Яды общетоксического действия

Понятие «общетоксические яды» является сборным, к ядам общетокси ческого действия относятся вещества, способные вызвать гипоксию и судороги, возникающие вследствие этого. Классическими представителями являются геминовые яды: цианиды, окись углерода, нитриты, которые повреждают железосодержащие ферментные системы. Однако в некоторых случаях сами окислительные ферменты (например, алкогольдегидрогеназа и др.) неядовитые вещества превращают в ядовитые: метанол, этиленгликолъ и др. Наконец, общим действием обладают яды, избирательно повреждающие обмен некоторых витаминов и тем самым нарушающие основные процессы в центральной нервной системе. Среди них тетраэтилсвинец и гидразины.

 

Синильная кислота и ее производные

 

 

Синильная кислота является родоначальником большой группы химических соединений, объединенной общим названием — цианиды. Открыта в 1782 г. профессором Шеелем, впервые в жидком безводном состоянии получена Гейлю-Соком в 1811 г. Ядовитые свойства синильной кислоты были известны давно, уже в 1733 г. было предложено использовать для обработки фруктовых деревьев от насекомых. Однако синильная кислота получила широкое распространение в мирной жизни при борьбе с грызунами. В настоящее время США для нужд дератизации используют 17 тыс. тонн в год.

 

Синильная кислота /цианистый водород, цианистоводородная кислота, синеродистый водород, формонитрил/ встречается в воздухе рабочих помещений при получении бензола, толуола, ксилола, цианидов, роданидов, щавелевой кислоты, на коксохимических заводах, в гальванопластике, при золочении и серебрении предметов, в сточных промывных водах при газоочистке, в табачном дыму. Применяется в производстве каучука, синтетического волокна, пластмасс, органического стекла.

 

В растительном мире она встречается в виде амигдалина. В 1933 г. Джексон впервые описал смертельный случай женщины, съевшей 160 гр. зерен миндаля, в которых содержится 3 гр. амигдалина т.е. составило 0,87 гр. синильной кислоты или 4-х кратную смертельную дозу. Амигдалин содержится в ядрах косточек горького миндаля, персика, абрикосов, черешни, листьях лавровишни и во многих других косточковых плодах.

 

Смертельную дозу для человека содержат 40 гр. горького миндаля или

100 очищенных семян абрикосов, что соответствует 1 гр. амигдалина. В организме амигдалин гидролизуется на синильную кислоту, глюкозу и масло горьких миндалей.

 

Учитывая большую токсичность синильной кислоты были попытки использовать ее в военных целях.

 

Впервые синильную кислоту в качестве ОВ использовали французские войска. 1 июля 1916 г. они обстреляли позиции немецкой армии артиллерийс кими снарядами, снаряженными смесью синильной кислоты и треххлористо го мышьяка. Всего французы использовали в первой мировой войне 4000 т синильной кислоты и хлорциана, но заметного военного успеха от их применения они не достигли. Несмотря на самую высокую токсичность среди всех ОВ, применявшихся в годы первой мировой войны, опасность синильной кислоты в полевых условиях оказалась несущественной из-за низкой устойчивос ти ее паров в приземных слоях атмосферы.

 

Позднее, в годы второй мировой войны, немецкие фашисты разработа ли способы создания эффективных концентраций синильной кислоты. Вблизи концлагеря Мюнстер (земля Северный Рейн-Вестфалия) на полигоне они разместили заключенных в противогазах и осуществили поливку синильной кислотой с бреющего полета самолета. Высокие концентрации синильной кислоты пробивали коробки фильтрующих противогазов.

 

Печальную известность приобрели газовые камеры концентрационных лагерей в Освенциме, Майданеке и других местах. Узников направляли в помещение, оборудованное как санитарный пропускник. Гитлеровские врачи занимали места снаружи у специальных смотровых окон и вели «научные» наблюдения. По их команде в душевые рожки подавалась смесь воды и циклона А (метиловый эфир цианмуравьиной кислоты), при взаимодействии которых образуется синильная кислота:

 

В 1961-1971 гг. американские интервенты во Вьетнаме использовали в военных целях гербицид — цианамид кальция. Он обладает умеренной токсичностью, но клиника и механизм развития интоксикации соответствуют поражению синильной кислотой. По данным иностранной печати, в США разработаны способы создания боевых концентраций синильной кислоты. При этом на протяжении 10 мин (не менее) поддерживается заражение приземных слоев атмосферы из расчета 1 г на 1 м3.

 

Трагические события, происшедшие в декабре 1984 г, в столице индийского штата Мадхья-Прадеш г. Бхопале, подтверждают такое опасение. В подвалах химического предприятия, принадлежавшего американской фирме

«Юнион карбайд», хранилось более 60 т сжиженного газа метилизоцианата, являющегося производным синильной кислоты. В результате аварии газ был выпушен в атмосферу города с населением почти 1 млн. человек. Свыше 50 000 человек получили тяжелое отравление, более 2500 из которых погибли.

