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神經(jīng)毒氣
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神經(jīng)性毒劑屬有機(jī)磷或有機(jī)磷酸酯類化合物(organophosphorus compounds,organoposphates)。

概 述

神經(jīng)性毒劑對(duì)腦、膈肌和血液中乙酰膽堿酶(acetylcholinesterase,AchE)活性有強(qiáng)烈的抑制作用,致使乙膽堿(acetylcholine,Ach)在體內(nèi)過(guò)量蓄積,從而引起中樞和外周膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)功能嚴(yán)重紊亂。因其毒性強(qiáng)、作用快,能通過(guò)皮膚、粘膜、胃腸道及肺等途徑吸收引起全身中毒,加之性質(zhì)穩(wěn)定、生產(chǎn)容易、使用性能良好,因此成為外軍裝備的主要化學(xué)戰(zhàn)劑。

最具代表性的四個(gè)神經(jīng)性毒劑是塔崩(tabun)、沙林(sarin)、梭曼(soman)和VX毒劑(VX)。美軍將含有鍵和鍵的前三者稱為G類毒劑。代號(hào)分別為和,將含有鍵的化合物稱為V類毒劑,如等。

1995年3月20日奧姆真理教制作的東京地鐵沙林毒氣事件,其中采用的沙林,學(xué)名為“甲磷酸異丙酯”,就是神經(jīng)毒氣的一種,也是毒性最大的有機(jī)磷酸酯之一。

生理作用

沙林可經(jīng)由皮膚、眼睛接觸、呼吸道的吸入或由口食入等途徑危害身體,它在極小濃度就可以發(fā)揮極大毒性。即使非致死劑量的沙林侵入人體,也會(huì)造成瞳孔縮小、在暗處視力困難、胸部緊塞、頭痛、惡心以及嘔吐等癥狀。而且這些毒性會(huì)在體內(nèi)累積,如果更大濃度時(shí)會(huì)使人暈眩、焦慮、心智損傷、肌肉痙攣、呼吸困難,最后導(dǎo)致死亡。

生化機(jī)制

二次大戰(zhàn)期間,用來(lái)當(dāng)化學(xué)武器與殺蟲劑的這類有機(jī)磷化合物,提供研究人員一個(gè)線索而發(fā)現(xiàn)「?;?/a>化酵素」(acyl enzyme)的化學(xué)結(jié)構(gòu),我們以DFP(Diisopropyl phosphorofluoridate)為模型來(lái)解釋這個(gè)過(guò)程。體內(nèi)的一些水解(hydrolase)可對(duì)酯類水解成酸與醇,以提供體內(nèi)所需生化反應(yīng)的物質(zhì),例如脂肪水解成脂肪酸丙三醇乙酰膽堿(Acetylcholine,Ach)水解成膽堿;而水解反應(yīng)過(guò)程中會(huì)在酵素的活化中心,形成所謂?;退氐闹虚g產(chǎn)物。反應(yīng)方程式中水解上絲胺酸的OH基與酯反應(yīng)形成酰基酵素,再催化水解作用。不過(guò),DFP會(huì)與酯競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合水解,因而使得正常酯類無(wú)法進(jìn)行水解反應(yīng),如所示。

乙酰膽堿是神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)(Neurotransmitter)的一種,傳遞訊息的神經(jīng)末梢都內(nèi)含有乙酰膽堿的小泡。當(dāng)神經(jīng)脈沖(Nerve impulse)要在神經(jīng)元之間傳遞時(shí),小泡就會(huì)釋出乙酰膽堿,乙酰膽堿再越過(guò)突觸(synapse)與受體結(jié)合,刺激更進(jìn)一步的生化過(guò)程;或是Ach與乙酰膽堿酯(acetyl cholinesterase)結(jié)合,進(jìn)行水解反應(yīng),形成膽堿(choline)以利回收、重新合成Ach。而這一步水解反應(yīng)相當(dāng)快,以確保此神經(jīng)刺激反應(yīng)非常短。但如果乙酰膽堿酯被外來(lái)的化合物抑制了(例如沙林、DFP等有機(jī)膦會(huì)與乙酰膽堿結(jié)合),則乙酰膽堿水解反應(yīng)就被迫停止了,但此時(shí)受體卻繼續(xù)不斷地接受乙酰膽堿的刺激而無(wú)法水解釋回膽堿,如此一來(lái)會(huì)很快地造成生理上的不平衡,而導(dǎo)致死亡。當(dāng)然如果此時(shí)能迅速利用一些解毒劑如阿托品(atropine,)等來(lái)解除乙酰膽堿與受體之作用,就可避免死亡。

解毒藥劑

單單吸入微量的沙林氣體就足以致命,這是因?yàn)榇硕拘苑磻?yīng)極快,在短時(shí)間較難有效地控制。至于其解毒方法,可注射阿托品來(lái)減輕癥狀,以確保免於死亡。

至於活化乙酰膽堿酯之解毒劑方面而言,當(dāng)乙酰膽堿酯被沙林抑制之后,基本上我們可以利用更強(qiáng)的親核試劑,如羥胺(),把接在乙酰膽堿酯上的含膦化合物移開,使得此可以再活化,進(jìn)行乙酰膽堿的水解反應(yīng),如圖八所示。

然而單單為了達(dá)到解除沙林毒性,羥胺濃度需要量會(huì)很高,而此高濃度的羥胺也會(huì)造成毒性。因此取代方法是以來(lái)治療。的相當(dāng)于IM羥胺之解毒性。除外,應(yīng)有其他化合物可當(dāng)神經(jīng)解毒劑,如 ,見圖九。這三種解毒劑都含有之親核基,而且每一種解毒劑對(duì)不同神經(jīng)毒劑之解毒效果略有不同。

參考資料 >

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