Практикум по токсикологии. Кудров

РАБОТА 4. СИЛЬНОДЕЙСТВУЮЩИЕ И ЯДОВИТЫЕ ВЕЩЕСТВА

1. Поступление токсичных веществ

Физиологический результат от воздействия многих химических веществ зависит от интенсивности и режима их поступления в организм. Последствия от воздействия высокой интенсивности, высоких концентраций (острые отравления) могут сильно отличаться от последствий действия низкой интенсивности – хронического или периодического (интермиттирующего). Изучение острой и хронической токсичности проводится главным образом на животных. Острые отравления определяются как отравления, развивающиеся в течение не более чем за 24 часа, но не всегда удается установить точно, когда в условиях аварии началось воздействие на пострадавших ядовитых веществ. Сначала, необходимо уточнить имел ли место сам факт воздействия веществ на людей, а затем – в течение какого времени пострадавшие находились в зоне действия.

Хронические (интермиттирующие) воздействия могут происходить не только в производственных условиях, но и в случаях, когда имеется загрязнение окружающей среды или когда ядовитые химикаты представлены в продовольствии. В этих ситуациях, если проблема имеет тенденцию к развитию, могут быть приняты организационные и технические меры к еѐ решению. Необходима оценка риска, что эти воздействия скажутся на здоровье настоящего и будущего поколений.

В большинстве случаев признаки отравления химическими веществами проявляются у пострадавших от несчастного случая немедленно или с отсрочкой в 1–2 часа. Симптомы (признаки) могут быть местные (глаза, кожа, респираторный тракт (дыхательные пути), гастроэнтеральный (или желудочно–кишечный) тракт, системные поражения (система кровообращения или нервная система) или сочетание их.

42

Чаще всего острые системные поражения проявляются в форме возбуждение или депрессия, аритмии, повышении или понижении давления крови, метгемоглобинемии (окисление двухвалентного железа гемоглобина), гемолизе (разрушение эритроцитов), развивается диарея, рвота, продрома (общее недомогание).

Внекоторых случаях, однако, особенности токсического действия таковы, что признаки могут появиться через дни, недели, месяцы или даже годы после острого отравления (латентный период).

Отсроченные признаки могут проявиться в любой системе или в органе, но обычно это респираторный тракт (например, отек легких), почки, печень и формирующие кровь органы.

Взависимости от пути поступления в организм выделяют ингаляцию, кожную резорбцию, поражения желудоч- но–кишечного тракта и так далее.

1. 1 Ингаляция При химических авариях с большим количеством по-

страдавших, основной путь отравления – ингаляционный. Отравления вызываются токсичными газами, парами и аэрозолями (дымом в частности). В результате производственной аварии газы, хранившиеся под давлением, быстро заражают не только производственную зону, но распространяются с ветром и заражают воздух близлежащих населенных пунктов. Наряду с действием на дыхательные пути, вероятно поражение в этом случае глаз и кожи. Не исключено поражение желудочно–кишечного тракта, если питьевая вода или продовольствие также были заражены через воздух или с выпавшими осадками в виде дождя или снега.

Ингаляционные ядовитые вещества различаются своими физическими свойствами и патолого–физиологическими эффектами, которые определяют клинические проявления отравления. Результат действия химикатов на дыхательные пути складывается из эффектов воздействия на мембраны на

43

различных уровнях респираторного тракта, а также других эффектов в результате поглощения токсичного вещества слизистыми оболочками и альвеолами. Возникают как немедленные признаки, так и признаки отсроченные, которые появляются после латентного периода. Выделяют пять типов ингаляционных поражений по их патофизиологическими эффектам и пять групп ядовитых веществ:

–раздражающие;

–системные ядовитые вещества;

–комбинированные – и раздражающие, и системные;

–инертные (в биологическом, а не химическом понимании);

–горячие газы.

Именно необходимость рассмотрения двух последних групп существенно отличает аварии от большинства других ситуаций токсического воздействия на организм.

