Понятие о «летальном синтезе»
Летальный синтез – процесс метаболического образования высокотоксичных
соединений из нетоксичных или малотоксичных, который чаще всего ведет к поражению клетки, выполняющей этот синтез, или к интоксикации всего организма.
Примеры летального синтеза:
1. Биотрансформация низших спиртов. В результате
биотрансформации метанола образуются формальдегид и муравьиная кислота:
Оба метаболита – высокотоксичные соединения. Они вызывают отравление с серьезными последствиями и необратимую слепоту.
2. Метаболизм этилового спирта начинается с образования ацетальдегида,
который на порядок токсичнее исходного продукта:
3. Двухатомный спирт этиленгликоль образует токсические метаболиты, хотя
сам является сравнительно малотоксичным веществом:
4. Образование из малотоксичного паратиона (тиофоса) в организме путем
замещения атома серы на атом кислорода параоксона – мощного ингибитора холинэстеразы, хотя сам паратион антихолинэстеразной активностью не обладает в опытах in vitro:
5. Одним из путей метаболизма токсических в-в – обр. Свободных радикалов.
CCl4 → ССl3+ + Cl–
ССl3+ взаимодействует с клеточными структурами двумя путями:
Повреждает ферментные системы, в частности цитохром Р-450;
Включается в цепную реакцию ПОЛ, ненасыщенных жирных кислот
внутриклеточных мембран (олеиновой, линолевой, линоленовой, арахидоновой), которые в свою очередь образуют свободные радикалы, что приводит к структурной и функциональной перестройке мембран.
Посмертные изменения лекарственных веществ и ядов в трупах
После смерти происходит разложение тканей трупов, в результате чего образуются
вещества, мешающие обнаружению и количественному определению ядов, вызвавших отравление. Многие вещества, образующиеся при гниении трупов, дают такие же реакции, как и некоторые яды. Это обстоятельство может быть причиной ошибочных заключении о наличии ядов в органах трупов. Кроме этого, в процессе разложения трупов химическим изменениям подвергаются и некоторые ядовитые вещества, вызвавшие отравление. При выборе методов обнаружения, количественного определения и выделения исследуемых веществ из трупного материала химик-токсиколог должен учитывать возможность появления новых веществ в тканях трупов в результате разложения и изменения состава находящихся в них ядов.
Поскольку вещества, образующиеся при разложении трупов, могут значительно
затруднять процесс обнаружения и количественного определения ядов при химико-токсикологическом анализе, кратко остановимся на описании изменений, происходящих в трупах, а также на изменениях ядовитых веществ при гнилостных процессах.
Разложение биологического материала после наступления смерти
1. Истинное гниение
После наступления смерти под влиянием специфических клеточных ферментов,
т.н. катепсинов, происходит аутолиз (самопереваривание) клеток, в результате чего белковые вещества разлагаются на более простые соединения. Катепсины содержатся в лизосомах клеток многих органов. Наибольшие их количества содержатся в клетках поджелудочной железы, печени, почек, селезенки. В меньших количествах они содержатся в других органах и тканях.
При жизни организма катепсины и некоторые другие гидролитические ферменты
обладают незначительной активностью. Вызываемый катепсинами распад белков в живом организме быстро восполняется путем их синтеза. После смерти активность катепсинов значительно возрастает. При жизни ткани организма имеют рН = 6,8-7,2, а после смерти рН тканей сдвигается в более кислую область, благоприятную для проявления активности катепсинов.
Таким образом, аутолиз является одним из ранних трупных явлений. Аутолизу в
первую очередь подвергаются ткани трупов, наиболее богатые катепсинами (поджелудочная железа, печень, почки и др.). Более быстрому аутолизу тканей трупов способствует прижизненное их повреждение (воспаление, ожоги, обморожение и др.).
Известен ряд факторов, тормозящих процесс аутолиза (наличие в трупах
фторидов, цианидов, соединений мышьяка, карбоксигемоглобина, сердечных гликозидов и др.).
Уже через несколько часов после смерти бактерии, находящиеся в кишках,
проникают через их стенки и по кровеносным сосудам распространяются почти по всему трупу. В результате этого под влиянием ферментов микроорганизмов наступает процесс гниения (путрификации) органов и тканей трупов. Видовой состав бактериальной флоры, развивающейся в трупах (трупной флоры), зависит от природы бактерий, находящихся в кишках. Чаще всего трупную флору составляют стрептококки, стафилококки.
