ЭМ - основы токсикологии (Куценко)

351

после латентного периода продолжавшегося 13 - 27 суток появились парестезии, а потом и вялые парезы дистальных групп мышц нижних конечностей (сначала разгибателей). Позже присоединились явления слабости мышц верхних конечностей (46%), бедер (41%), области таза (43%). Нарушение сухожильных рефлексов отмечалось у всех пострадавших (коленный рефлекс, ахилов рефлекс). Чувствительные и черепно-мозговые нервы в патологический процесс вовлечены не были. У 26% пострадавших отмечено нарушение вегетативных функций: парез мочевого пузыря, импотенция. Проявления интоксикации достигли максимума к 3 - 4 неделе заболевания. Затем наступила ремиссия, однако через три месяца от начала интоксикации появились признаки нарушения ЦНС: спастичность и атаксия. У 52 пораженных полного восстановления функций не произошло.

В эксперименте установлено, что в основе патологического процесса лежат выраженные морфологические нарушения отдельных нервных волокон. Они характеризуются появлением участков дегенерации по ходу аксонов. Демиелинизация волокон не отмечается. При электронной микроскопии пораженных участков нервного волокна выявляется дезинтеграция нейрофиламентов, скопление мембранных и гранулярных патологических включений. Отмечаются морфологические нарушения в синапсах передних рогов спинного мозга, характеризующиеся набуханием и разрывами везикулярных мембран. Полагают, что повреждение внутриклеточных мембран нейронов обусловлено взаимодействием ТОКФ с мембран-связанной нейрэстеразой, участвующей в их образовании. Необходимым условием развития нейропатии является существенное (около 80%), необратимое ингибирование энзима.

4.2.3. Перикариальная токсическая нейронопатия Количество токсикантов, вызывающих повреждение перикариона нервных клеток, относительно

невелико. К их числу относятся: метилртуть, ртуть, адриамицин, талидомид, алюминий, винкристин, сероуглерод, трихлорэтилен, тетраэтилсвинец (ТЭС) и др. Периферические нейропатии, вызываемые этими веществами, как правило, сопровождаются признаками поражения мозга, а для некоторых токсикантов именно центральное действие является основным (ТЭС).

Метилртуть Благодаря высокой растворимости в липидах, метилртуть легко проникает через гистогематические

барьеры и клеточные мембраны. Связь ртути с метильными радикалами достаточно прочна и поэтому значительная часть вещества выводится из организма в неизменённом виде. Поскольку выделение с мочой затруднено, а выводящееся с желчью вещество подвергается частичной реабсорбции в кишечнике, период его полувыведения продолжителен и у человека может достигать 200 суток.

Первые упоминания о массовых отравления метилртутью относятся к 1914 году, когда препарат стали использовать в качестве фунгицида для обработки семенного зерна. Источником метилртути в окружающей среде может стать биотрансформация неорганических соединений ртути биотой. Так, трагедия Минамата была связана с загрязнением неорганической ртутью прибрежных морских вод Японского моря. В результате биопревращений её планктоном образовывалась метилртуть, накопившаяся затем в большом количестве в тканях промысловых рыб. Использование зараженной рыбы в пищу привело к массовому отравлению людей.

Однако самой масштабной была трагедия в Иране, где население использовало в пищу продукты, приготовленные из зерна, обработанного фунгицидом. Число жертв исчислялось тысячами.

Метилртуть вызывает очаговую дегенерацию нейронов гранулярного слоя мозжечка и коры головного мозга, особенно зрительных областей. Первичные сенсорные нейроны также вовлекаются в патологический процесс.

Патология нервной системы, вызываемая метилртутью, изучена в опытах на экспериментальных животных. Установлено, что введение вещества крысам в дозе 7,5 мг/ кг в течение 8 дней приводит к поражению тел нейронов дорзальных ганглиев. При микроскопии уже на вторые сутки выявляется дегрануляция шероховатого эндоплазматического ретикулума в периферических отделах цитоплазмы пораженных нейронов. С увеличением дозы усиливается выраженность выявляемых изменений. К 8 суткам появляются отчетливые признаки дегенерации нейронов. Определяется фрагментоз нервных волокон на всём их протяжении. Поражаются волокна, формирующие как нервные стволы, так и проводящие пути спинного мозга. Причем деструктивные процессы захватывают как задние, так и передние отделы. Выявляемые признаки аксональной дегенерации, в настоящее время, рассматриваются как вторичные проявления нейронопатии. Поражение крупных ганглионарных клеток метилртутью объясняют быстрым накоплением вещества именно в этих нервных структурах, вследствие высокой проницаемости гематоневрального барьера в ганглиях задних корешков спинного мозга.

Вопытах на кроликах (7,5 мг/ кг в течение 4 дней), помимо указанных, удаётся выявить изменения со стороны и других структур ЦНС. Так, определяются структурные изменения звёздчатых и корзинчатых клеток молекулярного слоя коры мозжечка, нейронов 2,3,4 слоев теменной и затылочной областей коры головного мозга. Морфологическим субстратом повреждения нервных клеток является дегрануляция и разрушение шероховатого эндоплазматического ретикулума. Характерная особенность нервных клеток ЦНС, чувствительных к метилртути - малые размеры, большой объём ядра клетки. Будучи цитоплазматическим ядом, вещество в большей степени поражает клетки с тонким слоем цитоплазмы

Входе биохимических исследований удалось показать, что метилртуть - рибосомальный яд. Под влиянием токсиканта нарушается включение меченых аминокислот в структуру синтезируемых нервными клетками белков. Вещество характеризуется высоким сродством к SH-группам. Из 120 рибосомальных сульфгидрильных групп примерно половина имеет функциональное значение для реализации процесса белкового синтеза. Находясь в активном состоянии, эти группы наиболее активно вступают во взаимодействие с токсикантом.

