临床上常见的脂溶性化合物中毒包括：有机磷农药、对乙酰氨基酚、阿米替林、水杨酸、苯妥英钠、卡马西平等，分别通过抑制乙酰胆碱酯酶活性、抑制前列环素合成、抗胆碱能作用及抑制去甲肾上腺素的重新摄取等不同机制，可致细胞代谢紊乱和功能受损，导致不同程度的器官机体功能损害，相关机制已有大量研究。但新近学者关注到脂溶性化合物还可通过损伤线粒体(mitochondrion，MT)发挥毒性作用。

MT是细胞产生能量的细胞器，是维持机体生命活动所需的能量工厂。除了代谢功能外，MT在细胞信号转导、增殖分化、炎症和疾病进展等生命活动中扮演着重要角色。研究证明，MT的功能状态对细胞的生死存亡起着重要作用^[1]。MT损伤可导致不同细胞、组织或器官损害，是导致心血管、肾脏、肌肉、神经损害和机体老化、炎症的主要因素之一^[2]。近年来，中毒致MT损伤成为研究热点，MT已被认定为许多药物毒性的重要靶标。研究发现，一些脂溶性化合物中毒如有机磷农药、布比卡因、阿米替林等可导致MT损伤。

1 脂溶性化合物中毒致线粒体损伤机制

脂溶性化合物中毒致MT损伤的主要途径之一是细胞内活性氧(reactive oxygen species，ROS)水平的失调。MT受损时，电子传递链、氧化磷酸化功能、细胞内氧化还原系统、线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore，MPTP)的开放、线粒体跨膜电位(Δψm)、对Ca²⁺通透性等功能失调，干扰ATP合成，促进凋亡活性物质的释放^[3]，导致细胞功能紊乱甚至死亡。

1.1 氧化/抗氧化防御

MT是胞内ROS的主要来源。在MT呼吸代谢的氧化磷酸化与电子传递过程中，有1%~2%的电子会从电子传递链上泄漏，与氧分子结合后形成ROS。ROS具有很强的氧化能力，它可促进细胞的氧化应激、干扰信号转导，造成蛋白质、核酸等生物分子的氧化损伤并丧失功能，破坏细胞正常结构及功能^[1]。抗氧化系统包括抗氧化酶及抗氧化剂，充足的抗氧化剂是体内生成抗氧化酶的基础，它们对保持和维护人体氧化/抗氧化防御系统正常功能有着重要意义。MT产生的ROS异常增多或抗氧化力下降，会造成机体氧化损伤。

研究发现，一些脂溶性化合物中毒，可破坏线粒体抗氧化防御系统，ROS大量产生，导致MT损伤。Kaur等^[4]在敌敌畏中毒致大鼠神经元凋亡试验中观察到线粒体复合物活性受到抑制及抗氧化酶MnSOD、谷胱甘肽活性的下降，最后导致细胞代谢紊乱并触发凋亡。Wani等^[5]在大鼠敌敌畏中毒同时使用抗氧化剂MitoQ对比单纯敌敌畏中毒，MitoQ组大鼠神经元氧化应激反应明显降低，MnSOD活性增加和谷胱甘肽水平上升，脂质、蛋白质和DNA过氧化程度降低，细胞结构氧化损害明显减轻。在慢性敌敌畏中毒致肝功能异常的大鼠肝细胞MT中也出现ROS增多伴MT形态异常^[6]。丙戊酸钠^[7]、文拉法辛^[8]、对乙酰氨基酚^[9]等中毒均导致MT抗氧化防御能力下降，ROS增多。以上研究表明，许多脂溶性化合物能够破坏MT内ROS生成与清除的动态平衡，导致ROS在体内大量生成，使不饱和脂肪酸过氧化脂质化、蛋白质及核酸功能障碍，最终导致机体生物大分子、细胞结构和组织的氧化损害。

1.2 氧化磷酸化

在电子传递的通路中, MT基质中的H⁺被泵出, 形成内负外正的跨(内)膜电位, 即电化学梯度。在电化学梯度的推动下, ADP在ATP合酶的作用下经氧化磷酸化生成ATP。一些脂溶性化合物中毒后可通过抑制线粒体呼吸链电子传递及线粒体复合物的活性，破坏膜内外的质子梯度，导致氧化磷酸化的解偶联，使ATP合成明显减少。研究显示, 在舍曲林中毒致肝损伤的小鼠MT中，线粒体呼吸链复合物活性被抑制，解偶联氧化磷酸化，导致ATP生成减少^[10]。慢性敌敌畏中毒致肝功能异常的大鼠肝细胞MT内，ATP的生成比对照组明显减少^[6]。此外，过量的ROS可使磷脂双分子层组成的膜系统受到氧化损伤，使MT内膜结构功能破坏，H⁺泵出障碍，造成氧化磷酸化解偶联，ATP合成减少。

1.3 MPTP与Δψm

MT外膜包含很多被称为“孔道蛋白”的整合蛋白，称为电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel，VDAC)，具有相对大的内部通道，允许离子和小分子通过; 内膜通透性很弱，几乎所有离子和分子都需要特殊的跨膜转运蛋白进出基质。MT内、外膜通透性的差异使MT内膜两侧形成质子梯度，为推动ATP的合成创造了条件，也是维持Δψm的关键因素。研究发现，几乎所有诱导剂诱发的不同类型细胞的凋亡过程中，均出现Δψm下降，且发生于细胞形态学改变之前。Δψm降低，细胞会进入不可逆凋亡过程，Δψm丢失是MT损伤导致细胞凋亡的一个早期标志^[11]。研究证明，阿米替林中毒可导致细胞中线粒体复合物活性下降，出现Δψm可逆改变，而将阿米替林剂量增加后Δψm呈现不可逆状态^[12-13]。Δψm的改变亦在有机磷农药^[14]、对乙酰氨基酚^[15]、抗抑郁药^[16]、苯巴比妥^[17]等中毒中出现。

生物膜上含有各种不饱和脂肪酸及蛋白，过多的ROS不能被及时清除时，可攻击MT膜脂质及蛋白质^[18]，导致膜受体失活，MPTP开放，导致驻留在MT内的凋亡诱导因子和细胞色素C等释放，诱导细胞凋亡^[3]。Irwin等^[19]通过布比卡因致大鼠骨骼肌毒性实验，认为ROS代谢是致骨骼肌毒性的关键因素，骨骼肌MT的损伤与MPTP的开放及Ca²⁺稳态有重要关联。此外，MPTP的开放将导致MT外膜对质子、Ca²⁺、还原型谷胱甘肽等通透性增加，并出现Δψm下降，MT氧化磷酸化功能发生障碍，ATP生成减少，生成更多的ROS。而过量的ROS和瞬时开放的MPTP相互偶联，形成一个恶性循环，最终导致细胞组织不可逆损伤。

1.4 Ca²⁺稳态与Ca²⁺超载

MT在维持细胞内Ca²⁺稳态起着重要作用。研究发现，当细胞内Ca²⁺浓度达到一定的阈值后，MT会对Ca²⁺快速吸收，后缓慢释放，以此保持细胞内Ca²⁺稳态^[20]。最近研究发现，细胞内Ca²⁺通过VDAC进入MT膜间隙，再通过线粒体钙离子单向转运蛋白(mitochondrial calcium uniporter, MCU)进入MT基质内^[21]。

Ca²⁺在细胞内信号转导、刺激ATP生成等机制中起重要作用，线粒体基质内Ca²⁺超载可导致ROS的产生，触发MPTP开放，并且释放细胞色素C，导致细胞凋亡^[22]。研究发现，芳香族抗癫痫药物活化后致小鼠肝细胞毒性MT中发现ROS大量产生及Ca²⁺稳态失调^[17]。有机磷中毒导致大鼠大脑、肝脏、肌肉损害的MT^{[4, 6, 23]}中均出现Ca²⁺稳态失调。在氧化应激时，细胞内Ca²⁺浓度增加^[19]，MT为维持细胞内Ca²⁺平衡，对Ca²⁺摄取增多，导致MT内Ca²⁺超载，Ca²⁺失衡协同大量ROS的作用导致MPTP大量开放^[22]，持续的MPTP开放将导致MT肿胀、MT外膜破裂以及释放促凋亡因子, 发生细胞凋亡。

2 解毒干预对策的探讨 2.1 血液净化

对于大部分脂溶性化合物中毒，使用血液净化可明显降低其血药浓度，常见血液净化方式包括血液灌流(hemoperfusion，HP)、血液透析(hemo dialysis, HD)、持续性血液净化(continuous blood purification，CBP)和血浆置换(plasma exchange，PE)。

HP通过吸附方式清除血液中毒物，用于清除中高相对分子质量(500~20 000)、脂溶性、高蛋白结合率的物质。如有机磷农药^[24]、阿米替林^[25]、苯妥英钠^[26]等中毒均可运用HP降低脂溶性化合物血药浓度，减少毒物的吸收，减少毒素对靶器官功能损害，改善患者预后。应用HP可通过清除体内毒物而大大提高中毒的抢救成功率^[27]。脂溶性化合物分布容积相对较大，有的存在“二次分布”现象，血液中毒物很快分布到组织中，故强调早期治疗^[28]；即使血液中毒物被清除，组织中毒物会不断地转移到血液中，易出现血液中浓度反跳，采取序贯性血液净化方式HP联合CBP有助于持续控制脂溶性化合物的血药浓度^[29]。

