Глава 10. Отравляющие и высокотоксичные вещества общеядовитого действия

организмом кислорода. Нормальная скорость кровотока составляет 50—60 мл/мин/100 г ткани, а скорость поглощения 0₂ — 3,5 мл/мин/100 г ткани. Собственно нервные клетки составляют 5% от общей массы мозга, но по­требляют 25% 0₂, потребляемого мозгом (нейрон — 350—450 мкл Ог/мин; глиальные клетки — 60 мкл Ог/мин). До 90% вырабатываемой и потребля­емой энергии расходуется на поддержание электрохимического градиента возбудимых мембран и метаболизм биологически активных веществ, уча­ствующих в передаче нервных импульсов. Неудивительно, что сознание, как функциональный феномен, утрачивается уже в течение несколько се­кунд полной аноксии мозга. Необратимые изменения нейронов наступают позже, спустя 4—5 мин после полного прекращения снабжения мозга кис­лородом. Другие органы и ткани, расходующие энергию в основном на обеспечение пластического обмена (процессы синтеза и разрушения структурных элементов живого), способны переживать (хотя и с наруше­ниями функций) нехватку кислорода в течение нескольких часов.

Токсиканты, избирательно нарушающие кислородтранспортные фун­кции крови, обладают высокой токсичностью.

10.1.1.1. Овтв, образующие карбоксигемоглобин

Карбоксигемоглобин образуется при действии на организм монооксида углерода (СО), так называемого угарного газа, а также при отравлении некоторыми карбонилами металлов, которые, попав в организм, разру­шаются с образованием СО. В недалеком прошлом тетракарбонил никеля [Ni(CO)4] и пентакарбонил железа [Fe(CO)s] изучались на предмет воз­можности создания на их основе боевых отравляющих веществ.

10*1.1.1.1. Карбонилы металлов

Соединения металлов с СО называются карбонилами металлов. Их при­меняют в некоторых областях химической промышленности. Из множе­ства соединений особый интерес представляют пентакарбонил железа и тетракарбонил никеля — вещества, легко разлагающиеся с образованием СО. Оба токсиканта представляют собой бесцветные летучие жидкости (максимальная концентрация в воздухе — более 300 г/м³), пары которых примерно в 6 раз тяжелее воздуха (могут образовывать нестойкие зоны заражения). Плохо растворяются в воде; хорошо — в липидах.

Действуют как ингаляционно, так и через неповрежденную кожу (в крови разрушаются с образованием СО).

В зонах заражения возможны два варианта поражения — собственно веществами и продуктами их разложения. Собственно вещества обладают свойствами пульмонотоксикантов (см. выше). Тяжелое поражение со­провождается развитием (в течение 10—15 ч) токсического отека легких. Токсичным продуктом разложения веществ является оксид углерода, особенности действия которого представлены ниже.

10.1.1.1.2. Оксид углерода (со)

Оксид углерода является продуктом неполного сгорания углерода. Он об­разуется в качестве примеси везде, где происходит горение углеродсодер-жащего топлива (топка печей, эксплуатация двигателей внутреннего сго­рания и т. д.). Массовые поражение угарным газом возможны в очагах пожаров и при накоплении вещества в плохо вентилируемых пространст­вах — помещениях, туннелях, шахтах и т. д., где действует источник его образования.

Физико-химические свойства

СО — бесцветный газ, не имеющий запаха, с низкой плотностью по воздуху (0,97). Кипит при -191,5° С и замерзает при —205, Г С. В воде и плазме крови растворяется мало (около 2% по объему), лучше в спирте. Смесь СО с воздухом способна взрываться. Плохо сорбируется активиро­ванным углем и другими пористыми материалами. Оксид углерода как соединение с двухвалентным атомом углерода является восстановителем и может вступать в реакции окисления. На воздухе горит синим пламе­нем с образованием диоксида углерода. При нормальной температуре превращение СО в С0₂ идет при участии катализаторов, например гопка­лита [смеси двуокиси марганца (60%) и окиси меди (40%)]. Поскольку газ легче воздуха, зоны нестойкого химического заражения на открытом про­странстве могут формироваться лишь в очагах обширных пожаров.

