[科普中國]-3-硝基丙酸

3-硝基丙酸1為白色結(jié)晶化合物，溶于水、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙醚和熱的三氯甲烷，不溶于石油醚和苯。主要存在于發(fā)紅的甘蔗中，有毒，人誤食后嚴(yán)重者可致死。3-硝基丙酸（β-Nitropropionic acid）是曲霉屬和青霉屬的少數(shù)菌種產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物，在某些高等植物中也有存在。

3-硝基丙酸的概述3-硝基丙酸（β-Nitropropionic acid）是曲霉屬和青霉屬的少數(shù)菌種產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物，在某些高等植物中也有3-硝基丙酸存在。我國從變質(zhì)甘蔗中分離到的甘蔗節(jié)菱孢、蔗生節(jié)菱孢霉菌等菌種具有產(chǎn)生3-硝基丙酸的能力。3-硝基丙酸是流行于我國河北、河南、山東、山西、新疆、青海、寧夏、遼寧等13個(gè)省的變質(zhì)甘蔗中毒的病因，該中毒癥的主要表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損。急性期的癥狀有嘔吐、眩暈、陣發(fā)性抽搐、眼球偏側(cè)凝視、昏迷，甚至死亡，后遺癥主要為錐體外系的損害，主要癥狀有屈曲、扭轉(zhuǎn)、痙攣，肢體強(qiáng)直，靜止時(shí)張力減低等2。

3-硝基丙酸的測(cè)定目前國外測(cè)定3-硝基丙酸的方法有薄層色譜法、高效液相色譜法、氣相色譜法等。我國建立了測(cè)定3-硝基丙酸的薄層色譜法。

適用范圍本方法適用于甘蔗中3-硝基丙酸的測(cè)定。

原理樣品中的3-硝基丙酸經(jīng)提取，凈化及濃縮，點(diǎn)樣液于硅膠薄層板上，展開后噴以3-甲基-2-苯并噻唑啉酮水合鹽酸鹽（MBTH）顯色劑，在長(zhǎng)波紫外光燈下顯示黃色熒光點(diǎn)，利用目視定量或薄層掃描儀測(cè)定其含量。

試劑以下試劑均為分析純。

（一）乙酸乙酯、三氯甲烷、苯、冰乙酸。

（二）無水硫酸鈉、2%碳酸氫鈉、85%磷酸，6mol/L鹽酸。

（三）硅膠G。

（四）顯色劑：0.5%MBTH水溶液，置于4℃冰箱保存，每3d重新配制；

（五）展開劑：苯：冰乙酸（9+1，V/V）；確證用展開劑為石油醚：冰乙酸（9+1，V/V）。

（六）3-硝基丙酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：精確稱取3-硝基丙酸標(biāo)準(zhǔn)品，用乙酸乙酯制成儲(chǔ)備液，再將此液用乙酸乙酯稀釋成使用液，此標(biāo)準(zhǔn)溶液含3-硝基丙酸20μg/mL，置4℃保存。

儀器（一）島津CS-910雙波長(zhǎng)掃描儀及C-EIB微處理機(jī)。

（二）減壓吹氣濃縮裝置。

（三）層析槽：內(nèi)徑25cm，寬6cm，高4cm。

（四）噴霧裝置：日本島津公司產(chǎn)。

操作步驟（一）提取和凈化

1. 甘蔗樣品：取經(jīng)去皮后切碎擠壓得到的甘蔗汁10mL，置于100mL分液漏斗中，用6mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH至2~3，用乙酸乙酯等體積提取三次，合并乙酸乙酯層于另一100mL分液漏斗中，用2%碳酸氫鈉溶液30mL和10mL分別提取，振搖2min，靜置分層，將水相置于另一100mL分液漏斗中，棄去乙酸乙酯層。用三氯甲烷20mL提取碳酸氫鈉層，棄去三氯甲烷層，用6mol/L鹽酸調(diào)節(jié)pH至2～3，用乙酸乙酯40mL、30mL、20mL分別提取，將乙酸乙酯吸出于150mL梨形瓶中，濃縮至干，用少量乙酸乙酯洗瓶壁數(shù)次，分別在40～45℃水浴中減壓濃縮至干，加1mL乙酸乙酯定容，待測(cè)定。

