Оценка микробных токсинов

Общая характеристика природных ядов и токсинов, их классификация.

Введение

ГЕРБИЦИДЫ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

ПРИРОДНЫЕ ЯДЫ И ИХ АНАЛОГИ.

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

Гербициды военного назначения.

Природные яды и их аналоги.

ТЕМА № 9

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

для занятия по токсикологии экстремальных ситуаций

и медицинской защите от радиационных и химических поражений.

Природные яды растительного и животного происхождения является частой причиной острых отравлений человека. Большинство природных ядов, в том числе и встречающихся на территории Беларуси обладают политропным действием и высокой токсичностью.

В мире обитает около 5000 видов ядовитых животных. Ежегодно получают укусы более 10 млн. человек, в том числе от укусов ядовитых змей - около 1 млн человек. При этом число смертельных исходов составляет от 30 до 50 тыс.

Среди 3000 видов змей, обитающих на земном шаре, ядовитыми и опасными для человека считаются 450 видов. Большинство из них распространено в тропических странах. Основная доля погибших от укусов змей приходятся на страны Юго-Восточной Азии, Африки, Южной Америки. В республиках СНГ встречаются 10 видов ядовитых змей, относящихся к семейству аспидовых и гадюковым. На территории Беларуси обитает гадюка обыкновенная.

Ежегодно в БСМП города Минска поступает в среднем до 30 пострадавших от укусов ядовитых гадюк.

В Республике Беларусь в структуре всех интоксикаций яды животного и растительного происхождения составляет от 2 до 5%.

Распределение острых отравлений по группам по данным БСМП г. Минска составляет: медикаментозные – 7%; алкогольные - 10 %: суррогаты алкоголя - 6 %: бензин, растворители - 3 %; прижигающие яды - 12 %; ФОС - 1 %; отравление животными и растительными ядами - 2 %; укусы змей - 2 %, прочие - 8 %.

Таким образом, острые отравления биологическими ядами и укусы змей составили около 4 % от всех отравлений.

Природные яды по своим токсическим свойствам в десятки и сотни раз превосходят известные боевые отравляющие вещества. В данном разделе рассматриваются яды природного происхождения - стафилококковый токсин, ботулотоксин.

Токсинами называют химические вещества белковой природы растительного, животного, микробного или иного происхождения, обладающие высокой токсичностью и способностью оказывать поражающие действия на организм человека и животного.

Часто в специальной литературе термин " токсин " не достаточно обосновано распространяют на небелковые токсические вещества природного происхождения (например, сакситоксин. тетрадотоксин и др.). В правильном применении термин " токсин" должен относится к токсичным веществам белковой природы.

Существенным отличием токсинов от ядов не белковой природы является их способность при попадании в организм человека проявлять антигенные свойства и вырабатывать в нем иммунитет, что не свойственно для природных ядов небелковой природы.

Все ядовитые химические вещества природного происхождения. независимо от их состава и природного происхождения, поражение которыми не сопровождается иммунным ответом организма называются природными ядами.

Токсины являются разновидностью боевых токсических химических веществ и используются в качестве действующего начала химического оружия. Иностранные военные специалисты рассматривают токсины как основу так называемого "токсинного оружия", как одного из самостоятельных видов химического оружия. Некоторые специалисты склонны рассматривать токсинное оружие, как разновидность биологического оружия. Однако существуют веские доводы включения токсинов в систему химического оружия, а именно:

-токсины могут вырабатываться не только микроорганизмами, но и животными, и растениями:

-по своему строению токсины ни чем не отличаются от обычных химических соединений и могут быть получены синтетическим путем;

-в отличие от биологических средств токсины не жизнеспособны и в любых условиях не могут размножаться;

-токсины не имеют периода инкубации, период скрытого действия зависит только от дозы и путей попадания в организм:

-боевое применение токсинов может осуществляться на основе тех же принципов и способов, которые используются при применении химического оружия.

Классификация токсинов

Наиболее широкое распространение получила классификация токсинов по происхождению, по роли в жизнедеятельности организма- продуцента, по токсикологическому действию на пораженный организм.

