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新疆天山乌头草的急性毒性试验研究



全 文 :• 1850 • 中华中医药杂志(原中国医药学报)2011年 8月第26卷第 8期 CJTCMP , August 2011, Vol .26, No. 8
·研究报告·
新疆天山乌头草的急性毒性试验研究
管小江1,李光来1,侯新华1,苏振磊1,马海棠1,田春霞1,郑秋生2,于拔萃2
(1新疆哈密红星医院急诊科,哈密 839000;2石河子大学药学院新疆特种植物药资源教育部重点实验室,
石河子 832002)
摘要:目的:弄清新鲜乌头草对小鼠的急性毒性。方法:野外采集新鲜乌头草,立即粉碎榨汁,得到新鲜
乌头草汁,小鼠灌胃给药,测定新鲜乌头草的半致死量LD50,观察小鼠所出现的毒性反应,并测定小鼠血清的生
化指标和心脏的氧化还原指标的变化。结果:以新鲜乌头草量计,乌头草对小鼠的LD50是7.550g/kg;乌头草高剂
量组小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、门冬氨酸转移酶(AST)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素
(Urea)、尿酸(Uric Acid)、肌酸激酶(CK)、α-羟丁酸脱氢酶(α-HBDH)、乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸
激酶同工酶(CK-MB)与对照组相比均有显著性升高;与对照组相比,心脏组织中丙二醛(MDA)含量显著升
高、总抗氧化能力(T-AOC)显著降低,以及乳酸脱氢酶(LDH)活力显著降低。结论:新鲜乌头草有很大的急
性毒性,主要毒性靶器官是心脏组织。
关键词:乌头草;急性毒性;半数致死量;氧化还原
基金资助:新疆生产建设兵团科学技术局2009年度兵团科技计划(No.2009GG52)
Study on acute toxicity test of Xinjiang Tianshan Mountains’ Aconitum carmichaelii herb
GUAN Xiao-jiang1, LI Guang-lai1, HOU Xin-hua1, SU Zhen-lei1, MA Hai-tang1, TIAN Chun-xia1,
ZHENG Qiu-sheng2, YU Ba-cui2
( 1Emergency Department of Xinjiang Hami Red Star Hospital, Hami 839000, China; 2Key Laboratory of Xinjiang Endemic
Phyto-medicine Resources, School of Pharmacy, Shihezi University, Shihezi 832002, China )
Abstract: Objective: To explore the acute toxicity of fresh Caulis et Folium Aconitum carmichaeli Debx. in mice.
Methods: The fresh Caulis et Folium Aconitum carmichaeli Debx. was shivered and pressed. The obtained juice were treated
with a single oral dose, The medial lethal dose(LD50) of fresh Caulis et Folium Aconitum carmichaelii was determined in mice;
the toxic reaction was observed; the serum samples were collected for biochemical analysis and the cardiac tissues were used
to quantitated the redox state. Results: The LD50 of fresh Caulis et Folium Aconitum carmichaeli Debx was 7.550g/kg in mice.
Compare to the control group, the activity of ALT, AST, CK, α-HBDH, LDH, CK-MB and the content of TP, ALB, Urea, Uric
Acid were increased with signifi cant difference in the mice serum of high dose fresh Caulis et Folium Aconitum carmichaeli Debx.
group. The content of MDA increased, T-AOC decreased, and the vigor of LDH decreased signifi cantly as compare to the control
group. Conclusions: In general the fresh Caulis et Folium Aconitum carmichaeli Debx. could be considered to have acute toxicity,
and the main target organ is cardiac tissue.
