Бойові отруйні речовини і їх нищівну силу

Лекція
Бойові отруйні речовини і їх вражаюче дійсно е

Хімічно небезпечна речовина (Хов) - проста речовина або складне хімічне з'єднання, викид якого в навколишнє середовище внаслідок аварії на виробництві, складі або при транспортуванні, може призвести до утворення осередку ураження, а також зараження грунту і відкритих вододжерел.
Всі хімічно небезпечні речовини за ступенем небезпеки для організму діляться на 4 класи: надзвичайно небезпечні, високо небезпечні, помірно небезпечні і малонебезпечні. Таким чином, хов-це більш широке поняття, ніж АХОВ. У поняття АХОВ входять тільки речовини, які відносяться до 1 та 2 класу небезпеки (надзвичайно-і високо небезпечні).
Загальне визнання отримала гігієнічна класифікація отрут, запропонована С.Д. Заугольніковим і співробітниками (1967), в основу якої покладена кількісна оцінка небезпеки хімічних речовин на основі експериментально встановленої середньої смертельної дози (ДLsо), концентрації (CL) і ГДК. За цією класифікацією токсична речовина відповідає певному розряду токсичності, що характеризує його більшу чи меншу небезпеку.
Гігієнічна класифікація отрут
Широко використовується класифікація токсичних речовин, що відображає їх практичне застосування.
1. Промислові отрути.
2. Отрутохімікати, що використовуються в сільському господарстві.
3. Лікарські засоби.
4. Побутові хімікати.
5. Біологічні, рослинні і тваринні іди.
6. Бойові отруйні речовини (БОВ).
Існує класифікація отрут по виборчій токсичності.
1. Серцеві отрути.
2. Нервові отрути.
3. Печінкові отрути.
4. Ниркові отрути.
5. Кров'яні отрути.
6. Шлунково-кишкові отрути.
7. Легеневі отрути.
Існують і інші варіанти класифікації токсичних хімічних сполук. Що стосується БОВ, то крім токсикологічної (клінічної) класифікації військовому лікарю необхідно знати тактичну класифікацію.
За цією класифікацією виділяють такі групи:
1. OB несмертельної дії.
2. 0В тимчасово виводять з ладу.
3. Виснажливі 0В.
4. Гербіциди військового значення.
Виходячи з фізико-хімічних властивостей 0В можна розділити на дм групи:
1. Стійкі 0В.
2. Нестійкі 0В.
З огляду на швидкість розвитку уражень, всі 0В можна розділити на дві групи:
1. 0В швидкої дії.
2. 0В уповільненої дії.
Найбільше з начення, як для клінічної, так і для військової токсикології, має поділ хімічних речовин по токсичній дії на організм (токсикологічна або клінічна класифікація). Токсикологічна або клінічна класифікація
Однією з важливих завдань токсикології (у тому числі і військової) є визначення зони токсичної дії досліджуваного хімічної речовини - токсикометрії.
Під токсичністю розуміється така дія токсоагента, яке порушує нормальний перебіг фізіологічних функцій організму.
Токсичний ефект складається із взаємодії організму, токсичної речовини і навколишнього зовнішнього середовища. Токсичність речовини в основному залежить від фізичних і біологічних факторів.
Фізичні властивості речовини і токсичність знаходяться в такій залежності:
• найбільшою токсичністю володіють речовини, що розчиняються у ліпідах і тканинних рідинах;
• зі збільшенням летючості речовини підвищується ступінь інгаляційної токсичності;
• стійкість визначається швидкістю випаровування, а збільшення швидкості випаровування зменшує шкірну токсичність;
• легко летючі речовини добре сорбуються, викликаючи небезпеку ураження при десорбції;
• залежно від агрегатного стану змінюється токсичність отрути при різних шляхах його надходження в організм;
• на ступінь токсичності впливає будова молекулярної решітки (зменшення ступеня сіммет-рії супроводжується підвищенням токсичності). З біологічних факторів найбільше значення мають:
• видові відмінності (рівень еволюційної складності ЦНС, розвиток і тренованість регуляторних механізмів фізіологічних функцій, розміри і маса тіла і т.д.);
»Статеві особливості організму;
• характер фізичного навантаження і ступінь втоми;
»Вікова чутливість;
»Загальний стан організму (стан здоров'я, індивідуальні біоритми).