 

В настоящее время синильная кислота состоит на вооружении стран НАТО под шифром АС, является ограниченно табельным. Современные средства доставки ОВ дают возможность создать боевую концентрацию хотя бы на короткое время. Сейчас она привлекает к себе специалистов своей дешевизной производства. Таким образом, возможность поражения людей в мирное, и массовое поражение в военное время диктует необходимость изучения данной темы в медицинском вузе.

 

Токсикологическая (клиническая) классификация ядов

 

------------------------------------

 

 

 

 

Физико-химические свойства и токсичность БОВ

 

(основные представители)

 

 

------------------------------------

 

С водой, спиртом, хлороформом синильная кислота смешивается в любых соотношениях. Активированный уголь плохо сорбирует пары синильной кислоты, зато другие материалы сорбируют хорошо, так шерсть поглощает —74,7 мг, 100 гр. соломы поглощает— 126 мг. На металлы синильная кислота не действует. Синильная кислота может заражать воздух, пищу. Зажженная на воздухе, она горит красно-голубым огнем. Синильная кислота взрывоопасна, 6-10% синильной кислоты и воздуха могут взрываться. По силе взрыва превосходит тротил. Хранение должно производиться с осторожностью, для предотвращения взрыва добавляют стабилизаторы: серная кислота, соляная, хлористый кальций, хлорпикрин, добавляют 2% от веса запасов синильной кислоты. При хранении в жидком состоянии она разлагается с образованием аммиака, муравьиной и щавелевой кислот и бурых нерастворимых веществ. Поэтому синильная кислота не может храниться долгое время, как например хлор или фосген, и снаряды наполненные ею, уже через несколько дней теряют токсичность. Разложения не происходит, если синильная кислота растворена в кислых жидкостях и если к ней прибавлены указанные стабилизаторы.

 

Синильная кислота как химическое соединение известно в двух таутомерных формах, в которых углерод может быть четырех и двухвалентным:

 

H _ C є N = H _ N = C

 

Первое соединение называется цианистой кислотой и представляет собой основную часть /99,5%/. Второе вещество — изоцианистая кислота, которая более токсична, чем цианистая кислота.

 

Синильная кислота очень слабая, из ее солей она может быть вытеснена даже угольной кислотой.

 

KCN + H2CO3 ® KHCO3 + HCN ­

 

 

Из реакций синильной кислоты с органическими соединениями наиболее важной является присоединение се к карбонильным соединениям с образованием циангидритов.

 

Синильная кислота образует соли: цианид калия, цианид натрия. Все цианиды при хранении представляют опасность, т.е. легко вытесняются углекислым газом и парами воды, содержащимися в воздухе, с образованием синильной кислоты:

 

KCN + H2CO3 ® KHCO3 + HCN ­

 

Обезвреживание синильной кислоты и ее солей достигается путем образования в щелочной среде прочных комплексных солей с солями тяжелых металлов:

6 NaCN + FeSO4 ® Na4[Fe(CN)6] + Na2SO4

 

Для обезвреживания солей синильной кислоты готовят смесь /2:1/ из 10% раствора железного купороса и 10% гашеной извести. В качестве дегазатора может быть использован формалин.

 

При замещении атома водорода галоидом образуются токсичные галоиды одним из представителей которых является хлорциан.

 

ТОКСИЧНОСТЬ

Синильная кислота относится к числу высокотоксичных соединений. Поражения этой кислотой возможны при вдыхании ее газов, приеме внутрь, а также при воздействии паров или растворов на незащищенные кожные покровы. В боевых условиях основным путем поступления отравляющего вещества в организм является ингаляционный.

 

При приеме внутрь смертельная доза составляет 70 мг. Поражение человека возможно и при воздействии вещества на кожные покровы. которые активно резорбируют синильную кислоту в газообразном, жидком и в парообразном состоянии. Пребывание в атмосфере с концентрацией паров синильной кислоты 7-12 мг/л может привести к развитию тяжелой клиники отравления даже при надетом противогазе.

 

Способы боевого применения: артхимснаряды и мины, авиационно -химические бомбы ударного действия, химические фугасы.

 

Механизм действия синильной кислоты

 

В настоящее время механизм биологического действия синильной кислоты считается достаточно хорошо изученным. После исследований О. Варбурга (1928-1930) стало общепризнанным, что синильная кислота взаимодей ствует с окисленной формой фермента цитохромоксидазы. подавляя, таким образом, процессы тканевого дыхания. Все это позволило отнести синильную кислоту к типичным ферментным ядам с высокоизбирательным механизмом действия. На основании существующих представлений была разработана система терапевтических вмешательств, позволяющая спасать жизнь пораженным даже при самых тяжелых отравлениях.

