background image

 

Organophosphorus insecticides and  nerve agents 

Organophosphorus  compounds are widely used as pesticides, 
especially in developing countries. Case fatality following deliberate 
ingestion is high (5–20%). Nerve agents, developed for chemical 
warfare, are derived from OP insecticides and are much more toxic. 
They are commonly classified as G (originally synthesised in Germany) 
or V (‘venomous’) agents. The ‘G’ agents, such as tabun, sarin and 
soman, are volatile, absorbed by inhalation or via the skin, and 
dissipate rapidly after use. ‘V’ agents, such as VX, are contact poisons 
unless aerosolised, and contaminate ground for weeks or months. The 
toxicology and management of nerve agent and pesticide poisoning are 
similar. 

Mechanism of toxicity  

OP compounds inactivate acetylcholinesterase (AChE), resulting in the 
accumulation of acetylcholine (ACh) in cholinergic synapses. Initially, 
spontaneous hydrolysis of the OP–enzyme complex allows reactivation 
of the enzyme but, subsequently, loss of a chemical group from the OP–
enzyme complex prevents further enzyme reactivation. After this 
process (termed ‘ageing’) has taken place, new enzyme needs to be 
synthesised before function can be restored. The rate of ‘ageing’ is an 
important determinant of toxicity and especially rapid after exposure to 
nerve agents (soman in particular), which cause ‘ageing’ within 
minutes. 

Clinical features and management 

 OP poisoning causes an acute cholinergic phase, which may 
occasionally be followed by the intermediate syndrome or 


background image

 

organophosphate-induced delayed polyneuropathy (OPIDN). The onset, 
severity and duration of poisoning depend on the route of exposure 
and agent involved. 

Acute cholinergic syndrome 

 

 This usually starts within a few minutes of exposure and nicotinic or 
muscarinic features may be present. Vomiting and profuse diarrhoea 
are typical following ingestion. Bronch
oconstriction, bronchorrhoea and 
salivation may cause severe respiratory compromise. Excess sweating 


background image

 

and miosis are characteristic and the presence of muscular 
fasciculations strongly suggests the diagnosis, although this feature is 
often absent, even in serious poisoning. Subsequently, generalised 
flaccid paralysis may develop and affect respiratory and ocular muscles, 
resulting in respiratory failure. Ataxia, coma, convulsions, cardiac 
repolarisation abnormalities and torsades de pointes may occur. 

Management 

 The airway should be cleared of excessive secretions, breathing and 
circulation assessed, high-flow oxygen administered and intravenous 
access obtained. Appropriate external decontamination is needed. 
Gastric lavage or activated charcoal may be considered if the patient 
presents sufficiently early. Seizures should be treated. The ECG, oxygen 
saturation, blood gases, temperature, urea and electrolytes, amylase 
and glucose should be monitored closely. Early use of sufficient doses 
of atropine is potentially life-saving in patients with severe toxicity. 
Atropine reverses ACh-induced bronchospasm, bronchorrhoea, 
bradycardia and hypotension. When the diagnosis is uncertain, a 
marked increase in heart rate associated with skin flushing after a 1 mg 
intravenous dose makes OP poisoning unlikely. In OP poisoning, 
atropine (2 mg IV) should be administered and this dose should be 
doubled every 5–10 minutes until clinical improvement occurs. Further 
bolus doses should be given until secretions are controlled, the skin is 
dry, blood pressure is adequate and heart rate is > 80 bpm. Large doses 
may be needed, but excessive doses may cause anticholinergic effects. 
In severe poisoning requiring atropine, an oxime such as pralidoxime 
chloride or obidoxime is generally recommended, if available, although 
efficacy is debated. This may reverse or prevent muscle weakness, 


background image

 

convulsions or coma, especially if given rapidly after exposure. Oximes 
reactivate AChE that has not undergone ‘ageing’ and are therefore less 
effective with dimethyl compounds and nerve agents, especially soman. 
Oximes may provoke hypotension, especially if administered rapidly. 
Intravenous magnesium sulphate has been reported to increase 
survival in animals and in small human studies of OP poisoning; 
however, further clinical trial evidence is needed before this can be 
recommended routinely. Ventilatory support should be instituted 
before the patient develops respiratory failure. Benzodiazepines may 
be used to treat agitation, fasciculations and seizures and for sedation 
during mechanical ventilation. Exposure is confirmed by measurement 
of plasma or red blood cell cholinesterase activity but antidote use 
should not be delayed pending results. Plasma cholinesterase is 
reduced more rapidly but is less specific than red cell cholinesterase. 
Values correlate poorly with the severity of clinical features but are 
usually < 10% in severe poisoning, 20–50% in moderate poisoning and > 
50% in subclinical poisoning. The acute cholinergic phase usually lasts 
48–72 hours, with most patients requiring intensive cardiorespiratory 
support and monitoring. Cholinergic features may be prolonged over 
several weeks with some lipid-soluble agents. 

