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| 左上：台北捷運鄭捷殺人案。右上：東京地鐵沙林毒氣。下圖：名偵探柯南。 |
如果鄭捷用的不是刀。捷運攻擊的可能利器 - 沙林毒氣與氰化物的殺人機制。
最近的捷運砍人事件，造成社會恐慌，兇嫌鄭捷持刀攻擊多位無辜民眾，造成大量死傷。在地鐵的攻擊事件，全球皆有，除了直接以刀砍殺外，早在 1995 年，鄰近的日本即發生東京地鐵沙林毒氣事件，造成13人死亡及約6,300人受傷。而在 2002 年與 2006 年，都有人企圖以氰化物攻擊英國與美國地鐵。究竟沙林毒氣與氰化物為合物?他們是怎麼造成人類死亡?
氰化物(1-5)
氰化物有三種常見種類，氰化氫 (HCN)、氰化鈉 (NaCN) 及氰化鉀 (KCN)，氰化鈉及氰化鉀都是固態離子化合物。氰化物在體內解離產生的氰根離子 CN－，會結合粒線體內膜上的細胞色素氧化酶，抑制細胞的呼吸作用，甚至造成死亡。
要深入了解氰化物的毒性原理，就必須了解呼吸作用。呼吸作用並非我們平時用鼻子吸氣吐氣，而是細胞把物質氧化分解並產生能量的過程，又稱為細胞呼吸 （Cell respiration）。呼吸作用能產生許多的 ATP (三磷酸腺苷， Adenosine triphosphate, ATP），為人體中的能量代幣，儲存和傳遞能量。
呼吸作用分為三大部分，糖解作用 (Glycolysis)，檸檬酸循環 (citric acid cycle, TCA cycle) 以及電子傳遞鏈。葡萄糖在細胞質中藉由糖解作用轉換成丙酮酸 (pyruvate)，丙酮酸進入到粒線體以後變成乙醯輔酶A (acetyl Co A)，進入檸檬酸循環。在糖解作用與檸檬酸循環的過程，除了會產生少量 ATP 外，亦會產生其他兩種能量代幣，NADH (菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸) 與 FADH2 (黃素腺嘌呤二核苷酸)，但是NADH 和 FADH2 這兩種代幣人體內無法使用。必須藉由電子傳遞鏈將NADH 和 FADH2 轉換成 ATP 才可供人體使用。而細胞色素氧化酶就是在電子傳遞鏈中扮演產生 ATP 的重要角色，當氰根離子進入體內和細胞色素氧化酶結合，會抑制提功能，細胞就不能將 NADH 與 FADH2 轉換成ATP 供人體使用，導致人體化學窒息，因而死亡。
打個比方，我們在糖解作用檸檬酸循環兩間工廠工作了一天，得到了 4 元新台幣、 10 元美金和 2 元人民幣，當我們拿著美金和人民幣電子傳遞鏈銀行要換新台幣時，卻發現負責換幣的細胞色素氧化酶被氰根離子打暈了。我們就只能拿 4 元新台幣去買便當，很快就會餓死。
在大氣濃度中要是含有 100 ppm的氰化物，則 30 分鐘內即會造成死亡，若是超過 270 ppm，則馬上會出現昏迷。若是直接口服，50 毫克 就有可能致死。
在很紅的電視劇後宮甄嬛傳中，鸝妃安陵容最後吞食大量苦杏仁，不出半天的時間就死於宮內，就是因為苦杏仁會產生氰化物導致死亡。而看到苦杏仁有覺得很熟?名偵探柯南常在死者嘴巴聞到淡淡苦杏仁味，就會馬上推論出死者是因為氰化物而死，即是因為氰化物有苦杏仁的氣味。
沙林 (sarin) (6、7)
沙林最早是在1938年被德國納粹的科學家發現，1988年伊拉克以化學武器大量屠殺庫德族人，其中包含沙林毒氣。沙林之化學式為C4H10FO2P，為有機磷化合物，是一種乙醯膽鹼酯酶 (acetylcholine esterase) 的不可逆抑制劑，攻擊人體神經系統，造成肌肉癱瘓，受害者窒息死亡。
乙醯膽鹼（acetylcholine），分佈在中樞及周邊神經系統，是神經傳導物質。體內神經之所以能傳遞訊息，乙醯膽鹼佔了舉足輕重的地位。神經傳遞時，乙醯膽鹼從軸突末梢經突觸裂隙與突觸後細胞膜上的受體結合，形成神經衝動，造成肌肉收縮。乙醯膽鹼和結合後，會被乙醯膽鹼酯酶水解為乙酸（acetic acid）和膽鹼（choline），終止神經衝動，肌肉就不再收縮。
沙林會解離出氟離子，剩餘離子中的磷酸官能基和乙醯膽鹼酯酶的絲胺酸 (serine) 形成共價鍵，導致乙醯膽鹼酯酶失去活性，此時乙醯膽鹼無法被分解，逐漸開始堆積，使神經衝動不斷地傳遞，造成肌肉與器官無法正常運作。因此，當人體由吸入高劑量的沙林毒氣後，肌肉系統與神經系通都被癱瘓，造成受害者窒息死亡。
打個比方，乙醯膽鹼就像令牌一樣，當受體拿到這個令牌，他就會指揮人類運動。本來只要跑100公尺，乙醯膽鹼酯酶就會把令牌搶走丟掉，受體就會叫人類不要跑了。但是沙林把乙醯膽鹼酯酶打暈，導致受體沒辦法把令牌傳給乙醯膽鹼酯酶，只能叫人類一直跑一直跑，跑到最後人就死了。
沙林在極小濃度就可以發揮極大毒性，成年人只要吸入0.6毫克即可致命。非致死劑量的沙林侵入人體，也會造成瞳孔縮小、胸部緊塞等症狀。可怕的是，沙林的毒性具有累積性，累積至最後就會導致人體死亡。