Таким образом, разложение трупов вначале происходит в результате аутолиза,
затем аутолизу сопутствует процесс гниения, который начинается через 3—4 ч после смерти. О начале гниения трупа свидетельствует появление специфического гнилостного запаха. Дальнейшее, более глубокое, разложение тканей трупов происходит путем гниения, вызванного ферментами микроорганизмов.
При гнилостном разложении белковых и других веществ в трупах образуется ряд
более простых соединений, химические свойства которых могут быть подобны свойствам некоторых ядов. Это затрудняет химико-токсикологическое исследование некоторых ядов, находящихся в гнилостных органах и тканях трупов.
Интенсивность процессов гниения трупов и состав образующихся при этом
веществ зависят от:
Видового состава микробной флоры
Температуры
Влаги
Доступа воздуха и ряда др. факторов
При гниении белковых веществ образуются пептиды, которые разлагаются с
образованием аминокислот. Последние могут подвергаться дезаминированию с выделением аммиака. Аминокислоты, содержащие серу, разлагаются с выделением сероводорода. При гниении белков могут образовываться меркаптаны (тиоспирты и тиофенолы), органические кислоты, продукты их декарбоксилирования, а также амины, которые часто называют птомаинами (путресцин, кадаверин, этилендиамин и др.).
При гнилостном разложении углеводов образуются органические кислоты,
продукты их декарбоксилирования, альдегиды, кетоны, лактоны, оксид углерода (IV).
Под влиянием гнилостных бактерий наступает окисление аминокислот и жиров с
образованием спиртов, в смеси которых содержатся метиловый, этиловый и высшие спирты. Под влиянием ферментов кишечной палочки из глюкозы образуются различные количества пропилового, бутилового и метилового спиртов. Из лейцина образуется амиловый спирт, а из валина — изобутиловый. Перечисленные выше спирты затем окисляются до альдегидов и соответствующих кислот.
Ф. Сельми в 1878 г. в гнилостных трупах обнаружил так называемые птомаины,
получившие это название от греческого слова Ptoma, что означает мертвое тело (труп). К числу главных птомаинов вначале относили путресцин (тетраэтилендиамин) и кадаверин (пентаметилендиамин). Эти вещества считали одними из наиболее токсичных из известных в то время веществ.
Позднее другие исследователи сообщили о выделении ими из загнившего
биологического материала так называемых трупных алкалоидов (кониина, вератрина, стрихнина и др.), которые тоже относили к числу птомаинов. Гадамер обобщил данные литературы о птомаинах и привел сводку, включающую 67 названий этих веществ.
Доказательство принадлежности веществ, выделенных из гнилостных органов
трупов, к числу трупных алкалоидов базировалось на незначительном числе неспецифических реакций осаждения и окрашивания. Так, например, если вещество, выделенное из трупа, давало такие же реакции, как и кониин, его называли «трупным кониином».
С развитием органической и аналитической химии стало ясно, что «трупные
алкалоиды» по элементному составу не идентичны соответствующим алкалоидам. Аналогичные выводы были сделаны и на основании результатов некоторых физико-химических методов анализа (хроматографии, спектрофотометрии и др.). Таким образом, установлено, что большинство птомаинов относится не к алкалоидам, а к другим азотистым веществам основного характера, которые мешают обнаружению алкалоидов, выделенных из биологического материала.
Поэтому делать заключение о наличии алкалоидов, выделенных из гнилостного
биологического материала, только на основании качественных реакций невозможно. Для указанной цели должны применяться качественные реакции и физико-химические методы.
Токсичность птомаинов тоже оказалась спорной. После очистки птомаинов были
получены вещества, обладающие меньшей токсичностью, чем птомаины, выделенные из трупов. Путресцин и кадаверин, полученные в лаборатории путем синтеза, тоже оказались менее токсичными, чем те, которые выделены из органов трупов. Поэтому токсичность птомаинов объясняется действием некоторых примесей, содержащихся в гнилостном биологическом материале наряду с птомаинами. К примесям относятся бактериальные токсины и ряд продуктов синтеза, образующихся в трупном материале под влиянием бактериальных ферментов.