Key words: Aconitum carmichaelii herb; Acute toxicity; Medial lethal dose (LD50); Redox
Fund assistance: Crops Technology Plan of The Xinjiang Production and Construction Corps’ Science and
Technology Bureau in 2009 (No.2009GG52)
通讯作者:管小江,新疆哈密市融合路110号新疆哈密红星医院急诊科,邮编:839000,电话:0902-2259436,E-mail:gxj195966@126.com
乌头草是中药川乌、草乌的植物根苗,属毛莨科乌头属多年
生草本植物,有镇痛等药理活性,植株体内含有乌头碱而具一定
毒性,误食或过量食用容易中毒。新疆乌头草分布较广,田边、林
带、山坡均生长茂盛,哈密分布以天山北坡为主。由于近年来草
场过度放牧,草场退化导致生态失衡,乌头草每年以5%-10%的
速度递增而泛滥成灾,随着人民生活水平的提高,回归大自然,
食用野菜已成为一种新的消费观念,由于乌头草外型色泽与野芹
菜极为相似,采集野芹菜中夹杂乌头草事件日益频繁和增多,因
误食“乌头草”引起中毒的病例在逐年增加[1]。对于乌头碱中毒
的临床表现和作用机制的研究屡见不鲜,然而关于新鲜乌头草
中毒的实验研究很少。本文所用材料采集于新疆哈密地区,经鉴
定为草乌头(Aconitum carmichaeli Debx),对新鲜乌头草的急性
毒性进行了研究,可为临床治疗乌头草中毒病人的治疗提供依
据,为制定《防治乌头草中毒的指南》提供实验数据和基础。
材料与方法
1. 药物 天山乌头草新鲜茎叶500g,由新疆哈密市红星
医院科教科主任管小江老师鉴定提供,加入适量液氮,冷冻
粉碎,再加入500mL蒸馏水榨汁,过滤收集到600mL乌头草汁
• 1851 •中华中医药杂志(原中国医药学报)2011年 8 月第26 卷第 8 期 CJTCMP , August 2011, Vol .26, No. 8
液。-80℃冷藏备用。
2. 动物 洁净级小鼠昆明种小鼠120只,雌雄各半,体质量
18-22g,由新疆地方疾病控制中心实验动物室提供,合格证号:
SCXK(新)2010-00103。在动物房适应5d后开始试验。
方法
1. 预实验 取体质量18-22g小鼠20只(雌雄各半),禁食
不禁水12h,分5组,每组4只。用5倍稀释的不同剂量乌头草汁灌
胃,造成不同程度动物死亡,参照文献[2]方法进行LD50的测定。
分别用0/4与4/4致死剂量组,递增或递减一定比例的剂量,再
次实验,找出0%和100%死亡剂量的所在范围。
2. 急性毒性实验 取体质量18-22g小鼠50只(雌雄各半),
灌胃前禁食不禁水12h,分5组,每组10只。根据预试时的致死
情况,计算出乌头草汁中毒的相应剂量,并由此配制出一系列
不同浓度的药液。将不同浓度的药液分别给各组动物灌胃给药
1次,给药量均为20mL/kg。给药后每日观察,连续2周,正常饮
食。记录动物毒性反应及死亡数。观察的指标包括一般指标:
动物外观、行为、分泌物、排泄物;动物死亡情况:死亡时间、
濒死前反应。记录所有的死亡情况、出现的症状,以及症状起
始的时间、严重程度、持续时间、是否可逆。以改良冠氏法计算
动物LD50及95%可信限。
3. 乌头草对小鼠血清生化指标的影响 取体质量18-22g小
鼠40只(雌雄各半),灌胃前禁食不禁水12h,高剂量组以6.0g/kg
给药,中剂量组以3.0g/kg给药,低剂量组以1.5g/kg给药,空白对
照组给蒸馏水。灌胃2h后眼眶取血,用肝素钠抗凝,1 500×g离心
5min,取血清送至石河子大学一附院生化检验科,测定血清相
关生化指标(测定的指标见结果所示)的变化。
4. 乌头草对小鼠心脏组织氧化还原状态的影响 眼眶取
血后,处死小鼠。迅速取出心脏,4℃下清洗,用滤纸吸干水分。
冰浴条件下,按重量加入生理盐水配成10%的组织匀浆。4℃
条件下1 500×g离心10min,取上清液。分别测心脏组织的丙二
醛(MDA)含量、总抗氧化能力(T-AOC)含量以及乳酸脱氢酶
(LDH)活力。
5. 统计学方法 采用SPSS 13.0统计学软件对实验数据进