Intermediate syndrome 

 About 20% of patients with OP poisoning develop weakness that 
spreads rapidly from the ocular muscles to those of the head and neck, 
proximal limbs and the muscles of respiration, resulting in ventilatory 
failure. This ‘intermediate syndrome’ generally develops 1–4 days after 
exposure, often after resolution of the acute cholinergic syndrome, and 
may last 2–3 weeks. There is no specific treatment and supportive care 
is needed, including maintenance of airway and ventilation. 


background image

 

Organophosphate-induced delayed polyneuropathy 

 Organophosphate-induced delayed polyneuropathy (OPIDN) is a rare 
complication that usually occurs 2–3 weeks after acute exposure. It is a 
mixed sensory/motor polyneuropathy, affecting long myelinated 
neurons especially, and appears to result from inhibition of enzymes 
other than AChE. Early clinical features are muscle cramps followed by 
numbness and paraesthesiae, proceeding to flaccid paralysis of the 
lower and subsequently the upper limbs, with foot and wrist drop and a 
high-stepping gait, progressing to paraplegia. Sensory loss may also be 
present but is variable. Initially, tendon reflexes are reduced or lost but 
mild spasticity may develop later. There is no specific therapy for 
OPIDN. Regular physiotherapy may limit deformity caused by muscle-
wasting. Recovery is often incomplete and may be limited to the hands 
and feet, although substantial functional recovery after 1–2 years may 
occur, especially in younger patients. 

 

Methanol and ethylene glycol 

Ethylene glycol is found in antifreeze, brake fluids and, in lower 
concentrations, windscreen washes. Methanol is present in some 
antifreeze products and commercially available industrial solvents, and 
in low concentrations in some screen washes and methylated spirits. It 
may also be an adulterant of illicitly produced alcohol. Both are rapidly 
absorbed after ingestion. Methanol and ethylene glycol are not of high 
intrinsic toxicity but are converted via alcohol dehydrogenase to toxic 
metabolites that are largely responsible for their clinical effects. 

 


background image

 

 

Clinical features 

 Early features of poisoning with either methanol or ethylene glycol 
include vomiting, ataxia, drowsiness, dysarthria and nystagmus. As toxic 
metabolites are formed, metabolic acidosis, tachypnoea, coma and 
seizures may develop. Toxic effects of ethylene glycol include 
ophthalmoplegia, cranial nerve palsies, hyporeflexia and myoclonus. 
Renal pain and acute tubular necrosis occur because of renal calcium 
oxalate precipitation. Hypocalcaemia, hypomagnesaemia and 
hyperkalaemia are common. Methanol poisoning causes headache, 
delirium and vertigo. Visual impairment and photophobia develop, 
associated with optic disc and retinal oedema and impaired pupil 
reflexes. Blindness may be permanent, although some recovery may 


background image

 

occur over several months. Pancreatitis and abnormal liver function 
have also been reported. 

Management 

 Urea and electrolytes, chloride, bicarbonate, glucose, calcium, 
magnesium, albumin, plasma osmolarity and arterial blood gases 
should be measured in all patients with suspected methanol or 
ethylene glycol toxicity. The osmolar and anion gaps should be 
calculated. Initially, poisoning is associated with an increased osmolar 
gap, but as toxic metabolites are produced, an increased anion gap 
develops, associated with metabolic acidosis. The diagnosis can be 
confirmed by measurement of ethylene glycol or methanol 
concentrations but assays are not widely available. An antidote, ideally 
fomepizole but otherwise ethanol, should be administered to all 
patients with suspected significant exposure while awaiting the results 
of laboratory investigations. These block alcohol dehydrogenase and 
delay the formation of toxic metabolites until the parent drug is 
eliminated in the urine or by dialysis. The antidote should be continued 
until ethylene glycol or methanol concentrations are undetectable. 
Metabolic acidosis should be corrected with sodium bicarbonate (e.g. 
250 mL of 1.26% solution, repeated as necessary). Convulsions should 
be treated with an intravenous benzodiazepine. In ethylene glycol 
poisoning, hypocalcaemia should be corrected only if there are severe 
ECG features or if seizures occur, as this may increase calcium oxalate 
crystal formation. In methanol poisoning, folinic acid should be 
administered to enhance the metabolism of the toxic metabolite, 
formic acid. Haemodialysis or haemodiafiltration should be used in 
severe poisoning, especially if renal failure is present or there is visual 
loss in the context of methanol poisoning. It should be continued until 


background image

 

acute toxic features are no longer present and ethylene 
glycol/methanol concentrations are undetectable. 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 144 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل