Токсичные дозы зомана и его антидот
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 21.12.2024
Кишечную палочку удалось приспособить для производства антидота против фосфорорганических соединений – ядов, в число которых входят зарин и множество нервно-паралитических боевых отравляющих веществ. Произведённый E.coli фермент способен двое суток сохраняться в крови в количестве, достаточном для защиты мышей от трёхкратной смертельной дозы пестицидов.
По подсчетам Всемирной организации здравоохранения, в мире ежегодно происходит три миллиона случаев отравления пестицидами; более 200 тысяч таких отравлений заканчиваются летальным исходом. Кроме того, в современном неспокойном мире всегда существует угроза случайного или преднамеренного распространения инсектицидов и нервно-паралитических газов, которые специалисты объединяют под названием фосфорорганические соединения.
Воздействие таких соединений на организм приводит к ингибированию в мозгу и диафрагме ацетилхолинестеразы — фермента, катализирующего гидролиз нейромедиатора ацетилхолина до холина и уксусной кислоты. Эта реакция необходима для дезактивации этого нейромедиатора и возврата нейрона в нормальное состояние после его активации.
В результате блокирования ацетилхолинэстеразы перевозбуждение нейронов приводит к так называемому холинергическому кризису: мышцы тела перестают реагировать на возбуждения, посылаемые с помощью ацетилхолина, что приводит к остановке дыхательной системы и параличу. Что случается с человеческим организмом в следующие несколько минут — догадаться несложно.
Для борьбы с отравлениями фосфорорганическими соединениями (ФОС) в настоящее время применяют различные антихолинергетические препараты и оксим — химическое соединение, способное реактивировать ацетилхолинестеразу, а также антиконвульсивное средство атропин. Подобные меры хоть и действенны в критической ситуации, однако могут привести к массе побочных эффектов, нарушающих работоспособность центральной нервной системы и не поддающихся лечению.
Поэтому усилия многих ученых направлены на разработку биологических молекул, нейтрализующих токсичные фосфорорганические соединения.
Антидотом, согласно определению экспертов Международной gрограммы химической безопасности ВОЗ, является препарат, обладающий способностью устранять или ослаблять специфические эффекты ксенобиотика за счет его иммобилизации, в т.ч.
Например, бионейтрализаторы наподобие бутирилхолинэстеразы способны оказать положительный эффект, однако тот факт, что взаимодействовать с каждой молекулой ФОС способна ровно одна большая белковая молекула, заставляет продолжать поиски и разрабатывать каталитические белковые молекулы-нейтрализаторы.
Подобные химические агенты могут быть очень эффективны не только в случаях масштабного отравления в условиях боевых действий или террористических актов, но и для индивидуального лечения людей, случайно подвергшихся действию ФОС, используемых для борьбы с сорняками или насекомыми-вредителями, — пестицидов и инсектицидов. Они могут дезактивировать сотни тысяч токсичных молекул, вновь и вновь вступая в реакцию с ФОС, содержащимися в крови пострадавшего.
В качестве такого агента наиболее подходящим является человеческий фермент параоксоназа 1 (PON1), которая способна гидролизовать широкий круг соединений, в том числе и инсектицидные молекулы — параоксон, диазоксон и хлорпирифосоксон, а также боевые отравляющие вещества — зарин, зоман и VX.
Однако на пути подобного решения проблемы отравления ФОС стоит вопрос быстрого и масштабного синтеза большого числа высокоэффективных каталитических молекул PON1.
Профессор центра генетических исследований Университета американского штата Вашингтон Клемент Фурлонг заставил производить антидоты кишечную палочку.
В 1885 году Эшерих открыл микроорганизм, который получил название Escherichia coli (кишечная палочка). Этот микроорганизм является постоянным обитателем толстого отдела кишечника человека и животных. Кроме Е. coli, в группу кишечных.
В статье, опубликованной в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences Фурлонг описал результаты экстракции натурального человеческого фермента PON1 из культуры Escherichia coli и тестирования фермента в предклинических испытаниях.
Фурлонг поступил на первый взгляд тривиально, попросту привив бактериям человеческий ген PON1Q192, ответственный за синтез фермента параоксоназы. Полученный таким образом фермент он внутривенно вводил мышам, полностью лишённым активности параоксоназы в крови.
Более двух суток фермент поддерживался в крови в концентрации, способной сохранить жизнь своим хозяевам при отравлении пестицидом диаксозоном в концентрации, втрое превышающей среднюю смертельную дозу.
Более того, Фурлонг не ограничился человеческой версией параоксоназы PON1R192. Модифицированный им катализатор rHuPON1K192, в котором в позицию 192-пептидной цепи первичной структуры фермента помещена аминокислота лизин, оказался значительно активнее «оригинала».