В зависимости от источника происхождения все токсины подразделяются на 3 группы:

фитоксины - токсины растительного происхождения;

зоотоксины - токсины животного происхождения (входят в состав яда некоторых животных);

микробные токсины - вырабатываются многими видами микроорганизмов и являются причиной отравлений и заболеваний.

Эта классификация может быть дополнена 4 группой - синтетическими токсинами. На сегодняшний день таких токсинов не существует. Хотя, ведутся интенсивные исследовательские работы по их получению.

Различают экэотоксины (эктотоксииы) и эндотоксины.

Эндотоксины - продукты обмена веществ, функционирующие внутри клеток в качестве метаболитов. Они выделяются во внешнюю среду только после гибели клеток, например после разложения микроорганизмов. Как правило, это комплекс полипептидов с полисахаридами, липидами или полипополисахаридами.

Экзотоксины - также вырабатываются при внутриклеточном обмене веществ, но выделяются клетками - продуцентами в окружающую их сведу в процессе жизнедеятельности.

Обычно экзотоксины это белки, которые сохраняют свою биоактивиость вне клетки. Эта важная их особенность, т.к. это делает возможным создавать запасы экзотоксинов и использовать их для тех или иных целей, включая цели химической войны.

По действию на организм токсины (главным образом экзотоксины) условно классифицируются на:

-нейротоксины;

-цитотоксины (токсииы-эффекторы);

-токсины-ферменты;

-токсины-ингибиторы ферментов.

Нейротоксины специфически действуют на нервную систему, нарушают передачу нервных импульсов на разных этапах. Они могут вызвать нарушение мембранной проницаемости нервных клеток для ионов; уменьшать или усиливать проникновение медиаторов в синаптическую щель; блокировать рецепторы постсинаптической мембраны или напротив стимулировать ее перестройку.

Цитотоксины способны нарушать структуры различных биологических мембран, изменяя тем самым клеточную проницаемость и протекание внутриклеточных процессов. В ряде случаев цитотоксины способны разрушать мембраны: растворять мембраны эритроцитов, лейкоцитов, лимфоцитов, тромбоцитов, макрофагов крови.

Токсины-ферменты способствуют гидролитическому расщеплению отдельных структур компонентов клеток белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов, вызывая пои этом нарушение нормальных физиологических реакций человека и животных.

Токсины-ингибиторы ферментов способны нарушать биокаталитический контроль за многими процессами обмена веществ.

Следует отметить, что известны экзотоксины со смешанным типом фармакологического действия.

На токсины также распространяется тактическая классификация отравляющих веществ, согласно которой все они делятся на токсины смертельного действия и токсины временно выводящие живую силу из строя.

К токсинам, которые могут быть использованы в военных целях относятся прежде всего ботулинические токсины и стафилококковые энтеротоксины.

Ботулинический токсин продуцируется в процессе жизнедеятельности бактериями Clostridium Botulinum.

Известно 7 типов ботулотоксинов (А. В. С. D. Е. F. G), входящих в состав экзотоксинов ботулинических бактерий разных штаммов, выявленных в тех или иных географических регионах планеты. Ботулотоксины всех типов подобны друг другу по характеру поражающего действия, хотя отличаются степенью токсичности и иммунными свойствами: антитоксин ботулотоксина каждого типа нейтрализует токсин других типов,

Clostridium botulinum размножаются в недостаточно просоленном мясе, неправильно обработанных мясных, рыбных, бобовых или грибных консервах, преимущественно домашнего приготовления. В связи с этим даже в высокоразвитых в техническом отношении странах нередки случаи бытовых отравлений ботулиническим токсином с высоким уровнем смертности.

Для искусственного получения ботулинических экзотоксинов бактерии соответствующего штамма культивируются без доступа кислорода на питательной среде, представляющей собой водную суспензию. Размножение бактерий сопровождается выделением в воду токсина. После фильтрации получается аморфный или кристаллический ботулотоксин любого типа и требуемой степени очистки.

Наиболее токсичен ботулотоксин А. Именно эта разновидность привлекла внимание боевых специалистов в США и получила шифр ХR (Икс-Ар).