Токсичность

Чувствительность людей к оксиду углерода колеблется в довольно ши­роких пределах. Она зависит от многих факторов: от длительности экспо­зиции, степени физической нагрузки в момент действия яда, от температу­ры внешней среды и состояния организма. Отравление наступает быстрее и протекает тяжелее при анемиях, авитаминозах, у истощенных людей. Пребывание в атмосфере, содержащей 0,01 об. % СО (0,2 мг/л), при физи­ческой нагрузке допустимо не долее 1 ч. После этого появляются признаки отравления. Отчетливая клиническая картина острого поражения развива­ется при содержании СО в воздухе более 0,1 об. %.

Токсикокинетика

Единственный способ поступления газа в организм — ингаляцион­ный. Оксид углерода, при вдыхании зараженного им воздуха, легко прео­долевает легочно-капиллярную мембрану альвеол и проникает в кровь. Скорость насыщения крови оксидом углерода увеличивается при повы­шении его парциального давления во вдыхаемом воздухе, усилении внешнего дыхания и интенсификации легочного кровообращения (уве­личиваются при физических нагрузках). По мере увеличения концентра­ции яда в крови скорость резорбции замедляется. При достижении рав­новесия в содержании СО в альвеолярном воздухе и в крови дальнейшее поступление его в организм прекращается.

Выделение оксида углерода из организма при обычных условиях про­исходит в неизмененном состоянии также через легкие. Период полувы­ведения составляет 2—4 ч.

Основные проявления интоксикации

Раздражающим действием оксид углерода не обладает. Контакт с ве­ществом проходит незамеченным. Тяжесть клинической картины отрав­ления угарным газом определяется содержанием СО во вдыхаемом возду­хе, длительностью воздействия, потребностью организма в кислороде, интенсивностью физической активности пострадавшего. По степени тя­жести интоксикации принято делить на легкие, средние и тяжелые.

Легкая степень отравления формируется при действии относительно невысоких концентраций яда. Она развивается медленно (порой в тече­ние нескольких часов) и характеризуется сильной головной болью, голо­вокружением, шумом в ушах, потемнением в глазах, понижением слуха, ощущением «пульсации височных артерий», тошнотой, иногда рвотой. Нарушается психическая деятельность: пораженные теряют ориентиров­ку во времени и пространстве, могут совершать немотивированные по­ступки. Отмечается повышение сухожильных рефлексов. У отравленного развиваются тахикардия, аритмия, повышается артериальное давление. Возникает одышка — признак компенсаторной реакции организма на развивающуюся гипоксию. Однако в результате одышки увеличивается количество выдыхаемого диоксида углерода (С0₂), развивается газовый алкалоз. Кроме того, учащение дыхания при нахождении человека в отравленной зоне является дополнительным фактором, ускоряющим по­ступление оксида углерода в организм.

Легко пораженный СО утрачивает боеспособность. Однако при прекра­щении поступления яда в организм все перечисленные симптомы отравле­ния в течение нескольких часов проходят без каких-либо последствий.

При продолжительном поступлении оксида углерода в организм или при действии его в более высоких концентрациях развивается отравление средней степени тяжести, характеризующееся более выраженными про­явлениями интоксикации, большей скоростью их развития. Нарушается координация движений. Сознание затемняется, развиваются сонливость и безразличие к окружающей обстановке, появляется выраженная мы­шечная слабость. Слизистые оболочки и кожа приобретают розовую окраску. Могут развиваться фибриллярные подергиваний мышц лица. Возможно повышение температуры тела до 38—40° С. Одышка усиливает­ся, пульс учащается. Артериальное давление после кратковременного подъема, связанного с возбуждением симпатико-адреналовой системы и выбросом катехоламинов из надпочечников, снижается. Этот эффект объясняют прямым действием СО и рефлекторной реакцией (с хеморе-цепторов каротидного синуса) на центры регуляции сосудистого тонуса.

Прогрессирующая гипоксия активирует процессы анаэробного глико­лиза, о чем свидетельствует активация ряда ферментов (альдолазы, дегид-рогеназы-3-фосфоглицеринового альдегида, лактатдегидрогеназы). В резу­льтате в организме накапливаются молочная и пировиноградная кислоты.

15Q

151

Это способствует развитию метаболического ацидоза, который приходит на смену газовому алкалозу.

При отравлении средней степени тяжести в большинстве случаев через несколько часов (до суток) после прекращения действия яда состояние по­страдавших существенно улучшается, однако довольно долго сохраняются тошнота, головная боль, сонливость, склонность к головокружению, шат­кая походка.

Тяжелое отравление характеризуется быстрой потерей сознания, по­явлением признаков гипертонуса мышц туловища, конечностей, шеи и лица (ригидность затылочных мышц, тризм жевательной мускулатуры). На высоте токсического процесса могут развиться судороги клонико-то-нического характера. Кожные покровы и слизистые оболочки приобрета­ют ярко-розовый цвет (признак высокого содержания карбоксигемогло-бина в крови). Если в этот период пострадавший не погибает, судороги прекращаются, но развивается кома: утрачиваются рефлексы, мышцы расслабляются. Дыхание становится поверхностным, неправильным. Зрачки расширены, на свет не реагируют. Пульс частый, слабого напол­нения, артериальное давление резко снижено. При регистрации биоэлек­трической активности сердца на электрокардиограмме определяются экстрасистолия, нарушение внутрисердечной проводимости, признаки диффузных и очаговых мышечных изменений, острой коронарной недо­статочности. Изменения в мышце сердца, регистрируемые на ЭКГ, отча­сти обусловлены изменением электролитного состава крови: увеличива­ется содержание кальция и магния, уменьшается содержание натрия и калия. В связи с сужением периферических сосудов происходит перепол­нение кровью внутренних органов и полых вен. Развиваются застойные явления, затрудняющие работу сердца.

В крови, вследствие рефлекторного сокращения селезенки, увеличи­вается до 6—7* 10¹²/л количество эритроцитов, развиваются лейкоцитоз со сдвигом формулы крови влево, относительная лимфопения и эозино-пения. Растет содержание мочевины в крови. В таком состоянии отрав­ленный может пребывать несколько часов, и при нарастающем угнете­нии дыхания с прогрессирующим падением сердечной деятельности наступает смертельный исход. При благоприятном течении отравления и своевременном оказании медицинской помощи симптомы интоксика­ции исчезают, и через 3—5 дней состояние пострадавшего нормализуется. Изменения ЭКГ при тяжелых отравлениях порой выявляются в течение нескольких недель и даже месяцев.

В случае высокого содержания во вдыхаемом воздухе оксида углерода (до нескольких процентов) на фоне пониженного парциального давления 0₂ (до 17—14%) при выполнении физической нагрузки, сопровождаю­щейся усиленным газообменом (ситуация, возникающая при пожарах, взрывах боеприпасов в замкнутых пространствах и т. д.), развивается мол­ниеносная форма отравления (Другов Ю. В., 1959). Пораженные быстро теряют сознание. Возможны кратковременные судороги, за которыми наступает смерть или развивается тяжелая кома. Прогноз неблагоприят­ный, если коматозное состояние продолжается более двух суток.

Выделяют также синкопальную форму интоксикации. По данным Б. И. Предтеченского, эта разновидность поражения составляет до 10-20% всех случаев отравления и развивается у лиц с нарушенными механизма­ми регуляции гемодинамики. При этом варианте течения отравления на­блюдается резкое снижение артериального давления, сознание быстро утрачивается, кожные покровы и слизистые оболочки становятся блед­ными («белая асфиксия»). Развившееся коллаптоидное состояние может продолжаться несколько часов. Возможен смертельный исход от парали­ча дыхательного центра.