Работы Фурлонга, как можно догадаться из их специфики, не являются пионерскими, однако только ему удалось наладить выпуск антидота к сильнейшим отравляющим веществам с помощью бактерий E. coli. Неудачи, которые претерпевали одна за одной конкурирующие лаборатории, обусловлены сложностью подбора методики выращивания «антидотоносных» бактерий: необходимо не только тщательно подобрать питательную среду для них, но и терпеливо дожидаться роста и размножения культуры при пониженной для этих микробов температуре в 37 о С.
Фурлонгу всё это удалось. Остается надеяться, что разработанная американским профессором методика производства антидотов нам и нашим близким никогда не понадобится.
ОСОБЕННОСТИ ТОКСИКОКИНЕТИКИ МЕТАБОЛИТОВ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ G-ТИПА В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ КРЫС ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АНТИДОТНОЙ ТЕРАПИИ
Исследовано влияние антидота пеликсима на возможность определения маркеров фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) G-типа - зарина и зомана в биопробах, полученных в остром эксперименте in vivo после отравления крыс ФОВ в дозах 0.5 ЛД50. Установлено, что введение эквитоксических доз зомана и зарина приводит к снижению активности АХЭ мембран эритроцитов вплоть до 7 дней после отравления. Результат действия пеликсима на восстановление активности ацетилхолинэстеразы (АХЭ) эритроцитов наиболее выражен через сутки после отравления зарином. Регенерация ФОВ из состава белковых аддуктов плазмы крови с помощью фторид-иона в условиях эксперимента была возможна в течение периода до 7-ми дней после отравления зоманом без применения антидотной терапии и 3-х дней с применением терапии; при отравлении зарином - в течение 3-х дней независимо от применения антидота. Влияние антидота на экскрецию продукта гидролиза зарина – О-изопропилметилфосфоната (ИМФК) оказалось значительным, в то время как на экскрецию гидролитического метаболита зомана О-пинаколилметилфосфоната (ПМФК) введение антидота влияния не оказывало. Через сутки после отравления и введения пеликсима ИМФК был идентифицирован в моче на уровне 15.3 нг/мл, в то время как в образцах мочи животных, не получавших антидот, на уровне 55.0 нг/мл; через трое суток ИМФК был определен только в моче животных, получавших антидот, на уровне 4.9 нг/мл. Содержание ПМФК в моче животных, получивших антидот составляло 44 нг/мл через сутки после отравления, без антидота – 53 нг/мл, через 3 суток - 12 и 14 нг/мл, соответственно. Таким образом, влияние антидота на профиль экскреции гидролитических метаболитов значительнее для зарина, чем для зомана.
Ключевые слова
Об авторах
ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России
Россия
ФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России
Россия
Список литературы
1. Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и об его уничтожении, русская версия // Технический Секретариат Организации по Запрещению Химического Оружия.2005; 181 с.
2. Prokofieva D.S., Voitenko N.G., Gustyleva L.K., Babakov V.N., Savelieva E.I., Jenkins R.O., Goncharov N.V. Microplate spectroscopic methods for determination of the organophosphate soman // J. Environ. Monit. 2010; 12(6): 1349-54.
4. Sporty J.L.S., Lemire S.W., Jakubowski E.M., Renner J.A., Evans R.A., Williams R.F., Schmidt J.G., Van der Schans M.J., Noort D., Johnson R. Immunomagnetic separation and quantification of butyrylcholinesterase nerve agent adducts in human serum // Anal. Chem. 2010; 82(15): 6593-600.
7. Бабаков В.Н., Подольская Е.П., Гончаров Н.В., Глашкина Л.М., Краснов И.А., Поляков Н.Б., Войтенко Н.Г., Прокофьева Д.С., Краснов Н.В., А.С. Радилов. Новые маркеры интоксикации фосфорорганическими соединениями в пептидной фракции плазмы крови крыс // Токсикологический вестник. 2010; 2: 31-38.
8. Black R. M. Historical and perspectives of bioanalytical methods for chemical warfare // J. of chromatography B. 2010; 878: 1207–1215.
9. Worek F., Thiermann H., Szinicz L., Eyer P. Kinetic analysis of interactions between human acetylcholinesterase, structurally different organophosphorus compounds and oximes// Biochem. Pharmacol. 2004; 68: 2237–2248.
10. Юдин М. А., Быков В. Н., Никифоров А. С., Сарана М. А. Особенности проявления нехолинолитического действия блокаторов центральных мускариновых рецепторов. Токсикологический Вестник. 2014; 2: 10-15.
11. Петров А.Н., Софронов Г.А., Нечипоренко С.П., Сомин И.Н. Антидоты фосфорорганических отравляющих веществ // Рос. хим. ж. 2004; 48 (2): 110-116.
13. «Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита» / Под ред. С.А. Куценко. – С.А. Куценко. – СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2004
14. Корягина Н.Л., Савельева Е.И., Уколов А.И., Прокофьева Д.С., Хлебникова Н.С., Орлова Т.И., Уколова E.С., Радилов А.С., Гончаров Н.В. Возможности химико-токсикологического анализа при моделировании острого отравления веществом VR и антидотной терапии карбоксимом // Токсикологический вестник. 2016; 2: 8 – 18.
