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编号:10279310
急性乐果中毒大鼠的电刺激单纤维肌电图测定
http://www.100md.com 《中华劳动卫生职业病杂志》 1998年第6期
     作者:杨东仁 李涛 何凤生

    单位:杨东仁、何凤生 中国预防医学科学院劳动卫生与职业病研究所;李涛 中国中医研究院西苑医院

    关键词:单纤维肌电图;重复刺激神经肌电图;有机磷农药中毒

    中华劳动卫生职业病杂志980602 【摘要】 目的 探讨有机磷农药中毒(OPs)肌无力及中间期肌无力综合征(IMS)的发病机制。方法 应用电刺激单纤维肌电图(SSFEMG)及重复刺激神经(RNS)肌电图,研究乐果中毒对大鼠神经肌接头(NMJ)传递功能的影响。结果 急性乐果中毒时出现肌无力的大鼠,在10 Hz及20 Hz连续电刺激坐骨神经时,单纤维动作电位平均连续差(MCD)显著增大,提示肌无力大鼠存在NMJ突触传导阻滞现象;先后对同一中毒大鼠进行RNS及SSFEMG检查,可见SSFEMG检查阳性率明显高于RNS。结论 SSFEMG可能为目前检测OPs中毒肌无力时NMJ传导阻滞较为敏感的方法,将可为OPs中毒肌无力及IMS的诊断提供可靠的客观依据。
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    Stimulation single fiber electromyography studies in rats with acute dimethoate poisoning

    Yang Dongren*,Li Tao,He Fengsheng.*

    Institute of Occupational Medicine,Chinese Academy of Preventive Medicine,Beijing 100050

    【Abstract】 Objective To investigate the mechanism of muscular weakness in intermediate myasthenia syndrome(IMS) following acute organophosphate poisoning. Method The effect of dimethoate on the neuromuscular transmission in rats was studied by using the stimulation single fiber electromyography (SSFEMG) and repetitive nerve stimulations (RNS) to determine the single fiber action potential and compound muscle action potential (CMAP) respectively. Results The mean consecutive difference (MCD) was significantly prolonged in dimethoate intoxicated rats during the presence of myasthenia when stimulaton was given at 10 Hz or 20 Hz,and there was remarkable decrease of CMAP of gastrocnemius muscle evoked by RNS on the sciatic nerve at 20 Hz in some dimethoate intoxicated rats.The frequency of neuromuscular transmission abnormalities detected by SSFEMG was significantly higher than those detected by RNS. Conclusion This study demonstrated that SSFEMG may be a more sensitive electrophysiological method in the detection of neuromuscular transmission block occurred in acute organophosphate poisoning with myasthenia.
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    【Key words】 Stimulation single fiber electromyography Repetitive nerve stimulation electromyography Organophosphate pesticides poisoning

    有机磷农药(OPs)对人体神经系统的毒作用除引起急性胆碱能危象(ACC)与迟发性多发性神经病(OPIDP)外,尚可引发中间期肌无力综合征(IMS),即在急性OPs中毒第1~4天,于ACC恢复后和OPIDP发生前,出现以颅神经支配的肌肉、屈颈肌、四肢近端肌肉以及呼吸肌力弱或麻痹为特征的临床表现。由于目前IMS的发病机制尚未阐明,缺乏灵敏客观的早期诊断指标,患者出现呼吸肌麻痹时病死率甚高,成为急性OPs中毒的迟发性死因之一。我们选择国内应用广泛且易引发IMS的有机磷农药乐果为受试物,采用电刺激单纤维肌电图(SSFEMG),研究了OPs中毒对神经肌接头(NMJ)兴奋传递功能的影响,探讨IMS的发病机制;并将SSFEMG检测结果与重复神经刺激(RNS)肌电图结果作了对比,研究其在早期诊断OPs中毒肌无力及IMS上的应用价值。
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    材料与方法

    1.材料:乐果(亚太农用化学集团上海农药厂)原粉浓度98.6%,4℃避光保存,使用前以DMSO溶解,戊巴比妥钠(Union进口分装)。

    2.实验动物及中毒模型制作:健康雄性Wistar大鼠28只,体重200~250 g,由中国医学科学院实验动物中心提供。

    实验一:按体重将18只大鼠随机分为2组,每组9只。染毒组腹腔内注射乐果(350 mg/kg)染毒。密切观察大鼠中毒症状,待大鼠出现肌肉震颤后,一次肌肉注射给予阿托品25 mg/kg救治。当大鼠出现明显的肌无力时,戊巴比妥钠(40 mg/kg)腹腔内注射麻醉下进行SSFEMG检查,并测定其全血ChE活力(DTNB法)。对照组同样进行麻醉和SSFEMG检查。

