第二节 呼吸系统药物

药物可经过两条途径到达肺脏:一是直接经呼吸道进入,另一条途径是经呼吸道以外的途径吸收,再随血液循环到达肺脏。药物的呼吸系统毒性是指药物在一定条件下对呼吸系统结构和功能的损害作用。许多药物可致呼吸系统的不良反应,有些还可导致严重的呼吸系统疾病。
一、呼吸系统药物中毒

(一)呼吸系统药物常见形态 1.气体和蒸气

气体和蒸气是呼吸系统药物常见形态,通常是经呼吸道吸收进入体内。吸收与气体本身的物理化学特性(如浓度、水溶性和分配系数等)以及呼吸道的生理特性(如气流、组织灌流以及局部代谢情况等)有关。气体和蒸气的吸收方式是简单扩散,高水溶性的气体或蒸气可在鼻腔直接被吸收,低水溶性的气体或蒸气,可被下呼吸道所吸收。

2.气溶胶

气溶胶粒子的沉积受其本身物理化学特性以及由其本身的大小、形状和密度决定的空气动力学的影响,还和生物体呼吸道的解剖特点以及呼吸方式有关。

3.细微或超微粒子

目前范围在0. 1μm到1μm的细微粒子和小于0. 1μm的超细微粒子对人类的健康越来越引起人们的关注。研究发现,超细微粒子比粗粒子对肺部的损伤更大。

(二)呼吸系统常见药物和药物中毒 1.抗肿瘤药

许多抗肿瘤药具有呼吸系统毒性,较为常见的有以下几种:①博来霉素( bleomycin) :是几种结构相似的混合物,在肿瘤的化学治疗中应用广泛,它可以引起严重的呼吸系统毒性,甚至可以致死。损伤的后果有毛细血管上皮细胞和Ⅰ型肺泡细胞的坏死,出血和水肿形成;Ⅱ型肺泡上皮细胞的迟发性增生,最后导致肺泡壁增厚进而引起纤维化。许多组织中,博来霉素靠博来霉素水解酶来灭活,但肺脏中该酶活性低,不能有效灭活博来霉素,致使其刺激肺合成胶原蛋白增加,它还可以与二价铁和分子氧结合,形成自由基,损伤DNA。②野百合碱( monocrotaline) :是一种双稠吡咯啶生物碱,可引起迟发型的肺损伤。野百合碱在肝脏通过细胞色素P450 3A代谢成为活性很高的吡咯(一种双功能烷化剂)。其中一部分吡咯与谷胱甘肽或半胱氨酸形成共轭化合物而减毒;另一部分由肝脏释放并由红细胞转运至其他器官如肺脏,引起内皮细胞的损伤。还有一些抗肿瘤药如环磷酰胺、丝裂霉素C和甲氨蝶呤等均可导致肺损伤和肺纤维化。

2.抗氧化剂丁羟甲苯( BHT)

广泛应用于药物、化妆品以及食品添加剂等。BHT曾是公认的安全化学物,但后来研究发现BHT可引起大鼠和小鼠肺脏弥散性损害和纤维化,并有促小鼠肺腺瘤的作用。BHT可诱导混合功能氧化酶系统,并可经该系统活化,在肺组织中与大分子发生共价结合比在肝内强,故对肺的损伤强于肝。BHT对肺的早期损伤部位是Ⅰ型肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞,前者在24小时内出现坏死和空泡,导致肺泡基底膜剥脱。随后Ⅱ型肺泡上皮细胞增生,使肺泡表面再度上皮化。24小时后毛细血管内皮细胞才出现病变,第5天后与间质细胞同时开始分裂以修复损伤部位。当一次给予较大剂量时,小鼠肺纤维化至少可持续1年。

3.金属以及金属化合物

可致肺损伤。小鼠经注射途径接触镉4小时可出现肺泡扩大的气肿样改变;多次注射染毒,可使肺细胞增生减少。大鼠妊娠期接触镉可使胎鼠出现肺生长迟缓,肺泡塌陷及表面被折光性嗜酸性透明膜所覆盖的呼吸道窘迫综合征表现。钒经注射染毒可蓄积于肺内,致肺泡出血和肺泡膈局限性坏死。

4.呋喃类物质以及衍生物

经吸入或肺外接触可引起肺损害。此类物质对肺脏的损伤主要是以细支气管的Clara细胞的肿胀和坏死为基本病变,大剂量可累及大的支气管。呋喃类物质损伤肺脏的机制可能与其在Ⅱ型肺泡上皮细胞和细支气管的Clara细胞中被活化为具有高度活性的亲电子代谢产物有关,这些亲电子代谢产物可与肺组织大分子共价结合。

5.阳离子双亲和性药物( cationic amphophilic drugs,CADs)

可引起肺的脂质沉积,如抗心律失常药胺碘酮和食欲抑制药对氯苯丁胺,这类药物能与肺磷脂结合成难降解的复合物,抑制磷脂酶A和磷脂酶B,使脂质在肺脏沉积。
二、药物在呼吸道内的过程

(一)药物在呼吸道内的吸收和分布

不同形态的药物经呼吸道吸收的机制不同。气体的吸收主要发生在肺部,鼻部可以过滤水溶性和高反应性气体,使其不能进入。气态药物经呼吸道吸收受气态药物的分压、药物在血液中的溶解度、药物由血液分布到其他组织的速度和排泄的快慢以及药物的水溶性等因素影响。
气溶胶或颗粒物经呼吸道吸收时,首先要和内表面发生接触,并附着或滞留在内表面上。附着的机制有离心力或惯性冲击、重力或沉降力以及布朗运动或扩散。在这三种力作用下,气溶胶粒子在呼吸道不同区的阻留或沉积,主要决定于粒子的空气动力学等效直径( aerodynamics equivalent diameter,AED)大小。AED是指某种气溶胶粒子,不论其形状、大小和比重如何,如果它在空气中的沉降速度与一种比重为1的球形粒子的降落速度相同时,则后者粒子的直径即为前者粒子的AED。直径大于5μm,几乎全部在鼻和支气管树中沉积;直径为2~5μm的微粒,沉积在肺的气管支气管部,粒子越小,到达支气管树的分支就越深;直径≤1μm的微粒常附着在肺泡内;但直径为0. 01~0. 03μm时,由于其布朗运动速度极快,主要附着于较大的支气管内。附着在呼吸道内表面的微粒有以下去向:①被吸收入血液;②随黏液咳出或被吞咽至胃肠道;③也可进入肺间质长期潴留或进入淋巴间隙或淋巴结,部分微粒还可随淋巴到达血液;④有些微粒可长久留在肺泡内,从而形成病灶。

(二)药物在呼吸道内的排泄

经呼吸道吸收的在体内部分解的气体、麻醉性气体及某些挥发性药物能迅速经肺呼气排出。肺排出药物主要通过简单扩散,排出速度主要取决于肺泡壁两侧有毒气体的分压差。故血中溶解度较低的气体排出较快,而溶解度较高的排出较慢,能与血红蛋白结合的气体,则排出更慢。不溶性的颗粒化合物可通过肺泡及细支气管、支气管等清除系统(吞噬细胞和纤毛)排出。