Общее понятие об ядах и отравляющих веществах

Биологическая активность химических соединений определяется их структурой, физическими и химическими свойствами, особенностями механизма действия, путей поступления в организм и превращениями в нем, а также дозой (концентрацией) и длительностью воздействия на организм. В зависимости от того, в каком количестве действует то или иное вещество, оно может являться или индифферентным для организма, или лекарством, или ядом. При значительных превышениях доз многие лекарственные вещества становятся ядами. Так, например, увеличение лечебной дозы сердечного гликозида строфантина в 2,5 раза уже приводит к отравлению. А такой яд, как мышьяк, в малых дозах является лекарственным препаратом. Лечебным действием обладает ОВ иприт: разбавленный в 20 тысяч раз вазелином, этот яд военной химии применяется под названием «псориазин» для лечения чешуйчатого лишая.

Следовательно, понятие "яд" носит не столько качественный, сколько количественный характер. Сущность явления ядовитости должна, прежде всего, оцениваться количественными взаимоотношениями между химическим веществом и организмом.

На этом положении основаны известные определения в токсикологии:

"яд-мера" - единство количества и качества, действия химических веществ, в результате которого при определенных условиях возникает отравление (Н.В.Саватеев);

яды - химические соединения, отличающиеся высокой токсичностью, т.е. способные в минимальных количествах вызывать тяжелые нарушения жизнедеятельности или гибель животного организма.

Из этих определений следует, что интоксикации (отравления) должны рассматриваться как особый вид заболевания, этиологическим фактором которых является вредоносные химические агенты.

В военной токсикологии используется понятие "отравляющее вещество". ОВ - применяемые в бою химические соединения, которые уничтожают или выводят из строя живую силу войск.

Как уже отмечалось, воздействие на организм в различных количествах, одного и того же вещества вызывает неодинаковый эффект.

Минимальная действующая, или пороговая доза это уже большее количество яда, вызывающее выраженное отравление в комплексном характере патологических сдвигов в организме, но без смертельного исхода. Чем сильнее яд, тем ближе величины пороговой или минимальной токсической дозы и смертельной дозы.

Смертельные (летальные) дозы и концентрации ядов - это такие их количества, которые приводят человека и животных к гибели при отсутствии лечения. Летальные дозы определяются в результате опытов на животных. В экспериментальной токсикологии чаще всего пользуются средней летальной дозой (LD50) или концентрацией (Сt50) яда, при которых погибает 50 % лабораторных животных. Если же наблюдается 100 % гибель животных, то такая доза (концентрация) обозначается как абсолютно летальная (LD100),(Сt100).

Поступление ядов в организм человека может происходить различными путями - через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу. Огромная поверхность легочной альвеол (80 - 150 кв.м) обеспечивает интенсивное всасывание и быстрый эффект действия ядовитых паров и газов, присутствующих в воздухе. Диффундируя через альвеолярно-капиллярную мембрану толщиной около 0,8 мкм, молекулы яда наикратчайшим путем проникают в малый круг кровообращения и затем, минуя печень, через сердце достигают кровеносных сосудов большого круга кровообращения.

Быстрое поступление яда в кровь объясняется не только большой поверхностью всасывания и малой толщиной воздушно-кровяного барьера, но также и интенсивным током по легочным капиллярам и отсутствием условий для значительного депонирования яда. Всасывание летучих соединений начинается уже в верхних дыхательных путях, но наиболее полно осуществляется в легких. Происходит оно по закону диффузии в соответствии с градиентом концентрации. Большое значение имеет коэффициент растворимости паров ядовитого вещества в воде (коэффициент Освальда вода/воздух). Чем больше его значение, тем больше вещества из воздуха поступает в кровь.

Противник может применять ОВ в газообразном, капельно-жидком и аэрозольном (пыль, дым, туман) агрегатном состоянии. В дыхательных путях происходит 2 процесса: задержка и выделение частиц. На процесс задержки влияют агрегатное состояние аэрозолей и их физико-химические свойства (размер, форма, гидроскопичность, заряд частиц). В верхних дыхательных путях задерживается 80-90 % частиц величиной до 10 мкм, в альвеолярную область поступает 70-90 % частиц размером 1-2 мкм и менее. В процессе самоочищения дыхательных путей частицы вместе с мокротой удаляются из организма. Существенную роль в самоочищении альвеолярной области играют макрофаги и лимфатическая система.

