Краткий исторический очерк развития токсикологии

Вопрос о первой встрече человека с ядом остается открытым: считается, что проблема влияния токсикантов на живые организмы зародилась одновременно с медициной.

Несмотря на отсутствие знаний о действии яда на организм, уже с глубокой древности человечество активно использовало различные высокотоксичные алкалоиды и гликозиды растительного происхождения (дурман, строфантин, белена, цикута, стрихнин, кураре и др.) для охоты, с военной, преступной, религиозной, а позднее - и с лечебной целью.

В греческой и римской мифологии приведены подробные описания приготовления и применения различных ядов. В «Папирусе Эберса», найденном в Египте (1552 г. до н.э.) содержатся сведения о токсических свойствах сурьмы, меди, свинца, скипидара, опиума, гиосциамина, а также приведены прописи многих ядов. В древнеиндийских письменах 600-100 гг. до н.э., в частности, в «Characa Samhita» рассматриваются свойства некоторых металлов (золото, медь свинец, олово, железо), а в «Susruta Samhita» приведены сведения о токсичности некоторых пищевых продуктов, а также ядах, присутствующих в железах животных, и методах лечения при укусе змеями и ужалении насекомыми.

В работе Теофраста (370-286 гг. до н.э.) «De Historia Plantorum» («Описание растений») собраны сведения о токсинах растительного происхождения. Никандр Колофонский (185-135 гг. до н.э.), врач правителя Пергама Атталуса III, давал яды приговоренным к смерти преступникам и, наблюдая за их действием, составил первое систематизированное описание ядовитых веществ. Он также является автором поэтических трактатов о ядах и антидотах «Alexipharmica» (600 строк, посвященных антидотам) и «Theriaca» (1000 строк, посвященных сведениям о ядовитых животных).

В истории древнего Рима упоминается о судебном процессе над обществом матрон-отравительниц (331 г. до н.э.), а также специальном законе о преступлениях с применением ядов (81 г. до н.э.).

Первая попытка систематизации ядов принадлежит хирургу греческой армии и участнику походов римских легионов Пендациосу Диоскоридесу (50 г. н.э.). В своем труде «Materia Medica» он разделил все яды на животные, растительные и минеральные. Вышеуказанная классификация имела практическое хождение среди врачей на протяжении 15 веков.

По мере накопления знаний о токсичности некоторых химических соединений, а также ядах, содержащихся в некоторых растениях и животных, стали производиться попытки лечения отравлений. Так, древнегреческий врач Гиппократ (460-377 гг. до н.э.), помимо описания в своих трудах клиники отравлений при укусах змеями, а также различных расстройств, возникающих у рудокопов, приводит способ лечения отравления, предусматривающий уменьшение всасывания яда. При этом Гиппократ отвергал яды как орудие убийства, поэтому в его трудах не встречается ни слова о ядах и механизмах их действия. «Отец медицины» дал клятву не говорить о ядах и запретил своим ученикам. В трудах Плиния и Галена встречаются сведения лишь о противоядиях. Всем известна клятва Гиппократа. В части, касающейся ядов, она звучит следующим образом: «Я не дам никому просимого у меня смертельного средства и не покажу пути для подобных замыслов».

Митридат VI Понтийский (ок. 100 г. до н.э.), панически боявшись отравлений, серьезно занимался токсикологией. Изучая эффекты различных отравляющих веществ на людях (невольниках, осужденных преступниках) он создал mitridatum - «универсальный» антидот, состоявший из более, чем 36 компонентов, который применяли до конца 1600-х гг.

История Митридата, его экспериментов и противоядий была подробно описана греческим врачом Клавдием Галеном (130- 200 гг. н.э.) в 3 трактатах: «Антидоты I», «Антидоты II» и «Териаки отравлений». Гален, имевший своей целью реформирование медицины, предложил использовать земляной орех в качестве противоядия при укусах насекомыми и отравлениях.

Следует отметить, что в Древней Греции под термином «териаки» понимали сначала яды животных, а впоследствии - антидоты к ним. Способ терапии отравлений вызыванием рвоты долгое время назывался «алексифармикой».