З умов навколишнього середовища на розвиток інтоксикації впливають температура, вологість, шум, вібрація і вплив різного роду випромінювань. Наприклад, помічено, що токсичність 0В збільшується зі збільшенням температури навколишнього середовища від 35град. С і вище в десятки разів, що негативно позначається і на дії антидотів.
При попаданні БОВ і АХОВ в організм людини в краплиннорідкому стані необхідно враховувати щільність зараження і дозу.
Щільність зараження-це кількість БОВ і АХОВ (у грамах або міліграмах), яке припадає на одиницю поверхні (1см ^2. Поверхні тіла або одягу, 1 м ² місцевості).
Доза-кількість речовини, що потрапив на шкірні покриви або через рот, виражене в міліграмах на кілограм маси тіла (мг / кг).
Основними параметрами токсикометрії є:
Lim fc (limens acuta) - поріг одноразового (гострого) дії токсичної речовини-порогова доза чи концентрація, що викликає оборотні зміни показників життєдіяльності організму, що виходять за межі фізіологічних коливань.
ID ( 1C ) (Incapacitating - нездатний) - середня що виводить з ладу доза чи концентрація, при якій Порушується боєздатність особового складу.
DL »- середньосмертельні (смертельна) доза, що викликає загибель 50% піддослідних тварин при певному способі введення (крім інгаляційного) і двотижневому терміні подальшого спостереження.
CLioo-абсолютно-смертельна концентрація, що викликає загибель 100% піддослідних тварин при інгаляційному шляху надходження.
ПДКр, - гранично допустима концентрація речовини в робочій зоні. Яка при щоденній 8 годинний роботі протягом робочого стажу не викликає у працюючих відхилень у стані здоров'я, що виявляються сучасними методами досліджень.
Для 0В, застосовуваних у газоподібному і аерозольному стані токсичність, визначається концентрацією 0В і часом перебування (експозицією) в зараженій атмосфері. Чим вище концентрація і триваліша експозиція, тим сильніше вражаючий ефект 0В.
Фріц Гарбер запропонував для оцінки токсичності використовувати величину токсичність 0В, яка представляє собою добуток концентрації речовини в повітрі на час його дії за формулою:
Т = С х t,
де Т-токсичність 0В;
З-концентрація 0В;
t-експозиція.
Хоча ця формула зручна для загальної оцінки співвідношення токсичності різних 0В, однак вона не враховує таких важливих моментів, як частота дихання, здатність 0В до кумуляції і т.д. У зв'язку з цим більш правильний розрахунок токсичності може бути проведений за формулою:
T "CxtxV / Q,
де Т-токсичність 0В;
V-об'ємна швидкість циркуляції повітря через легені (л / хв);
З-концентрація 0В в повітрі (мг / л);
t-експозиція (мін.);
Q-вага людини (кг).
В даний час для порівняльної оцінки вражаючої дії 0В користуються величиною токсичної дози, де експозиція виражається одним і тим же часом (хвилина) для порівнюваних 0В.
Так інгаляційна, абсолютно смертельна токсодоза для деяких 0В виглядає наступним чином:
• Зарін-0,1-0,15 мг мин / л
• зоман-0,075 мг мин / л
• V-гаеи -0,04 мг мин / л
• Фосген-5мг хв / л
• Сірчистий іприт 2 мг мин / л
• Синильна кислота-1,5-2,0 мг мин / л
• Люізіт-3 мг мин / л
• Азотистий іприт-1,5 мг мин / л
Питання взаємодії отрути з організмом вивчаються у двох аспектах.
