Токсины и фитотоксиканты
Токсинами  называют химические вещества белковой природы растительного, животного, микробного или иного происхождения, обладающие высокой токсичностью и способные при их применении оказывать поражающее действие на организм человека и животных. Существенным отличием токсинов от ядов небелковой природы является их способность при попадании в организм человека проявлять антигенные свойства и вырабатывать в нем иммунитет.
Все ядовитые химические вещества природного происхождения независимо от их состава и строения, поражение которыми не сопровождается иммунными ответами организма, называются природными ядами. В связи с этим включение термина «токсин» в исторически сложившиеся названия некоторых токсичных веществ природного происхождения, например конваллятоксин (яд ландыша), тетродотоксин (яд шар-рыбы), батрахотоксин (яд лягушки кокой), сакситоксин (устричный яд), палитоксин (яд зооптидов) и т. п., следует рассматривать как своеобразную дань консерватизму,
До настоящего времени токсины еще нередко относят к биологическому оружию, основываясь на том, что продуцентами наиболее эффективных с военной точки зрения токсинов являются бактерии. Однако в отличие от биологических организмов токсины нежизнеспособны. Они не имеют периода инкубации, и возможный период скрытого действия при отравлении токсинами зависит только от принятой дозы вещества и пути его поступления в организм. Токсинные поражения не являются инфекционными заболеваниями, т. е. не передаются  другим людям и животным, а сам токсин образуется задолго до того, как он проник в организм. Боевое применение токсинов возможно на основе тех же принципов и теми же методами, которые характерны для химического оружия. Наконец, токсины могут вырабатываться не только микроорганизмами, но и животными, растениями и даже могут быть получены синтетическим путем. Уже сейчас появляются сообщения о синтезе в лабораторном масштабе фрагментов современных токсинов из 10—15 аминокислот в полипептидной цепи. Все это дает основание считать токсины одним из современных направлений развития химического оружия.
Началом для изучения токсинов послужили работы основоположника современной иммунологии французского ученого Л. Пастора (1822—1895 гг.), посвященные установлению причины бешенства. Л. Пастер постулировал существование специфического токсина бешенства—рабитоксина (от лат. rabiat—взбешенный) и предложил метод лечения заболевания путем использования антирабической сыворотки, успешно апробированной на людях в 1885 г.
В 1888 г. ученик и сотрудник Л. Пастера французский микробиолог  П. Ру и швейцарский ученый А. Иерсен впервые выделили и  охарактеризовали токсин  дифтерийной  палочки и показали, что имен» но он вызывает параличи, расстройства сердечной деятельности а другие симптомы при заболевании дифтерией. Этим открытием была созданы предпосылки для разработки новых методов лечения дифтерии и многих других инфекционных заболеваний не только путем уничтожения болезнетворных микроорганизмов, но и путем обезвреживания вырабатываемых этими микроорганизмами токсинов.     
В 1890 г. немецкий бактериолог Э. Беринг установил, что сыворотка  крови животных, которым введены небольшие (субдетальные) дозы токсинов, обладает профилактическими и лечебными свойствами. Результатом этих исследований явилась разработка П. Руво  Франции и Э. Берингом в Германии противодифтерийной сыворотки, положившей начало иммунотерапии распространенных инфекционных заболеваний.
При попадании в организм человека и теплокровных животных некоторых микроорганизмов в нем образуются антитела—специфичные белки глобулиновой фракции крови которые нейтрализуют выделяемые микроорганизмами токсичные вещества. На рубеже XIX —« XX вв. было установлено, что подобные же антитела образуются и при поступлении в организм токсинов. Такие антитела получили название антитоксинов.
Впоследствии оказалось, что каждый антитоксин строго специфичен в своей активности, т. е. способен обезвреживать (нейтрализовать) только тот токсин, который вызвал его образование. Высокомолекулярные коллоидные вещества, которые при введении в организм  вызывают образование специфически реагирующих о ними антител, получили название антигенов. Таким образом, удалось установить, что токсины проявляют свойства антигенов. Антигенные свойства присущи только таким высокомолекулярным соединениям, которые по своей структуре не являются аналогами ни одного из веществ, свойственных организму.