Один из выдающихся ученых исламского мира Авиценна (980-1037 гг.) предложил для лечения укусов насекомыми применять электуарии (лекарственные кашицы). Мозес Мэмонидес (1135-1204 гг.) в трактате «Яды и их антидоты» составил перечень средств для лечения отравлений.

В «Сборнике рекомендаций по выделению ядов» китайского ученого Wang in Hoai (ок. 1250) приведены рекомендации для проведения судебно-медицинских исследований, а в некоторых других трудах рассмотрены случаи отравлений и методы оказания первой помощи.

В период Средневековья отравления широко применялись в политической борьбе и частной жизни. Целую эпоху применения ядов в криминальных целях составил мышьяк, став причиной многих тысяч жертв необузданных страстей и коварных помыслов. Именно поэтому впоследствии целый ряд ученых занимались проблемой идентификации мышьяка в биологических средах, а также создания специфических противоядий.

Основоположником научной токсикологии считают Мэтью Джозеф Бонавентура Орфила (1787-1853 гг.). В 1829 г. он опубликовал «А treatise on Poisons» («Трактат о ядах»), где разделил яды на три группы: раздражающие (ирританты), наркотические кислоты и наркотические вещества. Также Орфила привел определение яда, трактовав его как «вещество, которое в малом количестве, будучи приведенным в соприкосновение с живым организмом, разрушает здоровье или уничтожает жизнь». Гуго Рейнш в 1842 г. разработал тест на наличие мышьяка, в нем использовалось свойство мышьяка осаждаться на меди. Ученик Орфилы, английский врач Сэр Роберт Христисон (1797-1882), приложил немало усилий, чтобы разработать методы идентификации мышьяка, и был экспертом на знаменитом процессе Магдалины Смит. В 1836 г. Джеймс Марш (1794-1846) разработал высокоточный метод (проба Марша), основанный на способности соли мышьяка превращаться в газ арсин, который затем осаждался на металлизированной фарфоровой поверхности, что позволяло количественно определить элемент в биологических жидкостях и тканях, начиная с 0,02 мг. Сэр Рудольф Петере изучал механизм действия боевых отравляющих веществ на основе мышьяка и создал британский антилюизит (БАЛ), или димеркапрол.

Таким образом, за почти 1000-летний период Средневековья (приблизительно с 500 по 1500 г.) токсикология практически не сдвинулась с места. В это время болезни считались или божьей карой, или дьявольскими кознями. Многие монахи придерживались принципа simila similibus (подобное [лечить] подобным).

В период правления короля Людовика XIV (ок. 1600 г.) с использованием ядов совершалось множество убийств, в том числе, такими известными отравителями, как Мария Магдалина Маршуа де Бринвиль (St. Croix) и Катрин Дешайе (La Voisin). Их многочисленные гнусные деяния послужили причиной создания специального юридического органа - «Chambre Ardente» (1679-1682 гг.) и вошли в историю как «l'Affaire des Poisons» («Дело об отравлениях»).

Факт широкого применения ядов в преступных целях находит подтверждение и в художественной литературе разных стран и народов: «Ромео и Джульетта» У.Шекспира; «Граф Монте-Кристо» А.Дюма; «Моцарт и Сальери» А.С.Пушкина; «Госпожа Бовари» Г.Флобера.

Выдающийся ученый эпохи Возрождения Парацельс - Филипп Ореолус Теофаст Бом-баст фон Гогенгейм (1493-1541) постулировал одно из основных положений токсикологии: «Что не ядовито? Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости. Одна лишь доза делает яд незаметным». Он также является автором одной из первых монографий по профессиональным заболеваниям горнорабочих и плавильщиков. Это книга была опубликована в 1567 г., уже после его смерти (Парацельс погиб в возрасте 48 лет от ран, полученных во время драки в Зальцбургской таверне). С основным постулатом Парацельса тесно перекликаются слова великого поэта древности Рудаки (ок. 935 г.):

«Что ныне снадобьем слывет, то завтра станет ядом. И что ж? Лекарством этот яд опять сочтут больные».