15. Корягина Н.Л., Савельева Е.И., Хлебникова Н.С., Копейкин В.А., Конева В.Ю., Радилов А.С. Особенности анализа фосфорорганических отравляющих веществ, реактивированных из состава аддуктов с белками крови при установлении факта воздействия химического оружия // Токсикологический вестник. 2014; 4: 39-46.
16. Савельева Е.И., Корягина Н.Л., Копейкин В.А., Сорокоумов П.Н., Конева В.Ю. Методика измерений массовых концентраций фосфорорганических веществ, реактивированных из состава аддуктов, в плазме крови методом газовой хромато-масс-спектрометрии. Свидетельство об аттестации № 222.0255/01.00258/2014 от 22.10.14 г.
17. Каракашев Г.В., Криворотова Н.В., Морозова Т.Е., Корягина Н.Л., Савельева Е.И., Копейкин В.А. Методика измерений массовых концентраций О-алкилметилфосфонатов в моче методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемным масс-селективным детектированием. Свидетельство об аттестации № 222.0183/01.00258//2012 от 02.08.2012. ФР.1.39.2012.13710.
18. Савельева Е.И., Густылева Л.К., Орлова О.И., Хлебникова Н.С., Корягина Н.Л., Радилов А.С. Современные методы идентификации и количественного определения фосфорорганических отравляющих веществ (Обзор) // Журнал прикладной химии. 2014; 87 (8):1017-1027.
19. Polhuijs M, Langenberg JP, Benschop HP. New method for retrospective detection of exposure to organophosphorus anticholinesterases: application to alleged sarin victims of Japanese terrorists. Toxicol Appl Pharmacol. 1997;146: 156–161.
20. Polhuijs M, Langenberg JP, Noort D, Hulst AG, Benschop HP. Retrospective detection of exposure to organophosphates: analyses in blood of human beings and rhesus monkeys. In: Sohns T, Voicu VA, eds. NBC Risks: Current Capabilities and Future Perspectives for Protection. Dordrecht, Holland, the Netherlands: Kluwer Academic Publishers; 1999: 513–521
21. McGuire M., Jakubowski E.M., Thomson Jr.S.A. Monitoring of Biological Matrices by GC-MS-MS for Chemical Warfare Nerve Agent Detection // Spectroscopy. 2011; Special Issues Apr 01: 1-7.
22. Voicu VA, Bajgar J, Medvedovici A, Radulescu FS, Miron DS. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of some oximes and associated therapeutic consequences: a critical review. J Appl Toxicol. 2010; 30(8):719-29.
23. Белинская Д.А., Шмурак В.И., Прокофьева Д.С., Гончаров Н.В. Исследование связывания зомана с альбумином методами молекулярного моделирования // Токсикологический Вестник.2012; 6: 13-19.
24. Белинская Д.А., В.И. Шмурак, Д.С. Прокофьева, Н.В. Гончаров. Сывороточный альбумин: поиск новых сайтов взаимодействия с фосфорорганическими соединениями на примере зомана // Биоорганическая химия. 2014; 40(5): 541-549.
26. Гончаров Н.В., Д.А. Белинская, А.В. Разыграев, А.И. Уколов. О ферментативной активности альбумина // Биоорганическая химия. 2015; 41(2): 131-144.
27. Adams T.K., Capacio B.R., Smith J.R., Whalley C.E, Korte W.D. The application of the fluoride reactivation process to the detection of sarin and soman nerve agent exposures in biological samples // Drug chem.. toxicol. 2004; 27(1): 77-91.
28. Shih ML, McMonagle JD, Dolzine TW, Gresham VC. Metabolite pharmacokinetics of soman, sarin and GF in rats and biological monitoring of exposure to toxic organophosphorus agents. J Appl Toxicol. 1994; 14(3):195-9.
29. Czerwinski SE, Skvorak JP, Maxwell DM, Lenz DE, Baskin SI. Effect of octanol:water partition coefficients of organophosphorus compounds on biodistribution and percutaneous toxicity. J Biochem Mol Toxicol. 2006;20(5):241-6.
30. Корягина Н.Л., Савельева Е.И., Хлебникова Н.С., Уколов А.И., Уколова Е.С., Каракашев Г.В., Радилов А.С. Хроматомасс-спектрометрическое определение алкилметилфосфоновых кислот в моче // «Масс-спектрометрия». 2015; 12(4): 236-246.
31. Munro N. B., Talmage S.S., Griffin L.C., Waters A.P., Watson A.P., King J.F., Hauschhild V. The sourses, fate, and toxicity of chemical warfare agent degratanion products // Environ. Health Perspect. 1999; 107(12): 933-974.
32. Riches J., Morton I., Read R.W., Black R.M. The trace analysis of alkyl alkylphosphonic acids in urine using gas chromatography-ion trap negative ion tandem mass spectrometr // J. Chromatogr. B. 2005. 816 (1-2): 251-258.