Тетраэтилсвинец

Тетраэтилсвинец (ТЭС) - Pb(C2H5)4 - маслянистая летучая жидкость, практически не растворимая в воде, но хорошо растворяющаяся в жирах и органических растворителях. ТЭС используют, как

352

антидетонатор, добавляемый в составе этиловой жидкости к некоторым сортам бензина. Вещество может проникать в организм ингаляционно и через неповрежденную кожу, а также с продовольствием, контаминированным токсикантом. В течение 3 - 4 суток ТЭС в неизмененном виде обнаруживается в крови

итканях. В результате метаболизма в печени и других тканях ТЭС превращается в триэтилсвинец, с образованием которого и связывают развитие патологии. Триэтилсвинец длительно (до 20 суток) циркулирует в крови, постепенно накапливаясь в печени и ЦНС. Наибольшее количество вещества депонируется в таламусе, гипоталамусе, стриатуме, фронтальных отделах коры больших полушарий мозга - структурах, плотно иннервируемых дофаминергическими нервными окончаниями. В дальнейшем вещество разрушается до неорганического свинца, который частично откладывается в тканях, а частично выводится с мочой и калом.

Контакт ТЭС с покровными тканями, как правило, проходит незамеченным, поскольку вещество не обладает раздражающим или прижигающим действием. Проявления поражения развивается после скрытого периода, который продолжается от нескольких часов до 10 суток. Наиболее ранними признаками поражения являются гипотония, гипотермия, брадикардия, повышенная потливость, саливация, головокружение - проявления повреждений высших центров регуляции вегетативного отдела нервной системы. Постепенно состояние ухудшается, появляются иллюзии (извращение вкуса), галлюцинации - зрительные, слуховые, тактильные (ощущение инородного тела во рту), депрессия, тревожный сон с кошмарными сновидениями. При тяжелых интоксикациях отмечается: расстройства речи, шаткая походка, нистагм, гиперрефлексия, птоз, дрожание век, языка, пальцев рук, парез лицевого нерва, нарушение интеллекта, резкое психомоторное возбуждение, бред. На высоте интоксикации возможна смерть от остановки сердечной деятельности. В благоприятных случаях выздоровление наступает через 2 - 3 месяца, но редко бывает полным. Как правило, явления энцефалопатии отмечаются в течение длительного времени.

Механизм токсического действия ТЭС до конца не выяснен. Полагают, что в основе токсического процесса лежит нарушение пластического обмена в клетках мозга, обусловленное ковалентным связыванием свинца с биомолекулами, в состав которых входят амино-, карбокси-, имидазол-, фосфатные и

SH-группы. Результатом такого взаимодействия является денатурация молекул, нарушение их свойств и функций. Свинец конкурирует с двухвалентными металлами, такими как Ca2+ и Zn2+. В итоге угнетается активность большого количества энзимов (аденилатциклазы, Na-K-АТФазы), нарушается синтез белка в клетках, повреждаются процессы, проходящие в митохондриях (угнетение окисления жирных кислот, декарбоксилирования пировиноградной кислоты, снижаются запасы макроэрогов) и т.д. Существенно страдает обмен дофамина в ЦНС: увеличивается потребление тирозина, усиливается выброс дофамина, нарушается обратный захват нейромедиатора. Это указывает на серьёзное повреждение дофаминэргических медиаторных структур мозга. При тяжелых интоксикациях происходит гибель нервных клеток, что лежит в основе органического синдрома поражения мозга.

Алюминий Алюминий чрезвычайно широко распространённый элемент. Контакт с ним человека неизбежен.

Вместе с тем случаи острой или хронической интоксикации веществом неизвестны. Это связано с неспособностью алюминия проникать через барьеры, образованные кожей, эпителием желудочнокишечного тракта и легкими.

Однако в особых условиях возможна интоксикация алюминием. Так, в литературе описан случай энцефалопатии, сопровождавшийся повышением содержания алюминия в ткани головного мозга у больного, длительно находившегося на гемодиализе. Для контроля уровня фосфатов в плазме крови использовали алюминий-содержащий гель.

Увеличение содержания алюминия в ткани мозга обнаружено у лиц с болезнью Альцгеймера. Необходимы дальнейшие наблюдения и исследования установления роли алюминия в патологии мозга.

Алюминий вызывает специфические изменения нейрофибрил нейронов. Впервые эффект был установлен при интрацеребральном введении кролику антигена, связанного с адъювантом, содержащим фосфат алюминия. При поражениях изменённые нейроны обнаруживаются практических во всех структурах мозга. При электронной микроскопии в поврежденных нервных клетках регистрируются участки локального просветления цитоплазмы, представляющие собой конгломерат нейрофиламентов. В эксперименте изменения нейронов удаётся воспроизвести и при подкожном введении животному больших доз солей алюминия.

Таллий Основные источники загрязнения окружающей среды таллием - цементные заводы,

теплоэлектростанции (ТЭС), работающие на угле, плавильные комбинаты, по выпуску меди, цинка, кадмия

исвинца. Вода может быть заражена таллием близ металлоплавильных производств. В атмосфере таллий может присутствовать в форме металла, а также оксида и сульфата. Основное производство, использующее таллий - выпуск полупроводников и электрических переключательных устройств.

В1920 г. в Германии соли таллия начали применять в качестве пестицидов. Действующий агент содержал 2% сульфата таллия. Стойкость вещества в окружающей среде и кумуляция в организме млекопитающих сделали его идеальным родентицидом. Именно в качестве пестицида таллий стал причиной отравления человека. В 1965 году использование таллия в качестве пестицида в США было запрещено, однако в других странах мира он продолжает использоваться с этой целью. Таллий также применяют для изготовления оптических линз, красителей, пигментов, фейерверка. Таллий стал важнейшим веществом в производстве сверхпроводников.

Вразвитых странах основные области потребления таллия - это производство электроники, фотоэлектрических элементов, ламп, сцинтилляционных счетчиков, полупроводников. Вещество также используют, как катализатор в химическом синтезе, в производстве сверхпроводников, искусственных ювелирных изделий.

353

Новая волна широкого использования таллия в качестве сверхпроводника и катализатора, заставляет внимательно изучать токсичность вещества.