2.甘蔗樣品：將市售經(jīng)冰凍的樣品去皮后切碎，取20g置具塞200mL錐形瓶中，加無水硫酸鈉20g，混勻，加乙酸乙酯60mL，85%磷酸0.12mL，浸泡30min后，振蕩30min，且粗濾紙過濾，取濾液30mL于100mL分液漏斗中。以下按五（一）1“用2%碳酸氫鈉溶液”方法操作。

（二）薄層色譜測(cè)定

1. 制板：取硅膠G3g，加水10mL，攪成勻漿，涂布于三塊5cm×20cm玻璃板上，薄層厚度為0.3mm，干燥后于110℃烘烤3h后，置干燥器中備用。

2. 點(diǎn)板：以薄層板的短邊為底邊，距底邊3cm的基線上用微量注射器滴加10μL標(biāo)準(zhǔn)液（20μg/mL）一個(gè)點(diǎn)，10μL樣液兩個(gè)點(diǎn)，在其中一個(gè)10μL樣液點(diǎn)上再滴加10μL標(biāo)準(zhǔn)液（20μg/mL）。

3. 展開：上行展開16cm，展開劑為苯：冰乙酸（9+1，V/V）。

4. 顯色：展開后的薄層板經(jīng)揮干后，噴以顯色劑至剛剛潮濕，置145~150℃烤箱中烘烤15min，冷卻后，在波長(zhǎng)365nm紫外光燈下目視定量或用薄層掃描儀定量。3-硝基丙酸的Rf值約為0.39。

5. 掃描條件：島津CS-910雙波長(zhǎng)薄層掃描儀，用氙燈作光源，在380nm激發(fā)波長(zhǎng)，500nm發(fā)射波長(zhǎng)條件下，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與樣液斑點(diǎn)的熒光。

6. 目測(cè)條件：在波長(zhǎng)365nm紫外光燈下觀察，結(jié)果判定如下：

（1）標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)黃色熒光；

（2）如樣液點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)相應(yīng)處未出現(xiàn)黃色熒光，則樣品中3-硝基丙酸的含量在測(cè)定方法靈敏度以下。如在相應(yīng)位置上有黃色熒光點(diǎn)，而另一點(diǎn)中樣液點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)重疊，則為陽性。根據(jù)樣液點(diǎn)的熒光強(qiáng)度估計(jì)減少滴加微升數(shù)，或稀釋后滴加不同微升數(shù)，直至樣液點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的熒光強(qiáng)度一致為止。

7. 確證試驗(yàn)：用石油醚：冰乙酸（9+1，V/V）展開至16cm，揮干后顯色，再測(cè)定，Rf值約為0.23。

計(jì)算：式中：M——樣品中3-硝基丙酸的量，μg/g或μg/mL；

0.2——3-硝基丙酸的最低檢出量，μg；

V1——加入乙酸乙酯的體積，mL；

V2——出現(xiàn)最低檢出量時(shí)滴加樣液的體積，mL；

D——樣液的總稀釋倍數(shù)。

W——甘蔗取樣質(zhì)量，g；或甘蔗汁取樣質(zhì)量，mL。

本方法的靈敏度為2mg/kg3。

3-硝基丙酸中毒病因3-硝基丙酸（3-nitropropionic acid， 3-NPA）是一種無色的針狀晶體，?分子量119，熔點(diǎn)66.7～67.5℃，溶于水和極性有機(jī)溶劑。自然條件下，它是由甘蔗節(jié)菱孢、蔗生節(jié)菱孢、米曲霉等真菌產(chǎn)生的一種毒素，某些高等植物也能合成3-NPA。?導(dǎo)致中毒的原因主要是食用了因儲(chǔ)存不當(dāng)而霉變的甘蔗引起，中毒多發(fā)生于我國北方各省的每年冬春季節(jié)（2～4月份）。

毒理（1）毒代動(dòng)力學(xué)：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，3-NPA經(jīng)胃腸道吸收較快，灌胃后其血液濃度達(dá)峰時(shí)間約為12min，進(jìn)入血液后很快向各組織分布，能迅速通過血腦屏障，給藥后5min即可在腦部不同區(qū)域檢出3-NPA。腎臟為其主要排泄途徑，3d內(nèi)從尿、糞中排出總灌胃量的22.3%，其余以代謝產(chǎn)物均勻分布于各組織中。

