Summary
Light and electron microscopic examinations were performed on 2 cases of paraquat intoxiation. These demonstrated, in accordance with previously described findings, that specific histopathologic changes depend on the amount of poison absorbed and may be accentuated by oxygen therapy. In our cases damage to the pneumocytes and to the basement membrane prevailed, followed by pulmonary edema and fibrosis. Visible changes of toxic liver damage became apparent prior to or simultaneous with these lung findings. Giant mitochondria with paracrystalline inclusion bodies within the liver cells are assumed to represent a specific reaction to the poison. Fragmentation of myofibrils and edema of myocardial cells may also be part of this reaction.
Zusammenfassung
Kombinierte licht- und elektronenoptische Untersuchungen zweier tödlich verlaufener Paraquatintoxikationen machen in Zusammenschau mit früheren eigenen Befunden deutlich, daß an der Lunge in Abhängigkeit von der resorbierten Giftmenge spezifische Veränderungen auftreten, die durch Sauerstofftherapie verstärkt werden können. Bei unseren Fällen bestanden diese Veränderungen vorwiegend in Schäden der Pneumocyten und der Basalmembranen mit nachfolgendem Lungenödem und beginnenden fibrosierenden Prozessen. Früher oder gleichzeitig manifestierten sich morphologisch faßbare toxisch-degenerative Leberzellschäden. Die Beobachtung von Riesenmitochondrien mit parakristallinen Einschlußkörpern in den Leberzellen könnte als ein morphologischer Hinweis auf eine giftspezifische Reaktion diskutiert werden. Auch die Fragmentation der Myofibrillen mit Ödem der Herzmuskelzellen kann im Zusammenhang mit der Intoxikation verstanden werden.
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Literatur
Baldwin, B.C., Dodge, A.D., Harris, N.: Recent advances in studies of the mode of action of the bipyridilium herbicides. Proc. Brit. Weed Control Conf.9, 639–644 (1968)
Arnes, J.M.: Poisons that hit and run. New Scientist38, 619–620 (1968)
Beebeejaun, A.R., Beevers, G., Rogers, W.N.: Paraquat poisoning-prolonged excretion. Clin. Toxicol.4, 397–407 (1971)
Bronkhorst, F.B., van Daal, J.M.: Dodelijk verlopende intoxicatie door paraquat (Gramoxone). Ned. T. Geneesk.112, 310–313 (1968)
Bullivant, C.M.: Accidental poinsoning by paraquat: reprot of two cases in man. Brit. med. J. 1966, 1272–1273
Calderbank, A., Crowdy, S.H.: Bipyridilium Herbicides. Rep. Prog. appl. Chem.47, 536–542 (1962)
Campbell, S.: Paraquat poisoning. Clin. Toxicol.1, 245–249 (1968)
Clements, J.A., Fisher, K.: The oxygen dilemma. New Engl. J. Med.282, 976–977 (1970)
Clark, D.G., McElligott, T.F., Hurst, E.W.: The toxicity of paraquat. Brit. J. industr. Med.23, 126–132 (1966)
Conning, D.M., Fletcher, K., Swan, A.A.B.: Paraquat and related bipyridyls. Brit. med. Bull.25, 245–249 (1969)
Daniel, J.W., Gage, J.C.: Absorption and excretion of diquat and paraquat in rats. Brit. J. industr. Med.23, 133–136 (1966)
Duffy, B.S., O'Sullivan, D.J.: Paraquat poisoning. J. Irish med. Ass.61, 97–98 (1968)
Ebe, T.: Light and electron microscopic studies on experimental pneumonitis induced by blasticidin-S, with speciel reference to alveolar regeneration. Arch. histol. jap.30, 149–182 (1969)
Editorial: Poisoning from paraquat. Brit. med. J.1967/3, 690
Fenelly, J.J., Gallagher, J.T., Carroll, R.J.: Paraquat poisoning in a pregnant woman. Brit. med. J.1968/3, 722–723