Описанные выше гнилостные процессы происходят в трупах в основном без
доступа воздуха (в могилах). Однако в отдельных случаях трупы могут находиться и на поверхности или в местах, в которые хорошо проникает кислород воздуха. В этих случаях гниение трупов происходит под влиянием ферментов аэробных бактерий. Такие процессы разложения трупов называются тлением.
2. Тление – этот вид гниения трупов в основном происходит под влиянием
аэробных бактерий при доступе воздуха и небольшой влажности. Тление происходит значительно быстрее, чем гниение трупов в могилах.
При тлении в трупах образуются вещества, которые по химическому составу
отличаются от веществ, образующихся при гниении трупов в могилах без доступа воздуха. При отсутствии воздуха в трупах при гниении образуется большее число соединений, чем при тлении. Кроме этого, многие соединения, образующиеся при гниении без доступа воздуха, являются более токсичными, чем вещества, образующиеся при тлении. В процессе тления происходит быстрое обезвоживание трупов и создаются условия для появления червей, которые могут объедать труп до скелета, и плесневых грибов.
В зависимости от условий разложения может происходить образование
жировоска или мумификация трупов.
3. Жировоск является своеобразным состоянием тканей трупов, возникающим в
результате взаимодействия жирных кислот с солями щелочноземельных и щелочных металлов в условиях повышенной влажности (в воде, во влажной почве), при недостаточности или отсутствии воздуха. При указанных условиях происходит процесс мацерации, при котором отслаивается эпидермис, а затем через лишенную эпидермиса кожу в труп проникает вода, кот. вымывает кровь и ряд веществ из тканей, а затем происходит омыление жиров в трупах. Жиры разлагаются на глицерин и жирные кислоты. Глицерин и олеиновая кислота вымываются из тканей трупов водой, а пальмитиновая и стеариновая кислоты с солями щелочноземельных и щелочных металлов образуют соли (мыла), которые и составляют жировоск (представляет собой твердую мылообразную или творожистую массу)
В результате образования жировоска труп сохраняет внешнюю форму. Внутренние
органы трупа, находящегося в состоянии жировоска, отсутствуют. На их месте обнаруживаются комки воскообразной массы. При судебно-медицинской экспертизе трупов или их частей, находящихся в состоянии жировоска, можно обнаружить следы ранее причиненных повреждений (огнестрельных ран, порезов и др.). В жировоске долгое время могут сохраняться и некоторые яды. Таким образом, жировоск является одним из видов естественной консервации трупов.
4. Мумификация — полное высыхание трупов. Этот процесс происходит при
сухом воздухе, повышенной температуре и хорошей вентиляции. В этих условиях прекращаются процессы гниения и происходит высыхание трупов. В результате мумификации уменьшается объем и масса трупов, их мягкие ткани уплотняются и сморщиваются, кожа приобретает буровато-коричневую окраску и пергаментный вид.
Трупы взрослых мумифицируются в течение 3-6 мес
Трупы новорожденных за 3-4 недели.
В мумифицированных трупах длительное время могут сохраняться некоторые яды, вызвавшие отравления.
На основании литер. данных установлено, что в результате разложения трупов
может образовываться около 1300 различных соединений. Многие из этих соединений дают такие же реакции, как и некоторые вещества, подлежащие исследованию при судебно-химическом анализе биологического материала на наличие ядов.
Образование этих веществ в трупах происходит поэтапно. На каждом этапе
гниения трупов образуется определенное число продуктов разложения, которые подвергаются дальнейшим превращениям. Хим. состав соединений, образующихся на данном этапе, зависит от времени разложения трупного материала, температуры, наличия влаги, доступа воздуха, бактериальной флоры, состава органов и тканей, подвергающихся разложению, и от ряда других факторов.
Учитывая, что со временем число продуктов разложения трупного материала
увеличивается, анализ этого материала на наличие ядов должен производиться через
1-2 сут после наступления смерти. Однако в ряде случаев в судебно-химические лаборатории на анализ поступают органы трупов и биологические жидкости (кровь, моча), уже подвергшиеся гнилостным изменениям.
Это объясняется следующим:
Иногда трупы обнаруживаются только через несколько суток или месяцев после наступления смерти, а затем подвергаются вскрытию
В ряде случаев возникает необходимость производить эксгумацию трупов (извлечение из земли погребенных трупов для судебно-медицинского и судебно-химического исследований).