Основной причиной легких отравлений таллием является ингаляция воздуха, содержащего таллий или потребление фруктов, обработанных этим веществом. Поскольку метал обладает выраженными кумулятивными свойствами и абсорбируется через кожу (также как и ЖКТ), необходимо учитывать свойства этого вещества, как потенциального экотоксиканта.

Острые тяжелые отравления таллием, как правило, являются следствием случайного или преднамеренного приема солей металла per os. На производстве возможны также ингаляционные воздействия и действие при попадании на кожу. Всасывание вещества осуществляется быстро (в течение 1 часа) и практически полностью (в опытах на грызунах - до 100%). Соединения таллия в руках неопытного и не проинструктированного человека представляют большую опасность.

После проникновения в кровь таллий распространяется по организму, проникая внутрь клеток. Наибольшее количество металла скапливается в почках (в медулярном слое). Высокое содержание металла определяется в сердечной мышце, печени и волосах. Концентрация таллия в жировой ткани и мозге низкая. В крови металл равномерно распределяется между плазмой, лимфоцитами и эритроцитами. Таллий проникает через плаценту, однако содержание его в тканях плода - незначительно.

Основные пути выделения таллия - через почки и ЖКТ. Период полувыведения из организма человека составляет около 30 суток.

Таллий - сильный нейротоксикант. Как правило, клинические проявления острой интоксикации нарастают медленно в течение нескольких недель и характеризуются развитием острых и подострых эффектов (таблица 26).

Таблица 26. Основные проявления интоксикации таллием

1.Острые эффекты: - Тошнота - Рвота

- Боли в животе - Тремор

- Мышечная атрофия - Параличи - Атаксия - Психоз - Судороги - Кома

2.Подострые эффекты:

-Запоры

-Желудочно-кишечные кровотечения

-Дерматит (эритема, изменение ногтей, шелушение кожи, линии Мии)

-Парестезия

-Восходящая нейропатия

-Полиневрит

-Мышечная слабость

-Нейропатия черепно-мозговых нервов (птоз, офтальмоплегия, ретробульбарный неврит, неврит лицевого нерва)

-Атаксия

-Утомляемость

-Эмоциональные нарушения

-Психозы

При пероральном отравлении первые симптомы - тошнота и рвота. Затем, в течение последующих 7-14 дней развиваются боли в животе, запоры, ощущение тяжести в желудке, кровотечение.

Неврологические симптомы, как правило, появляются через неделю и характеризуются невритами, преимущественно нижних конечностей. Через 1-3 недели после воздействия болезненность по ходу нервов усиливается, развивается атаксия, тремор. Мышечные рефлексы сохраняются обычно достаточно долго. В процесс вовлекаются краниальные нервы.

Поражение блуждающего нерва сопровождается тахикардией, умеренной гипертензией, парезом кишечника. Нарушения, выявляемые при электрокардиографии, напоминают состояние гипокалиемии.

Психические расстройства проявляются депрессией и психозом.

При тяжелых интоксикациях довольно быстро развиваются галлюцинации, делирий, судороги, кома. Смерть развивается в результате нарушений сердечной деятельности и функций почек.

Выздоровление происходит медленно и растягивается на месяцы.

При хроническом воздействии, как правило, развивается стойкая нейропатия, сопровождающаяся слабостью мышц нижних конечностей, болезненностью по ходу нервов, нарушениями интеллекта, потерей волос. Аллопеция может развиваться спустя месяцы после воздействия таллием. Восстановление растягивается на многие месяцы.

Механизм действия вещества изучен недостаточно. Известно, что таллий и калий конкурируют за механизмы переноса ионов через биологические мембраны, опосредованные активностью Na-K-АТФазы. Таллий может замещать К+ и выступать его конкурентом и в других жизненно-важных процессах.

354

В настоящее время отсутствуют эффективное лечение отравлений таллием. В опытах на животных известной активностью обладали диэтилдитиокарбамат (дитиокарб) и дифенилтиокарбазон (дитизон). Однако использование этих комплексонов у людей выявили их слабую эффективность.

Рекомендуют сочетанное применение хлористого калия с активированным углем. Калий вытесняет Tl из связи с внутриклеточными рецепторами. Рекомендуют дополнять терапию назначением прусского голубого (ферроцианоферрат калия). Препарат назначают per os в дозе 250 мг/кг в сутки в 50 мл 15% маннитола в два приема (применяли до 10 грамм два раза в день). Прусский голубой не всасывается в ЖКТ. Калий, вытесняет Tl, а последний связывается с ферроцианоферратом и выводится из организма.

Адриамицин Адриамицин - используется в клинической практике как цитостатик. Вещество известно, как

нейротоксикант, селективно повреждающий нейроны ганглиев дорзальных корешков спинного мозга и симпатические нейроны. Вещество связывается с ДНК нейронов, нарушает синтез РНК. Опыты с введением меченного 3Н-лейцина экспериментальным животным показывают существенное замедление процесса его ассимиляции нервными клетками, что указывает на нарушение процессов синтеза белка.

Нейротоксический эффект получен только в эксперименте при одномоментном введении большой дозы препарата. При интоксикации выявляются дегенеративные изменения периферических нервов, дорзальных корешков и дорзальных колонн спинного мозга. При микроскопии определяются деструктивные изменения в телах нейронов, состоящие в смещении ядра клетки, увеличении числа цитоплазматических нейрофиламентов, образовании мембрансвязанных полостей.

Избирательное повреждение нервных клеток симпатических ганглиев дорзальных корешков спинного мозга связано с высокой сосудистой проницаемостью этих регионов нервной системы. Гематоэнцефалический барьер не проницаем для этого вещества.

Винкристин Винкристин - цитотоксический агент, используемый для лечения лейкемии и других неопластических

процессов. Вскоре после введения препарата в клиническую практику была обнаружена его способность вызывать нейронопатии. В эксперименте на лабораторных животных эффект воспроизводится при внутрицеребральном введении вещества. При микроскопическом исследовании в поврежденных нейронах обнаруживаются скопления нейрофиламентов диаметром 9 - 10 нм. Цитотоксическое действие винкристина связывают с его способностью повреждать микротрубочки, формирующиеся в клетке в метафазе митоза. Вещество присоединяется к мономерам, из которых формируются микротрубочки, препятствуя процессу их полимеризации. В нервных клетках, как полагают, также происходит нарушение образования микротрубочек, имеющих важное значение для обеспечения аксонального тока пластических элементов цитоплазмы нейронов.