 

Биологическое окисление, или иначе говоря, процесс тканевого дыхания, может быть условно разбит на два этапа: комплекс реакций дегидрирова ния с последующим переносом водорода на группу флавопротеиновых ферментов и комплекс реакций, связанных с активацией кислорода, что в конечном счете приводит к образованию воды. Принципиальный процесс конечного звена тканевого дыхания представлен на схеме

 

Принципиальное изображение биологического окисления:

Как видно из приведенной схемы, окисление любого субстрата начинается с реакции дегидрирования, в процессе которой НАД переходит из окисленной формы в восстановленную НАД*H2 передает водороды на систему флавопротеиновых ферментов, которые в свою очередь адресуют водород по направлению к цитохрому «б». При переходе от флавопротеиновой системы к цитохромной атом водорода теряет электрон и, приобретая заряд, из электронейтрального становится электроположительным, а следовательно, реакционноспособным. Активированный водород (протон) в дальнейшем способен соединяться с активированным кислородом, присоединившим отданный водородом электрон, с образованием воды.

 

Полученный цитохромной системой электрон окисляет атом железа, входящий в состав цитохрома «б», затем последовательно цитохромов «с» и «а». Переносчики электронов соединены в дыхательной цепи так, что их нормальные редокспотенциалы возрастают от отрицательных значений до величин, близких потенциалу нормального кислородного электрода. Так, например, редоксотенциал реакции Флавопротеин*Н 2 «флавопротеин +2Н++2е составляет 0,07, в то время как редокспотенциал конечной реакции Н2О «1/2 O2+2Н++2е составляет величину +0,815. В точках наибольших перепадов редокспотенциалов в цепи передачи водородов и электронов (при передаче водорода с НАД*Н2 на систему флавопротеинов, при передаче электронов с цитохрома «б» на цитохром «с» и в области цитохромоксидазы) происходят реакции сопряженного окислительного фосфорилирования в процессе которых образуется АТФ, аккумулирующая энергию, необходимую для жизнедеятельности организма.

 

Введенная в животный организм, синильная кислота растворяется в плазме крови, которая затем доставляет яд ко всем органам и тканям. Синильная кислота не вступает во взаимодействие с двухвалентным железом гемоглобина, поэтому никакого связывания отравляющего вещества в крови не происходит. Точкой приложения действия синильной кислоты является окисленная трехвалентная форма железа, входящая в состав цитохромной ферментной системы. Хотя окисленная форма железа в процессе передачи электронов возникает в атомах железа всех ферментов цитохромной системы, наиболее уязвимым для синильной кислоты является окисленное железо фермента цитохромоксидазы (цитохром «а3») Функциональная единица цитохромоксида зы состоит из 4 единиц гема «а», 2 единиц гема а3 и содержит 6 атомов меди. В последние годы стало известно, что синильная кислота реагирует не со всем количеством цитохрома «а», а лишь с его частью, что позволило обозначить не реагирующие с цианидом структуры как цитохром «а»; структуры, легко вступающие в реакцию, получили наименование цитохрома «а3». Железо цитохромоксидазы постоянно переходит из окисленной формы в восстановлен ную, что обеспечивает передачу электронов на атомарный кислород с сообщением ему отрицательного заряда.

 

При отравлении синильной кислотой последняя легко вступает во взаимодействие с окисленной формой железа цигохромоксидазы, лишая, таким образом, железо способности переходить в восстановленную форму. В результате блокируется процесс активации кислорода и соответственно соединение его с электроположительными атомами водорода. Блокирование цитохромок сидазы приводит к накоплению в митохондриях клеток протонов и свободных электронов, что приводит к торможению всей системы биологического окисления во всех органах и тканях животного организма. Следствием этого является прекращение образования макроэргических фосфорных соединений (АТФ) в цепи биологического окисления, что сопровождается быстрым истощением энергетических ресурсов.

 

Выше уже говорилось, что цианиды реагируют в основном с цитохромом «а3» и лишь частично с цитохромом «а». Последнее может служить объяснением известному факту, что в условиях отравления синильной кислотой не наблюдается тотального угнетения тканевого дыхания. Сохранившуюся окислительную активность принято обозначать как цианрезистентное дыхание. При стремительно развивающейся интоксикации цианрезистентное дыхание не может обеспечить выживаемость животного организма, однако при замедленном развитии отравления значение цианрезистентного дыхания может значительно возрастать.

 

В настоящее время известно, что механизм токсического действия синильной кислоты не ограничивается ферментами цитохромной системы. Имеются сообщения о подавлении цианидами активности около 20 различных ферментов, в том числе декарбоксилазы (Блашко, 1942). Последнее, естествен но, усложняет терапию отравлений синильной кислотой, однако практика показывает, что блокада цитохромоксидазы играет ведущую роль в механизме действия цианидов.

 

Таким образом, при отравлении синильной кислотой развивается состояние, когда, артериальная кровь, предельно насыщенная кислородом, проходя через ткани в венозную систему почти не отдает кислород тканям, лишенным способности его утилизировать. Развивается состояние тяжелого кислородного голодания, несмотря на то, что клетки тканей находятся в условиях оптимального кислородного снабжения. При стремительно развивающемся отравлении компенсаторные гликолитические механизмы генерирования энергии не успевают получить необходимое развитие и пострадавший погибает в результате выведения ядом из строя основного пути образования энергии тканевого дыхания.