Осложнения острой интоксикации

При отравлениях тяжелой степени могут наблюдаться осложнения, которые снижают дееспособность или полностью лишают человека рабо­тоспособности в течение длительного времени. Чаще эти осложнения развиваются не сразу после отравления, а по прошествии нескольких дней или даже недель. К таким осложнениям относятся деструктивные процессы в ткани мозга, приводящие к формированию стойких наруше­ний функций центральной нервной системы (ослабление памяти, неспо­собность к умственному напряжению, изменения психической деятель­ности). Нарушения со стороны периферической нервной системы харак­теризуются невритами, радикулитами, парестезии. Иногда развиваются параличи и парезы конечностей. Возможны расстройства зрения, слуха, обоняния и вкуса. Тяжелое отравление часто осложняется пневмонией и отеком легких, вследствие нарушения легочного кровообращения и сер­дечной недостаточности, а также рабдомиолизом с последующей острой почечной недостаточностью.

Механизм токсического действия

Оксид углерода in vitro активно взаимодействует с многочисленными гем-содержащими протеидами (гемоглобин, миоглобин, цитохромы и т. д.) при условии, что железо, входящее в структуру порфиринового кольца их простетической группы, находится в двухвалентном состоя­нии. Связь двухвалентного железа с СО — обратима. С трехвалентным железом вещество не взаимодействует.

Оксид углерода, проникший в кровь, вступает во взаимодействие с ге­моглобином (Но) эритроцитов, образуя карбоксигемоглобин (НЬСО), не способный к транспорту кислорода. Развивается гемтеский тип гипок­сии. Оксид углерода способен взаимодействовать как с восстановленной (Но), так и с окисленной (НЬО) формой гемоглобина, поскольку в обеих формах железо двухвалентно.

НЬО + СО ===== НЬСО + о К-1

К* = К₊₁/К_, — Константа Дугласа; К*= 300

Степень сродства токсиканта к гемоглобину может быть охарактери­зована константой равновесия реакции взаимодействия (константа Дуг­ласа). Установлено, что у человека, хотя скорость присоединения СО к гемоглобину в 10 раз ниже скорости присоединения кислорода, скорость диссоциации карбоксигемоглобина приблизительно в 3600 раз меньше соответствующей скорости для оксигемоглобина. Поэтому относитель­ное сродство НЬ к СО примерно в 300 раз выше, чем к кислороду. Вели­чина константы Дугласа у животных разных видов различна (у лошади — 240, канарейки — 100, кролика — 40). В состоянии равновесия СО, в кон­центрации 1 объемная часть на 1000 объемных частей воздуха, превраща­ет 50% гемоглобина крови человека в карбоксигемоглобин. Как правило, в реальных условиях концентрация 0,1 % СО во вдыхаемом воздухе обу­словливает образование около 10% карбоксигемоглобина в крови.

Количество карбоксигемоглобина, образовавшегося в крови в начале воздействия яда, может быть рассчитано по формуле Лилиенталя (1946):

% НЬСО = (pCO't«MOfl)«0,05,

где рСО — парциальное давление СО во вдыхаемом воздухе в мм рт. ст.; t — время экспозиции в минутах; МОД — минутный объем дыхания в литрах.

Поскольку карбоксигемоглобин не в состоянии переносить кислород а от легких к тканям, существует тесная корреляция между его уровнем в крови и выраженностью клинической картины отравления. Экспозиция \ 0,5% СО в течение часа при умеренной физической активности сопро- | вождается образованием 20% карбоксигемоглобина, при этом пострадав- ший начинает испытывать неприятные ощущения, предъявляет жалобы | на головную боль. Интоксикация средней степени тяжести развивается I при содержании крабоксигемоглобина 30—50%, тяжелая — около 60% и | выше. Смертельные исходы при отравлении СО в эксперименте на жи- ? вотных наблюдаются при уровне НЬСО в крови — 60—70%. Вместе с тем ^] механическое удаление 70% гемоглобина или ингаляция воздуха с пони- ^ женным парциальным давлением 0₂ (и снижение тем самым содержания } НЬО до уровня 30%) к смерти экспериментальных животных не приво- дят. Это наблюдение косвенно указывает на наличие дополнительных | механизмов токсического действия СО. По существующим представле- ниям они состоят в следующем. i