В 1924 г. французский ученый Г. Рамой предложил обезвреживать токсины, а точнее резко ослаблять их активность с сохранением антигенных свойств путем обработки токсинов водным раствором формальдегида (формалином). В результате такой обработки образуется неядовитое производное токсина —- анатоксин (от греч. ana - обратно, toxicon — яд), который при введении в организм также способствует выработке иммунитета к соответствующему токсину. С тех пор основным назначением токсинов стало получение из них анатоксинов с целью использования в составе вакцин при профилактике и лечении заболеваний, вызываемых токсогенными микроорганизмами.
Начавшееся а середине XX столетия бурное развитие химии полипептидов обусловило разработку новых методов их выделения. очистки и идентификации. В связи с этим стали разрабатываться и методы химической модификации токсинов, что значительно расширило возможности получения анатоксинов высокой степени чистоты. К настоящему времени получены столбнячный, гангренозный, дифтерийный, ботулинический и другие анатоксины, которые используются в вакцинах для иммунизации людей. Создались также предпосылки и для научной классификации токсинов.
 
Фитотоксиканты
Войска США в ходе военных операций во Вьетнаме, даже по официальным данным, применили свыше 50 тыс. т фитотоксикантов на площади более 10000 км2 с целью демаскировки объектов против­ника и уничтожения продовольственной и сырьевой базы.
Фитотоксиканты — вещества, предназначенные для поражения и уничтожения растительности.
По характеру биологического действия фитотоксиканты делятся на:
гербициды — вещества, предназначенные для уничтожения растений и подавляющие их рост и развитие;
дефолианты — вещества, вызывающие опадение лиственного покрова древесно-кустарниковой растительности;
десиканты — вещества, вызывающие высушивание вегетирующих частей растений;
арборициды — вещества, предназначенные для уничтожения кус­тарниковой растительности.
Различают гербициды сплошного действия, уничтожающие любые растения, и избирательного действия, уничтожающие преимуществен­но определенные виды растений (в больших дозах они могут также действовать на все растения). По механизму действия на растения различают гербициды контактного, системного и почвенного действия. Последние проникают внутрь растения через листья или почву и пере­мещаются вместе с растительными соками, вызывая нарушение роста и гибель растений.
Действие фитотоксикантов на растения обусловливается их способ­ностью воздействовать на ферменты и нарушать фотосинтез и другие стороны обмена веществ у растений (метаболизм фитогормонов и др.). В целях повышения проникающей способности их часто применяют в смеси с поверхностно-активными веществами.
Общая характеристика
Армия США во Вьетнаме использовала следующие вещества и рецептуры:
  • 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д), применяется в виде солей и сложных эфиров в качестве добавки к другим гербицидам;
  • 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5-Т), применяется в сочетании с 2,4-Д в виде сложных эфиров;
  • диметиларсиновая кислота (какодиловая кислота), применяется в виде водного раствора ее натриевой соли («синий агент»);
  • 4-амино-3,5,6-трихлорпиколиновая кислота (пиклорам), приме­няется в виде соли в качестве добавки к 2,4-Д;
  • «Оранжевая смесь» - смесь 2,4-Д и 2,4,5-Т (1:1);
  • «Белая смесь» - смесь пиклорама и 2,4-Д (1:4). Помимо перечисленных выше фитотоксикантов и рецептур, в зарубежной литературе обсуждается возможность использования веществ, вызывающих стерилизацию почвы. Эти вещества при попадании в почву вызывают замедление роста растений или предотвращают появление новой растительности. К ним относятся: 5-бром-З-втор.бутил-б-метилу рацил (бромацил) и п-хлорфенил-1,1-диметилмочевина (монурон).