33. Noort D., Hulst A.G., Platenburg D.H.J.M., Polhuijs M., Benschop H.P. Quantitative analysis of O-isopropyl methylphosphonic acid in serum samples of Japanese citizens allegedly exposed to sarin: estimation of internal dosage // Arch. Toxicol. 1998; 72 (10): 671-675.
35. Nakajima T., Sasaki K., Ozawa H., Sekijima Y., Morita H., Fukushima Y. and Yanagisawa N. Urinary metabolites of sarin in a patient of the Matsumoto sarin incident // Arch. Toxicol. 1998; 72(9): 601-603.
36. Riches J, Morton I, Read RW, Black RM. The trace analysis of alkyl alkylphosphonic acids in urine using gas chromatography-ion trap negative ion tandem mass spectrometry // J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2005; 816(1-2): 251-258.
38. Гончаров Н.В., Прокофьева Д.С., Сорокоумов П.Н. Взаимодействие химических веществ с белками плазмы крови: методологические проблемы фармакои токсикокинетики // Токсикологический Вестник. 2013; 4: 11-16.
39. Xie S, Borazjani A, Hatfield MJ, Edwards CC, Potter PM, Ross MK. Inactivation of lipid glyceryl ester metabolism in human THP1 monocytes/macrophages by activated organophosphorus insecticides: role of carboxylesterases 1 and 2. Chem Res Toxicol. 2010; 23(12):1890-1904.
40. Курдюков И.Д., Шмурак В.И., Надеев А.Д., Войтенко Н.Г., Прокофьева Д.С., Гончаров Н.В. «Эстеразный статус» организма при воздействии токсических веществ и фармпрепаратов // Токсикологический Вестник. 2012; 6: 6-13.
41. Maxwell DM. The specificity of carboxylesterase protection against the toxicity of organophosphorus compounds. Toxicol Appl Pharmacol. 1992;11
«Если антидота нет, уменьшить действие яда невозможно, люди должны были умереть»
Эксперт по химическому оружию Антон Уткин — о расследовании отравления в Солсбери
Фото: Toby Melville, Reuters
— Скотленд-Ярд сообщил, что Юлия Скрипаль пришла в сознание неделю назад, она уже делает заявления, даже появился вроде бы ее телефонный разговор, хотя подлинность записи не подтверждена. При этом многие химики, в том числе те, кто работал над «Новичком», говорили, что там поражение фатальное, и даже если человек останется в живых, с его организмом происходят какие-то необратимые изменения. В принципе применение нервно-паралитического боевого вещества оставляет ли какие-то шансы на выживание?
— Первое: никто никогда еще не подтвердил, что вещества типа «Новичок» являются боевыми. Боевое отравляющее вещество обладает целым рядом параметров, и токсичность не является главным из них — является важным, но не главным. Вещество иприт — боевое отравляющее вещество — более чем в сто раз менее токсично. У него есть целый ряд разных характеристик, которые делают его боевым — физическое состояние, температура плавления и кипения, стойкость, способность к гидролизу, способность проникать в организм человека и прочие. Таких характеристик масса, значительное количество. И пока эти характеристики не подтверждены, называть его «боевым» преждевременно.
Второе – достаточно хорошо изучен вопрос об отравлении боевыми отравляющими веществами типа зарин, зоман и VX. Если создаются боевые концентрации, то человек может погибнуть в результате поражения этими отравляющими веществами. Но человек может не погибнуть. Пример — теракт в токийском метро. Известно, что там было значительное количество пораженных, но часть людей осталась жива. Таких примеров, в общем-то, достаточно много. Я уже не говорю о примерах в Сирии. Поэтому говорить, что все должны умирать обязательно, как бы не очень серьезно.
Разговоров ходит много, сегодня у нас большое количество «отцов "Новичка"», но никаких серьезных документов относительно «Новичка» нет. Поэтому говорить о его токсических свойствах, о том, как протекает отравление, невозможно. Я вам скажу так: если человек случайно по ошибке выпьет даже несколько миллилитров, скажем, хлорофоса или дихлофоса, он может отравиться и умереть — это нервно-паралитические отравляющие вещества.
Химик Вил Мирзаянов в интервью “Ъ FM” — об истории «Новичка»
Есть ли антидоты? Ответ: есть. Есть антидоты специфические, есть общие. Атропин является общим антидотом, поэтому если идентифицировали, что произошло отравление нервно-паралитическим отравляющим веществом, вы первым делом вводите атропин. И с этого момента, так сказать, вы человека практически уже спасаете, даже если у него достаточно высокая степень поражения. В этом смысле заявления о том, что антидота против «Новичка» нет, для меня выглядят несерьезными. Что такое антидот? Антидот — это противоядие. Противоядие — это вещество или какой-то медицинский препарат, который позволяет уменьшить действие яда на организм. Если противоядия нет, уменьшить действие яда никак невозможно, люди должны были умереть. Они не умерли, значит, применялись какие-то средства, которые уменьшили действие яда на организм человека. Я уверен, что применялся атропин и другие средства. И тот факт, что Юлия Скрипаль разговаривает, а сержант Бейли уже, как я понимаю, вышел на работу, только подтверждает мои слова.