Однако не исключено, что механизм нейротоксического действия винкристина может быть и иным. 5. Оценка нейротоксичности в эксперименте

Современная нейробиология располагает огромным арсеналом прецизионных методов, позволяющих всесторонне оценить функциональное состояние нервной системы человека и экспериментальных животных. Многие из этих методов требуют высокой квалификации специалистов, дорогостоящего оборудования и применяются лишь в специальных токсикологических исследованиях. Однако, оценка нейротоксичности ксенобиотика может быть осуществлена и в ходе достаточно простых поведенческих, биохимических, электрофизиологических, патологоанатомических исследований.

Поведенческие исследования предполагают наблюдение за животными, подвергающимися острому, подострому, хроническому действию веществ, с целью выявления признаков нарушения вегетативных функций, рефлекторной деятельности, двигательной активности, координации движения, мышечного тонуса, стереотипий, возбуждения или угнетения ЦНС и т.д.

Если такие признаки выявляются и есть необходимость определить эффективные дозы, в которых вещество вызывает те или иные эффекты, и дать их детальную характеристику, возможно проведение специальных исследований, направленных на оценку условно-рефлекторной деятельности, этологических показателей и т.д. Электрофизиологические исследования позволяют уточнить механизмы нейротоксического действия исследуемого ксенобиотика.

Возможность химических веществ вызывать отсроченные нейропатии желательно оценивать в опытах на курах, у которых этот эффект достаточно легко выявляется, в отличие от обычных лабораторных животных (грызуны).

Биохимические исследования используют, прежде всего, при оценке токсичности новых инсектицидов из группы антихолинэстеразных веществ (ФОС и карбаматы). Активность холинэстеразы может определяться в цельной крови, плазме крови, эритроцитах и головном мозге экспериментальных животных.

Ингибиторная активность соединений в отношении так называемой нейрэстеразы может быть использована для оценки их способности вызывать отсроченные нейропатии.

К помощи морфологических (макроскопических и микроскопических) методов исследования структур головного мозга и ПНС прибегают в случае необходимости дать детальную характеристику процессов, развивающихся при действии оцениваемого токсиканта.

6. Диагностическая стратегия в нейротоксикологии Диагностика выраженных нейротоксических эффектов не вызывает затруднений, поскольку

формирующиеся при этом клинические синдромы достаточно хорошо изучены. Сложной задачей является выявление патологии у лиц со скудной клиникой поражения, отсутствием очевидных свидетельств контакта с нейротоксикантом. Тем не менее именно такие ситуации встречаются наиболее часто. В этих случаях возникает вопрос, являются ли выявляемые нарушения следствием химических воздействий или представляют собой идиопатические заболевания нервной системы. Диагностическая стратегия в подобных

355

ситуациях включает сбор анамнеза, детальное обследование пострадавшего врачом-специалистом и выявление клинических синдромов, проведение специальных диагностических тестов.

6.1. Сбор анамнестических данных Ключом к выявлению нейротоксических эффектов является правильный сбор анамнеза. Это связано с

тем, что симптоматика при токсических нейропатиях как правило мало чем отличается от идиопатических заболеваний нервной системы. Сбор анамнеза должен быть направлен на установления возможных контактов пострадавшего с опасными веществами в быту и на производстве. Опрос не должен быть излишне подробным. Следует останавливаться на наиболее информативных моментах. Примерный перечень задаваемых вопросов представлен в таблице 27.

Таблица 27. Перечень вопросов, рассматриваемых при сборе данных профессионального анамнеза

1.Где работает пациент и как давно?

2.Какой вид продукции выпускается?

3.Каков характер деятельности пациента на производстве?

4.С какими токсикантами непосредственно контактирует пациент?

5.Каково агрегатное состояние этих токсикантов?

6.Были ли случаи воздействия высоких доз токсикантов?

7.Используются ли на рабочем месте индивидуальные средства защиты; какие?

8.Имеются ли на рабочем месте специальные устройства кондиционирования среды (вытяжные шкафы, вентиляция, дренажные устройства)?

9.Отмечается ли связь между ухудшением самочувствия и работой?

10.Были ли симптомы патологии до поступления на работу?

11.Появляются ли признаки заболевания в процессе работы, после работы, в выходные дни?

12.Наблюдаются ли аналогичные нарушения здоровья у коллег?

Втех случаях, когда сбор анамнеза не позволяет прийти к определенному заключению, оправдано посещение врачом рабочего места пациента.

Если не удаётся выявить действующий агент на производстве, необходимо ознакомиться с бытовыми условиями, привычками, хобби пациента, так как и здесь может быть обнаружен потенциальный нейротоксикант. В окружающей среде можно найти самые разнообразные химические соединения, однако, их концентрация, как правило, совершенно недостаточна для инициации патологических процессов. Иногда регистрируются случаи массового заболевания людей в регионах, где имели место техногенные аварии на промышленных объектах с выбросом в окружающую среду больших количеств высокотоксичных веществ. Идентификация таких случаев не представляет большой трудности для экспертов.

6.2. Исследование специалистами

Симптомы интоксикации, по сути, идентичны проявлениям идиопатических форм патологии нервной системы. Обменные, инфекционные и другие факторы, вызывают патологические состояния, в основе которых, также как при действии химических веществ, лежит гибель нейронов или их дисфункция, аксональная дегенерация, диффузная демиелинизация и т.д.

Более того, один и тот же токсикант, как указывалось, может вызвать различные формы поражения нервной системы, и вместе с тем разные токсиканты могут провоцировать близкую симптоматику. Исследование специалиста, в этой связи, должно быть максимально тщательным и направлено на выявление всех характерных черт течения конкретного заболевания. Некоторые симптомокомплексы патогномоничны для токсических поражений. Так, дистальная аксонопатия, сочетающаяся с гастроэнтеритом и выпадением волос - частый признак отравления мышьяком и таллием; тремор конечностей в сочетании с опсоклонусом - как правило, признак начального периода интоксикации хлордеконом.