Fisher, E.R.: Repair by regeneration. In: Pathology annual, p. 93, ed. S.C. Sommers, London 1969
Fisher, H.K., Clements, J.A.: Effects of the herbicide paraquat on mechanical properties of rat lungs. Fed. Proc.28, 526 (1969)
Fisher, H.K., Humphries, M., Balls, R.: Paraquat poisoning. Recovery from renal and pulmonary damage. Ann. intern. Med.75, 731–733 (1971)
Fletcher, K.: Toxicity tests on Gramoxone® for registration in the U.S.S.R. Unveröffentlichter Bericht der Industrial Hygiene Research Laboratories, Imperial Chemical Industries. Ltd. (1967), zit. nach Hofmann, A., Frohberg, H. [28]
Fowler, A.B., Brooks, R.E.: Effects of the herbicide paraquat on the ultrastructure of mouse kidney. Amer. J. Path.63, 505–512 (1971)
Grabensee, B., Veltmann, G., Mürtz, R., Borchard, F.: Vergiftung durch Paraquat. Dtsch. med. Wschr.96, 498–506 (1971)
Grabensee, B., Jax, W., Borchard, F., Schröder, E., Goeckenjan, G.: Klinischer Verlauf, Organbefall und therapeutische Möglichkeiten bei Paraquatvergiftungen. 5. Intern. Kongr. d. Europ. Gesellsch. der Entgiftungszentralen u. d. Amerik. Gesellschaft für Giftinformationszentren, Mainz 1972
von der Hardt, H., Cardesa, A.: Die histopathologischen Frühveränderungen nach Paraquat-Intoxikation. Klin. Wschr.49, 544–550 (1971)
Hargreave, T.B., Gresham, G.A., Karayannopoulos, S.: Paraquat poisoning. Postgrad. med. J.45, 633–635 (1969)
Hall, C.E.: Electron microscopy of cristalline catalase. J. biol. Chem.185, 749–754 (1950)
Heppleston, A.G.: The fibrogenic action of silica. Brit med. Bull.25, 282–287 (1969)
Herczeg, E., Reif, A.: Lungenveränderungen bei tödlich verlaufener Paraquatvergiftung. Zbl. allg. Path. path. Anat.111, 325–328 (1969)
Hofmann, A., Frohberg, H.: Gramoxone-Intoxikationen in der Bundesrepublik Deutschland. Verlaufsformen und Therapie. Dtsch. med. Wschr.97, 1299–1302 (1972)
Horne, R.W.: The application of negative staining methods to quantitative electron microscopy. Lab. Invest.14, 316–330, 1054–1068 (1965)
Hruban, Z., Swift, H.: Uricase: Localization in hepatic microbodies. Science146, 1316–1318 (1964)
Hübner, G.: Die pathischen Reaktionen des Lebergewebes. Eine elektronenmikroskopische Studie. In: Veröffentlichungen aus der morphologischen Pathologie, Heft 78, 186 S., 95 Abb. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag 1968
Iff, H.W., Brewis, R.A., Mallik, N.P., Mawer, G.E., Orr, W.M., Stern, M.A.: Paraquatvergiftungen. Schweiz. med. Wschr.101, 84–88 (1971)
Kalbfleisch, H.: Morphologische Befunde bei Paraquatvergiftungen des Menschen. Zbl. allg. Path. path. Anat.113, 257 (1970)
Kerr, F., Patel, A.R., Scott, P.D.R., Tompsett, S.L.: Paraquat poisoning treated bei forced diureses. Brit. med. J.1968/3, 290–291
Kistler, G.S., Caldwell, P.R.B., Weibel, E.R.: Development of fine structural damage to alveolar and capillary lining cells in oxygen poisoned rat lungs. J. Cell Biol.32, 605–628 (1967)
Lanzinger, G., Ritz, E., Franz, H.F., Kuhn, H.M., Klein, H.: Akute interstitielle Lungenfibrose bei Paraquatvergiftung. Münch. med. Wschr.111, 944–949 (1969)
Malone, J.D.G., Carmody, M., Keoch, B., O'Dwyer, W.F.: Paraquat poisoning-areview of nineteen cases. J. Irish med. Ass.64, 59–68 (1971)
Manktelow, B.W.: The loss of pulmonary surfactant in paraquat poisoning: A model for the study of the repiratory distress syndrome. Brit. J. exp. Path.48, 366–369s (1967)