    实验二:将10只大鼠随机分为染毒组及对照组,每组5只。条件与实验一相同,对各组同一大鼠先后进行RNS与SSFEMG检查,以对比两种电生理技术在检测NMJ突触传导结果上的差异。
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    3.SSFEMG测定:大鼠在戊巴比妥钠麻醉下,固定在特制的木板上,后肢去毛。室温25℃,用Dantec Counter Point肌电图及诱发电位仪作肌电记录。SSFEMG检查采用针状电极作为刺激电极,负极插入坐骨神经支配腓肠肌的分支附近;正极插入膝关节处靠近胫神经处,与负极相距1 cm;地极置于膝关节皮下部位。记录电极(为特制的单肌纤维针极,Dantec公司,型号FCT102F9P)插入腓肠肌肌腹,不断移动针极直至找到符合条件的单肌纤维动作电位(single fiber potential)[1,2],分别给予10 Hz及20 Hz的电刺激,刺激强度为1~4 mA,连续稳定放电100次,由计算机自动贮存和分析该电位的平均连续差(mean consecutive difference MCD)和电位阻滞情况(blocking)。在腓肠肌不同位置上记录到10个单肌纤维电位后,比较对照组及染毒组MCD的差异。SSFEMG结果判断标准需至少符合下列两者之一[3]:(1)有2个或2个以上电位MCD值大于正常单个电位MCD值上限(±3s)或出现电位阻滞;(2)个体MCD均值大于正常组MCD均值上限(±3s)。按以上标准,对照组大鼠均为阴性。
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    4.RNS检查:实验条件同上,选用重复神经刺激程序,用针状电极作为刺激电极,负极插入坐骨神经干附近,正极插入坐骨神经根部皮下,与负极相距1 cm。记录电极的正负极皆为表面电极,固定在腓肠肌处,局部用电极膏增强导电性。地极插入皮下,位于刺激电极及记录电极中间。依次给予坐骨神经10、20、30 Hz超强重复电刺激,每串脉冲50个。刺激序列完成后,肌电仪将自动给出每串刺激时第4个复合肌肉动作电位(CMAP)的负向波幅与第1个CMAP负向波幅比较结果,计算出其下降(-)或上升(+)的百分比来比较CMAP的衰减或增加。每只大鼠同一频率测定3次,取其平均值。第4个波与第1个波波幅衰减大于10%以上为RNS结果阳性。

    5.肌无力评分标准:参照De Bleeker的标准对大鼠急性乐果中毒后的肌无力症状进行评分[4]:0分——正常活动,无肌无力;1分——后肢肌无力导致共济失调,但仍能自主活动;2分——尾部给予疼痛刺激后仅有轻微活动;3分——尾部给予疼痛刺激后肢体不能活动,不伴昏迷。
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    6.统计学处理:采用Students′t检验及四格表确切概率计算法,进行两组间显著性检验。

    结果

    1.中毒大鼠的症状:腹腔注射乐果后,染毒大鼠立即出现运动共济失调,四肢软弱无力。约5~10分钟后,肌肉注射阿托品给予救治。少数大鼠可见明显肌束震颤,但很快表现为肌无力。中毒大鼠肌无力程度达到2~3分的平均出现时间为染毒后1~3小时。

    2.正常及中毒大鼠SSFEMG改变:乐果中毒后大鼠全血ChE活力显著低于对照组(表1)。给予大鼠10、20 Hz的连续电刺激,染毒组肌无力大鼠个体MCD值较对照组显著延长,个别可有传导阻滞现象(图1);SSFEMG诊断异常率高达60%以上。

    表1 乐果染毒及对照组大鼠全血胆碱酯酶和电刺激单纤维肌电图(SSFEMG)的改变(±s)
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    Table 1 Whole blood ChE and single fiber EMG in dimethoate intoxicated and control rats(±s) 组别 Group

    例数

    n

    全血胆碱酯酶

    Blood ChE

    (μmol/ml)

    电刺激单纤维肌电图

    SSFEMG(10Hz)

    电刺激单纤维肌电图
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    SSFEMG(20Hz)

    平均连续差

    MCD(μs)

    异常率

    Abnormality(%)

    平均连续差

    MCD(μs)

    异常率

    Abnormality(%)

    对照 Control

    9

    24.45±2.71
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    18.66±2.49

    0

    22.19±2.46

    0

    染毒 Poisoning

    9

    4.61±1.16**

    28.33±3.14**

    66.7##

    34.89±10.51**

    66.7##
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    **P<0.01 (studentst检验) ##P<0.01(四格表确切概率计算法)

    **P<0.01 (studentst-test) ##P<0.01 (exact probabilities in 2×2 table)

    3.大鼠肌无力时SSFEMG与RNS的对比:给予大鼠10 Hz电刺激,染毒组RNS检查其NMJ传导异常例数为0;SSFEMG检查其NMJ传递异常例数为4,差异有显著性(P<0.01,四格表确切概率法)。20 Hz电刺激时,RNS检查NMJ传导异常例数为3,表现为肌肉诱发电位波幅递减,类似重症肌无力(MG)样改变;而SSFEMG检查异常例数为4,见图2。

    图1 对照组(图A)与乐果染毒组(图B)大鼠腓肠肌单肌纤维动作电位,可见肌无力时,MCD值显著延长,个别有传导阻滞现象(图B)
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    Fig 1 The single fiber action potential of gastrocnemius muscle in a control rat (A) and a dimethoate intoxicated rat (B).The mean consecutive difference was significantly prolonged and the neuromuscular block occured during the presence of myasthenia(B)

