氰化物中枢神经毒性与钙稳态失调的关系

乐雅养生网导读：氰化物(cyanide，CN)是一类应用广泛的化学物，有很强的毒性，易引起中毒性疾病。CN中毒的基本生化效应是：抑制细胞色素氧化酶aa3(线粒体电子传递链终端酶)活性，阻滞细胞色素氧化酶传递电子功能致ATP生成中断。……

氰化物(cyanide ，CN) 是一类应用广泛的化学物,有很强的毒性，易引起中毒性疾病。CN 中毒的基本生化效应是：抑制细胞色素氧化酶aa3 (线粒体电子传递链终端酶) 活性，阻滞细胞色素氧化酶传递电子功能致ATP 生成中断。

由于中枢神经系统(CNS) 对能量高度依赖、氧化解毒酶活性低、脂质含量高、易受自由基损害，所以CNS 对CN 毒作用高度敏感。

CNS 是CN 中毒的主要靶器官。CN 中毒表现为心律失常、呼吸抑制、心衰、脑电图改变、癫痫发作、震颤和其他中枢神经效应，以及类帕金森病症状后遗症、共济失调、leber 视神经萎缩、烟草性弱视、肌萎缩性侧索硬化症 。下面就神经细胞内钙的问题以及CN 中毒对神经细胞钙稳态的影响等作一概述。

1 神经细胞内游离Ca2 + 的平衡

神经细胞内Ca2 + 作为第二信使，介导多种神经生化反应，如： ①释放神经递质； ②激活酶促反应；③传递膜内外信息等。

静息神经元细胞外Ca2 + 浓度高达1 ×10 - 3 mol/ L ，胞内Ca2 + 为1 ×10 - 7 mol/ L ，跨膜Ca2 + 梯度为1 ×10 - 4 mol/ L ，维持这种膜内外Ca2 + 浓度梯度机制可有以下4 种： ①细胞膜隔离作用； ②细胞器封存：神经细胞内线粒体、滑面内质网、突触小泡等摄取Ca2 + 。突触小泡内的Ca2 + 含量高达18 mmol/ L； ③Na + —Ca2 + 交换：交换方式，3 个Na + 换取1 个Ca2 + 。正常情况下，Na + —K+ —ATP 酶维持细胞内外Na + 梯度为1∶10 ，Ca2 + 依赖这一化学梯度移向细胞外； ④胞质蛋白对Ca2 + 的缓冲作用，如调钙素等。由以上机制对Ca2 + 的调节，维持胞内外Ca2 + 平衡。但上述机制对Ca2 + 的调节有一定限度，若超过极限，导致Ca2 + 超载，可能触发一系列有害反应。

2 胞外钙离子内流途径与钙离子通道

2. 1 电压依赖性通道(VDC)当质膜去极化时，VDC 开启，Ca2 + 依电势梯度内流。这一通道选择性差,其他阳离子如Ba2 + 、Sr2 + 也可通过,而Ca2 + 、Mg2 + 则可阻断VDC。VDC 分三型：L 型(持续型) ，高电导，慢灭活，需强的去极化开启，产生持续Ca2 + 内流； T 型(过渡型) ，低电导，快灭活，弱的去极化即开启，产生持续Ca2 + 内流；N 型(神经型) ，只存在于某些神经元上，其开启需强去极化。

2. 2 受体操纵性通道(ROC)

神经递质与质膜上特定受体结合后，启动ROC 开放，使胞外Ca2 + 进入胞内。近来Murph 及Patel 提出谷氨酸(Glu) 过度兴奋毒性(excitotoxicity) 及N2甲基2D2门冬氨酸(NMDA) 受体有封闭它的预防作用学说。Glu 是脑内含量最高的兴奋性氨基酸，有二型受体：NMDA 受体和非NMDA 受体，后者包括quisqualate (简称Q) 和kainate (简称K) 受体，与Glu 亲合。因NMDA 受体对Ca2 + 有较高通透性，神经细胞Ca2 + 增加主要由NMDA 受体介导。