Лучшим трудом об отравлениях окисью углерода в этот период по праву считают главу об отравлениях книги Амбруаз Паре (1517-1590 гг.) «Reports to Court» (1575 г.), в которой подробно рассмотрены случаи внезапной смерти, наступавшей от «рудничного газа», а также повреждения кишечника вследствие воздействия коррозионных (прижигающих) веществ.

Основоположником судебной медицины считают Поля Закхиаса (1584-1659 гг.), опубликовавшего в 1621 г. «Questiones Medico-legales» («Судебно-медицинские проблемы»). Несмотря на то, что в это время химия как наука находилась в зачаточном состоянии, он идентифицировал яды по запаху, вкусу и реакции подопытных животных на добавление ядов в их корм.

Значительный вклад в изучении профессиональной патологии принадлежит Бернардино Рамазини (1633-1714 гг.), который в своей книге «De Morbis Artificum. Diabtria» («О болезни ремесленников. Рассуждения»), выпущенной в 1700 г., привел описание особенностей трудовой деятельности и болезней работников почти 70 профессий, а также сформулировал главный принцип, которым должен руководствоваться специалист в области профессиональных заболеваний: «Когда врач посещает дом рабочего, его не должна смущать необходимость сидеть на табуретке с тремя ножками, а не на позолоченном кресле, и у него должно найтись время на обследование больного; к вопросам же, которые рекомендовал задавать Гиппократ, нужно добавить еще один: "Кем Вы работаете?"».

Значительным толчком к развитию учения о ядах явилось развитие химии в XVIII-XIX веках. Теория токсикологии начала опираться на знание строения и свойств вещества.

Франсуа Мажанди (1783- 1855 гг.) изучал яды для стрел, стрихнин, а также эметин. Клод Бернар (1813-1878 гг.), ученик Мажанди, первым определил место действия кураре. Он также обнаружил, что при связывании оксида углерода с гемоглобином образуется карбоксигемоглобин. Клод Бернар писал, что «физиологический анализ [функционирования] живых организмов... может быть проведен с применением ядовитых соединений». Перу знаменитого немецкого фармаколога Льюиса Левина (1854-1929 гг.) принадлежит книга «Die Gifte in der Weltgeschichte» («Яды в мировой истории»), опубликованная в 1920 г.

Жан-Серве Стас (1813-1891 гг.), бельгийский химик, изобрел метод экстракции алкалоидов из трупов - первый эффективный способ выделения органических веществ из биологического материала. Предложенный им метод экстракции никотина сыграл важную роль в расследовании совершенного в Бельгии преступления, известного как «Дело Ипполита де Бокарма» (1851 г.).

По мере накопления знаний о ядах и их свойствах, стали предприниматься попытки этиопатогенетического лечения отравлений.

Так, в 1805 г. Филипом Физиком и бароном Жульемом Дюпюитреном для лечения отравлений впервые было предложено промывание желудка.

В 1813 г. М.Бертран смешал 5 г триокиси мышьяка с активированным углем и публично проглотил смесь, тем самым подтвердив высокую адсорбционную роль угля и возможность его использования для лечения отравлений. В 1831 г. П.Ф.Тюери на глазах у членов Французской академии медицины проглотил 10 смертельных доз стрихнина, смешанных с активированным углем, и остался жив.

Примерно в эти же годы происходило становление токсикологии и в России. Преподавание токсикологии как самостоятельной дисциплины начато Г.И.Блосфельдом в Казанском университете в 1842 г. До этого времени в Военно-медицинской академии и на медицинском факультете Московского университета токсикологию преподавали в курсе судебной медицины, о чем свидетельствуют многочисленные наставления и учебные издания: «Наставление врачам при судебном осмотре и вскрытии мертвых тел» (1829) (главы – «Об исследовании отравлений», «О противодействующих средствах, употребляемых для открытия ядов»); «Правила для руководства судебного врача при исследовании отравлений с присовокуплением судебно-медицинских таблиц о ядах» А.П.Нелюбина. В первом отечественном руководстве по судебной медицине «Краткое изложение судебной медицины для академического и практического употребления» (1832) проф. С.А.Громова приведена классификация ядов, а также описание интоксикаций опием, мышьяком, синильной кислотой, медью, свинцом; описаны способы идентификации ядов.