Высушенный токсин ХR представляет собой серый порошок без вкуса и запаха. В определенных условиях может храниться достаточно долго, что позволяет создавать необходимые запасы. В холодной непроточной воде сохраняется до недели. При кипячении быстро разлагается.

Ботулинический токсин ХR является сильнейшим из всех известных в настоящее время ядов смертельного действия.

Теоретически подсчитано, что один грамм ботулинического токсина содержит порядка 8 млн. смертельных доз.

Наибольшей токсичностью ХR обладает при попадании в кровь через раневые поверхности (LD₅₀ = 1 х 10 ^-6 мг/кг).

При применении ХR в виде аэрозоля ингаляционная токсичность характеризуется LCt₅₀ = 3 х 10^-5 мг х мин/л; при алиментарном заражении LD₅₀ = 5 х 10^-5 - 6 х 10^-5 мг/кг.

Поражающее действие токсина связано с нарушением нервно-мышечной передачи и является результатом блокады выделения ацетилхолина из синаптических пузырьков в синапсах периферической и центральной нервной системы.

Признаки поражения появляются внезапно и начинаются с ощущения слабости, общей подавленности, тошноты, а затем и частой повторной рвотой. Через 3-4 часа наблюдается головокружение, зрачки расширяются и перестают реагировать на внешние раздражители. Зрение становится неотчетливым, пораженный видит все окружающее как бы в тумане: часто развивается двоение в глазах.

В дальнейшем прекращается функция слюнных и потовых желез. Кожа становится сухой, ощущается сухость во рту, жажда, сильные боли в желудке. Возникает затруднение при глотании пищи, даже воды - наступает паралич глотательной мускулатуры. Речь пораженного становится невнятной, голос очень слабым, иногда могут наблюдаться расстройства дыхания и судороги.

Аналогичная симптоматика характерна при попадании аэрозолей ботулинических токсинов через органы дыхания, через ЖКТ, а также при введении экзотоксинов в кровяное русло.

При попадании в организм летальных доз смерть наступает спустя несколько суток от паралича дыхательной мускулатуры и сердечной мышцы. При 100 - 1000 летальных доз смерть может наступить в течение нескольких часов. При небольших дозах полное выздоровление наступает медленно. Частыми осложнениями являются мастные параличи мышц, иннервируемых лицевыми нервами. Двоение в глазах продолжается месяцами.

Дезактивация ботулотоксина может быть достигнута водными растворами веществ окислительно-хлорирующего действия с содержанием активного хлора 100-350 мг/л (например, 0,1-0,2 % раствором хлорамина) или раствором формальдегида.

Идентификация ботулотоксина затруднена, поскольку внешние признаки его применения могут отсутствовать, а специфическая индикация возможна только с использованием методов иммунологии, требующих значительного времени.

Защита от аэрозоля ботулотоксина надежно обеспечивается противогазами и респираторами.

Лечение пораженных основано на симптоматическом принципе: на любой стадии используется антитоксины совместно с антибиотиками, а на поздних стадиях, дополнительно вводятся сосудорасширяющие средства и стимуляторы дыхательного центра. Наиболее эффективным методом медицинской защиты является профилактическая иммунизация вакцинами анатоксинов.

По сообщениям американских СМИ в настоящее время в Иране накоплено более 9 т. биомассы возбудителя сибирской язвы и 20 т. ботулотоксина, полученных по технологии переданной в 80-х годах Ирану Соединенными Штатами Америки. В США разработаны кассетные боеприпасы (авиабомбы), содержащие ботулотоксин и споры сибирской язвы, устойчивые к антибиотикам. Указанный факт подтверждает актуальность изучаемого вопроса на сегодняшний день и имеющуюся вероятность применения этого чрезвычайно опасного вида оружия массового поражения людей.

Стафилококковый энтеротоксин продуцируется стафилококком. К настоящему времени известно 6 различных антигенных типов стафилококковых энтеротоксинов (А, В, С_1, С_2, D, Е).

В бытовых условиях отравления стафилококковым энтеротоксином могут возникнуть при употреблении молока, сладких творожных масс, кондитерских кремов и др. подобных продуктов питания, пораженных стафилококком.