（2）毒性：3-NPA小鼠靜脈注射的LD50為50mg/kg，經(jīng)口灌胃雄性小鼠的LD50約為100mg/kg，雌性約為68.1mg/kg。人中毒劑量約為12.5mg/kg。據(jù)報(bào)道，引起中毒的甘蔗樣品中3-NPA的含量為1 700～2 083mg/kg。

（3）發(fā)病機(jī)制：3-NPA的中毒機(jī)制尚不清楚。研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)生物體內(nèi)一些重要的酶系統(tǒng)如琥珀酸脫氫酶、過氧化氫酶、谷氨酸脫羧酶、單胺氧化酶等均有不同程度的抑制作用，進(jìn)而阻礙了三羧酸循環(huán)的進(jìn)行，最終導(dǎo)致組織器官的損害。

病理神經(jīng)病理檢查可見主要損傷部位是腦的尾-殼核，海馬體、丘腦、大腦皮質(zhì)和小腦皮質(zhì)也可受累。電鏡檢查可見神經(jīng)原胞漿疏松，線粒體腫脹和核染色質(zhì)積聚，最后胞漿和核均發(fā)生固縮。軸索膜與髓鞘間水腫，軸索內(nèi)線粒體腫脹，髓鞘變薄或斷裂。星形膠質(zhì)細(xì)胞水腫，血管內(nèi)皮細(xì)胞線粒體腫脹，核固縮，血管周圍有腫脹的突起。

診斷要點(diǎn) 診斷要點(diǎn)概述

根據(jù)患者有進(jìn)食變質(zhì)甘蔗史，出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等胃腸道以及昏迷、抽搐、腦局灶性損害等中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙，及從可疑變質(zhì)甘蔗樣品中分離出節(jié)菱孢霉菌或檢測(cè)出3-硝基丙酸，診斷一般可以確定。根據(jù)臨床表現(xiàn)可分為輕、中、重三級(jí)。

1．輕度中毒 起病急，一般在食入霉變甘蔗2～3h出現(xiàn)頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、腹痛、視物不清等癥狀，較快恢復(fù)正常。

2．中度中毒 除輕度中毒的癥狀外，出現(xiàn)嗜睡、精神委靡及腦局灶性損害，如眼球向上凝視或偏側(cè)凝視，垂直性或水平性眼球震顫，運(yùn)動(dòng)性失語，錐體系或錐體外系神經(jīng)損害。

3．重度中毒 在中度中毒癥狀的基礎(chǔ)上，迅速發(fā)展為昏迷、抽搐等腦水腫表現(xiàn)。

4．遲發(fā)性錐體外系神經(jīng)損害 嚴(yán)重中毒后2周至2個(gè)月出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)痙攣、手足徐動(dòng)等錐體外系損害，腦CT顯示雙側(cè)豆?fàn)詈藚^(qū)對(duì)稱性軟化病灶。

本病需要與病毒性腦炎、其他錐體外系統(tǒng)疾病鑒別。

實(shí)驗(yàn)室檢查1．腦脊液 細(xì)胞數(shù)與生化檢查正常。

2．薄層色譜法或氣相色譜法 測(cè)定甘蔗樣品中的3-硝基丙酸。

影像學(xué)檢查1．顱腦CT 中毒急性期有腦水腫改變。出現(xiàn)遲發(fā)性肌張力不全的患者，其顱腦CT顯示雙側(cè)豆?fàn)詈嗣芏葘?duì)稱性減低，且殼核損害常重于蒼白球；亦可見彌漫性腦萎縮。

治療概述本病尚無特效解毒藥物，主要為對(duì)癥、支持治療。急性期要積極控制腦水腫，改善腦血液循環(huán)，維持水、電解質(zhì)和酸堿平衡以及防治繼發(fā)感染等治療。遲發(fā)性肌張力不全無有效治療措施，以支持療法為主，常致終身殘疾。

預(yù)后輕癥患者預(yù)后較好。重癥患者經(jīng)救治后可留有全身性痙攣性癱瘓、去大腦皮質(zhì)綜合征、遲發(fā)性錐體外系神經(jīng)損害等后遺癥，昏迷持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，后遺癥越明顯4。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

梁志宏 - 副教授 - 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)