— Я правильно понимаю: необязательно было знать, какое именно вещество подействовало на Скрипалей, чтобы дать атропин?
— Если идентифицированы признаки поражения — их идентифицировать довольно несложно, — то и последующая атропиновая терапия практически в 100% случаев может применяться.
— Много есть версий, где было применено это отравляющее вещество — то ли ручка двери обработана, то ли гречка, то ли машина, то ли в доме… Сегодня стала известна деталь, что в доме у Скрипалей были домашние животные, морские свинки и кот. Морские свинки, когда ветеринары смогли попасть в квартиру, уже умерли от обезвоживания, а кота ветеринары решили усыпить, потому что у него сильнейший стресс. При этом кремировали всех домашних животных. У нас сразу возникает вопрос: не могли ли эти животные каким-то образом пролить свет на то, каким образом были отравлены люди?
Благодаря чему удалось спасти жизнь полицейского из Солсбери
— Если у вас в доме была какая-то поверхность, имеющая на себе следы отравляющего вещества, то кот, который бродит везде, наверняка в это место подошел, почувствовал незнакомый запах, полизал и должен был умереть. Ему нужна доза во много раз меньше, чем человеку. Если британские спецслужбы не утверждают, что в теле кота были найдены отравляющие вещества, возникают вопросы: каким образом версия об отравлении в стенах дома подтверждается? На самом деле о токсичности вещества мы можем судить, исходя из того, что сержант Бейли поразился в тот момент, когда подошел к Скрипалям. Он же не был в доме Скрипалей, правильно? Он подошел к Скрипалям, увидел, что им плохо, вызвал скорую помощь, и скорая помощь забрала уже их всех троих. Поэтому поражение полицейский получил именно в момент, когда контактировал со Скрипалями. Таким образом, покушение на Скрипалей было совершено ровно в том месте. От момента обнаружения Скрипалей до приезда скорой помощи прошли минуты — мы понимаем, что поражение от отравляющего вещества наступает в течение минут, значит, контакт с отравляющим веществом у всех троих был в парке на скамейке. Значит, все отравляющие вещества, которые находят в доме — на дверной ручке, в вентиляционной системе автомобиля, в ресторане, где бы то ни было еще — никакого отношения к покушению не имеют. Либо это дезинформация, либо вещество подбрасывалось независимо от покушения.
«Отрава века» или открытие доктора Шрадера. Часть 2
Создав новое поколение химического оружия и организовав промышленное изготовление зарина и табуна втайне от союзников по антигитлеровской коалиции, Германия получила явное преимущество перед ними в области химических вооружений. В случае развязывания химической войны с применением табуна, зарина и в какой-то доле зомана перед союзниками встали бы неразрешимые в ходе последних лет войны проблемы защиты войск от этих отравляющих веществ. Ответное применение иприта, фосгена и других отравляющих веществ, составлявших основу их химического арсенала, не обеспечивало получение адекватного эффекта.
Союзные армии не имели необходимых средств защиты от табуна и зарина. Отсутствовали антидоты, газосигнализаторы и дегазирующие растворы. Защитное обмундирование, состоявшее на снабжении союзных армий, было пригодно для защиты тела от паров иприта и люизита, но не обладало изолирующими свойствами от фосфорорганических отравляющих веществ. К счастью для союзных армий, применение против них табуна и зарина не состоялось. До сих пор не раскрыты причины, по которым Германия, обреченная на поражение в войне обычными средствами, не попыталась переломить ход войны в свою пользу с помощью новейшего химического оружия.
После окончания боевых действий, химические арсеналы германии, технологическое оборудование, документация и специалисты были использованы союзниками для организации собственного производства аналогичных БОВ и разработки новых рецептур.
Попавшие в советскую зону оккупации завод по изготовлению табуна и технологическая установка по синтезу зарина были демонтированы и перевезены в Сталинград (ныне Волгоград), где затем было организовано изготовление советского химического оружия по немецкой технологии.
При участии немецких специалистов во главе с Г.Шрадером в США к 1952 году пустили на полную мощность вновь построенный завод по изготовлению зарина в составе армейского Рокки-Маунтинского арсенала (г. Денвер, штат Колорадо).
Успех немецких химиков, открывших табун, зарин и зоман, породил резкое расширение масштабов работ по поиску новых отравляющих веществ, проводимых в США, Советском Союзе и в других странах. Результат не заставил себя долго ждать Уже в 1952 году сотрудником лаборатории химических средств защиты растений английского концерна «Империал кемикл индастриз» доктором Ранаджи Гошем было синтезировано еще более токсичное вещество из класса фосфорилтиохолинов. Англичане, в соответствии с трехсторонним соглашением между США, Великобританией и Канадой по проблеме химического оружия и защиты от него, информацию об открытии нового высокотоксичного вещества передали в Эджвудский арсенал армии США для испытаний и оценок.
На основе полученного Р.Гошем вещества в США было принято на вооружение и начато производство нервно-паралитического БОВ известного под шифром - VX. В апреле 1961 года в США начал работать на полную мощность завод в Нью- Порте (штат Индиана) по производству вещества VX и снаря¬женных им боеприпасов. Годовая производительность завода в год его пуска равнялась 5000 тонн вещества.
В начале 60-х годов производство вещества VX и соответствующих химических боеприпасов было создано и в Советском Союзе, вначале только на химическом комбинате в г.Волгограде, а затем и на новом заводе в г.Чебоксары на Средней Волге.
Наращивание токсичности ОВ во времени Вещество VX токсичнее зарина примерно в 10 раз. Главное отличие вещества VX от зарина и зомана состоит в его особо высоком уровне токсичности при накожной аппликации. Если летальные дозы зарина и зомана при воздействии на кожу в капельно-жидком состоянии равны 24 и 1,4мг/кг соответственно, то аналогичная доза вещества VX не превышает 0,1мг/кг.
Для фосфорорганических отравляющих веществ характерно удачное сочетание высокой токсичности с физико-химическими свойствами, близкими к идеальными. Они представляют собой подвижные жидкости, не затвердевающие при низких температурах, и могут без ограничений применяться в любых погодных условиях. Зарин, зоман и вещество VX характеризуются высокой стабильностью, могут длительно храниться в специальных емкостях и в корпусах средств доставки, допускают диспергирование с помощью взрывчатых веществ, путем термической возгонки и распылением из различных устройств. Зарин, зоман и вещество VX способны вызвать смертельный исход и в случае воздействия на кожу в парообразном состоянии. Летальная доза паров вещества VX при этом в 12 раз ниже, чем у зарина, и в 7,5 — 10 раз ниже, чем у зомана. Отмеченные различия токсикологических характеристик зарина, зомана и вещества VX обусловливают различные подходы к их боевому применению.
Зарин легко переводится в парообразное состояние или аэрозоль и в таком виде пригоден для нанесения ингаляционных поражений, так как обладает довольно незначительной по вели¬чине летальной дозой (75 мг.мин/м3). Дозы такого уровня не составляет труда создавать на площади цели с помощью артиллерийских и авивционных боеприпасов, причем всего за 30 — 60 сек, затрачиваемых личным составом подразделений на надевание противогазов после получения сигнала химической тревоги. При таком способе применения зарин не создает стойкого заражения местности и вооружения, в силу чего он может быть применен против войск противника, находящихся в непосредственном соприкосновении со своими войсками, так как к моменту захвата позиций противника зарин улетучится и опасность поражения своих войск исчезнет. Наоборот, применение зарина в капельно-жидком состоянии не эффективно из-за его летучести и относительно низкой токсичности при воздействии на кожу.
Вещество VX является высококипящей жидкостью. Его можно применять в виде тонкодисперсного аэрозоля для нанесения поражений, подобно зарину, ингаляционным путем, но такое применение вещества VX невыгодно. Наибольший эффект достигается в виде грубодисперсного аэрозоля с целью нанесения поражений, воздействуя на незащищенные участки кожных покровов. Высокая температура кипения и низ¬кая летучесть обусловливают сохраняемость капель вещества VX при дрейфе в атмосфере на десятки километров от места выброса их в атмосферу. Благодаря этому удается создавать площади поражения в 10 и более раз превышающие площади поражения тем же веществом, переведенным в парообразное состояние или в тонкодисперсный аэрозоль.
За время надевания противогаза человек может вдохнуть десятки литров зараженного воздуха. После надевания противогаза воздействие паров и аэрозольных частиц отравляющего вещества на живую силу практически прекращается. Защита от грубодисперсного аэрозоля или капель вещества VX значительно сложнее. В таком случае наряду с защитой органов дыхания (первоочередной защитой) необходима защита все¬го тела от оседающих капель отравляющего вещества. Использование защитных свойств только противогаза и защитного костюма повседневного ношения не обеспечивает защиты, ибо и противогаз, и защитные куртки и брюки сами по себе не закрывают кисти рук, а также части лица и шеи. Постоянное ношение защитных перчаток и подшлемников исключается по физиолого—гигиеническим показателям. К тому же далеко не все операции персонал может выполнять, пользуясь защитными перчатками. Время, затрачиваемое на надевание дополнительных предметов защитной одежды исчисляется 3—5 минутами. За время надевания противогаза, а затем и предметов защитной одежды, на тело человека, на его защищенные и незащищенные кожные покровы в виде грубодисперсного аэрозоля с целью нанесения поражений, воздействуя на незащищенные участки кожных покровов. Высокая температура кипения и низкая летучесть обусловливают сохраняемость капель вещества VX при дрейфе в атмосфере на десятки километров от места выброса их в атмосферу. Благодаря этому удается создавать площади поражения в 10 и более раз превышающие площади поражения тем же веществом, переведенным в парообразное состояние или в тонкодисперсный аэрозоль.
Отравляющие вещества зоман и VX, примененные в аэрозольно-капельном состоянии, вызывают опасное и на длительный срок заражение обмундирования или защитных костюмов, личного оружия, боевых и транспортных машин, инженерных сооружений и местности, что обусловливает сложность проблемы защиты от них. Особенно опасны в этом отношении умеренно стойкие отравляющие вещества, способные вызывать заражение воздуха до опасных пределов и отличающиеся повышенным уровнем токсичности в интервале минимально эффективных доз. Химическое оружие, если отсчет времени вести от первой газобаллонной атаки хлором в апреле 1915 года, существует во¬семь десятилетий. За эти годы токсичность отравляющих веществ по сравнению с примененным в то время хлором возросла примерно в 1900 раз. Многообразие состоящих на вооружении и потенциальных отравляющих веществ, отличающихся друг от друга физико-химическими свойствами и агрегатным состоянием, характером токсического действия и уровнями токсичности, существенно осложняет создание средств противохимической защиты, особенно антидотных препаратов, систем индикации и оповещения. Трудно разрешимые проблемы противохимической защиты сохраняются прежде всего из-за угрозы применения высокотоксичных жидких отравляющих веществ, поскольку они способны наносить поражения не только через органы дыхания, но и при попадании на кожу. Противогазы и комплекты средств защиты кожи, даже новейшие из них, оказывают неблагоприятное воздействие на людей, лишая их нормальной подвижности из-за отягощающего действия и противогаза, и средств защиты кожи, вызывая непереносимые тепловые нагрузки, ограничивая видимость и другие восприятия, необходимые для управления боевыми средствами и общения друг с другом. Из-за необходимости проведения дегазации зараженной техники и персонала в ряде случаев требуется вывод подразделений войск из боя. Бесспорно, что современное химическое оружие представляет собой грозное оружие и, особенно, при его применении против войск, не имеющих надлежащих средств противохимической защиты, может быть достигнут значительный боевой эффект.
В годы «холодной войны», преследуя определенные политические цели, имела место откровенная гиперболизация поражающих свойств отравляющих веществ. Утверждалось, что химическое оружие чуть ли не грозит гибелью всего человечества. Не умаляя действительной опасности для людей, которую создает химическое оружие в случае его массированного применения, следует, однако, внести ясность в степень этой опасности.
Дескать, если в такой-то стране накоплено столько-то тысяч тонн отравляющих веществ, то этим количеством их можно якобы загубить такое число людей, которое подсчитывается путем деления всей массы запасенного отравляющего вещества на величину его одной летальной дозы для одного человека. В случае вещества VX при таком «подсчете» получается, что одна тысяча тонн его угрожает смертью для 10 млрд. человек. Такой подсчет числа ожидаемых жертв химического оружия имел своей целью нагнетание психоза в обществе путем устрашения, в угоду осуществлявшихся политических и идеологических диверсий.
На самом деле, при реальном применении отравляющих веществ далеко не каждая летальная доза примененного вещества находит свою жертву. В этом отношении химическое оружие не составляет исключения. К счастью для людей, далеко не каждая пуля, выпущенная в бою, и не каждый осколок в ходе прошедших войн достигал мишени, в противном случае человечество погибло бы даже от стрелкового оружия.
Величину «коэффициента использования» отравляющих веществ при их боевом применении можно оценить, исходя из рассмотрения следующего сценария. Допустим, химическая атака имеет своей целью уничтожить артиллерийскую батарею противника. В этом случае обстрел химическими снарядами ведется по всей ее огневой позиции, площадь которой по опыту прошлых войн принято считать равной 6 га. Средний списочный со¬став батареи равен примерно 60 человек. Следовательно, в сред¬нем для поражения одного человека обстреливается площадь в 1000 м2. При разрывах химических снарядов и авиабомб происходит заражение воздуха в слое высотой не менее 5 м. Следовательно, для того, чтобы вызвать летальное поражение одного солдата или офицера из состава артиллерийской батареи требуется создать летальные дозы вещества в любой точке воздушно¬го пространства объемом 5 тыс.м3. За время надевания противогаза натренированным персоналом (30-60 сек.) человек может вдохнуть 15—25 л зараженного воздуха. Таким образом, из 5 тыс. м3 зараженного воздуха только десятки литров его по¬падает в дыхательные пути пораженных или десятитысячные до¬ли процента примененного отравляющего вещества. Даже при полной экспозиции, то есть при химическом нападении на незащищенную живую силу, величина «коэффициента использования» примененного отравляющего вещества не превышает тысячных долей процента. Но и при столь низких «коэффициентах», накопленных запасов в мире отравляющих веществ на самом деле было вполне достаточно для того, чтобы уничтожить десятки миллионов человек. Особенно уязвимо гражданское население, не имеющее средств защиты и навыков его использования.