При использовании фитотоксикантов в военных целях во Вьетнаме имели место поражения людей при вдыхании аэрозолей и употребле нии зараженных продуктов и воды. При действии аэрозолей, как пра­вило, возникают раздражения слизистых оболочек глаз, верхних дыха­тельных путей и кожных покровов. Наблюдаются нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота и др.) и со стороны нерв ной системы (угнетение, параличи и др.).
Во время массированного применения фитотоксикантов во Вьетнаме отмечались многочисленные случаи отравления людей с тяжелыми поражениями и гибелью. Наблюдалась гибель животных. Многие фитотоксиканты и их примеси (особенно диоксин) обладают мутагенными действиями.
Токсикологическая характеристика отдельных фитотоксикантов и их рецептур
Производные дихлор- и трихлорфеноксиуксусных кислот обладают сравнительно невысокой токсичностью, однако при действии в больших дозах могут наблюдаться тяжелые поражения (описаны смертельные отравления людей при приеме внутрь 2,4-Д в дозах 5—10 г).
При действии аэрозолей отмечается раздражение слизистых оболо­чек глаз и верхних дыхательных путей; при приеме внутрь — тошнота, рвота, поносы. Затем возникают слабость, понижение температуры те­ла, адинамия, парезы и др. При приеме больших доз нейротропное и миотропное действие более выражено. Через сутки может развиться кома. Кроме того, имеет  место нарушение синтеза АТФ, а также — цитостатическое действие (замедление деления клеток).
Первая помощь. Для защиты органов дыхания — противогаз. При попадании внутрь — промывание желудка. При последующем лечении используются сердечно-сосудистые препараты, поливитамины и другие средства.
Паракват — токсичный гербицид (примерно на порядок токсичнее 2,4-Д). При отравлениях тяжелой степени наблюдается довольно слож­ная картина: в первые 4—6 ч — адинамия, к концу первых суток — за­труднение дыхания, потеря аппетита. На 2-е — 3-и сутки развиваются расстройства желудочно-кишечного тракта. Гибель к концу 1—2-й недели при явлениях комы, угнетения ЦНС и нарушения дыхания.
Какодиловая кислота и другие мышьяковистые гербициды — соеди­нения трехвалентного мышьяка являются токсичными веществами. До зы 10—50 мг вызывают отравления, а дозы 50—200 мг—тяжелые отравления с возможным смертельным исходом. Оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки и резорбтивное действие при проникновении в кровь. Мышьяк накапливается во внутренних органах (печени, почках, костях), в волосах и роговом слое кожи. Медлен но выделяется из организма и является кумулятивным ядом.
В соответствии с путями проникновения в организм и преобладанием определенных симптомов поражения различают следующие формы отравления: ингаляционную, желудочно-кишечную и паралитическую
При ингаляционной форме отмечаются симптомы раздражения слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Затем появляются головная боль, слабость. В тяжелых случаях — сердечно-сосудистая недостаточность и отек легких.
При желудочно-кишечной форме на первый план выступают явления острого гастроэнтерита: тошнота, рвота, понос и др.
При паралитической форме наблюдаются симптомы поражения ЦНС общая слабость, судороги, потеря сознания, кома, параличи дыхательного и сосудодвигательного центров. Подобные симптомы наблюдают ся при резорбции больших доз мышьяковистых соединений. Смерть может наступать в первые сутки.
Первая помощь: промывание желудка, слизистых оболочек глаз, в последующем — использование унитиола.
При оценке токсического действия фитотоксикантов на организм важно учитывать также действие примесей к рецептурам, некоторые из них обладают высокой физиологической активностью.
Диоксин или ТХДД (Тетрахлорбензодиоксин) — токсичное вещество которое образуется в виде побочного продукта при получении трихлорфенола и трихлорфеноксиуксусной кислоты. Сведения о диоксине появились в печати как о веществе, которое находилось в виде примеси в рецептурах фитотоксикантов («Оранжевая смесь» и др. — в количествах от 0,1 до 50 частей на млн.), применявшихся армией США во Вьетнаме.