Единица измерения токсичности ядов при их ингаляционном воздействии - мг/л или мг/м3 воздуха с учетом времени дыхания и объема вентиляции легких.

Существуют по крайне мере три пути поступления ядовитого вещества через кожу: через эпидермис, волосяные фолликулы и выводные протоки сальных желез.

Эпидермис рассматривается как липопротеиновый барьер, через который могут диффундировать разнообразные газы и органические вещества в количествах пропорциональных их коэффициентам распределения в системе липиды/воды (коэффициент Овертона - Мейера).

Это только первая фаза проникновения яда, вторая фаза - транспорт этих соединений из дермы в кровь. Механические повреждения кожи (ссадины, потертости, царапины, раны), термические и химические ожоги способствуют проникновению токсических веществ в организм. Единицы измерения транскутанной (через кожной) токсичности мг/см2 (если же имеется в виду общетоксическое действие, то мг/кг).

При пероральном пути поступления ядов в организм ряд из них, например, цианиды, всасываются и поступают в кровь уже в полости рта. На протяжении желудочно-кишечного тракта существует значительная разница ингредиентов pH, определяющие различную скорость всасывания токсических веществ. Кислотность желудочного сока близка к единице, вследствие чего все кислоты здесь находятся в ионизированном состоянии и легко всасываются. Напротив, неионизированные основания, например морфин, поступают из крови в желудок и отсюда в виде ионизированной формы движутся далее в кишечник.

Токсические вещества в желудке могут сорбироваться пищевыми массами, разбавляться ими, в результате чего уменьшается контакт яда со слизистой оболочкой. Кроме того, на скорость всасывания и интенсивность кровообращения в слизистой оболочке желудка влияют перистальтика, количество слизи и пр. В основном всасывание ядов происходит в тонком кишечнике, секрет которого имеет рН 7,5 - 8,0.

Колебания рН кишечной среды, наличие ферментов, большое количество соединений, образующих в процессе пищеварения, в химусе на крупных белковых молекулах и сорбция на них, - все это влияет на резорбцию ядовитых соединений и их депонирование в желудочно-кишечном тракте.

Значительная часть ядов оказывает не только местное действие, под которым понимается реакция слизистых оболочек и кожных покровов на прижигающее, воспалительное или раздражающее действие яда, но и резорбтивное (общетоксическое). В резорбтивном действии ядов наряду с избирательным влиянием возникают вторичные реакции. Например, при вдыхании высоких концентраций хлора первично возникают некроз паренхимы и отек легких, а вторично - сердечно-сосудистая и кислородная недостаточность и др. явления.

Проникающие в организм яды, как и другие чужеродные соединения, подвергаются разнообразным химическим превращения, в результате которых чаще всего образуются менее токсические вещества (детоксикация). Однако, известно немало случаев усиления токсичности ядов при изменении их структуры в организме. Есть и такие соединения, характерные свойства которых начинают проявляться только вследствие биотрансформации. В то же время часть молекул яда выделяется из организма без изменений или остаются в нем на длительное время, фиксируясь белками крови и тканей.

В настоящее время известно, что процессы биотрансформации чужеродных веществ протекают в печени, желудочно-кишечном тракте, легких, почках и жировой ткани, однако главное значение здесь имеет печень.

В эндоплазматическом ретикулуме ее клеток наблюдается наивысшая активность фермеров, катализирующих превращения ядов.

Именно микросомальные ферменты обладают очень важным свойством -высоким сродством к различным чужеродным веществам при относительной химической не специфичности.

В основе биотрансформации токсических веществ лежит несколько типов химических реакций, в результате которых происходит присоединение метильных - (СН), ацетильных - (-СН2СОО), карбоксильных- (-СООН), гидроксильных- (-СН) радикалов, а также атомов серы и серосодержащих группировок. Но особую роль среди механизмов обезвреживания ядов играют реакции синтеза или конъюгации. В этом случае биохимическими компонентами внутренней среды организма, вступающими в необратимые взаимодействия с ядами, являются: глюкуроновая кислота, цистеин, глицин, серная кислота и др.

Что касается выведения из организма токсических веществ и продуктов их превращения, то в этом процессе определенную роль играют легкие, органы пищеварения, почки, различные железы. Но наибольшее значение здесь имеют почки. Вот почему при многих отравлениях с помощью специальных средств, усиливающих отделение мочи, добиваются быстрейшего удаления ядовитых соединений из организма. Вместе с тем приходится считаться и с повреждающим воздействием на почки некоторых выводимых с мочой ядов, например, ртути.