Механизм действия, патогенез интоксикации раздражающих ОВ

Критерии отнесения химических соединений к группе веществ с преимущественно раздражающим действием. Перечень и классификация веществ, обладающих выраженным раздражающим и прижигающим действием

В качестве ОВ раздражающего действия могут применяться только те химические соединения, для которых среднеэффективная концентрация местного (раздражающего) действия в тысячи раз меньше среднесмертельной. Поэтому такие ОВ относятся к группе временно выводящих из строя живую силу противника.

Наиболее чувствительными к раздражению являются покровные ткани, в которых плотность нервных окончаний выше, где они более доступны действию химических веществ. Это, прежде всего, конъюнктива глаз, слизистая дыхательных путей. Покровные ткани в этих областях имеют особенности строения, иннервации и поэтому неодинаково чувствительны к различным веществам. Некоторые вещества вызывают преимущественное раздражение органа зрения, другие – носоглотки и органов дыхания.

Первые случаи применения отравляющих веществ (ОВ) раздражающего действия относятся военными историками к 1914 году, когда французы стали инициаторами использования ручных и винтовочных гранат, снаряженных известными еще в мирное время лакриматорами (слезоточивыми ОВ). Однако, несмотря на совершенствование средств применения, появление в войсках к лету 1915 года бромацетона, хлорпикрина и галогенцианов, эффективность раздражающих ОВ оказалась ниже предполагаемой. И лишь принятие на вооружение мышьякорганических соединений резко изменило ситуацию. Применявшиеся в виде ядовитых дымов, эти вещества свободно проникали через противогазы того времени, не имевшие противоаэрозольных фильтров. "Вредители противогазов" - так называли современники дифенилхлор - и дифенилцианарсин. Их применяли в сочетании со смертельными ОВ - фосгеном и дифосгеном, против которых военнослужащие были совершенно беззащитны, так как в результате действия раздражающих ОВ вынуждены были срывать противогазы.

Учитывая основное назначение ирритантов - вызвать изнурение живой силы при минимальном расходе, эффективность каждого раздражающего вещества оценивают их начальной и непереносимой концентрациями.

Начальной (пороговой) концентрацией называется минимальная концентрация раздражающего вещества, вызывающая раздражение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей или кожи. В атмосфере, содержащей ирритант в начальной концентрации, возможно непродолжительное нахождение людей без противогаза.

Непереносимой концентрацией называется концентрация раздражающего вещества в атмосфере, не допускающая даже кратковременного пребывания в ней людей без противогаза. При нахождении в атмосфере поражение людей, не имеющих средств защиты, происходит через 3-5 мин.

Таким образом, раздражающие вещества относятся к быстродействующим веществам. В то же время она являются, как правило, кратковременно действующими, поскольку после применения соответствующих средств защиты или после выхода из зараженной атмосферы признаки отравления проходят через минуты - десятки минут.

Все существующие раздражающие ОВ, в соответствии с их действием на человека можно разделить на четыре группы:

I. Преимущественно действующие на слизистую глаз – лакриматоры: бромацетон, бром- и фторацетофенон, бромбензилцианид и др.

К лакриматорам, или слезоточивым веществам (от лат. lacrima - слеза), относят соединения, действующие на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек глаз и вызывающие обильное слезотечение. При контакте с поверхностью кожи в высоких концентрациях возможно развитие эритемы. Жжение и зуд кожи, особенно потной или разгоряченной, являются первыми признаками, которые наступают сразу после попадания в зараженную атмосферу. Раздражения кожи лакриматорами обычно не требуют серьезного лечения и быстро проходят. Типичными представителями лакриматоров являются агенты CN (хлорацетофенон) и PS (хлорпикрин).

· Минимальная раздражающая концентрация хлорацетофенона – 0,0003 мг/л.

· Непереносимая концентрация - 0,0045 мг/л.

· Среднесмертельная концентрация -3,5-25,0 мг/л.

II. Преимущественно действующие на слизистую носа и верхних дыхательных путей – стерниты: дифенилхлор - и дифенилцианарсин, соли триалкилсвинца и др.