Диоксин обладает выраженным цитотоксическим действием — вызывает нарушения регуляции функции хромосом и синтеза белков (ферментов). Обладает высокой токсичностью.
Симптомы поражения: воспалительные поражения кожи (лица, шеи, конечностей). На коже появляются красные папулы, развиваются эритродермиты (иногда — на значительных участках кожи). Возникают симптомы поражения резорбтивного действия: поражения печени, почек, нервной системы. Нарушается обмен веществ и наступает астения (с потерей веса). Симптомы поражения развиваются медленно, гибель наступает через недели — месяцы.
Диоксин обладает выраженным мутагенным и тератогенным действием. Отмечается повышенная частота хромосомных мутаций и врожденных уродств из-за специфического действия диоксина на генетический аппарат половых клеток и клеток эмбриона.
Диоксин — высокоустойчивое вещество, обладающее выраженным кумулятивным действием. Дегазация затруднена. Терапия — симптома­тическая.
Будучи универсальным токсичным клеточным ядом, диоксин поражает животных, растения, насекомых и других представителей живот­ного и растительного царства, т. е. оказывает поражающее воздействие на флору и фауну. В связи с этим большое значение имеет защита окружающей среды от воздействия рецептур фитотоксикантов, содержащих диоксин, подобных тем, которые применялись армией США во Вьетнаме.
 
Вещество XR (Ботулинический токсин)
Ботулинические токсины являются продуктами жизнедеятельности бактерий Clostridium botulinum. Бактерия впервые была открыта на плохо прокопченной колбасе, откуда и получила свое название (лат. botulus — колбаса). Физиологический характер бактерии таков, что она культивируется только при отсутствии воздуха на белковой питательной среде, которая может быть и недоброкачественной.  В неблагоприятных условиях кислородсодержащей атмосферы бактерия трансформируется в спору, по внешнему виду напоминающую теннисную ракетку.
Споры бактерий типа А выдерживают солнечный свет, глубокое охлаждение до температуры минус 253° С и сохраняют жизнеспособность после 6—8-летией выдержки в пресной и двухмесячной в соленой воде. Они способны к воспроизводству после высушивания в течение 347 дней и более чем столетнего пребывания в почве. Жизнеспособные споры ботулотоксина можно встретить в овощах и фруктах, в личинках мух и дождевых червях, в тканях рыб, птиц и многих животных, в кишечнике человека и животных. Уничтожение спор может быть достигнуто путем кипячения в воде (в течение 6 ч при температуре 100° С или 20 мин при температуре 120° С), не менее чем 24-часовой обработкой 20% формалином или нагреванием в течение 1 ч в 10% соляной кислоте.
Различают несколько видов экзотоксинов (А, В, С, Д, Е, F, G), которые продуцируются различными штаммами бактерий. Для человека наиболее опасны ботулотоксины типов А, В, Е, F, из которых максимальной токсичностью характеризуется ботулинический токсин типа А. Именно он подробно изучен в военных центрах США, Великобритании и Канады.
За рубежом разработаны способы получения и очистки ботулинических токсинов, что открывает возможнос­ти их получения в требуемых количествах и применения в качестве токсичных агентов химического (токсинного) оружия. Шифр армии США — «Х-агенты» («Х-рецептуры»).
Общая характеристика и токсичность
По внешнему виду XR представляет собой мелкий порошок серого цвета без вкуса и запаха. Гигроскопичен и образует в воде, водных растворах солей и кислот (рН=2-7) стабильные лиофильные гели с концентрацией XR 1—2,5 г/л. В сухом виде устойчив на солнечном свету, при температуре от минус 30 до плюс 50° С. В темноте при низкой температуре и в бескислородной атмосфере может сохраняться в течение нескольких лет. Возможно хранение XR в виде токсинных рецептур — кислых лиофильных гелей с добавкой консервантов (белков и полисахаридов). Сроки хранения рецептур в темноте при температуре 0 - 4° С  до 13 лет.
