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神经毒气简介_神经毒气个人资料_神经毒气微博

2016-11-29 00:23:32 科学百科 阅读 2 次

概述/神经毒气 编辑

神经毒气
神经毒气

神经性毒剂属有机磷或有机磷酸酯类化合物(organophosphorus compounds,organoposphates)。这类毒剂特别对脑、膈肌和血液中乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AchE)活性有强烈的抑制作用,致使乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)在体内过量蓄积,从而引起中枢和外周胆碱能神经系统功能严重紊乱。因其毒性强、作用快,能通过皮肤、粘膜、胃肠道及肺等途径吸收引起全身中毒,加之性质稳定、生产容易、使用性能良好,因此成为外军装备的主要化学战剂。

最具代表性的四个神经性毒剂是塔崩(tabun)、沙林(sarin)、梭曼(soman)和维埃克斯(VX)。美军将含有P-CN健和P-F健的前三者称为G类毒剂。代号分别为GA、GB和GD,将含有P-SCH2CH2N(R)2键的化合物称为V类毒剂,如VX、VE、VG、VS及VR等。

1995年3月20日奥姆真理教制作的东京地铁沙林毒气事件,其中采用的沙林,学名为“甲氟磷酸异丙酯”,就是神经毒气的一种,也是毒性最大的有机磷酸酯之一。

生理作用/神经毒气 编辑

沙林可经由皮肤、眼睛接触、呼吸道的吸入或由口食入等途径危害身体,它在极小浓度(LD50=10ug/kg,注一)就可以发挥极大毒性。即使非致死剂量的沙林侵入人体,也会造成瞳孔缩小、在暗处视力困难、胸部紧塞、头痛、恶心以及呕吐等症状。而且这些毒性会在体内累积,如果更大浓度时会使人晕眩、焦虑、心智损伤、肌肉痉挛、呼吸困难,最后导致死亡。

生化机制/神经毒气 编辑

二次大战期间,用来当化学武器与杀虫剂的这类有机磷化合物,提供研究人员一个线索而发现「酰基化酵素」(acylenzyme)的化学结构,我们以DFP(Diisopropylphosphorofluoridate)为模型来解释这个过程。体内的一些水解(hydrolase)可对酯类水解成酸与醇,以提供体内所需生化反应的物质,例如脂肪水解成脂肪酸与甘油,乙酰胆碱(Acetylcholine,Ach)水解成胆碱;而水解反应过程中会在酵素的活化中心,形成所谓酰基化酵素的中间产物(见图四)。反应方程式中水解上丝胺酸的OH基与酯反应形成酰基化酵素,再催化水解作用。不过,DFP会与酯竞争结合水解,因而使得正常酯类无法进行水解反应,如图五所示。

乙酰胆碱是神经传导物质(Neurotransmitter)的一种,传递讯息的神经末梢都内含有乙酰胆碱的小泡。当神经脉冲(Nerveimpulse)要在神经元之间传递时,小泡就会释出乙酰胆碱,乙酰胆碱再越过突触(synapse)与受体结合,刺激更进一步的生化过程;或是Ach与乙酰胆碱酯(acetylcholinesterase)结合,进行水解反应,形成胆碱(choline)以利回收、重新合成Ach,见图六所示。而这一步水解反应相当快,以确保此神经刺激反应非常短。但如果乙酰胆碱酯被外来的化合物抑制了(例如沙林、DFP等有机膦会与乙酰胆碱结合),则乙酰胆碱水解反应就被迫停止了,但此时受体却继续不断地接受乙酰胆碱的刺激而无法水解释回胆碱,如此一来会很快地造成生理上的不平衡,而导致死亡。当然如果此时能迅速利用一些解毒剂如阿托品(atropine,图七)等来解除乙酰胆碱与受体之作用,就可避免死亡。

解毒药剂/神经毒气 编辑

单单吸入微量的沙林气体就足以致命,这是因为此毒性反应极快,在短时间较难有效的控制。至于其解毒方法,可注射阿托品(注二)来减轻症状,以确保免于死亡。

至于活化乙酰胆碱酯之解毒剂方面而言,当乙酰胆碱酯被沙林抑制之后,基本上我们可以利用更强的亲核试剂,如羟胺(NH2OH,hydroxylamine),把接在乙酰胆碱酯上的含膦化合物移开,使得此可以再活化,进行乙酰胆碱的水解反应,如图八所示。

然而单单为了达到解除沙林毒性,羟胺浓度需要量会很高,而此高浓度的羟胺也会造成毒性。因此取代方法是以PAM(pyridinealdoximemethiodide)来治疗。10-6M的PAM相当于IM羟胺之解毒性。除PAM外,应有其他化合物可当神经解毒剂,如obidoxime、HI-6,见图九。这三种解毒剂都含有R2NOH之亲核基,而且每一种解毒剂对不同神经毒剂之解毒效果略有不同。