6.3. Функциональные исследования Изучение нервной проводимости и электромиографические исследования хотя и не является

специфичным для выявления токсических нейропатий, тем не менее дают важную количественную характеристику патологического процесса, позволяющую контролировать его динамику, а также дифференцировать аксональную дегенерацию от сегментарной демиелинизации. Поскольку при аксональной дегенерации гибнет лишь часть нервных волокон, образующих нерв и при этом проведение импульса по пораженному нерву полностью не прерывается, не смотря на отчетливые клинические признаки патологии, скорость проведения возбуждения не изменяется, но при этом уменьшается амплитуда регистрируемого сигнала. При сегментарной демиелинизации на начальных этапах проводимость по пораженным волокнам не прерывается, но существенно снижается скорость распространения сигнала.

Электоромиографические исследования позволяют оценить выраженность денервации мышечных волокон, развивающейся вследствие гибели нервных волокон, иннервирующих мышцу.

Методами оценки степени тяжести токсических энцефалопатий являются электроэнцефалография (ЭЭГ) и психофизиологические исследования. При исследовании нейропсихологического статуса обычно оценивают уровень интеллекта, речевые способности, внимание, позновательную способность личности, память, координированность движений и т.д. Описан синдром хронической интоксикации органическими растворителями. Он включает: головные боли, частую смену настроения, спутанность сознания, повышенную утомляемость, ухудшение памяти, частое депрессивное состояние, парестезии по ходу периферических нервов. Однако в целом, и эти виды исследования не являются специфичными в диагностике нейротоксических эффектов.

356

ГЛАВА 7.6. ГЕПАТОТОКСИЧНОСТЬ

Гепатотоксичность - это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем, вызывать структурно-функциональные нарушения печени.

Известен широкий круг веществ, обладающих гепатотоксичностью. К их числу относятся природные соединения, продуцируемые растениями, грибами, микроорганизмами, минералы, продукты химической и фармацевтической промышленности, отходы этих видов производственной деятельности (таблица 1). Однако, из числа представленных, лишь некоторые, к неблагоприятному действию которых порог чувствительности печени существенно ниже, чем других органов и систем, условно могут быть названы

гепатотоксикантами.

Таблица 1. Вещества, обладающие гепатотоксичностью 1. Производственные токсиканты

-Алифатические углеводолроды: гептан;

-Алкоголи: алиловый спирт, этиловый спирт, этиленхлоргидрин, гептиловый спирт, этиленгликоль и его производные;

-Эфиры и эпоксисоединения: диоксан, эпихлоргидрин, этиленоксид, тиоловый эфир;

-Ацетаты: метил-ацетат, этил-ацетат, пропил-ацетат, изопропил-ацетат, бутил-ацетат, амил-ацетат, этилсалициллат;

-Алифатические галогенированные углеводороды: четырёххлористый углерод, хлороформ, дибромхлорпропан, дихлорэтан, дибромэтан, этилендибромид, этилендихлорид, метилбромид, метилхлорид, пропиленхлорид, тетрахлорэтан, тетрахлорэтилен, трихлорэтан, винилхлорид;

-Карбоновые кислоты и их ангидриды: фталиевый ангидрид;

-Алифатические амины: этаноламин, этилендиамин;

-Цианиды и нитрилы: ацетонитрил, акрилонитрил;

-Ароматические углеводороды: бензол, дифенил, нафтален, стирол, толуол, ксилол;

-Фенол и его производные: фенол, крезол;

-Ароматические галогенированные углеводороды: бензилхлорид, хлорированные дифенилы, хлорированный бензол, хлорированные нафталины, полихлорированные бифенилы, полибромированные бифенилы;

-Ароматические амины: 2-ацетаминофлюоран, 3,3-дихлорбензидин, 4-диметиламиноазобензол, 4,4- метиленбис(2-хлоранилин);

-Нитросоединения: динитробензол, динитротолуол, динитрофенол, нитробензол, нитропарафины, нитрофенол, пикриновая кислота, нитрометан, тринитротолуол, 2-нитропропан;

-Другие нитросоединения: диметилнитрозамин, диметилформамид, этилндиамин, гидразин и его производные, пиридин, диметилацетамид;

-Различные органические соединения: -пропиолактон, сероуглерод, диметилсульфат, меркаптаны, тетраметилтиурам дисульфид;

-Галогены: бром;

-Металлы: мышьяк, берилий, висмут, бор, кадмий, хром, медь, германий, железо, никель, фосфин, фосфор, пирогаллол, селен, таллий, олово;

-Пестициды: дипиридилы (паракват, дикват), ДДТ.

2. Природные соединения:

-Растительного происхождения: альбитоцин, циказин, иктерогенин, сафрол, танниновая кислота;

-Микотоксины: афлатоксины, охратоксины, рубратоксины, стеригматоцистины, аманитин, фаллоидин и

др.;

-Бактериальные токсины: экзотоксины группы клостридиум, гемолитического стрептококка, этионины. 3. Медикаментозные средства:

-Антибиотики: хлорамфеникол, рифампицин, тетрациклин, нитрофураны, сульфониламидные препараты и др.;

-Фунгициды: гризеофульвин, амфотерицин, 5-флюороцитозин и др.;

-Протозооциды: эметин, метронидазол и др.;

-Противотуберкулёзные средства: циклосерин, изониазид, рифампицин, р-аминосаллициловая кислота;

-Противовирусные средства: циторабин, видарабин;

-Эндокринные препараты: антитиреоидные средства, стероидные препараты;

-Анестетики: галотан, метоксифлюран, эфиры, хлороформ, циклопропан;

-Психотропные препараты: фенотиазины, тиоксантены, бутирофеноны, бензодиазепины, ингибиторы МАО, трициклические антидепрессанты;

-Антиконвульсанты: фенитоин, фенобарбитал, метадион;

-Анальгетики и нестероидные противовоспалительные средства: ацетаминофен, салициллаты, индометацин, фенилбутазон, ибупрофен, фенилбутазон;

-Сердечно-сосудистые средства: антикоагулянты, хинидин, прокаинамид, веропамил, нифедипин, метилдофа, каптоприл, диуретики, антиангинальные средства и др.;

-Противоопухолевые препараты.