3 氰化物中毒与钙稳态失调

CN 阻断线粒体氧化磷酸化致CNS 缺氧，引起膜通透性改变，Ca2 + 内流，胞内Ca2 + 增加。Johnson 发现，皮下注射KCN10 mg/ kg ，5 min 后鼠脑总钙量显著下降；15 min 后又明显上升，持续3 h。全脑总钙升高与震颤发作相一致。如果预先注射钙通道阻滞剂硫氮卓酮(diltiazam) ，可阻断或延缓震颤发生，缩短发作时间和峰值降低；而且可阻断KCN 和K+ 引起的Ca2 + 蓄积。因而可认为钙在细胞内蓄积与细胞内依赖Ca2 + 调节途径的能量终止有关；Ca2 + 对介导CN 毒性起关键作用。

4 CN引起Ca2 + 稳态失调机制

Olney 提出过度兴奋毒性学说，CNS 中毒机制钙流学说 —突触后膜Glu 受体过激活，Na + 、Ca2 + 内流假说。认为各种原因引起Glu 过度释放、异常外漏、受体敏感性降低，可能使Glu 由正常递质变为神经毒素。另外，去除葡萄糖、排除O2，或应用氧化磷酸化抑制剂，使小脑颗粒细胞能量生成下降，也可导致Glu表现出神经毒作用。CN 诱导内源性Glu 释放的机制是： ①CN 引起缺O2，神经细胞去极化，突触前膜释放Glu； ②缺O2，神经细胞能量代谢障碍，使依赖ATP 的突触前膜对Glu 重吸收过程抑制；故CN 中毒后致膜去极化和重量匮乏，使突触间隙Glu 浓度增加,激活相应受体，引起胞外Ca2 + 内流。

Choi 总结Ca2 + 内流4 条途径：①Glu 激活NMDA 亚型的Glu 受体，Ca2 + 沿浓度梯度跨膜内流；同时Glu 激活Q 和K亚型受体，致Ca2 + 内流和膜去极化，由此启动②、③、④条途径；②打开神经细胞膜上电压依赖性Ca2 + 通道，包括L、N、T三种亚型，造成Ca2 + 内流(N 型通道主要引起神经末端Ca2 + 内流，对神经元之间损伤的传递有重要意义) ；③Na + / Ca2 + 交换反向进行，Ca2 + 由胞外进入胞内；④急性损伤后，神经元胞体引起Ca2 + 外漏。

Sun 用斑片钳压技术揭开，NaCN 可增加NMDA 受体通道开放频率而不影响单通道传导和平均通道开放时间。认为：①NaCN 可直接与NMDA 受体作用；②CN 通过Ca2 + 依赖激活蛋白激酶C(PKC)，使NMDA 甲基化后增加活性，同时降低Mg2 + 对它的阻滞。Rajdev等将鼠前脑单神经元分别暴露于激动剂Glu、NM2DA、kainate、高K+，发现4 种激动剂均能增加细胞内Ca2 + 水平加入KCN(5 mmol/ L) 后，胞内Ca2 + 明显升高；其中暴露于前两者的，Ca2 + 浓度升高持续时间长，恢复到10 %峰值时间久，具有神经元毒性(胞突消失、细胞膨胀、碎片) 。测定胞内Ca2 + 可判断某物质的神经元毒性。总之，Glu 通过激活NMDA 亚型Glu 受体，引起胞外Ca2 + 内流，可能是CN 引起钙稳态失调的主要途径。但不排除其他Ca2 + 内流途径存在，如胞内Ca2 + 库动员。

总之，氰化物中枢神经毒作用与钙稳态失调之间关系十分密切。限于细胞Ca2 + 浓度测定水平，目前主要集中在体外实验和嗜铬细胞瘤(PC12) 细胞模拟 。进一步探讨CN 中毒作用机制，完善CNS 中毒钙流学说,提高CN 中毒防治水平和指导临床治疗缺O2 、缺血性神经性疾病有重要意义。今后在诊治CN 中毒中，不仅要对CN- 解毒方面研究，而且要从生化生理效应上救治，协同研究，以提高临床救治水平。