Основоположником экспериментальной токсикологии в России считают Е.В.Пеликана. В 1854 г. опубликована его работа «Опыт применения современных физико-химических исследований к учению о яде». Также широкую известность получили работы по токсикологии цианидов (1855), нитроглицерина, кураре и др. Е.В.Пеликан был признан лучшим токсикологом как в своей стране, так и за рубежом.

Дальнейшее развитие научных исследований по токсикологии получило в трудах проф. И.М.Сорокина и проф. Д.П.Косоротова.

В конце XIX – начале XX вв. проблемы токсикологии были в сфере интересов и специалистов других профилей: существенный вклад в ее развитие внесли профессора Н.П.Кравков, И.С.Тарханов (автор монографии «О ядах в организме животных и о борьбе с ними»), А.А.Ярошевский.

В руководстве «Основы фармакологии», переиздававшемся 14 раз, Н.П.Кравков рассматривает токсикологические проблемы с позиций фармакологии, общие вопросы «поведения» ядов в организме (поступление, эффекты, метаболизм, выведение). Особое внимание в руководстве уделено характеристике цианистых соединений, парасимпатических и ганглионарных ядов, местноанестезирующих ядов.

Научно-техническая и промышленная революция ХХ века сделала проблему воздействия веществ на живые объекты особенно актуальной. Научная и хозяйственная деятельность человека привела в настоящее время к воздействию на человека и окружающую среду миллионов химических соединений, многие из которых раньше были несвойственны нашей биосфере.

Идею применять отравляющие газы для военных целей приписывают известному немецкому химику профессору В.Нернсту. Материальной основой для ее реализации явилось бурное развитие химической промышленности во второй половине XIX века. Однако следует отметить, что отравляющие вещества при ведении боевых действий применялись с древних времен. Первым документально зафиксированным случаем применения отравляющих веществ во время войны считается использование спартанцами «химического» оружия (подожженных бревен, обмазанных смолой и серой) против афинян при осаде Платеи в 428 г. до н.э. Около 360 г. до н.э. греки стали применять против врагов глиняные горшки, наполненные смесью смолы, серы, навоза и смолянистых щепок, предварительно поджигая их. Во время войны в Китае (1860) защитники форта Норд-Таку метали в британцев горшки с каустической содой.

Крупномасштабное применение химического оружия началось в годы Первой мировой войны (1914-1918 гг.).

С 22 апреля 1915 г. в сражении у реки Ипр (Бельгия) немецкие войска применили против англо-французских 180 т хлора, выпустив его из 6000 баллонов, что привело к поражению более 15000 человек за несколько минут, причем около 5000 - смертельно. Эта дата открывает целую эпоху применения современного химического оружия. 31 мая того же года немцы выпустили 360 т хлора против русских войск, поразив свыше 9000 человек, при этом около 40% смертельно.

В сентябре 1915 г. в битве под Лусом британские войска применили против немцев газовую атаку. 11 декабря 1915 г. немцами был впервые использован фосген, а затем – дифосген и хлорпикрин.

В 1916 г. французские войска применили синильную кислоту в смеси с утяжелителями, однако в связи с несовершенством устройства химических снарядов (синильная кислота сгорала) немецкие войска не понесли потерь.

13 июля 1917 г. у реки Ипр немецкая армия применила новое ОВ кожно-нарывного действия, получившее название иприт.

В ходе военных действий на фронтах первой мировой войны было применено около 130 тыс. тонн высокотоксичных соединений - примерно 40 наименований. В итоге 1,3 млн. человек получили поражения, из них более 100 тыс. погибли. В армии США в годы Первой мировой войны санитарные потери от химического оружия составляли до 27%. Важно отметить, что, создав химическое оружие, воюющие страны оказались практически неподготовленными к защите от него и к оказанию помощи пораженным. З.В.Лефебюр, характеризуя медицинское обеспечение английской и французской армий в годы войны, писал: «Война застала наши санитарные учреждения в состоянии полной немощи, не только не умеющими лечить пораженных людей, но даже неспособными быстро и правильно определять природу заболеваний, для борьбы с последствиями которых у нас не было ни теоретической, ни практической возможности».