行处理分析,组间比较采用配对t检验,各指标均以x-±s表示,
以P<0.05作为有统计意义。
结果
1. 新鲜乌头草的LD50及95%可信限 新鲜乌头草汁液给小
鼠灌胃剂量达3.0g/kg以上时可引起动物死亡。中毒前期表现为
组别
1
2
3
4
5
剂量(g/kg)
5.0
6.4
8.0
10.0
12.5
对数剂量(X)
0.708
0.806
0.903
1.000
1.097
动物死亡数(只)
2
3
5
7
9
死亡率(P)
0.2
0.3
0.5
0.7
0.9
P2
0.04
0.09
0.25
0.49
0.81
P-P2
0.16
0.21
0.25
0.21
0.09
表1 新鲜乌头草汁液的急性毒性试验 ( n=10 )
注:∑P=2.6,∑(P-P2)=0.92。
恶心呕吐,盗汗,尿失禁,惊跳反射,严重者出现血红蛋白尿;
中毒后期表现为腹部贴地,闭目少动,惊厥。给药0.5h后开始出
现死亡,死亡主要发生在给药后1h内。小剂量组损伤可逆,但
观察14d,发现给药组毛色暗淡,行动迟缓。对照组毛色光亮,
行动正常。以改良寇氏法计算乌头草汁液的LD50为7.749g/kg,其
95%可信限为6.199-9.504g/kg。
组别
对照组
1.5g/kg组
3.0g/kg组
6.0g/kg组
ALT(U/L)
62.7±2.1
65.0±2.0
68.1±3.0*
70.6±2.7*
AST(U/L)
140.1±4.0
155.3±4.0*
167.7±1.6**
180.0±4.6**
TP(g/L)
74.0±0.5
74.4±0.5
75.4±1.5
78.1±1.3*
ALB(g/L)
36.3±0.9
36.7±1.2
37.0±0.3
41.6±0.6*
AKP(U/L)
124.1±5.0
137.0±3.1*
159.0±4.0**
204.7±4.9**
Urea(mM/L)
5.4±0.1
7.2±0.1**
8.3±0.3**
10.2±0.3**
Uric Acid(μM/L)
18.2±0.2
23.6±0.5*
30.0±1.0**
33.3±0.6**
CK(U/L)
622.3±19.6
851.7±34.4**
965.3±21.6**
1 281.3±35.1**
α-HBDH(U/L)
189.7±4.5
235.7±8.0**
277.3±11.1**
326.0±17.7**
LDH(U/L)
690.0±12.0
738.0±11.4**
848.7±25.7**
1 062.3±66.2**
CK-MB(U/L)
177.8±9.8
251.7±12.6**
346.3±7.6**
405.7±6.8**
表2 乌头草对小鼠血清生化指标的影响(x-±s,n=8)
注:与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01。
2. 乌头草对小鼠血清生化指标的影响 乌头草汁液对小
鼠血液生化指标影响结果见表2。表2可以看出,血液生化测定
结果反映随着乌头草汁液浓度的升高,指标丙氨酸氨基转移
酶(ALT)、门冬氨酸转移酶(AST)呈现逐渐增加的趋势,并
且高浓度乌头草汁液组与对照组差异明显(P<0.05);总蛋白
(TP)、白蛋白(ALB) 指标随着乌头草汁液浓度的升高合成的
总蛋白量及白蛋白量略有升高的趋势(低中剂量组没有统计学
意义),但碱性磷酸酶(AKP)的活力随着乌头草汁液剂量的增
加而增加;尿素(Urea)、尿酸(Uric Acid)2个指标主要反映肾
脏功能,这2个指标升高说明肾脏功能受到威胁,本实验结果
中Urea、Uric acid指标升高且3组数值均与对照组有显著性差异
(P<0.05);肌酸激酶(CK)、α-羟丁酸脱氢酶(α-HBDH)、
乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)这4种酶的活
力变化反应了心脏功能,从本实验得到的数据可知4种酶的活
力都有大幅度地提高,和对照组相比,有统计学意义(P<0.05),说
明小鼠灌胃给乌头草后,心脏功能严重受损。
3. 乌头草对小鼠心脏组织氧化还原状态的影响 不同剂
量的新鲜乌头草汁液灌胃给小鼠后,小鼠心脏组织中MDA的含
组别
对照组
1.5g/kg组