Токсикодинаміка вивчає вплив отрути на різні структури і функції організму, механізми його специфічної дії.
Токсікокінетіка вивчає шляхи надходження та розподілу отрути, його біотрансформацію та виведення з організму.
Токсичні речовини, в тому числі і 0В, здатні проникати в організм всіма можливими шляхами, викликаючи в ньому ураження різних органів і систем.
Надходження БОВ через органи дихання називається інгаляційним. Через органи дихання в організм можуть надходити речовини, що знаходяться в повітрі в газоподібному і аерозольному стані. Аерозолі - це дисперсні системи, що представляють собою суспензію твердих або рідких частинок в газоподібному середовищі. Розміри часток аерозолів можуть коливатися в дуже широких межах; від 10 ' ³ см до 10 ' ⁷ см .
У залежності від величини часток прийнято розрізняти:
1. Пари та мряки - діаметр частинок більше 10 мкм, опускаються в спокійному повітрі зі зростаючою швидкістю, вони не здатні до дифузії.
2. Тумани - діаметр частинок від 10 до 0,1 мкм, опускаються з постійною швидкістю і так само не дифундують.
3. Дими - діаметр частинок від 0,1 до 0,01 мкм, ці частинки беруть участь в броунівському русі, легко дифундують і практично не осідають у спокійному повітрі.
З військово-хімічної точки зору більш доцільно розрізняти: грубодисперсні аерозолі (від 50 мкм і більше), Середньодисперсні - від 1 до 50 мкм і-вискодісперение-0,1 мкм і дрібніше.
Грубодисперсні аерозолі осідають на шкіру і практично не потрапляють в легені. Високодисперсні-проникають в альвеоли легенів, але майже зовсім не осідають на шкіру, а Середньодисперсні володіють і тими і іншими властивостями.
На підставі експериментальних даних можна припускати, що в альвеоли в основному надходять частинки діаметром 5 мкм і менше.
Інгаляційні отруєння характеризуються швидким надходженням отрути в кров. Це пояснюється великою поверхнею легеневих альвеол (9 - 15 м2 ), Малою товщиною альвеолярних мембран, інтенсивним потоком крові по легеневих капілярах і відсутністю умов для значного депонування отрут. Всмоктування летючих сполук починається вже у верхніх дихальних шляхах, але найбільш повно здійснюється в легенях.
Деякі токсоагенти піддаються хімічним перетворенням безпосередньо в дихальних шляхах, тому їх затримка в організмі відбувається з більш постійною швидкістю. Крім того, вони здатні руйнувати саму альвеолярну мембрану, порушувати її бар'єрну і транспортну функцію, що веде до розвитку токсичного набряку легенів.
При наявності в повітрі аерозолів, в дихальних шляхах відбувається два процеси: затримка і виділення надійшли частинок. На процес затримки впливає агрегатний стан аерозолів (тверді, рідкі) і їх фізико-хімічні властивості (розмір часток, форма, гігроскопічність, заряд). У верхніх дихальних шляхах затримується 80-90% частинок величиною більше 10 мкм, в альвеолярну область надходить 70-90% часток розміром менш 5 мкм (у середньому 1 -2 мкм).
У процесі самоочищення дихальних шляхів тверді частинки разом з мокротою видаляються з організму. При надходженні водорозчинних токсичних аерозолів їх резорбція може відбуватися по всій поверхні дихальних шляхів, причому помітна частина зі слиною потрапляє в шлунок.
Поразки, що розвиваються, внаслідок попадання 0В на шкірні покриви, називаються перкутанним.
Шкіра відіграє важливу роль у терморегуляції і водно - сольовому обміні організму, однак найбільш важливою, з точки зору військової токсикології, функцією шкіри, є захист організму від токсичних речовин.