В 1936 г. фашистская Италия применила иприт в войне против Абиссинии (ныне государство Эфиопия), жертвами чего стали около 15 тысяч пораженных.

После II-й Мировой войны, несмотря на подписание различных международных соглашений о нераспространении химического оружия, ряд стран активно занимались подготовкой к химической войне. так, в США появляются новые ОВ нервно-паралитического действия под названием V-газы, способные в чрезвычайно малых дозах вызвать поражение людей через неповрежденный кожный покров, минуя противогаз. Также в этот период разработаны новые инкапаситанты – ОВ психодислептического действия. С 1961 г. США в массовых масштабах применяли химическое оружие в Южном Вьетнаме. Из числа известных ОВ во Вьетнаме применялись: CS, ацетофенон, адамсит, отравляющее вещество BZ и др. помимо боевых отравляющих веществ, широко применялись ядохимикаты типа гербицидов и дефолиантов для уничтожения растительности. За период с 1961 г. по 1971 г. американская авиация распылила гербициды на территории общей площадью более 4,5 млн. га, уничтожая леса, посевы риса и других сельскохозяйственных растений, сады, животных, домашний скот. Полностью уничтожено около 1 млн. га манговых джунглей. При этом на огромных площадях в течение длительного времени растительность не проявляла признаков возрождения, т.е. была произведена стерилизация почвы. За этот же период химическим оружием было поражено свыше 2 млн. человек мирного населения, из них отмечено около 250 000 летальных исходов.

Указанные события послужили поводом для быстрого формирования нового направления военной медицины - санитарно-химической защиты. Большой вклад в его развитие в России на первом этапе внесли выдающиеся химики и медики Н.Д. Зелинский, Г.В. Хлопин, Н.П. Кравков, В.И. Глинчиков, А.А. Лихачев, И.Ф. Пожарисский, М.Д. Тушинский, Н.И. Лепорский.

У истоков становления и развития военной токсикологии в России стояли специалисты различного профиля: организаторы здравоохранения Б.К.Леонардов, позже - Б.С.Синтюрин, клиницист Н.Н.Савицкий, гигиенисты В.А.Виноградов-Волжинский и И.П.Ласточкин, патологоанатом С.С.Вайль, фармакологи С.В.Аничков, М.Д.Машковский и А.И.Черкес, ветеринар Н.А.Сошественский. В этот период была дана подробная токсикологическая характеристика отравляющих веществ (ОВ), применявшихся в годы первой мировой войны, рассмотрены механизмы проявления и последствия их действия на организм, сформулированы основные принципы медицинской защиты от химического оружия. В годы второй мировой войны химическое оружие применяли в крайне ограниченных масштабах. Тем не менее, работы по созданию новых образцов ОВ не прекращались. В фашистской Германии, а позже и в других странах были созданы чрезвычайно токсичные боевые фосфорорганические отравляющие вещества (ФОВ), что вновь стимулировало военно-токсикологические исследования.

По проблеме медицинской защиты от химического оружия (в условиях секретности) работали большие коллективы высококвалифицированных ученых крупных научно-исследовательских центров СССР (Института токсикологии МЗ СССР, Военно-медицинской академии, НИИ военной медицины, Киевского НИИ фармакологии и токсикологии, кафедр институтов и лабораторий других научно-исследовательских учреждений страны).

Научным итогом многолетней работы по изучению действия на организм боевых отравляющих веществ (БОВ) удушающего, общеядовитого, кожно-нарывного, нервно-паралитического действия, психодислептиков и других явилось не только создание высокоэффективных медицинских средств защиты от ФОВ и других антихолинэстеразных агентов, мышьякорганических соединений, цианидов, но и существенный вклад в решение ряда фундаментальных проблем биологии и медицины:

- раскрытие механизмов передачи нервного импульса в синапсах центральной и периферической нервной системы;

- оценка роли отдельных нейромедиаторных механизмов в функции мозга;

- развитие учения о генотоксичности ксенобиотиков;

- выяснение законов процессов биоэнергетики;

- изучение метаболизма чужеродных веществ в организме человека и животных и др.