Во-первых, оксид углерода не только выключает из транспорта 0₂ | часть гемоглобина, но также нарушает явление гем-гем взаимодействия, \ затрудняя тем самым процесс диссоциации НЬО в крови отравленного и \ передачу транспортируемого кислорода тканям (Л. А. Тиунов, В. В. Кус- тов, 1969). Эффект еще более усиливается по мере развития интоксика- ции и понижения парциального давления С0₂ в крови и тканях (эффект i Бора). I

Во-вторых, СО взаимодействует не только с гемоглобином, но также с целым рядом различных цитохромов (цитохромом «а», цитохромом «С», цитохромом Р-450 и т. д.), угнетая тем самым биоэнергетические процес­сы в тканях (развивается гистотоксический тип гипоксии — см. ниже).

Поскольку валентность железа тканевых цитохромов переменна, они ста­новятся уязвимыми для действия токсиканта при переходе в состояние Fe⁺². Это состояние наиболее вероятно в условиях снижения парциаль­ного давления кислорода в тканях (при гипоксии). Так, установлено, что экспериментальные животные, находящиеся под воздействием газовой смеси 3 атм. кислорода и I атм. оксида углерода, не погибают, хотя при этих условиях практически весь НЬ превращается в НЬСО. Тем не менее тканевые цитохромы резистентны к действию СО (железо находится пре­имущественно в трехвалентной форме), а растворенного в плазме крови кислорода оказывается достаточно, чтобы удовлетворить потребность в нем тканей. При изменении соотношения газовой смеси — 3 атм. кисло­рода и 2 атм. оксида углерода — животные погибают, несмотря на то что количество растворенного в плазме крови кислорода остается таким же, как в первом опыте. Развитие интоксикации в этом случае можно объяс­нить угнетением системы цитохромов — нарушением тканевого дыхания.

Наконец, СО активно взаимодействует с миоглобином (сродство в 14—50 раз выше, чем к кислороду), пероксидазой, медь-содержащими ферментами (тирозиназа) тканей. Миоглобин (мышечный пигмент — аналог гемоглобина, состоящий из одной молекулы глобина, связанной с гемом) в организме выполняет функцию депо кислорода, а также значи­тельно ускоряет диффузию кислорода в мышечной ткани. Взаимодейст­вие оксида углерода с миоглобином приводит к образованию карбокси-миоглобина. Нарушается обеспечение работающих мышц кислородом. Этим отчасти объясняют развитие у отравленных выраженной мышечной слабости.

Определение карбоксигемоглобина в крови

Для уточнения диагноза отравления оксидом углерода производится определение НЬСО в крови различными физико-химическими и химиче­скими методами.

Существуют довольно простые экспресс-методы определения содер­жания НЬСО в крови: проба с разведением, проба с кипячением, проба со щелочью, проба с медным купоросом, проба с формалином. Принцип методов основан на большей устойчивости НЬСО (сохраняет розовую окраску в растворе), в сравнении с НЬО, к денатурирующим воздействи­ям. Их чувствительность находится в пределах 25—40% НЬСО.

Количественное определение содержания НЬСО в крови производят спектрометрическими, фотометрическими, колориметрическими и газо­аналитическими методами. Наиболее чувствительны фотометрический и спектрофотометрический методы, позволяющие определять НЬСО в кро­ви начиная с 0,5—1%.

При необходимости направления проб в лабораторию для определе­ния наличия НЬСО необходимо исключить контакт содержимого проби­рок с воздухом, например, путем наслаивания вазелинового масла.