0В через шкіру може проникати 3-ма шляхами: через епідерміс, волосяні фолікули, потові і сальні залози. Загальна поверхня шкіри людини (приблизно) 1,5 м2 .
У військовослужбовця, одягненого в обмундирування, відкриті ділянки шкіри складають близько 600см2. Шкірні покриви під обмундируванням також можуть бути вхідними воротами для 0В, які проникають в під-костюмне простір у газоподібному стані.
Речовина, проникаюче через шкіру, має проходити через всі шари епідермісу до батального мембрани включно і тільки після цього всмоктуються в капіляри або лімфатичну систему дерми (у сосочка-вом і сітчастому шарі).
Можливий і інший шлях до судинній системі-через залозистий апарат шкіри, а саме через сальні і потові залози. Важливими є наступні обставини:
1. потові і сальні залози, відкриваються протоками на поверхню шкіри і закінчуються в глибоких шарах шкіри-в сосочковом або сітчастому шарі дерми, це забезпечує гарне проникнення 0В по залозам до капілярної і лімфатичної системи, минаючи епідерміс.
Загальна кількість потових залоз близько 2 млн., довжина всіх трубочок залоз становить 53 км , Загальна поверхня залозистого (протоку) епітелію потових залоз дорівнює 1,0 м ² , Що не набагато відрізняється від всієї поверхні шкіри людини (1,5 м).
2. Кількість сальних залоз від 2 до 380 на см ^2, наповнені жировим секретом сальні залози можуть з'явитися своєрідним "депо", де накопичуються ліпоідофільние речовини. Так, наприклад, доведено, що через 3 години після нанесення на шкіру ФОР (зарин, зоман), в сальних залозах виявлялося ще значна кількість (до 30% від нанесеної дози) 0В.
Таким чином, придатки шкіри є як би резервуаром, де тривалий час затримуються 0В. Прикордонні шари протоплазми клітин просочені жироподібні речовини (сумішшю лецитину і холестерину) і, отже, проникнення різних речовин в клітини залежить від їх розчинності у вказаній суміші, точніше кажучи, від коефіцієнта розподілу цих речовин між водною та ліпідної фазами.
Механічні пошкодження шкіри (садна, подряпини, рани тощо), термічні та хімічні опіки сприяють проникненню токсичних речовин в організм. Ранові поверхні можуть служити вхідними воротами для 0В при безпосередньому ураженні осколками, забрудненні землею, з пов'язок, зараженими 0В, або при попаданні капельножидкой або аерозольних 0В в рану.
Рани, заражені 0В, називаються міксті, а поразки 0В в цих випадках називаються мікстнимі. Слизові оболонки мають гарну всмоктуючої здатністю. Ці ворота малі. Але дуже чутливі.
Одним з поширених шляхів надходження токсичних речовин в організм є пероральний. Ряд жиророзчинних сполук - феноли, деякі солі, особливо ціаніди всмоктуються і надходять у кров уже в порожнині рота. Протягом ШКТ існують різні градієнти рН, що визначають різну швидкість всмоктування токсичних речовин. Кислотність шлункового соку близька до одиниці, внаслідок чого всі кислоти тут перебувають у неіонізованих стані і легко всмоктуються. Навпаки, неіонізованих підстави (наприклад, морфін, ноксирон) надходять з крові в шлунок, і звідси у вигляді іонізованої форми рухаються далі в кишечник.
Токсичні речовини в шлунку можуть сорбувати харчовими масами, розбавлятися ними. в результаті чого зменшується контакт отрути зі слизовою оболонкою. Крім того, на швидкість всмоктування впливають інтенсивність кровообігу в слизовій шлунка, перистальтика і кількість слизу.
В основному всмоктування отруйних речовин відбувається в тонкому кишечнику, рН секрету якого 7,5-8,0. Коливання рН кишкової середовища, наявність ферментів, велика кількість сполук, що утворюються в процесі травлення в химусе на великих білкових молекулах і сорбція на них, - все це впливає на резорбцію отруйних сполук та їх депонування в шлунково-кишковому тракті.