Стернитами, или чихательными веществами (от греч. sternon - грудь, грудина), называют химические соединения, преимущественно действующие на чувствительные нервные окончания слизистых оболочек верхних дыхательных путей и вызывающие раздражение полости носоглотки, сопровождаемое неудержимым чиханием, кашлем и загрудинными болями. Одновременно раздражаются глаза, поражается поверхность кожи, затрагивается центральная нервная система. Такие сопутствующие явления, как тошнота, позыв к рвоте, головная боль и боли в челюстях и зубах, ощущение давления в ушах, указывают на вовлечение в процесс придаточных пазух носа. В тяжелых случаях возможны поражения дыхательного тракта, приводящие к токсическому отеку легких. Следствиями воздействия на нервную систему являются слабость в ногах, боли в суставах и мышцах, а при тяжелых отравлениях - судороги, временная потеря сознания и иногда паралич различных групп мышц. После пребывания в атмосфере с высокими концентрациями стернитов возникают эритемы кожи, нередки опухоли и даже пузыри. Однако в отличие от 0В кожно-нарывного действия поражения кожи стернитами легко поддаются лечению и не переходят в заболевания общего характера. Типичными представителями стернитов являются агенты DM (адамсит), DA (дифеннлхлорарсин) и DC (дифенилциаиарсин).

Адамсит (синоним - фенарсазинхлорид).

· Минимальная раздражающая концентрация - 0,0001 мг/л.

· Непереносимая концентрация - 0,0004 мг/л.

· Среднесмертельная концентрация -15-30 мг/л.

III. ОВ смешанного действия: ортохлорбензаль-малонодинитрил (шифр в армий США -СS) и его разновидности СS-1 и СS-2.

В настоящее время на вооружение иностранных армий приняты новые ирританты, раздражающие как глаза, так и дыхательные пути. К ним относятся, в частности, агенты CS и CR. Успешно ведутся также поиски так называемых кожных ирритантов, вызывающих преимущественно раздражение и поражения незащищенных участков кожи.

Опыт использования CS во Вьетнаме, а также применение его полицией многих стран для разгона демонстраций и наведении общественного порядка показал, что CS, являясь эффективным ирритантом, обладает тератогенными свойствами. В связи с этим в 1973 г. он был снят с вооружения полиции.

· Минимальная раздражающая концентрация CS - 0,001 мг/л.

· Непереносимая концентрация CS - 0,005 мг/л.

· Среднесмертельная концентрация CS - 40-75 мг/л.

IV. ОВ алгогенного действия: дибенз-1, 4-оксазепин (шифр в армии США - СR). Из-за способности вызывать сильные болевые ощущения при контакте с кожей эти соединения были названы «генераторами болевых ощущений» или алгогенами. Поскольку при вдыхании аэрозоля они раздражают дыхательные пути, их рассматривают обычно в группе раздражающих веществ.

· Минимальная раздражающая концентрация - 0,0002 мг/л.

· Непереносимая концентрация - 0,003 мг/л

CR превосходит вещество СS по силе раздражающего действия на слизистую глаз и верхних дыхательных путей в 8 раз, а по воздействию на кожные покровы - 20 раз, при том, что токсичность СR при внутривенном введении в 5 раз ниже.

В 1987 году в США было табелизировано новое раздражающее вещество - СН, превосходящее СR по силе алгогенного действия в 20 раз и значительно более токсичное.

2. Токсические свойства, механизм действия, патогенез и клинические проявления поражений «полицейскими газами» (хлорацетофеноном, адамситом, веществами CS, CR и др). Особенности токсического действия природных алкилирующих соединений раздражающего действия (капсаицин и его аналоги, резинифератоксин и др.).

Большинство ОВ раздражающего действия представляют собой кристаллы с довольно высокой температурой плавления (от 58⁰С у хлорацетофенона до 315⁰С у адамсита) и незначительной летучестью. Исключение представляют галогенированные алифатические кетоны (бромацетон и др.), использовавшиеся в первую мировую войну и не представляющие в настоящее время практического интереса.

Все кристаллические вещества в 5-9 раз тяжелее воздуха, практически нерастворимы в воде (за исключением СS), хорошо растворяются в органических растворителях. Являются стойкими ОВ, обладают малой реакционной способностью.

Большинство ОВ раздражающего действия не растворимы в воде, не летучи при обычной температуре окружающего воздуха. Поэтому их применение в военных целях сопряжено с необходимостью использовать специальные устройства для создания аэрозолей. При этом создаются условия, обеспечивающие формирование ядовитого облака с диаметром частиц 0,5-2 мкм. Для создания обширных зон (с глубиной заражения до 10 км) применяются ядовито-дымовые шашки. В эпицентре очага концентрация веществ может достигать 2-5 г/м³.