Химические свойства XR аналогичны для всех токсинов. Он имеет удовлетворительную термическую устойчивость, выдерживает 90-часовое прямое солнечное облучение, относительно инертен к кислым и нейтральным водным средам. Так, в холодной непроточной воде XR сохраняется в течение недели. Гидролиз с образованием нетоксичных полипептидных фрагментов завершается при температуре 80° С в течение 1 ч, при температуре 100° С — за 10—15 мин. Скорость гидролиза несколько возрастает в щелочных средах.
В щелочных средах и при кипячении (приблизительно 10—20 мин и более) токсины разрушаются. В кислых водных растворах и в пищевых продуктах без доступа воздуха токсины устойчивы длительное время (месяцы).
Основная форма применения — аэрозоль. Могут быть использованы также для заражения воды и пищи, а также в микстовых боеприпасах.
Ботулинические токсины — самые высокотоксичные из известных в настоящее время веществ. При ингаляции смертельная доза для человека оценивается равной 0,0003 мг, что соответствует LCt= 0,00005 мг*мин/л, т.е. токсин типа А при ингаляции примерно в тысячу раз более токсичен VX. Однако, вследствие малой устойчивости при воздействии внешних факторов (температуры, влаги, солнечной радиации и др.), в реальных условиях ботулотоксин, по взглядам зарубежных специалистов, может быть эффективнее VX всего лишь в десятки раз.
Высокая токсичность и доступность ботулинических экзотоксинов обусловили рассмотрение их в США, Великобритании и Канаде в 60—70-х годах в качестве химических агентов смертельного действия. В результате многолетних исследований к 1975 г. ботулотоксин типа А был принят на вооружение армии США под шифром XR. Запасы токсина хранятся в арсенале Пайн-Блафф (штат Арканзас). Боевое назначение XR — уничтожение живой силы противника. Достижение этой цели предусматривается прежде всего аэрогенным заражением приземного слоя атмосферы порошкообразным XR из генераторов аэрозолей или гелеобразными токсинными рецептурами из дисперсионных боевых приборов авиации. Относительная токсичность при ингаляции для человека LCr50 0,00002 мг·мин/л для сухого XR и 0,0001 мг·мин/л — для его рецептур. Период скрытого действия составляет несколько часов,  летальный исход может наступить в течение 1—3 сут. Аэрозоль не теряет поражающих свойств в воздухе до 12 ч. Нельзя исключать возможность диверсионного заражения XR питьевой воды и продуктов питания. Для человека пероральная токсодоза LD50 5,7*10-5 мг/кг. Таким образом, XR — наиболее токсичное из всех известных на сегодняшний день смертоносных веществ природного и синтетического происхождения.
Механизм токсического действия
Ботулинические токсины вызывают нарушения проведения нервных импульсов в холинергических синапсах в центральной нервной системе и в нервно-мышечных синапсах. При действии нейротоксинов нарушается выделение ацетилхолина в синаптическую щель, в результате чего не происходит сокращения мышечного волокна и развиваются мышечные параличи.
Признаки поражения
Симптомы поражения возникают через определенный скрытый период (часы—сутки в зависимости от дозы токсина). Возникают жалобы на слабость, тошноту, головокружение. Наступает ухудшение зрения, диплопия (двоение предмета), птоз (опускание верхнего века), затрудне­ние глотания, дисфония (ухудшение речи), чувство тяжести в груди, затруднение дыхания. Развивается сильная слабость и параличи мышц Смерть наступает при явлениях паралича дыхательной мускулатуры (смертность 75%).