-Разные: колхицин, аллопуринол, циметидин, дисульфирам, витамин А, БАЛ, пеницилламин и др. Высокая чувствительность печени к химическим соединениям определяется несколькими

обстоятельствами. Во-первых, вещества, проникающие в организм через желудочно-кишечный тракт, прежде всего, поступают именно в печень; таким образом, это первый орган, стоящий на пути ксенобиотика, резорбировавшегося во внутренние среды организма. Во-вторых, печень - основной орган, ответственный за метаболизм чужеродных веществ. Поскольку это нередко сопряжено с образованием высоко реакционноспособных промежуточных продуктов и инициацией свободно-радикальных процессов (см. разделы

357

"Метаболизм ксенобиотиков", "Механизм цитотоксического действия"), в ходе метаболизма весьма вероятно повреждение органа.

В настоящее время благодаря проведению гигиенических мероприятий и существенному оздоровлению условий труда на производствах, случаи острых токсических поражений печени редки. Однако не редкость случаи подострого и хронического гепатотоксического действия. Изменения со стороны органа, у лиц, подвергшихся воздействию токсиканта, могут быть трудно диагностируемы. Рутинные методы исследования порой оказываются недостаточно чувствительными, чтобы выявить неблагоприятный эффект от длительного приёма лекарственного средства или действия производственного токсиканта. В таких случаях патологию можно выявить только с помощью специальных методов диагностики. Вот почему нередко гепатотокическое действие может развиваться постепенно в течение нескольких месяцев, и даже лет, при этом оставаясь нераспознанным.

1. Анатомо-физиологияческие особенности печени Благодаря строению и функциям, печень чрезвычайно чувствительна к действию токсикантов.

Функциональной единицей печени является ацинус. Область вокруг портальной триады (печеночная артерия, воротная вена, желчный ход) называется перипортальной зоной (1 зона). Области, окружающие терминальную (центральную) вену, обозначаются как центролобулярная или периферическая зона (111 зона). Между 1 и 111 зонами располагается промежуточная (11) зона. Такое зонное описание ацинуса базируется на микрофизиологических особенностях органа.

1 зона - основная функциональная область печени. В крови, притекающей к данному отделу ацинуса, наивысшая концентрация кислорода, питательных веществ, гормонов и ксенобиотиков, метаболизируемых печенью. Здесь определяется высокая напряжённость процессов синтеза белка и гликогена. В клетках 1 зоны содержится наибольшее количество митохондрий, а следовательно и энзимов цикла Кребса. Центролобулярная (111) зона характеризуется низкой активностью белок- и гликогенсинтезирующих процессов. Однако в гепатоцитах этой зоны наивысшее в организме содержание ферментов, метаболизирующих ксенобиотики. В высокой концентрации в гепатоцитах 111 зоны определяются такие энзиматические ассоциации, как НАДФН-цитохромредуктазный комплекс. Упомянутые ферменты и ферментные комплексы локализуются на мембранах гладкого эндоплазматического ретикулума печеночных клеток. Индукторы метаболизма ксенобиотиков одновременно увеличивают массу гладкого эндоплазматического ретикулума и гепатоцитов 111 зоны. В клетках этого отдела печени, в основном, синтезируются жиры и депонируется гликоген.

Метаболизм ксенобиотиков в гепатоцитах рассмотрен ранее (см. выше).

2. Патологические состояния, формирующиеся при действии гепатотоксикантов Патологические состояния печени химической этиологии можно отнести к одному из двух классов:

цитотоксические и холестатические. Независимо от действующего фактора формируется ограниченное количество патологических реакций, среди которых важнейшие: стеатоз, некроз, холестаз, фиброз (цирроз), канцерогенез. Цитотоксические повреждения печени проявляются некрозом, стеатозом, канцерогенезом. Холестатические - нарушением секреции желчи, развитием желтухи. Как правило, токсические гепатопатии носят смешанный характер.

2.1. Стеатоз Стеатоз, или жировое перерождение печени, - это состояние, характеризующееся избыточным

накоплением жира в гепатоцитах. Одновременно отмечается снижение содержания в плазме крови липидов и липопротеидов. Стеатоз часто является самым ранним проявлением токсического повреждения органа. Механизм инициации стеатоза при интоксикациях различными гепатотоксикантами различен. Накопление жира может быть следствием либо нарушения процессов катаболизма липидов, либо избыточного поступления свободных жирных кислот в печень, либо повреждения механизмов выделения триглицеридов в плазму крови. Триглицериды секретируются в кровь в связанной с белками форме - липопротеинов (липопротеины низкой плотности - ЛНП). Можно выделить несколько основных механизмов повреждающего действия токсикантов на обмен липидов в гепатоцитах:

-нарушение синтеза белка в клетках печени;

-нарушение процессов конъюгации триглицеридов с белками и образования липопротеинов (ЛНП);

-повреждение механизмов транспорта липопротеинов через клеточные мембраны;

-угнетение синтеза фосфолипидов;

-нарушение процессов -окисления жирных кислот в митохондриях;

-нарушение процессов биоэнергетики в клетках, необходимых для осуществления синтеза белка и фосфолипидов.

Нередко в основе действия токсикантов на процесс лежит несколько механизмов. Значение факта накопления жира в гепатоцитах для развития последующей патологии печени пока не ясно.

2.2 Некроз

Некроз - это дегенеративный процесс, приводящий к клеточной гибели. Некротические изменения, развивающиеся под действием токсикантов, могут затрагивать лишь отдельные участки печени (фокальный некроз) либо всю массу органа (тотальный некроз). Гибель клеток сопровождается повреждением плазматических мембран; ей предшествует ряд морфологических изменений гепатоцитов: отек цитоплазмы, дилятация цитоплазматического ретикулума, набухание митохондрий с разрывом крист, деградация полисом, разрушение органел и ядра клетки, стеатоз.