看了這兩種恐怖的有毒物質過後，我都覺得搭捷運好危險了!好在這兩種有毒物質政府都有在管制，一般人不易取得。但是如果有心的話，氰化物其實是蠻容易取得的。2005 年台中市發生的毒蠻牛事件，犯人就是在飲料裡面下了氰化物，造成人員死亡。而 2012 年則有男大學生在網路上輕而易舉購得氰化物自殺，說明氰化物管理的鬆散。希望我們政府能加強對這些可能的殺人利器進行管制，避免更嚴重的捷運攻擊事件發生。
處理方法
但是如果不幸真的中毒怎麼辦呢?針對氰化物中毒，已經有解毒包可以處理。解毒包主要原理為提供另一個物質來和氰化物結合，使細胞色素氧化酶恢復功能，電子傳遞鏈持續運作產生 ATP。解毒包裡面含有亞硝酸異戊酯(C5H11ONO)、亞硝酸鈉 (NaNO2)、硫代硫酸銨 (Na2S2O3)。亞硝酸異戊酯與亞硝酸鈉會和血紅素反應，使其變為變性血紅素。變性血紅素會和氰化物結合，形成毒性較低的物質。硫代硫酸鈉則可以透過體內酵素的催化和氰化物反應，使其變成毒性較低的物質。雙管齊下，降低氰化物濃度，也降低對人體的傷害。
至於沙林毒氣，目前已經多半以阿托品 (atropine) 與解磷定 (pralidoxime, PAM）併用進行治療。阿托品可以阻斷乙醯膽鹼受體和乙醯膽鹼結合，使囤積於突觸內的乙醯膽鹼無法作用。而解磷定可以再活化被磷酸物 (沙林) 結合而失去活性的乙醯膽鹼酯酶，恢復其水解能力，將乙醯膽鹼水解。兩種藥品藉由不同的路徑，前者不讓乙醯膽鹼和其受器結合，後者將乙醯膽鹼水解，共同降低沙林對人體的傷害。
參考資料
內文
1. 氰化物的致命之吻。郭朝禎。科學發展。2012年3月，471期，42-49。
2. 氰化物中毒怎麼辦。黃欣怡。
3. Lehninger Principles of Biochemistry, Fifth Edition . David L.
Nelson and Michael M. Cox. 2008. 527-543
4. Lehninger Principles of Biochemistry, Fifth Edition . David L.
Nelson and Michael M. Cox. 2008. 616-634.
5. Lehninger Principles of Biochemistry, Fifth Edition . David L.
Nelson and Michael M. Cox. 2008. 708-721.
6. Neuroscience, Fourth Edition. Dale purves. Dale
Purves, George J. Augustine , David Fitzpatrick , William C. Hall ,
Anthony-Samuel LaMantia , James O. McNamara , Leonard E. White. 2007.119-126.
8.
化學毒劑緊急救護及治療──以日本沙林為例。蕭開平。疫情報導。106-110。
新聞
1.
1995年沙林毒氣襲東京地鐵。蘋果日報。2014年3月20日。
http://hk.apple.nextmedia.com/realtime/news/20140320/52282410
2.
英國破獲驚天大案 倫敦地鐵險遭毒氣襲擊。張莉。人民日報。2002年11月18日。
http://www.people.com.cn/BIG5/guoji/22/84/20021118/868701.html
3.
蓋達擬毒氣攻擊紐約地鐵。大紀元。2006年6月20日。
http://www.epochtimes.com/b5/6/6/20/n1357364.htm
4.
劇毒氰化鉀竟可網購 男大生服用「比死更難受」。ETtoday地方新聞。2012年 5月21日。
http://www.ettoday.net/news/20120521/48093.htm#ixzz33XiuG43S
5.
毒蠻牛奪命 千面人改囚終身。劉昌松、鄧玉瑩。蘋果日報。2010年03月19日。
http://www.appledaily.com.tw/appledaily/article/headline/20100319/32371986/
1. http://www.twwiki.com/wiki/%E6%9D%B1%E4%BA%AC%E5%9C%B0%E9%90%B5%E6%B2%99%E6%9E%97%E6%AF%92%E6%B0%A3%E4%BA%8B%E4%BB%B6
2. http://blog.stormmediagroup.com/3387
3. http://www.ntdtv.com/xtr/b5/2014/05/22/a1111024.html
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