79-43-6/二氯乙酸的毒性

物理性質^【1】

二氯乙酸為無色透明液體，熔點13．5℃，沸點194"12(101．3kPa)，125℃(9．3kPa)，102。C(2．7kPa)，密度d201．5649／era3，dj01．5639／em3。折射率n挈1．456 8，n2。21．465 9。燃燒熱為4．81kJ／g。能溶于水、乙醇及乙醚。二氯乙酸比一氯乙酸的酸性強，觸及皮膚和眼睛能引起烈性燒傷，其蒸氣對呼吸系統(tǒng)有強烈的刺激性。二氯乙酸與一些烷烴形成共沸物。二氯乙酸在不同壓力下的沸點見表2—4，二元共沸混合物的沸點、壓力及組成見表2—5，二氯乙酸與乙酸二元混合物的凝固點見圖2—4。

二氯乙酸 ( DCA)是飲用水氯化消毒代謝副產(chǎn)物鹵乙酸類的一種 ,同時也是許多氯化物的代謝產(chǎn)物 ,毒理學試驗表明其能誘導大鼠、小鼠肝腫瘤發(fā)生率增加。 而在臨床上DCA作為一種藥物對心血管及代謝性疾病具有治療作用。

藥代動力學與代謝研究^【2】

健康成人口服 DCA吸收快速、完全 ,在給藥后 15～ 30min即達到血漿峰濃度 , 20%的 DCA與血漿蛋白結合 ,一次口服或靜脈注射劑量 10mg /kg在 60min以內即可產(chǎn)生降低丙酮酸的效果。 DCA血漿清除和分布情況由于動物品系、年齡、反復染毒或給藥次數(shù)的不同而不同。

DCA表現(xiàn)為限制自身代謝 ,其 C max 在兩次給藥后比僅給一次藥大 ,但是第二次給藥后使 C max 增加的幅度明顯小于第一次給藥。反復給藥能延長其 T 1/2,目前尚無足夠的資料表明口服與靜脈注射對DCA的動力學有何不同影響。對大多數(shù)健康受試者來說 , DCA的動力學符合一室模型 ,而對于各種急性、慢性病人 ,則更符合二室或三室模型。動物試驗染毒后 15～ 30min即明顯激活組織中丙酮酸脫氫酶復合體。

大鼠肝細胞染毒發(fā)現(xiàn) , DCA易與漿膜上單羧化物載體結合轉運至胞內,其在胞內的主要蓄集位點是線粒體 ,這也與它的主要作用底物是丙酮酸脫氫酶一致。體外試驗大鼠肝細胞代謝 DCA為甘氨酸、草酸鹽和二氧化碳。大鼠經(jīng)口染毒后血漿中或尿中排除的代謝產(chǎn)物為一氯乙酸、乙醛酸、乙二酸、草酸鹽 ,經(jīng)呼出氣排除二氧化碳。在人類 ,給藥 8h后尿中排除的未經(jīng)代謝的DCA可忽略不計。

目前認為 DCA可能的代謝機制有: 1. 細胞色素 P450的氧化; 2. 經(jīng)自由基中間產(chǎn)物代謝; 3. 通過谷氨酰胺結合的途徑; 4. 通過酶介導的水解作用 ,可能通過形成一種 α-內酯。

毒理學作用^【2】

1. 一般毒性

急性經(jīng)口染毒試驗大鼠、小鼠 DCA的LD 50 分別是 4480mg /kg、 5520mg /kg。雌雄 SD大鼠飲水染毒 14d,劑量范圍從0～ 1875mg /L,體重、丙酮酸水平、血中葡萄糖 水 平等 指 標 無 異常。 無 作 用 劑 量 為150mg /( kg· d)。灌胃染毒雌雄 SD大鼠 3個月 ,劑量范圍從 0～ 2000mg /kg,所有劑量組均出現(xiàn)呈劑量 -反應關系的生長抑制 ,肝、腎、腎上腺重量增加 ,大腦、小腦白質空泡化 ,最低有作用劑量為 125mg /( kg· d)。獵犬喂飼二氯乙酸鹽膠囊 13周 ,最低有作用劑量為50mg /( kg· d)。雄性 B6C3F1小鼠飲水染毒 60周 ,濃度范圍從 0～ 486mg /( kg· d)。

最高劑量組486mg /( kg· d)的飲水消耗量比對照組減少40% , 410mg /( kg· d)、 486mg( kg· d)劑量組體 重減少 , 肝 重增加。 無 作用 劑量 為7. 6mg /( kg· d)。而 F344大鼠 100周染毒無作用劑量為 3. 6mg /( kg· d)。DCA長期染毒后發(fā)現(xiàn) ,它的潛在靶器官主要是肝臟、腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)、睪丸、眼。DCA能誘導大鼠、小鼠肝細胞的損傷、肝腫大、肝細胞增生、肝腺瘤、肝細胞癌;使血尿素氮水平增加、導致腎占位性病變、促進氯仿的腎毒性 ,這可能與 DCA的代謝物之一草酸鹽是一種潛在的腎毒物有關。

慢性染毒在大鼠、狗中能產(chǎn)生后腿無力的癥狀 ,據(jù)認為這與周圍神經(jīng)系統(tǒng)傳導速度降低和脛神經(jīng)直徑減小有關 ,這些癥狀在停藥后自行消失。在腦組織中出現(xiàn)白質空泡化。 由于 DCA外周神經(jīng)癥狀與維生素 B 1 缺乏的癥狀相似 ,而且同時給予維生素 B 1 能減輕 DCA的外周神經(jīng)癥狀 ,所以這些癥狀被認為與由于 DCA刺激了丙酮酸脫氫酶復合體引起維生素 B 1 的缺乏有關。

DCA能導致睪丸萎縮 ,光鏡下可見睪丸上皮變性以及多核巨細胞的形成 ,最高劑量組出現(xiàn)精子生成缺乏 ,而這些效果在停藥后一個月也不能恢復。 狗染毒 3個月出現(xiàn)不可逆轉的晶狀體渾濁 ,而視神經(jīng)組織學檢查卻未發(fā)現(xiàn)異常。

致癌性及其機制^【2】

B6C3F1小鼠飲水慢性染毒 60周 ,兩個高劑量組 410mg /( kg· d)、486mg( kg· d)肝增生結節(jié)的發(fā)生率分別為 58%和 83% ,而肝腺瘤的發(fā)生率高達 100% 和 80% ,肝細胞癌的發(fā)生率則為 67% 和 83% , F344大鼠飲水慢性染毒 100周 , 3. 6～ 139mg /( kg· d)和40. 2～ 139mg /( kg· d)劑量組肝腺瘤的發(fā)生率分別為 17. 2%和 10. 7% ,肝細胞癌的發(fā)生率為 10. 3% 和 21. 4% 。

F344大鼠 DCA半數(shù)致癌劑量為 16mg /( kg· d) , B6C3F1小鼠的半數(shù)致癌劑量為 112mg /( kg· d) ,其敏感度相差 7倍。 可能與相同劑量下不同種系動物代謝、清除率不同有關 , DCA在大鼠中的代謝和清除率均較高。目前 DCA致癌的機制仍未完全澄清 ,牽涉到的相關解釋有多種 ,基本上可分為遺傳毒性、非遺傳毒性兩大學說。

遺傳毒性^【2】

遺傳毒性致癌物通過與 DNA發(fā)生相互化學作用引起 DNA損傷 ,造成遺傳物質不可逆轉的改變而致癌。 DCA誘變試驗結果并不一致 , 1992年以前進行的體內、體外誘變試驗中 , DCA表現(xiàn)為無或弱誘變性 ,而 1992～ 1995年所進行的幾個試驗則表明 DCA具有明確的誘變性。 DeMarini等的 DCA原噬菌體誘導試驗 ( prophage-induction assay)和 Ames試驗表明其變異譜為 TA100菌株堿基置換型。

DCA能增加小鼠淋巴細胞胸苷激酶位點的變異頻率。 Fusco等使用小鼠外周末梢血微核試驗以及單細胞凝膠電泳試驗清楚表明經(jīng)飲水染毒 DCA能誘導染色體損傷。其它表現(xiàn)還包括誘導 DNA單鏈斷裂、DNA修復合成增加。 然而這些反應均較弱 ,而且試驗所用的 DCA濃度數(shù)量級均遠高于正常飲用水中的含量。

Fox等使用純度高達 99. 5%的 DCA進行的一套體內、體外誘變試驗表明 ,并沒有任何誘變性反應 ,因此以前試驗所出現(xiàn)的誘變試驗陽性結果有可能是由于使用純度較低的 DCA所致。

有研究表明 DCA染毒后的 B6C3F1雄性小鼠 H-ras基因第二外顯子 61密碼子變異譜與小鼠自發(fā)性腫瘤的變異譜不同 , CAA→ AAA的突變減少而 CAA→ CGA、 CAA→ CTA的突變增加,但是使用同樣處理方法所進行的研究表明 , DCA處理過的雌性小鼠 ras基因變異譜沒有發(fā)生變化 ,而且 ras基因的變異譜在雌雄之間無差異。

非遺傳毒性^【2】

非遺傳毒性致癌物通常沒有 DNA損傷的證據(jù) ,而常通過增加 DNA合成、有絲分裂和細胞復制而致癌。 關于 DCA通過非遺傳毒性途徑致癌的證據(jù)很多 ,學說也很多 ,主要有以下幾種:

過 氧 化 物 酶 體 增 生 劑 ( peroxisomeprolif erators, PPs): 由于 DCA慢性染毒后的動物在高劑量出現(xiàn)肝脂質過氧化的表現(xiàn) ,因此 DCA被認為是一種 PPs。 PPs是一大類物質 ,包括一些降血脂的藥物、增塑劑以及一些環(huán)境污染物。

研究發(fā)現(xiàn)這些物質大部分是非遺傳毒性致癌物。 PPs通過激活膜上的PPs 活 化 受 體 ( peroxisome proliferator-activated receptor, PPAR)影響細胞信號傳遞途徑 ,改變與細胞生長關系密切的基因 c-myc、 c-jun、 c-fos等的表達量 ,干擾細胞的生長、分化過程 ,最終致癌。 但是 DCA誘導脂質過氧化反應的劑量高于致癌所需的劑量。影響細胞凋亡: 體內、體外試驗研究發(fā)現(xiàn)DCA能抑制正常肝細胞的分裂生長 ,同時選擇性促進經(jīng)啟動劑作用后的不依賴貼壁型肝細 胞 ( anchorage-independent hepatocytes)的克隆增殖 ,這些肝細胞為 c-jun+。

而另有研究表明 DCA能抑制肝細胞凋亡因此推測DCA能通過抑制表型為 c-jun+的啟動細胞正常凋亡過程 ,并同時抑制正常細胞的長而導致肝腫瘤的發(fā)生。影響糖代謝: 正常肝細胞對 DCA反應劇烈 ,表現(xiàn)為細胞內糖原積累、巨細胞化。 而DCA誘導的肝腫瘤細胞內糖原儲存極少。研究發(fā)現(xiàn) DCA抑制正常肝細胞生長表現(xiàn)為先短暫刺激肝細胞生長然后再抑制的過程 ,而經(jīng) DCA處理后的小鼠血胰島素含量也同時經(jīng)歷了短暫分泌增加然后減少的過程 ,胰島素具有促細胞生長的作用。

DCA可能在早期通過自身具有的模擬胰島素作用 ,或者通過減少外周組織葡萄糖的利用率增加血漿中葡萄糖濃度 ,反應性刺激胰島素分泌增加 ,促進細胞的生長。 后期隨著胰島素分泌的下降和/ 或肝細胞胞液內的糖皮質激素受體的減少 ,正常細胞生長受抑制。 而由于啟動細胞仍然保持對 DCA的促細胞生長作用的敏感性 ,得以繼續(xù)生長發(fā)展為腫瘤。 這些腫瘤細胞不表 達 肝 糖 原 合 成 酶 , 因 此 糖 原 儲 存 極少。

其它機制: DCA通過致肝實質細胞的壞死 ,繼而引起細胞代償性增生而致癌。 影響細胞間隙通訊、信號傳導而致癌。 DCA誘導 DNA低甲基化影響相關基因表達而致癌。DCA代謝產(chǎn)生自由基導致細胞膜及線粒體的損傷。

參考文獻

[1]周學永編著,氯乙酸基礎研究與應用,中國科學技術出版社,2006年5月,第13頁

[2]方城.飲水中二氯乙酸毒理學研究進展[J].國外醫(yī)學(衛(wèi)生學分冊),2000(02):101-103+109-114.