Биохимические изменения, предшествующие гибели клетки включают: инициацию свободнорадикальных процессов, связывание токсикантов или их метаболитов с белками, нуклеиновыми кислотами и ненасыщенными жирными кислотами мембран клеток, нарушение пластических и биоэнергетических процессов, резкое повышение содержания в клетке свободного кальция.

Полагают, что фатальным, необратимым этапом развития гепатоцеллюлярного некроза является нарушение гомеостаза внутриклеточного Са+2. Повышение концентрации кальция в цитоплазме клетки

358

вторично приводит к повреждению клеточных мембран и органел (митохондрий, эндоплазматического ретикулума, лизосом), денатурации структурных протеинов, инактивации энзимов. Интимный механизм, приводящий к нарушению клеточного метаболизма Са+2 до конца неясен (см. раздел "Механизмы цитотоксичности").

Гибель клеток может являться следствием реализации регулируемых биологических механизмов (контролируемая клеточная смерть - апоптоз) - физиологического "противовеса" процессу непрерывного клеточного деления. Хотя апоптоз - нормальный процесс, он может быть существенно усилен при действии ряда экзогенных факторов, таких как, оксидативный стресс, аноксия, ионизирующее излучение, токсиканты.

Имеются морфологические критерии (световая и электронная микроскопия), позволяющие отличить некроз от апоптоза. Однако в действии токсикантов, как правило, практически не возможно четко определить какой из процессов, некроз или активированный апоптоз лежит в основе гибели клетки. По большей части, при интоксикациях, прослеживаются признаки обоих процессов.

Угнетение апоптоза может приводить к накоплению в органе постоянно размножающихся клеток. Например, клональная экспансия малигнизировавшихся клеток и последующий рост опухоли, могут быть следствием угнетения апоптоза.

Наиболее изученными токсикантами, вызывающими стеатоз и некроз гепатоцитов, являются четырёххлористый углерод, хлороформ, бромбензол, фосфор, афлатоксины, диметилнитрозамин, пуромицин, алкалоиды пирролизидинового ряда, бериллий.

2.3. Холестаз Холестаз проявляется нарушением процесса желчевыведения, усилением проницаемости стенки

желчевыводящих каналов, дисфункцией микроворсинок эпителия жёлчных ходов, обеспечивающих ток желчи. Воспаление или закупорка желчных ходов также приводят к задержке желчи в печени, что в свою очередь сопровождается развитием желтухи.

Среди веществ, вызывающих холестаз - известные лекарстывенные препараты: тиоридазин, амитриптилин, диазепам, эстрадиол, сулфаниламиды, а также промышленные токсиканты: 4,4- диаминодифенилметан, анилин и др.

2.4. Фиброз (цирроз)

Фиброз - конечный результат хронически протекающих патологических процессов, развивающихся в печени при воздействии токсикантов. В поврежденном органе появляются коллагеновые тяжи, разрушающие нормальную структуру органа, нарушающие внутрипеченочный кровоток, желчеотделение. Клинически это проявляется синдромом портальной гипертензии. Механизм явления не ясен. Наиболее часто цирроз развивается при алкоголизме и хронической интоксикации галогенированными углеводородами (CCl4, трихлорэтилен, 1,1,1-трихлорэтан и др.).

2.5. Канцерогенез Канцерогенез наблюдается при действии целого ряда природных и промышленных токсикантов. Для

большинства веществ механизм канцерогенного действия не установлен (см. раздел "Химический канцерогенез"). Многие гепатотоксиканты выступают в роли инициаторов опухолевого роста, вызывая структурные повреждения молекул ДНК. Перечень гепатоканцерогенов представлен в таблице 2.

Таблица 2. Гепатоканцерогены А. Гепатоканцерогены человека

3. Морфологические формы токсического повреждения печени Основные формы токсического повреждения печени представлены в таблице 3. Повреждения могут

быть острыми и хроническими. Как указывалось ранее, они проявляются цитотоксическим и холестатическим эффектами. Цитотоксические повреждения, как правило, манифистируются стеатозом и некрозом печеночных клеток. Холестатические повреждения сопровождаются гепатоканаликулярной или каналикулярной желтухой. Хронические формы поражения печени проявляются хроническим активным гепатитом, стеатозом, фосфолипидозом, циррозом, вено-акклюзионным состоянием, неоплазмой.

Таблица 3. Морфологические типы заболеваний печени, вызываемых химическими веществами

4. Краткая характеристика гепатотоксикантов

Zimmerman в 1978 г предложил относить вещества, вызывающие поражение печени к одной из двух групп: (1) облигатные гепатотоксиканты и (2) повреждающие орган лишь у чувствительных индивидов (идиосинкратические).

Облигатные гепатотоксиканты вызывают дозо-зависимый эффект, как правило, воспроизводимый в опытах на экспериментальных животных. Идиосинкратические гепатопатии развиваются у лиц с особой чувствительностью к определенным веществам. Этот вид патологии не воспроизводится в эксперименте и не носит дозо-зависимый характер.

В основе прямого цитотоксического действия веществ обеих групп на печень лежат следующие механизмы:

-повреждение механизмов транспорта веществ через мембраны гепатоцитов и клеточных органелл;

-повреждение механизмов биоэнергетики в клетках печени;

-дизагрегация рибосом и эндоплазматического ретикулума;

-нарушение нуклеинового обмена в ядрах клеток;

-блок или задержка выделения из гепатоцитов естественных метаболитов.

Механизмы опосредованного действия токсикантов на печень чрезвычайно редки. В качестве примера можно привести эффекты некоторых металлов, которые первоначально повреждают почки, что приводит к накоплению в крови таких веществ как мочевина, аммиак и т.д. Эти вещества, действуя на печень, вызывают её повреждение.