Мероприятия медицинской защиты |

Специальные санитарно-гигиенические мероприятия:

• использование индивидуальных технических средств защиты ¹ (средства защиты органов дыхания; при применении карбонилов i металлов — средства защиты органов дыхания и кожи) в зоне хи- ^: мического заражения.

Специальные профилактические медицинские мероприятия:

• применение антидота перед входом в зону пожара;

• проведение санитарной обработки пораженных карбонилами металлов на передовых этапах медицинской эвакуации.

Специальные лечебные мероприятия:

• своевременное выявление пораженных; ,i

• применение антидотов и средств патогенетической и симптома­тической терапии состояний, угрожающих жизни, здоровью, > дееспособности, в ходе оказания первой (само- и взаимопо- ' мощь), доврачебной и первой врачебной (элементы) помощи по- J страдавшим;

• подготовка и проведение эвакуации.

Медицинские средства защиты i

Сразу после удаления пораженного из зараженной атмосферы начина- 'i ется процесс спонтанного выведения СО из организма, постепенно вое- 1 станавливаются свойства гемоглобина и тканевых ферментов. Специфиче­скими противоядиями при отравлении СО являются вещества, ускоряю- | щие этот процесс: кислород (Н. Н. Савицкий и др.) и ацизол (Л. А. Тиунов ; и др.).

Кислород. В связи с тем что СО обратимо связывается с гемоглобином ^] и при этом конкурирует за участок связывания (двухвалентное железо , гема) с кислородом, увеличение парциального давления последнего во ' вдыхаемой смеси (вдыхание чистого кислорода) способствует ускорению \ диссоциации образовавшегося карбоксигемоглобина и усиленному выве- :\ дению яда из организма отравленного (скорость элиминации возрастает в 3-4 раза). При ингаляции 0₂ под повышенным давлением (0,5-2 атмо­сферы избыточной), кроме того, увеличивается количество кислорода, | транспортируемого плазмой крови в форме раствора, снижается чувстви- \ тельность тканевых цитохромов к ингибиторному действию СО, что так­же способствует устранению явлений кислородного голодания, нормали­зации энергетического обмена.

Ингаляцию кислорода (или кислородо-воздушных смесей) с помощью имеющихся на снабжении технических средств (кислородные ингаляторы) следует начинать как можно раньше. В первые минуты рекомендуют вды­хать 100% кислород, затем в течение 1-3 ч — 80-90% кислородо-воздуш-ную смесь, затем — 40-50% смесь кислорода с воздухом. Продолжитель­ность мероприятия определяется степенью тяжести пострадавшего.

Бессознательное состояние, признаки ишемии миокарда, уровень кар­боксигемоглобина в крови выше 60%, дыхательная недостаточность — показания к проведению гипербарической оксигенации (при наличии технических средств).

Ацизол — бис-(1-виниламидазол)-цинкдиацетат — комплексное сое­динение цинка, которое при действии на гемоглобин уменьшает его сродство к оксиду углерода (константа Хила процесса взаимодействия уменьшается с 2,3 до 1,8). Препарат рекомендуют применять внутримы­шечно в форме 6% раствора на 0,5% растворе новокаина в объеме 1,0 мл на человека в возможно более ранние сроки после воздействия СО. В случае тяжелого отравления допускается повторное введение ацизола в той же дозе не ранее чем через 1 ч после первой инъекции.

Симптоматические средства. При легких и средней степени тяжести поражениях позитивный эффект на состояние пострадавших оказывает назначение, наряду с ингаляцией кислорода, средств, возбуждающих ды­хание и сердечную деятельность: кордиамин — 1 мл (п/к), кофеин 10% — 1-2 мл (п/к), вдыхание паров нашатырного спирта. Применение таких средств у тяжелопораженных без одновременно проводимой кислородотера-пии — противопоказано.

При поражении карбонилами металлов, кроме указанного выше, при угрозе развития токсического отека легких необходимо использование средств и методов, применяемых при отравлениях ОВТВ удушающего действия (см. гл. 9. «Отравляющие и высокотоксичные вещества пульмо­нотоксического действия»).