У кишечнику, так само як і в шлунку, ліпідорозчинним речовини добре всмоктуються шляхом дифузії, а всмоктування електролітів пов'язано зі ступенем їх іонізації.
Речовини, близькі за хімічною будовою до природних сполук, всмоктуються шляхом піноцитозу проявляється найбільш активно в області мікроворсинок слизової тонкої кишки. Важко всмоктуються міцні комплекси токсичних речовин з білками, що властиво, наприклад, рідкоземельних металів. Уповільнення регіонального кровотоку і депонування венозної крові в області кишечника при екзотоксі-зації шоці призводить до зрівнювання локальних концентрацій отрут в крові і у вмісті кишечнику, що складає патогенетичну основу уповільнення всмоктування і збільшення місцевого токсичного ефекту. Наприклад, при отруєннях гемолітичними отрутами (оцтова есенція) це призводить до більш інтенсивного руйнування еритроцитів у капілярах стінки шлунка і швидкої появи в цій зоні тромбогеморрагіче-ського синдрому (тромби вен підслизового шару шлунка, множинні крововиливи та ін.)
Зазначені явища депонування токсичних речовин в ШКТ при псроральних отруєннях свідчать про необхідність його ретельного очищення не тільки при ранньому, але і при більш пізньому вступі потерпілого на етапи медичної евакуації.
Наступним етапом всмоктування токсичної речовини є його розподіл в організмі. Різні токсичні речовини та їхні метаболіти транспортуються в різних формах. Для багатьох чужорідних сполук характерна зв'язку з білками плазми, переважно з альбумінами, які мають здатність утворювати з металами комплекси. Для деяких металів має значення транспорт з клітинами крові. Наприклад, 90% миш'яку та свинцю циркулюють в еритроцитах.
Токсичні речовини неелектроліти частково розчиняються в рідкій частині крові, а частково проникають в еритроцити, де сорбуються. Таким чином, білки крові, здатні зв'язуватися з токсичною речовиною, крім транспортної функції, виконують роль своєрідного бар'єра, що перешкоджає до певної міри безпосередньому контакту токсичної речовини з клітиною мішенню. Одним з основних токсикологічних показників є обсяг розподілу, тобто характеристика простору, в якому розподіляється дане токсичну речовину.
Існує 3 головних сектора розподілу чужорідних речовин:
• позаклітинна рідина (14л для людини масою тіла 70 кг );
• внутрішньоклітинна рідина ( 28 л );
• жирова тканина.
Обсяг розподілу залежить від трьох основних фізико-хімічних властивостей даної речовини: водораство-рімость, жирорастворимое ™ і здібності до дисоціації (іонообразованію).
Водорозчинні сполуки здатні поширюватися в усьому водному секторі організму (близько 42 л ), Жиророзчинні речовини накопичуються (денпоніруются) переважно в ліпідах. Основною перешкодою для розподілу водорозчинних речовин є мембрани клітин. Саме процес дифузії через цей бар'єр буде визначати накопичення речовин у внутрішньоклітинному обсязі, тобто перехід від розподілу в 14 л води (позаклітинна рідина) до розподілу в 42 л .
Очищення організму від чужорідних речовин включає різні види детоксикації, які сумарно зумовлюють так званий "тотальний кліренс". Він складається з трьох основних частин: метаболічного перетворення (біотрансформації), ниркової екскреції та внепочечнеого очищення.
Метаболічні перетворення займають особливе місце в детоксикації, оскільки вони є як би підготовчим етапом для їх видалення з організму.
Біотрансформацня йде в основному за двома напрямами: метаболічні реакції розкладу (окислення, відновлення, гідроліз, що протікають з витратою необхідної для цього енергії) і реакції синтезу (з'єднання з білками, амінокислотами, глоюкуроновой і сірчаною кислотами), які не потребують використання основних еіергетічекіх ресурсів клітини. Кінець усіх цих реакцій-освіта нетоксичних гідрофільних сполук, які добре втягуються в інші метаболічні перетворення і виводяться з організму екскреторне органами.