Наименее изученным механизмом гепатотоксичности является стимуляция аутоиммунных процессов, развивающихся вследствие взаимодействия токсиканта с нативными макромолекулами клеток печени (главным образом белками). Одним из примеров подобного механизма считают повреждение печени этанолом при хроническом алкоголизме.

4.1. Облигатные гепатотоксиканты

360

Повреждение печени может быть следствием действия на орган токсикантов или продуктов их метаболизма.

Некоторые токсиканты в процессе метаболизма инициируют в гепатоцитах генерацию свободных радикалов, активных форм кислорода. Эти продукты вызывают перекисное окисление липидов, физикохимическую деструкцию белков, нуклеиновых кислот, нарушают внутриклеточный гомеостаз кальция. В итоге - функциональные нарушения, проявляющиеся стеатозом, некроз клеток печени. К числу веществ, реализующих таким образом токсическое действие, относятся, в частности, четырёххлористый углерод, другие галогенированные углеводороды, паракват.

В условиях эксперимента показано, что сероуглерод вызывает жировое перерождение гепатоцитов, кровоизлияния в ткань органа у лабораторных животных. Отмечается также увеличение печени, угнетение активности энзимов, участвующих в метаболизме ксенобиотиков. Наиболее изученными гепатотоксикантами на сегодняшний день являются четырёххлористый углерод и хлороформ. Следствием поражения этими веществами являются стеатоз и некроз клеток печени 111 зоны ацинуса (центролобулярный некроз). Аналогичным действием на орган обладают некоторые другие хлорированные углеводороды: трихлорэтилен, 1,1,1-трихлорэтан и др. При изучении биоптатов печени отравленных выявляются эозинофильная инфильтрация перипортальных отделов печени, холестаз. При электронной микроскопии пораженных гепатоцитов выявляются пролиферация пероксисом, гладкого эндоплазматического ретикулума. При повторных воздействиях указанных веществ в высоких дозах возможно развитие цирроза. Контакт с малыми количествами токсикантов не вызывает повреждений печени.

Большинство гепатотоксикантов вызывают повреждение печени путём прямого взаимодействия со структурами клеток. В основе действия лежит образование химических связей между токсикантом или продуктами его метаболизма с макромолекулами, сопровождающееся нарушением их физиологических свойств. Характер образующихся связей может быть различным. Такие вещества, как ацетаминофен, бромбензол и др., образуют ковалентные связи с субстратом, фаллоидин, аманитин связываются нековалентно. Повреждение печени, вызываемое этими веществами, проявляется цитотоксическим (стеатоз, некроз) и холестатическим (желтуха) эффектами.

Этанол можно рассматривать как прямой гепатотоксикант. Хроническая интоксикация спиртом сопровождается жировым перерождением печени, нарушением метаболических процессов в органе. Вещество может вызвать и некроз гепатоцитов либо благодаря действию образующегося в ходе его метаболизма ацетальдегида, либо - энергетическому дефициту вследствие резкого усиления потребления клетками печени кислорода. Этанол, являясь индуктором микросомальных ферментов, при длительном приёме потенцирует гепатотоксическое действие токсикантов, подвергающихся в печени биоактивации, усиливая процесс их метаболизма, например, хлорированных углеводородов, ацетаминофена и др.

Холестатические гепатотоксиканты, повреждая желчные ходы, избирательно нарушая механизмы экскреции желчи, угнетают захват гепатоцитами из плазмы крови веществ, подлежащих выведению.

4,4-диаминодифенилметан (отвердитель пластмасс), случайно попав в муку, стал причиной, в своё время, в Англии целой эпидемии холестатических желтух. Аналогичные поражения отмечались в Испании. Они были вызваны анилином, контаминировавшим рапсовое масло. Поражение желчных ходов вызывает паракват. В эксперименте на лабораторных животных показана способность некоторых микотоксинов, например спиродесмина, вызывать повреждение желчных ходов. Чувствительность к этим веществам у различных людей варьирует в широких пределах, однако эффект носит дозо-зависимый характер.

Механизм действия холестатиков практически неизвестен. 4.2. Идиосинкратические гепатотоксиканты

У небольшой части людей вещества, не проявляющие свойства гепатотоксикантов в эксперименте, тем не менее вызывают поражения печени. В основе явления лежат генетически детерминированные особенности метаболизма ксенобиотиков и иные причины повышенной чувствительности организма к веществу, например, аллергизация.

Аллергические гепатопатии развиваются спустя несколько (1 - 5) недель после воздействия и при повторном контакте с веществом. Как правило, им сопутствуют другие признаки аллергического процесса, как функциональные (лихорадка, сыпь, эозинофилия), так и морфологические (воспалительный эозинофильный инфильтрат в печени). Диагностическим признаком аллергической гепатопатии является развитие процесса в ответ на введение минимальных доз вещества или его метаболитов. Если процесс не развивается, делают вывод, что в основе идиосинкразии лежит аберрация метаболических превращений ксенобиотика. Так, показано, что в основе гиперчувствительности отдельных лиц к фенитоину лежит дефект ферментативной системы, превращающей его активный метаболит (ареноксид) в неактивную дигидродиольную форму. Изменённый метаболизм ксенобиотика может приводить к образованию промежуточных продуктов, обладающих прямой гепатотоксичностью либо свойствами гаптена (вторичная аллергизация).

Необходимо отметить, что далеко не всегда, аллергическая гепатопатия развивается на фоне отчетливых системных проявлений, Так, системные реакции не характерны для поражения такими веществами, как аминазин, эритромицин, галотан, изониазид, вальпроевая кислота. И напротив, далеко не всякая системная гиперергическая реакция сопровождается поражением печени (пенициллин, прокаинамид).

Идиосинкратические поражения печени могут встречаться у лиц, работающих на химических и фармацевтических производствах.

5. Условия воздействия гепатотоксикантов.

Вещества, обладающие свойствами гепатотоксикантов, могут действовать на человека, как в быту, так и в производственных условиях. В быту наиболее частыми причинами интоксикации являются средства бытовой химии (хлорированные углеводороды, соли меди, желтый фосфор), растительные яды