Вместе с развитием военной токсикологии как науки шло и формирование соответствующей учебной дисциплины. Первоначально это был курс обучения медицинского персонала вопросам санитарно-химической защиты (С.В.Аничков, А.А.Лихачев, Б.И.Предтеченский «Медико-санитарные основы военно-химического дела» (1933), М.Н.Лубоцкий «Санитарно-химическая защита» (1935) и др.). По мере накопления научных данных курс все более трансформировался в учебную дисциплину «Военная токсикология», в рамках которой практические вопросы рассматривались на основе глубокого изучения механизмов токсического действия, патогенеза, проявлений поражений современными ОВ, характеристик и правил применения медицинских средств защиты. Одновременно курс обогащался небольшими (в силу ограниченности учебного времени) разделами, посвященными токсикологии некоторых военно-профессиональных ядов, веществ, представляющих опасность при разрушении промышленных объектов. Вышли в свет следующие учебники: «Руководство по токсикологии отравляющих веществ» под ред. А.И.Черкеса (1964); «Руководство по токсикологии отравляющих веществ» под ред. С.Н.Голикова (1972); «Военная токсикология, радиология и медицинская защита» под ред. Н.В.Саватеева (1987) и др. В таком виде военная токсикология преподается во всех медицинских вузах как России, так и Республики Беларусь до настоящего времени.

В последнее время к угрозе применения химических веществ (в том числе и оружия) в военных конфликтах добавляются проблемы химической опасности в мирное время. Непрерывно растет вероятность аварий на химически опасных объектах, увеличивается возможность терроризма с применением БОВ, возрастает, а в отдельных регионах порой принимает катастрофические масштабы, загрязнение окружающей среды. Это также является следствием химизации всех сфер человеческой деятельности. Так, в Европе ежегодно производится: мышьяка - 0,5 млрд. смертельных доз для человека, бария - 5 млрд., фосгена, аммиака и синильной кислоты - 100 млрд., хлора - 10 000 млрд. По данным ВОЗ, широко распространены и находятся в ежедневном обращении более 40 тыс. химических соединений.

В настоящее время Вооруженные Силы, как и Республика Беларусь в целом, сталкиваются с проблемой неуклонного роста химической опасности, обусловленной стремительной химизацией общества, по масштабам несоизмеримой с ростом химической индустрии начала XX века, послужившей базой разжигания химической войны. Это сопровождается появлением высокотоксичных веществ, обладающих широким разнообразием спектров физиологической активности, внедрением во все сферы человеческой деятельности и быт огромного количества все новых химических соединений, накоплением токсикантов в окружающей среде.

В связи с этим повышается вероятность острого, подострого, хронического поражения людей факторами химической природы как в мирное, так и в военное время. И хотя на бытовом уровне грозящая человеку опасность не всегда воспринимается адекватно, специалисты утверждают: на повестку дня ставится вопрос обеспечения химической безопасности общества.

Быстротечность клинической картины острых отравлений, высокий удельный вес тяжелых интоксикаций требуют от врача быстрой ориентировки при постановке диагноза и проведении мероприятий неотложной медицинской помощи, от чего в значительной мере зависит спасение жизни пораженных.,что предъявляет повышенные требования к знаниям врачебным составом вопросов клиники, диагностики и лечения как наиболее часто встречающихся отравлений, так и массовых поражений военнослужащих боевыми отравляющими веществами в условиях боевой деятельности войск, а также мирного населения при авариях на объектах, где производятся или используются высокотоксичные химические соединения.

Таким образом, история ядов и учения о них – одна из огромных глав человеческой истории, в которой удивительным образом переплетены человеческая любознательности и гений (не всегда добрый), научные открытия, многовековой опыт медицины и других естественных наук и одновременно интриги, преступления, политика, личные трагедии великих людей и простых смертных, войны, природные катастрофы и чудовищные химические аварии современности.