3.0g/kg组
6.0g/kg组
MDA(nmol/mgprot)
35.54±1.87
38.96±2.27*
40.20±2.38*
45.56±2.20**
LDH(U/mgprot)
2 764±84
2 444±24
2 133±19*
2 062±57**
T-AOC(U/mgprot)
19.9±0.7
18.6±0.4
17.2±0.5*
16.9±0.6**
表3 乌头草对小鼠心脏组织氧化还原状态的影响(x-±s,n=8)
注:与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01。
• 1852 • 中华中医药杂志(原中国医药学报)2011年 8月第26卷第 8期 CJTCMP , August 2011, Vol .26, No. 8
量、LDH的活性和T-AOC均有变化:与对照组相比,乌头草各组
MDA的含量均增加(P<0.05),中、高剂量乌头草组的LDH活性
和T-AOC明显降低(P<0.05),见表3。
讨论
近年来乌头草中毒的事件常有发生,乌头草中的主要毒性
物质是乌头碱、新乌头碱、次乌头碱等,对乌头碱类中毒的机
制研究屡见不鲜,而对新鲜乌头草的中毒研究很少,鉴于国内
尚无完备的乌头草中毒的资料,故本实验就新鲜乌头草的中毒
剂量和表现进行了研究,发现乌头草中毒的死亡原因主要是其
心脏毒性,为临床上乌头草中毒的解救工作提供实验基础。
笔者将新鲜乌头草粉碎榨汁,采用昆明种小鼠进行了急性
毒性实验,从定性和定量两方面观察乌头草的毒性。半数致死
量(LD50)是衡量药物毒性大小的重要指标,通过改良寇氏法
测定乌头草对小鼠的 LD50为7.749g/kg。
为了进一步研究乌头草的急性毒性,小鼠灌胃乌头草汁液
(1.5、3、6g/kg),2h后,ALT、AST均显著升高,说明小鼠的肝
脏受到威胁,而由肝脏合成的 TP、ALB的含量却有所增加(高
剂量组略有增加),这可能和小鼠中毒后出现的盗汗、腹泻、呕
吐等造成失水的结果。Urea和Uric acid水平的升高说明乌头草
对肾脏也有毒害作用,中毒严重的小鼠可出现血红蛋白尿也证
实了这一点,但这并不是小鼠中毒死亡的主要原因,乌头草中的
乌头碱可直接按作用于心脏,产生异常兴奋,可至心率失常,甚
至室颤而死亡[3],并能抑制心肌三羧酸循环和呼吸链的氧化磷
酸化作用,使心肌有氧代谢障碍,功能不足,导致心功能紊乱[4]。
笔者的研究发现血清中的 LDH、α-HDBH、CK、CK-MB4种酶
的活力升高,这正是心脏功能受损的证据。
笔者又对中毒小鼠心脏组织中的MDA的含量、T-AOC 以及
LDH的活力进行了测定。MDA是体内重要的脂质过氧化产物,其
含量的多少可以反映机体内脂质过氧化损伤程度。Skrupskii 等[5]
研究发现乌头碱可促进心肌细胞的脂质过氧化反应,在本实验
中也发现中毒小鼠心脏组织中的MDA含量明显比正常组小鼠的
含量高,呈剂量依赖性。同时,心脏组织中T-AOC和 LDH活性的
降低,所以心脏组织对各种外来化合物的氧化损伤作用更为敏
感。心脏组织的氧化和抗氧化系统的平衡的失调可能引起心肌
细胞线粒体和生物膜的氧化损伤,导致能力代谢障碍[6]、细胞膜
通透性改变[7]、细胞内外离子浓度失常[8]、钙稳态失衡[9],最终导
致心脏组织功能性受损,其详细的作用机制有待进一步研究。
综上所述,本项研究的创新点是在乌头草对小鼠急性毒
性中,灌胃给药的LD50是7.749g/kg。研究发现,在急毒试验时,
3.0g/kg以上剂量可引起动物死亡,死亡的动物只是个例,进一
步扩大样本量,以改良寇氏法测定乌头草汁液的LD50为 7.749g/kg,其
95%可信限为6.199-9.504g/kg。也就是说,当剂量达到7.749g/kg
时,50%的受试动物死亡。根据小鼠对乌头草的毒性反应特点
和生化指标的测定,初步判断乌头草导致小鼠死亡的主要原因
是其心脏毒性,提示临床在乌头草中毒解救中应及时使用抗心
律失常和抗胆碱药物等,希望能为乌头草中毒的临床确诊与科
学救治,以及法医毒理学研究、法医学鉴定提供科学支撑和理
论依据。
参 考 文 献
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(收稿日期:2010年10月15日)