世界四大神经性毒气名单,神经性毒气生理机制解密(2)

今日新闻2018-10-29王华老师



  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。

  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。

  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」(acyl enzyme)的化学结构,我们以DFP(Diisopropyl phosphorofluoridate)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。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(Nerve impulse)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(acetyl cholinesterase)结合,进行水解反应,形成胆碱(choline)以利回收、重新合成Ach。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,)等来解除乙酰胆碱与受体之作用,就可避免死亡。

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