Раздражающие яды

Раздражающие яды оказывают токсичное действие на слизистые оболочки респираторного тракта. Тяжесть поражения будет определяться:

–концентрацией и химической природой яда;

–размером частиц аэрозоля;

–растворимостью в слизи дыхательных путей;

–способностью проникать через биологические мембраны;

–продолжительностью воздействия;

–наличием предшествующих заболеваний, особенно, респираторного тракта.

Важно различать две подгруппы раздражающих ядов:

–вызывающие признаки токсического действия немедленно;

–вызывающие только слабые и/или вообще не вызывающие признаков поражения.

Вещества хорошо растворимые в воде (например, кислоты, щелочи, аммиак, хлористый и фтористый водород) воздействуют на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и обычно не достигают нижних отделов респираторного тракта, если концентрация вещества в воздухе и время

44

действия невелики. Эти вещества, как правило, вызывают немедленно такие симптомы как слезотечение, кашель, ринит, фарингит и иногда отек гортани. Также возможно поражение нижних отделов респираторного тракта, хотя это более характерно для веществ промежуточной растворимости в воде (например, газообразные галогены, диоксид серы, фенол). Главным образом вещества малорастворимые в воде поражают нижние отделы респираторного тракта при низких концентрациях или при повторяющихся коротких воздействиях. Например, хлор, сероводород, изоцианаты, пары ртути, оксиды азота, фосген вызывают пневмонии, отеки легких, даже порой без других признаков поражения верхних дыхательных путей или раздражения глаз.

Итак, ранние симптомы поражений респираторного тракта обычно хорошо выражены и позволяют оценить степень поражения. Но, в случае оксидов азота, фосгена и ряда других летучих ядовитые вещества ранние симптомы не выражены.

Повторение первичных симптомов имеет место после латентного периода. В течение латентного периода человек ощущает легкий дискомфорт. Длительность латентного периода – от 30 минут до 3 суток.

Повторное действие ингаляционных ядовитых веществ при их высокой концентрации может вызывать рефлекторные реакции отторжения в системах циркуляции и в дыхательной системе.

Развитие симптомов поражения респираторного тракта происходит по нескольким основным направлениям.

Отек легких. Он возникает из–за увеличения проницаемости капилляров (под действием, например, оксидов азота). Иногда отек наблюдается сразу после воздействия ядовитые вещества, а иногда только после латентного периода.

Астмоподобный синдром. Например, изоцианаты вы-

зывают сенсибилизацию респираторного тракта – после по-

45

вторного действия низких концентраций возникают астматические симптомы. Второй механизм действия изоцианатов связан с изменением под их влиянием биологического ответа на стимуляцию –рецепторов (или выделение гистамина и бронхоконстрикция). Эффекты от действия изоцианатов по второму пути проявляются после латентного периода через несколько часов.

Системные поражения.

Вдыхаемые ядовитые вещества могут Цианиды, быть причиной системных нарушений без оксиды уг- каких–либо симптомов нарушений в респи- лерода, азо- раторном тракте. Соответственно, симптомы та, нитриты, системных нарушений изменяются в соот- галогенпро- ветствии с токсическими свойствами веще- изводные и ства, наиболее уязвимой системой конкрет- др. ного пострадавшего и органом–мишенью.

Аналогично рассмотренным выше поражениям респираторного тракта симптомы могут быть немедленными или отсроченными. Немедленные симптомы связаны с действием ядовитого вещества на центральную нервную и сердечно– сосудистую системы. Особое место занимают системные ядовитые вещества эндогенного происхождения, которые при авариях поступают извне, например, синильная кислота и ее соли.

Цианиды эндогенного происхождения обна- Циани- ружены в биологических жидкостях, в выдыхае- ды мом воздухе, в моче. Считается, что нормальный их уровень в плазме крови может достигать 120

мкг/л.