Как разновидность химического оружия, стафилококковый энтеротоксин относится к боевым токсичным веществам, временно выводящим живую силу из строя. Продуцентом токсина является бактерия-золотистый стафилококк (Staphylococcus aurerus). Из числа возможных типов этого токсина используется токсин SEB (стафилококковый энтеротоксин типа В), который получил в армии США шифр РG. Вещество РG представляет собой высушенный аморфный токсин в виде белого пушистого порошка. Гигроскопичен, хорошо растворяется в воде, термически устойчив, не теряет физиологической активности даже после кипячения в воде в течение 30 минут.

Основными путями поступления стафилококкового энтеротоксина являются органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и открытые раневые поверхности. Энтеротоксин избирательно нарушает водопроницаемость стенок кровеносных капилляров, пронизывающих эпителий тонкого кишечника с одновременным раздражением рвотного центра головного мозга (действуя через симпатические и парасимпатические нервные волокна).

Признаки поражения стафилококковым энтеротоксином в целом носят характер пищевых отравлений, наступают неожиданно и очень бурно после периода скрытого действия со средней продолжительностью 3 часа (может быть от 30 мин до 6 ч.) в зависимости от дозы и пути поступления в организм. Период скрытого действия минимален при ингаляционном поражении аэрозолем стафилококкового энтеротоксина и составляет от нескольких минут до нескольких десятков минут.

Начальными симптомами являются гиперсаливация, тошнота, рвота. Затем появляется сильная резь в животе, неудержимый кровавый понос. Симптомы сопровождаются высшей степени слабостью в сочетании с падением кровяного давления, снижением температуры тела, угнетения деятельности ЦНС. Затихают примерно через 24 часа. Все это время пораженный абсолютно небоеспособен.

Поражение со смертельным исходом крайне редки и могут быть только у нездоровых обессиленных людей или при отравлениях очень большими дозами стафилококкового энтеротоксина.

Средневыводящая из строя доза при ингаляционном поражении LCt₅₀ = 0,2мг х мин/л, при алиментарном - LD₅₀ = 4 х 10^-4 мг/кг.

Стафилококковый токсин может быть произведен и оставлен на хранение в больших количествах. Под действием формальдегида стафилококковый энтеротоксин теряет свою физиологическую активность. Вещества окислительно-хлорирующего действия могут применяться для дезактивации энтеротоксина, но реагирует с ним медленно.

Для защиты от аэрозоли стафилококкового энтеротоксина пригодны противогазы и респираторы. Лечение пораженных основано на использовании методов симптоматической терапии.

Основным назначением микробных токсинов в военных целях является уничтожение или живой силы на поле боя, а также акты диверсии различного масштаба в тылу противника.

При этом токсины из-за своей высокой физиологической активности пригодны для выполнения самых сложных боевых задач, которые решаются с помощью химического оружия - поражение живой силы, чищенной противогазами и средствами индивидуальной защиты кожи. Эта задача может быть выполнена с использованием токсинов путем введения их в кровь с помощью зараженных поражающих элементов боеприпасов взрывного типа. В боевых условиях микробные токсины могут применяться в виде тонкодисперсного аэрозоля с помощью авиационных генераторов аэрозолей, кассет и боеголовок ракет с дистанционными взрывателями. Такие способы применения позволяют заражать токсинами атмосферный воздух над большими площадями и вызывать массовые поражения живой силы. Наиболее перспективным токсином для применения в боевых условиях считают стафилококковый энтеротоксин. Он легко переводится в аэрозольное состояние, устойчив и отличается быстротой действия, особенно при заражении атмосферы.

К боевым достоинствам этого токсина относят отсутствие у него вкуса, цвета и запаха, а также способность вызывать временную потерю боеспособности личного состава с признаками чисто пищевого отравления. Это дает возможность ввести противника в заблуждение и скрыть факт применения оружия массового поражения. Наибольшую потенциальную опасность в качестве диверсионного средства для отравления воды, продовольствия и фуража представляет ботулинические токсины.

Познание механизмов действия микробных токсинов открывают новые направления в фармакохимии токсических полипептидов, здание полусинтетических и изыскание новых природных токсических полипептидов следует рассматривать как наиболее опасные пути в совершенствовании химического оружия.

Дата добавления: 2015-06-30