Промышленные токсиканты, вызывающие выраженное раздражающее действие в очагах химического поражения при авариях и катастрофах могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Различие доз, вызывающих раздражающее и смертельное действие, у таких соединений может быть не столь большим, как у ОВ, поэтому в химических очагах, образуемых этими токсикантами, часто могут наблюдаться и угрожающие жизни формы патологии.

Дымовые, (аэрозольные) частицы слезоточивых ОВ фиксируются на влажном эпителии конъюнктивы и роговицы, возбуждают чувствительные окончания нервных волокон, вызывая болевые раздражения в местах аппликации и защитные рефлексы - смыкание век (мышечная реакция) и слезотечение (реакция со стороны желез).

Отмечено, что наиболее выраженными лакримогенными свойствами обладают химические соединения, в молекуле которых содержится галоген. По интенсивности лакримогенного действия галогены составляют следующий ряд активности:

фтор < хлор < бром < йод.

Химическая структура обеспечивает подобным соединениям высокую комплиментарность по отношению к активным SH - группам рецепторов чувствительных нервных окончаний слизистых оболочек глаз.

Раздражающие ОВ, производные трехвалентногомышьяка, обладают характерной для всех арсинов способностью раздражать чувствительные нервные окончания слизистых оболочек носоглотки и дыхательных путей. Мышьяксодержащие ОВ раздражающего действия обычно имеют в своих молекулах атом галогенаили нитрильную группу.

Раздражающее действие арсинов связывают с их способностью взаимодействовать с тиоловыми группами рецепторов слизистых оболочек носоглотки и дыхательных путей. Их применяют в виде дымов. Твердые дымовые частички оседают на слизистых оболочках дыхательных путей и растворяются в их отделяемом. При этом создается множество небольших зон с высокими концентрациями арсинов. Раздражаются окончания чувствительных нервов и появляются рефлекторные реакции. Помимо болевых ощущений в носоглотке, гортани, челюстях, зубах и груди, возникают рефлексы, приводящие к характерным моторным и секреторным реакциям: кашель, замедление или временная остановка дыхания, гиперсекреция слизистой носа, слюнных, слезных желез, а также замедление сердечных сокращений, сужение кровеносных сосудов и повышение кровяного давления.

При проникновении мышьяковистого дыма в глубокие дыхательные пути (трахея, бронхи, легкие), кроме сильных болевых ощущений в груди (стерниты!), наблюдаются учащение дыхания, спазм бронхов и явления бронхореи.

В результате одновременного раздражения нервных окончаний верхних и глубоких отделов дыхательных путей возникают рефлексы - антагонисты. При этом одновременно поступают импульсы как замедляющие, останавливающие дыхание, так и приводящие к его ускорению, дыхание становится неправильным, спазматическим, конвульсивным, появляются мучительные субъективные ощущения удушья.

При воздействии мышьяковистых дымов в высоких концентрациях может развиться поражение дыхательных путей, напоминающее поражение люизитом (воспалительно-некротические изменения в слизистых оболочках дыхательных путей с образованием ложно-дифтеритических пленок и развитием острой серозно-геморрагической пневмонии). Не исключено и проявление резорбтивного действия мышьяка.

Раздражающее действие CS зависит от способности вещества воздействовать на тиолдисульфидный обмен в местах аппликации ОВ. При изучении механизма действия CS большое внимание уделяется его алгогенному действию. Как тиоловый яд CS вступает в химическое взаимодействие с сульфгидрильными группами ферментных и белковых структур. Поскольку с веществами, содержащими сульфгидрильные группы, связано проведение нервного импульса, тканевое дыхание, проницаемость клеточных мембран и другие важнейшие функции, то такое взаимодействие сопровождается целым рядом изменений в месте контакта. В результате этого взаимодействия прослеживается обычная цепь болевой реакции: повреждение клеток вызывает выделение гистамина и протеолитических ферментов, что приводит к активации каллекреин-кининовой системы с увеличением содержания кининов в крови и тканях, в частности повышается содержание эндогенного брадикинина в сыворотке крови - основного компонента болевой реакции.

Наличие в молекуле CS циана и возможность его освобождения в процессе гидролитического расщепления яда в крови позволяет допустить возможность токсического действия цианида на тканевое дыхание.