Защита и первая помощь
Защита от аэрозоля XR  надежно обеспечивается противогазами и респираторами. Открытые участки кожи обработать ИПП. Лечение пораженных основано на симптоматическом принципе: на любой стадии используются антитоксины совместно с антибиотиками, а на поздних стадиях — дополнительно вводятся сосудорасширяющие средства и стимуляторы сердечной деятельности и дыхательного центра. Такими способами может быть обеспечено снижение смертности с 90% до 15—30%. Относительно невысокая надежность терапевтического эффекта антитоксинов и антибиотиков объясняется заведомой несвоевременностью их применения в связи с наличием периода скрытого действия XR: поражение развивается значительно раньше, чем проявляются его признаки.
Наиболее эффективным методом медицинской защиты является профилактическая иммунизация вакцинами анатоксина. Однако при этом следует иметь в виду, что 10—30% людей неспособны к иммунизации, а возникновение искусственного иммунитета к XR у остальных людей достигается лишь в течение четырех недель и более.
Дезинфекция
Дезинфекция XR может быть достигнута водными растворами веществ окислительно-хлорирующего действия с содержанием активного хлора 100—350 мг/л, например 0,1—0,2% растворами хлораминов или гипохлоритов. Особенно легко дезинфицируют XR растворы формальдегида: после обработки зараженных поверхностей 10—40% формалином токсичность снижается на 99% в течение одной минуты.
 
Стафилококковый энтеротоксин РG
Стафилококковый энтеротоксин — продукт жизнедеятельности определенных штаммов стафилококков в последнее время за рубежом рас­сматривается как потенциальный агент, временно выводящий из строя, применяется в виде аэрозолей. В организм попадает с вдыхаемым воздухом и с зараженной водой и пищей.
Общая характеристика и токсичность
Известны четыре типа энтеротоксинов со специфическими антигенными свойствами (А, В, С и F). Наиболее детально изучен токсин типа В (сокращенно SEB), который выделен в высокоочищенном состоянии (ММ =28,3 тыс.). SEB — белок; изучена его первичная структу­ра (239 остатков аминокислот). Предполагаемая форма применения — аэрозоль для заражения воды и продуктов питания. Шифр армии США—«PG»,
Энтеротоксины — более стабильные соединения, чем ботулотоксины. Так, SEB выдерживает кипячение в течение 0,5—1 ч. SEB вызывает поражение желудочно-кишечного тракта при действии в малых дозах. В опытах на обезьянах минимальная доза, вызывающая рвоту и поносы, 0,0001 мг/кг (внутривенно). Скрытый период 1—3 ч. Токсодозы, вызывающие рвоту, поносы, значительно меньше смертельных токсодоз.
Механизм токсического действия
Способность SEB вызывать нарушение желудочно-кишечного тракта связана с действием на центральную нервную систему - на эметический (рвотный) центр голов­ного мозга (который расположен в области центров блуждающего нерва) и на симпатические отделы вегетативной нервной системы. Избирательно нарушает также проницаемость стенок клеток эпителия тонкого кишечника.
Признаки  поражения
Имеет скрытый период действия в несколько минут. Симптомы поражения сходны с пищевым отравлением. При ингаляции и попадании токсина с пищей симптомы поражения возникают через 1—3 ч.  Начальные признаки поражения: слюнотечение, тошнота, рвота. Сильная резь в животе и водянистый понос. Высшая степень слабости. Симптомы длятся 24ч, все это время пораженный небоеспособен.  Выздоровление через 1—2 сут. Смерт­ность — 5 %.
Первая помощь
Прекратить поступление токсина в организм (надеть противогаз или респиратор при нахождении зараженной атмосфере, промыть желудок при отравлении зараженной водой или пищей), доставить на медицинский пункт и оказать квалифицированную медицинскую помощь.
Защита
Защитой от токсинов РG являются противогаз или респиратор, вооружение, военная техника и убежища, оснащенные фильтровентиляционными установками.
Публикация материалов возможна при ссылке на http://gochs.info
© Сергей Кульпинов 2003
Яндекс.Метрика