    图2 对照组(图A)及染毒大鼠(图B)20 Hz重频刺激坐骨神经时,腓肠肌复合肌肉动作电位,可见肌无力时,复合肌肉动作电位波幅递减现象(图B)

    Fig 2 Compound muscle action potential(CMAP) of the gastrocnemius muscle evoked by repetitive nerve stimulation on the sciatic nerve at 20 Hz in a control rat(A) and a dimethoate intoxicated rat(B).A remarkable decrement of CMAP was seen in the intoxicated rat with myasthenia(B)
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    讨论

    IMS的发生较多见于急性乐果中毒[5,6]。本实验选用乐果给大鼠染毒,观察其急性乐果中毒后出现肌无力时的NMJ突触传导功能,旨在研究IMS的发生机制。研究结果表明:大鼠急性乐果中毒出现肌无力时,高频重复刺激神经可引起肌肉诱发电位波幅递减现象,类似MG样表现,提示NMJ出现突触后传导阻滞。SSFEMG测定表明:10、20 Hz电刺激时,MCD值明显增大。表明在序列电刺激后诱发单肌纤维电位时,连续出现电位的潜伏时存在延迟及差异,提示肌无力的中毒大鼠存在NMJ突触传导阻滞现象。

    RNS是目前诊断神经肌接头病、肌病和肌肉兴奋性异常疾病最常用的临床电生理诊断技术。由于RNS对于不同肌肉波幅衰减百分比不同,阳性率也可不同,其阳性率还因临床分型、病情轻重而异,故RNS在诊断应用方面有一定局限性。SSFEMG则是近20年开展的一项电生理检测技术,它通过电脉冲刺激运动神经,诱发肌肉收缩,用特制的单纤维针电极来记录单根肌纤维在连续放电过程中电位间隔时间显示的微小差异(jitter,或称肌电颤抖现象)。当NMJ传递功能受累时,jitter增宽,MCD值增大,严重时出现电位阻滞现象。由于该方法无需受试者主动收缩肌肉,因而便于在动物实验条件下研究NMJ功能。
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    本研究结果发现:给予大鼠20 Hz高频电刺激,RNS与SSFEMG两种技术检测NMJ异常的敏感性无明显差异;给予10 Hz电刺激时,染毒组大鼠均未引出波幅递减的肌电改变,而SSFEMG异常例数为4例,两者差异有显著性(P<0.01)。提示SSFEMG可能为目前诊断OPs中毒后肌无力时NMJ传导阻滞较为敏感的方法。

    迄今OPs中毒后引起肌无力及IMS的发病机制主要有以下几种学说[5]:(1)ChE活力持续低下;(2)肌纤维坏死;(3)NMJ功能障碍。本研究结果证实:大鼠急性乐果中毒时可导致NMJ突触传递障碍,且与临床出现肌无力的表现一致。然而这种障碍在IMS发病机制中的作用如何?肌无力的发生是否与ACh蓄积引起的突触后膜烟碱样乙酰胆碱受体失敏有关?突触前递质的合成与释放是否参与其毒性反应?均有待进一步的研究。

    总之,在目前未能阐明IMS发病机制并采取针对性防治措施的情况下,提高对OPs中毒肌无力及IMS的早期诊断水平很有必要。我们认为OPs急性中毒后,除进行详细的神经系统检查,密切观察肌无力和腱反射的变化外,如有条件,应进行高频重复刺激周围神经及SSFEMG检查。特别在RNS测定未见异常时,应用SSFEMG神经电生理检查技术,可为IMS及肌无力的早期诊断及鉴别诊断提供可靠的客观依据。
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    本研究受国家“九五”攻关项目基金资助(96-906-04-11)

    参考文献

    1.李涛,姜健鹏.刺激及其操作条件对电刺激单纤维肌电图的影响.中华物理医学杂志,1995,17:68~70.

    2.Stalberg E,Trontelj J.Single fiber electromyography.Surrey,Old Working(UK):The Mirevalle Press.1979.1~224.

    3.陈向军,程源深,周宝礼.重症肌无力患者单纤维肌电图与低频重复电刺激测定的对比研究.临床脑电学杂志,1996,5:141~144.

    4.Bleecker DJ,Willems J,Reuck DJ,et al.Histological and histochimical study of paraoxon myopathy in the rat.Acta Neurol Belg,1991,91:255~270.
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    5.徐海滨.急性有机磷中毒“中间综合征”.国外医学卫生学分册,1996,23:65~70.

    6.Wadia RS,Chitra S,Amin AB,et al.Electrophysiological studies in acute organophosphate poisoning.J Neurol Neurosurg Psychiatry,1987,50:1442~1448.

    7.徐海滨,贺锡雯,谢佐平,等.有机磷杀虫剂乐果对乙酰胆碱受体通道的阻断作用.卫生研究,1997,26:154~158.

    收稿:1997-11-30

    修回:1998-03-16, 百拇医药