有机磷化合物(OP)中毒是一个持续存在的威胁,对于考虑诊断和治疗而言,这被视为医疗人员面临的挑战。世界上许多地方广泛使用 OP 农药,因此农业暴露或以自杀为目的的中毒事件很常见 (Eddleston 等,2008, Suratman 等,2015, Mew 等,2017)。此外,故意使用 OP 神经毒剂不仅对军事领域构成威胁,对针对个人的恐怖袭击情境也构成威胁 (Worek 等,2016b)。
OP 农药和神经毒剂是胆碱酯酶(ChE)抑制剂。暴露后,OP 化合物通过磷酸化活性位点丝氨酸来抑制乙酰胆碱酯酶(AChE, EC 3.1.1.7)和丁酰胆碱酯酶(BChE, EC 3.1.1.8)。磷酸化的 AChE 可能发生自发重活化或脱烷基化(老化)(Aldridge 和 Reiner, 1972)。也被称为假性胆碱酯酶的 BChE 主要存在于血浆中,而 AChE 则位于胆碱能神经系统突触和红细胞膜上 (Holmstedt, 1959, Eddleston 等,2008)。OP 的急性毒性是通过突触间隙中的 AChE 抑制介导的。OP 暴露后,AChE 无法裂解神经递质乙酰胆碱(ACh),导致胆碱能受体过度刺激,引发胆碱能危象。ACh 受体有两种类型,毒蕈碱型和烟碱型。OP 中毒的毒蕈碱型体征和症状包括流涎、流泪、排尿、腹泻、胃肠道不适和呕吐;而烟碱型效应包括肌肉功能障碍、肌肉无力、肌束颤动,最后是严重的肌肉麻痹。此外,中枢神经系统表现会导致独特的致命症状,如呼吸驱动受损、意识障碍、癫痫发作和惊厥 (Amend 等,2020)。胆碱能危象后的推荐治疗包括快速给药阿托品、肟类和抗惊厥药 (Thiermann 等,2013)。
OP 中毒的诊断具有挑战性,因为目前仅基于可能不明确的临床体征和症状 (Eddleston 等,2008, Ciottone, 2018)。根据暴露途径、剂量以及各自 OP 的理化性质,典型的临床效应如瞳孔缩小可能不会在早期阶段出现 (Thiermann 等,2013, Amend 等,2020)。在这些情况下,很难将胆碱能中毒综合征与阿片类药物或氰化物中毒区分开来 (Ciottone, 2018)。因此,迫切需要现场评估 (Amend 等,2020)。一个易于获取且对诊断和监测 OP 暴露有价值的参数是全血中基于显色埃elman 方法的红细胞 AChE 和血浆 BChE 活性 (Ellman 等,1961, Lionetto 等,2013, Strelitz 等,2014, Worek 等,2016a)。此前已描述过一种专注于测定全血 AChE 和 BChE 活性的移动检测设备 (Worek 等,2016a)。这种即时检测(POCT)系统是一种即用型试剂盒,基于改进的光谱埃elman 测定法。在一种改进中,该反应也被用于开发一种商业可用的皮肤显示套件,以评估 AChE 抑制剂造成的皮肤污染 (Worek 等,2017)。然而,据我们所知,目前还没有在欧洲联盟认证的便携式埃elman 基方法能够准确检测血液中的 ChE 活性。现有设备已被制造商停产。
侧向流试验(LFA)是一种基于纸或聚合物的方法,用于识别和量化复杂样品中的分析物,广泛应用于医疗、兽医、食品、农业和环境领域。该试验的原理依赖于液体样品在试纸条的多个单独功能化聚合物区域中通过毛细管驱动流动。每个功能化区域包含特定的分子,与目标分子相互作用并选择性结合。此外,LFA 被认为是获取主要为定量或半定量结果的低成本、快速、便携且用户友好的平台 (Koczula 和 Gallotta, 2016)。
在此,我们旨在开发一种 LFA,以基于使用显色埃elman 反应测定全血中红细胞 AChE 和血浆 BChE 活性的方式,快速检测 ChE 抑制剂中毒。最初,我们系统地评估了 LFA 设计以及埃elman 方法适用于侧向流试验的情况。然后,我们使用持久性 OP 神经毒剂 VX 和 OP 农药乙氧基对氧磷(PXE)调查了该试验的重复性和灵敏度。