HD清除相对分子质量 < 500、水溶性、蛋白结合率低于70%、分布体积 < 1 L/kg的毒物，HD可以有效地纠正电解质异常和酸碱紊乱。有些脂溶性物质如水杨酸、丙戊酸和苯氧基乙酸等，与白蛋白结合达到饱和后，随着血清浓度增加其游离部分浓度也逐渐增加，从而增加对靶器官的毒性，这时可采用HD清除^[30-31]。研究显示，某些蛋白结合率高的脂溶性化合物(如卡马西平、苯妥英钠)使用高通量透析器应用弥散及对流方式也可较好清除，因在药物游离部分被连续清除后，与蛋白结合的部分重新转变成游离状态^[32]。

CBP通过高孔隙度的薄膜传输溶质，可渗透毒物的相对分子质量达6 000，覆盖大量药物。血流动力学不稳定的患者首选CBP。

PE可清除血浆蛋白结合率高、单室分布、内源清除率低、且不易被HD及HP清除的物质。

血液净化不仅可以降低血药浓度，也可以通过加快机体抗氧化防御的恢复，减少ROS导致的氧化损伤。马东红等^[33]在慢性肾功能衰竭患者治疗对比研究中发现，HP对脂质过氧化物含量的降低及抗氧化酶活性的升高具有促进作用。有机磷中毒患者行HP组较对照组的抗氧化能力恢复更快^[34]。研究显示，CBP也能改善患者氧化应激反应紊乱，减轻氧化损伤，改善患者病情^[35]。但仍有较多脂溶性化合物中毒尚未开展此类实验研究。

2.2 脂肪乳

脂溶性化合物中毒采用脂肪乳救治在临床应用中已初步显现其疗效，“脂质沉积”理论及增加心脏能量供应是目前广为接受的理论机制。脂肪乳会对脂溶性化合物产生一种药理性沉积效应，减少毒物对靶器官损害；另有学者提出其他一些机制假说。

“脂质沉积”理论由Weinberg等在研究布比卡因过量中毒导致严重心血管功能衰竭的大鼠时，发现使用脂肪乳可以提高对布比卡因的耐受性，使大鼠的半数致死量浓度升高^[36]。后又在实验中发现，脂肪乳可使心肌中布比卡因的浓度更加迅速的降低，进一步验证了“脂质沉积”理论^[37]。在用脂肪乳对比血管加压素抢救大鼠布比卡因中毒，发现脂肪乳组的布比卡因水相浓度明显低于血管加压素组^[38]。后该理论又被Hori等^[39]在豚鼠实验中被证实。由此推测，静脉使用脂肪乳后可使血液中脂质相扩大，结合脂溶性布比卡因导致血液中游离的布比卡因减少，从而减少布比卡因在靶器官组织分布，减轻靶器官损害。

Partownavid等^[40]发现脂肪乳可以增加MT对Ca²⁺的缓冲能力，从而延缓MPTP的开放，发挥细胞的保护作用。Chen等^[41]在布比卡因致心肌细胞损伤实验中也观察到，加用脂肪乳组较单纯使用布比卡因组的心肌细胞MT中Ca²⁺浓度更高，以此推测脂肪乳通过调节Ca²⁺浓度对心肌细胞发挥保护作用。脂肪酸是心脏在非应激状态和静息状态下产生ATP的主要底物，当补充脂肪酸后，关键底物增加，心脏ATP生成增加，从而改善心功能。

2.3 其他

研究发现，亚甲蓝可减轻对乙酰氨基酚中毒小鼠肝细胞内ATP水平的降低、抑制MPTP的开放、减少ROS的生成。姜黄素可抑制对乙酰氨基酚诱导的ATP生成减少、Δψm的降低、线粒体呼吸链复合物酶活性的下降，从而使对乙酰氨基酚中毒小鼠肝细胞MT产生保护作用^[42-43]。线粒体靶向抗氧化剂及N-乙酰半胱氨酸酰胺通过减少ROS的生成、提高谷胱甘肽水平等机制，减轻氧化应激损害，从而减轻脂溶性化合物对MT的毒性^{[5, 44-46]}。

3 结语与展望

MT在维持器官功能正常运转中起着调控作用，MT损伤在脂溶性化合物中毒导致器官功能损害可能起到重要作用，但目前其详细的损伤机制还不是十分清楚，MT损伤与脂溶性化合物中毒之间的关系仍值得进一步深究，尤其是脂肪乳在脂溶性化合物中毒中的应用，其作用机制是近些年来的研究热点。MT损伤也可能会为临床救治脂溶性化合物中毒提供方向。相信在不久以后，通过对MT的保护，使MT维持正常运转，有可能会是临床上抢救脂溶性化合物中毒的新方法。