Багато реакції метаболізму катализируются ферментними системами, які здійснюють ряд перетворень речовин. Однак, основне значення в метаболізмі чужорідних отрут надається ендоллазматіческому ре-тікулуму клітин печінки. В основі цього процесу лежить ферментна детоксикація в печінці - окислення ксено-биотиков (далеких організму речовин) на ферменті цитохром - 450.
Існують багато ферментні системи немікросомального походження, що містяться в розчинній фракції гомогенатов печінки, нирок, легенів, які також каталізують реакції окислення, відновлення і гідролізу деяких токсичних речовин, наприклад, спиртів, альдегідів і кетонів (алкогольдегід-рогеназа). Після цих перетворень метаболіти можуть включатися в подальші реакції і виділятися у вигляді кон'югатів. Кон'югація-це біосинтез, при якому чужорідне з'єднання або його метаболіт з'єднується з глюкуроновою кислотою, сульфатом, ацетилен, метилом, гліцином. У результаті цього молекула стає полярною і тому легковиделяемой з організму.
Іноді в результаті метаболічних процесів нетоксичний або мало токсична речовина перетворюється в з'єднання більш токсична, ніж початкова. Це може здійснюватися як в процесі розкладання речовин, так і в процесі синтезу. Прикладом може служити метаболізм метилового спирту. Токсичність якого визначається продуктами його окислення - формальдегідом і мурашиною кислотою:
дегідрогеназа СН, ВІН ----- НСОН ------- НСООН
(Метиловий спирт) каталаза (формальдегід) (мурашина кислота)

Таким чином, процеси перетворення чужорідних сполук в організмі не можна завжди вважати детоксикацією. У багатьох випадках організм "помиляється", сам синтезує отрута і тільки блокада подібного "летального" та метаболічного перетворення може запобігти "токсичне травму".
Шляхи та способи природного виведення ксенобіотиків, з організму по практичному значенню розташовуються в такий спосіб:
нирки-кишечник-легкі - шкіра.
Виділення через нирки відбувається за допомогою двох основних механізмів: пасивної фільтрації н актнв нього транспорту. У результаті пасивної фільтрації в ниркових клубочках утворюється ультрафильтрат, який містить багато токсичні речовини, в тому числі неелектроліти, в тій же концентрації, що і в плазмі. Кількість речовини, яка покине організм з сечею, залежить від інтенсивності зворотної резорбції.
Виділення токсичних речовин через шлунково-кишкового тракту починається вже в порожнині рота, де в слині виявляються багато електроліти, важкі метали та ін проте заковтування слини звичайно сприяє поверненню цих речовин у шлунок.
Багато отрути і які утворюються в печінці їх метаболіти з жовчю надходять у кишечник, частина їх виділяється з організму з калом, а частина повторно всмоктується в кров. Більшість металів, що затримуються в печінці, може зв'язуватися з жовчними кислотами (марганець) і з жовчю виділятися через кишечник. Таким чином через кишечник з калом видаляються:
• речовини, що не всмоктуються в кров при їх пероралиюм вступ;
• виділені з печінки з жовчю;
• надійшли в кишечник через мембрани його стінки.
Багато електроліти, органічні сполуки, піддаючись повільної біотрансформації в організмі, виділяються у вигляді основних продуктів розпаду: води і вуглекислоти, яка виділяється з повітрям через легені.
Через шкіру, зокрема з потом, виходять з організму багато токсичні речовини - неелектроліти (етиловий спирт, ацетон, феноли, хлоровані вуглеводні). Проте, за рідкісним винятком (сірковуглець) загальна кількість видаляється таким чином токсичної речовини невелика і не відіграє суттєвої ролі в його "тотальному кліренсі".