Manoilof, S.E.: Role of catalase in bioenergetic processes in livers of white rats. Nature (Lond.)212, 1428–1429 (1966)
Masterson, J.G., Roche, W.J.: Fatal paraquat poisoning. J. Irish med. Ass.63, 261–264 (1970)
Matthew, H., Logan, A., Woodruff, M.F.A., Heard, B.: Paraquat poisining — lung transplantation. Brit. med. J.1968/3, 759–763
Matthew, H., Wright, N., Robson, J.S., Flenley, D.C., Brown, S.S., Heard, B.E., Housley, E., Swan, A.A.B., Kennedy, W.P.V., Donald, K.W., Hardy, J.R., Prescott, L.F.: Paraquat poisoning: Clinicopathological conference. Scot. med. J.16, 407–421 (1971)
McDonagh, B.J., Martin, J.: Paraquat poisoning in children. Arch. Dis. Childh.45, 425–427 (1970)
Mees, G.C.: Experiments on the herbicidal action of 1,1′-ethylene-2,2′-bipyridilium dibromide. Ann. appl. Biol.48, 601–612 (1960)
Modée, J., Ivemark, B.I., Robertson, B.: Ultrastructure of the alveolar wall in experimental paraquat poisoning. Acta path. microbiol. scand., Sekt. A,80, 54–60 (1972)
Nienhaus, H., Ehrenfeld, M.: Zur Pathogenese der Lungenerkrankung durch Paraquat. Beitr. Path.142, 244–267 (1971)
Oreopoulos, D.G., Soyannwo, M.A.O., Sinniah, R., Fenton, S.S.A., McGeown, M.G., Bruce, J.H.: Acute renal failure in a case of paraquat poisoning. Brit. med. J.1968 I, 749–750
Poche, R.: Diskussionsbemerkungen auf der 54. Tagung der Dtsch. Ges. f. Pathologie, Trier 1970
Richter, W.R., Stein, R.J., Blockus, L.E.: Experimental production of intramitochondrial filaments in dog liver. In: Electron microscopy, vol. II, p. 615–616, R. Uyeda (ed.). Tokyo: Maruzen Co. 1966
Rouiller, Ch., Jézéquel, A.-M.: Electron microscopy of the liver. In: The liver. Morphology, biochemistry, physiology, ed. Rouiller, Ch., vol. 1, p. 195–264 (208–211). New York London: Academic Press 1963
Schulz, H.: Die submikroskopische Anatomie und Pathologie der Lunge. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1959
Stokes, D.M., Walker, D.A.: Paraquat toxicity. Brit. med. J.1970/3, 462–463
Tilling, W.: Paraquat-Intoxikation. Dtsch. med. Wschr.93, 2439–2441 (1968)
Toner, P.G., Vetters, J.M., Spilg, W.G., Harland, W.A.: Fine structure of the lung lesion in a case of paraquat poisoning. J. Path. Bact.102, 182–185 (1970)
Watrach, A.M.: Degeneration of mitochondria in lead poisoning. J. Ultrastruct. Res.10, 177–181 (1964)
Vijeyaratnam, G.S., Corrin, B.: Experimental paraquat poisoning: a histological and electronoptical study of the changes in the lung. J. Path. Bact.103, 123–129 (1970)
Voelz, H.: Structural comparison between intramitochondrial and bacterial crystalloids. J. Ultrastruct. Res.25, 29–36 (1968)
Zweig, G., Shavit, N., Avron, M.: Diquat (1,1′-ethylene-2,2′-dipyridilium dibromide) in photoreactions of isolated chloroplasts. Biochem. biophys. Acta (Amst.)109, 332–346 (1965)
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Borchard, F., Grabensee, B., Jax, W. et al. Morphologische Befunde bei Paraquatvergiftungen. Klin Wochenschr 52, 657–671 (1974). https://doi.org/10.1007/BF01468477
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01468477
Key words
- Paraquat poisoning
- electron and light microscopy
- human lung
- epithelial damage
- interstitial oedema
- lung fibrosis
- ultrastructure of human liver
- giant mitochondria
- fat
- intramitochondrial crystals
- ultrastructure of human heart