Цианокобаламин (витамин В12) является фактором роста и необходим для нормального кроветворения, функционирования нервной системы, печени и других органов. Этот витамин синтезируют микроорганизмы, обитающие в желудоч- но–кишечном тракте человека. Поэтому некоторые количества цианидов, образующихся при распаде витамина орга-

46

низм инактивирует. Если концентрация синильной кислоты в воздухе не превышает 0,01–0,02 мг/л, то она оказывается практически безопасной к течение нескольких часов. Увеличение концентрации яда до 0, 08–0,1 мг/л уже опасно для жизни из–за истощения защитных механизмов.

Цианиды блокируют усвоение клетками кислорода и вызывает тканевую гипоксию – кислород в тканях есть, а усвоить его они не могут. При попадании в организм несмертельных доз быстро развиваются головная боль, одышка, рвота, покраснение кожи. В тяжелых случаях нарушается работа сердца, наблюдаются судороги и паралич. Биохимический механизм токсического действия цианидов заключается в присоединении к трехвалентному железу каталитического центра дыхательного фермента цитохромоксидазы. В митохондриях клеток блокируется перенос электрона, осуществляемый благодаря способности железа обратимо изменять степень окисления. В результате блокируются основные процессы дыхания и синтеза АТФ.

Оксид углерода – еще один из распространенных ядов. Его называют угарным газом из–за частых случаев отравления в результате неполного сгорания топлива в печах, каминах или в двигателях внутреннего сгорания при ремонтных работах в закрытых гаражах.

Оксид углерода применяется в химической промышленности при получении метилового спирта и ацетона. Проникая в легкие, оксид углерода быстро преодолевает мембрану, растворяется в плазме крови, диффундирует в эритроциты и вступает в обратимое химическое взаимодействие с ге-

Образующийся патологический комплекс – карбоксигемоглобин – не способен присоединять к себе кислород. При этом в молекуле гемоглобина СО соединяется с атомами

47

железа, вытесняя кислород. Понятно, что одна молекула гемоглобина (точнее 2 еѐ гема) может присоединять до 2 молекул СО.

В организме постоянно присутствует некоторое количество оксида углерода. Подобно цианидам она образуется в процессах метаболизма. Когда эритроциты крови стареют и распадаются, в кровь выделяется гемоглобин. Его превращение в билирубин сопровождается образованием 1 моля оксида углерода на моль гемоглобина. Это небольшое количество оказывается заметным при длительной работе в герметичных помещениях – на подводных лодках или кабинах космических кораблей. При содержании СО во вдыхаемом воздухе равном 0,07% количество образующегося в крови HbCO становится равным количеству HbO2.

Из системных ядовитых веществ, поступающих в организм ингаляционным путем, отметим летучие фосфорорганические соединения и углеводороды. Их токсическое действие связано нарушением проводимости нервных импульсов. Причем действие первых проявляется быстро в форме судорог и паралича, а действие вторых – депрессивное и наркотическое.

Вдыхание окислов азота, нитритов и нитробензола вызывает накопление в эритроцитах окисленной формы гемоглобина, называемой метгемоглобин MtHb, которая не способна переносить кислород. Такой же эффект вызывают следующие группы веществ:

–анилин, гидроксиламин, фенилгидразин, аминофенолы и их производные;

–органические и неорганические окислители – хиноны, нафталин, хлораты и перманганаты;

–окислительно–восстановительные красители: метиленовый синий, крезиловый голубой;

–лекарственные препараты (нитроглицерин, амилнитрил, новокаин, сульфаниламиды, аспирин, барбитураты и др.).

48

Следует выделить еще один класс летучих ядовитых веществ – галогенпроизводные углеводородов. Они повы-

шают чувствительность миокарда к эндогенным и экзогенным катехоламинам – адреналину и норадреналину. Легкие отравления сопровождаются аритмией, а в тяжелых случаях может наступить смерть.

Комбинированные поражения

Вещества, обладающие и системным поражающим действием, и местным (раздражающим) действием, как правило, представляют меньшую опасность ввиду своевременных субъективных реакций, уменьшающих дозу поступающего в организм вещества. При этом следует принимать во внимание возможность привыкания к раздражающему действию.

