毒剂量在老鼠如图2。疼痛恢复到近50%的基线活动20毫克/公斤队列的第四天,第五天的40和60毫克/公斤军团。在第八天,大多数老鼠的疼痛恢复到大约70%的基线。
图3显示疼痛活动结束后的第一个24小时内所有老鼠和对硫磷对硫磷中毒剂量20毫克/公斤60毫克/公斤。所有老鼠都组合在一起无论剂量收到解磷定(15或90毫克/公斤),因为没有统计上的显著差异观察疼痛活动基于剂量的磷定(数据没有显示)。
所有剂量研究,疼痛减少到最低点在3小时后对硫磷中毒。老鼠在20毫克/公斤对硫磷集团开始恢复疼痛在12小时,而大鼠40和60毫克/公斤组恢复疼痛显著度在24小时后中毒。然而,曲线下的面积(AUC)疼痛活动超过24小时没有统计上的不同在20岁,40岁或60毫克/公斤对硫磷军团。
4所示。讨论
数据从这些研究证明这只老鼠模型中抑制疼痛活动很快以剂量依赖的方式,最低点的疼痛发生在大约3小时之后中毒剂量无关对硫磷管理。在动物还活着中毒8天后,疼痛只有回到大约70%的基线活动,无论对硫磷剂量使用。此外,观察到没有区别动物疼痛活动收到15毫克/公斤或2-PAM 90毫克/公斤。
这种表面上的冷漠的剂量2-PAM并不出人意料。的真正价值2-PAM治疗急性OP中毒是重要的辩论的主题。从力学上看,解磷定剂量复活OP-inhibited疼痛和改善神经肌肉传递体外模型(16,17]。然而,尽管磷定多年来一直被认为是标准治疗急性OP中毒和已被证明是有益的在一些动物模型(18和人类研究OP中毒19),这些结果并不普遍。例如,一些临床试验未能显示解磷定的好处(或倾向于伤害)患者严重毒害OP杀虫剂(20.- - - - - -23]。虽然可能的原因可能是也可能不是解磷定有益人类中毒OP杀虫剂超出了本文的范围,当然有许多因素同时起作用,包括中毒治疗的时间;有机磷农药的类型(如二甲基对二乙基OP);有机磷农药的亲油性;和剂量的磷定。此外,可能会有磷定的阈剂量和效果,并使用剂量超过这个阈值并不能提高疼痛激活。
急性有机磷农药中毒的一些动物模型存在。与啮齿动物尤为如此,没有先前的研究观察综合治疗包括机械通气。这项研究很重要,因为它允许我们获得生化处理在啮齿动物和生存数据完全相同的毒害人类。发展这些重要的动物模型受到模型的可变性和缺乏学习或报告在这些模型有意义的数据。例如,根据年龄,性别,和啮齿动物物种使用,口服LD50对硫磷的报道之间2毫克/公斤,30毫克/公斤(14]。如此极端的变化使得它几乎不可能得出任何有意义的结论或开发一个现实的动物模型。我们选择剂量的对硫磷跨越这些报道ld50。此外,ld50已报告在动物暴露于对硫磷没有任何药物治疗。但是为了测试新疗法,重要的是要知道LD50动物给予综合治疗。最后,几乎所有的动物研究有机磷农药中毒报告疼痛活动失败。因此,直到现在对硫磷的真正LD50在医疗一直不明。
然而,啮齿动物和其他模型与乙酰胆碱酯酶抑制剂研究一个至关重要的作用。美国食品和药物管理局雇用了所谓“动物规则”以批准治疗旨在减少或防止接触造成的严重或危及生命的条件等“永久禁用有毒代理人,”OP农药、人类功效试验是不可能的或道德的(12]。基于这种动物规则,FDA可以完全依赖动物药效研究提供的证据治疗(24]。虽然动物规则是相对较新,充分利用药物部署,它调用了2003年FDA批准的溴吡斯的明作为神经的预处理剂暴露在军事人员25]。
如预期与任何毒素,有剂量依赖性降低生存在这个模型中,即使急救护理支持。的对硫磷剂量20毫克/公斤,一半的动物存活24小时,中毒后8天。60毫克/公斤对硫磷24.3%的剂量的动物幸存下来:因此,LD75 IV对硫磷大约是60毫克/公斤。这是重要的,因为生存是毒理学研究动物模型:毒素剂量的需要大于单个LD50为了检测临床和最小的动物数量统计上有意义的结果。看来,3 x的LD50对硫磷(即。,60 mg/kg intravenously) may be a reasonable dose for further survival studies.
5。结论
纯种老鼠,对硫磷以剂量依赖的方式抑制疼痛,疼痛的最低点出现在大约3小时之后第四对硫磷政府不管对硫磷剂量使用。使用综合重症监护治疗,包括机械通气、阿托品、解磷定,咪达唑仑,IV LD50对硫磷大约是20毫克/公斤。这些数据将有助于调查人员发展急性OP中毒模型,研究治疗急性中毒的算法。
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突有关的出版。