Биологически инертные газы

О токсическом действии таких газов как азот, водород, метан и сжиженный газ (этан–бутан) можно говорить условно в связи с возникновением аварийных ситуаций. Они замещают кислород в легких и вызывают гипоксию.

Горячие биологически инертные газы

Этот фактор может быть существенным при пожарах и аварийных работах на производстве. Термический ожог слизистых верхней части респираторного тракта, может вызывать отек гортани после нескольких часов латентного периода.

2. Кожно–резорбтивные поражения

Действие ядовитых веществ на кожные покровы может вызывать как местные поражения, так и системные отравления. Последние могут быть и без местных поражений в результате поглощения через неповрежденную кожу. Кожа – эффективный барьер для водорастворимых ядовитых веществ. Ядовитые вещества проникают через кожу в той степени, какова их растворимость в жирах. Органические растворители часто выполняют роль транспортных средств для определенных ядовитых веществ и могут повысить их поглощение кожей.

49

Ожоги, ссадины, раздражения уничтожают естественные барьерные свойства и усиливают приток крови к коже, что также увеличивают поглощение токсических веществ. В результате нерастворимые в жирах ядовитые вещества могут преодолевать кожные покровы и тоже быть причиной системных отравлений. Даже ожоги первой степени могут нарушать защитные свойства кожи.

Развитие поражения.

Местные поражения часто отмечаются непосредственно после попадания ядовитых веществ на кожу, но в некоторых ситуациях начальные признаки местного поражения могут не выявляться сразу. Например, фенол и подобные ему вещества первоначально действуют обезболивающе, маскируя, таким образом, типичный признак местного повреждения – боль. После контакта с низкими концентрациями плавиковой кислоты начальные признаки повреждения кожи (и гипокальциемии) появляются через несколько часов. Концентрированные растворы плавиковой кислоты вызывают немедленные ожоги кожи. Если поглощение ядовитого вещества кожей произошло, клинические особенности токсичности могут появиться после латентного периода. Он может длиться минуты, часы и даже дни, в зависимости от типа ядовитого веществ и органов–мишеней.

Как и в случае ингаляционного пути поступления, для ядов центральной нервной системы характерно быстрое появление признаков поражения – возбуждение, судороги, депрессия и кома. Поражения сердечно–сосудистой системы и метгемоглобинемия также имеют малый латентный период. Признаки поражения почек и печени обычно не выявляются в течение нескольких дней.

50

3. Поражения желудочно–кишечного тракта (проглатывание)

Токсические вещества могут вызывать как местные поражения желудочно–кишечного тракта, так и системные отравления.

После попадания в ЖКТ агрессивных Местные веществ (кислот, щелочей, окислителей) и вепоражения ществ, вызывающих коагуляцию (солей тяжелых металлов), имеется риск развития местных

поражений.

Вещества типа нефти и нефтепродуктов типа керосина, имеющие низкую вязкость могут действовать за счет проникновения в дыхательные пути одновременно с попаданием в ЖКТ и последующим влиянием на легкие.

Отравление может происходить через загрязненное продовольствие или воду. В этом случае особую опасность представляет длительное токсическое воздействие на организм беременной женщины вследствие развивающегося отравления плода через плаценту и затем через молоко матери.

После проглатывания неизвестного вещества, что связано с риском отравления, необходимо дать пострадавшему два стакана воды и успокаивающее средство. Распространенный прием – вынужденная рвота – не применяется при наличии общих нарушений (кровообращения, дыхания, при потере сознания). Эта процедура не проводится, если имеется риск внутренних повреждений или при проглатывании веществ, обладающих прижигающим действием (сильных кислот и щелочей), нефти и нефтепродуктов (главным образом типа керосина).

Во многих случаях может быть рекоменСистемное дован прием таблеток активированного дредействие весного для предотвращения всасывания проглоченного вещества в гастроэнтеральном

тракте.

51