Своего пика развитие химическое оружие достигло в 70-е годы, когда были созданы так называемые бинарные боеприпасы. Корпус бинарного боеприпаса используется в качестве химического реактора, в котором осуществляется заключительная стадия синтеза отравляющего вещества из двух относительно малотоксичных компонентов. Их смешивание в артиллерийских снарядах про¬исходит в момент выстрела, за счёт разрушения из-за огромного ускорения разделительной перегородки, вращательное движение снаряда в канале ствола усиливает процесс смешивания. Переход к бинарным химическим боеприпасам обеспечивает получение очевидных выгод на стадии изготовления, при транспортировке, хранении и последующем уничтожении боеприпасов.
Дальнейшие исследования в области создания перспективных образцов химоружия, не привели к принятию на вооружение принципиально новых видов, обладающих более высоким убойным действием. Новые более токсичные отравляющие вещества получены не были. Реализация программы по бинарному оружию не привела к созданию боеприпасов с повышенной поражающей способностью.Совершенствование велось в области создания новых оптимальных рецептур и средств доставки. Поступление в арсеналы вооружений фосфорорганических отравляющих веществ нервно-паралитического действия знаменовало апогей в развитии химического оружия. Дальнейший прирост его боевой мощи не происходит и не прогнозируется в будущем. Получение новых отравляющих веществ, которые по уровню токсичности превосходили бы современные отравляющие вещества смертельного действия и при этом обладали бы оптимальными физико-химическими свойствами (жидкое состояние, умеренная летучесть, способность наносить поражения при воздействии через кожу, способность впитываться в пористые материалы и лакокрасочные покрытия и др.) не предвидится.
Это, а так же совершенствование обычных вооружений, окончание «холодной войны» и крайне негативное отношение к химическому оружию общественности привело к заключению международной «Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении».
Однако продолжаются работы по синтезу новых веществ и совершенствованию рецептур, не попадающих в список ОВ подлежащих ликвидации. Область применения химического оружия с поля боя переместилась на улицы городов, как «средство борьбы с беспорядками» и в арсеналы спецслужб для «борьбы с терроризмом».
Стоит отметить, что по выводящему из строя действию наиболее активные из наркотических анальгетиков по своему уровню действия достигают эффекта нервно-паралитических ОВ, а некоторые иррианты раздражающего действия превосходят старые удушающие газы. Они вполне способны в случае необходимости заменить собой неконвенционные ОВ.
Токсичные дозы зомана и его антидот
По данным ООН и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) химический терроризм входит в число наиболее опасных для человека и окружающей среды. При совершении данных терактов могут быть использованы отравляющие вещества как промышленного, так и непромышленного производства. Работа посвящена исследованию медико-санитарных последствий химического терроризма, произошедшее с 2011 по 2016 год. Приведена классификация химического терроризма по различным группам токсикантов и их медико-тактической характеристике. Выявлены наиболее опасные химические вещества в каждом исследуемом классе. Рассмотрены вероятные способы осуществления террористических актов с применением различных токсичных химических веществ. Разработаны мероприятия всех видов медико-санитарной помощи в очагах загрязнения химическими веществами раздражающего, пульмонотоксического, общеядовитого, цитотоксического, а также нервно-паралитического действия.
1. Глотов Е.Н., Шарифуллина Л.Р., Козырева А.А. Химический терроризм в социально-политических конфликтах // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. – 2014. – № 2. – С.47-52.
2. Гребенюк А.Н., Сосюкин А.Е., Василюк В.Б., Сидоров Д.А. Организация оказания неотложной медицинской помощи и лечение острых отравлений в Вооружённых силах Российской Федерации // Медицина катастроф. – 2010. – № 4. – С.20-22.
3. Казнин Ю.Ф., Соляников В.Д., Блиндин В.М. Медико-санитарные проблемы химического терроризма // Российский семейный врач. – 2009. – Т.13. – № 2. – С.63-70.
4. Клинические рекомендации по оказанию медицинской помощи при остром ингаляционном поражении токсичными веществами в чрезвычайных ситуациях. – М.: ВЦМК «Защита», 2013. – 48 с.
5. Куценко С.А. и др. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита /С.А. Куценко и др. – СПб.: Фолиант, 2004. – С. 527.
9. Софронов Г.А., Гребенюк А.Н., Шилов В.В. Токсикологические проблемы химического терроризма // Токсикологический вестник. – 2011. – № 6. – С. 13-19.
Социально-политические конфликты нередко в истории цивилизации разрешались путем применения такого жесткого средства противоборства, как терроризм [1].
Современный его характер отличается от более ранних своих проявлений техногенными методами и средствами ведения борьбы. По данным ООН и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), химический терроризм входит в число наиболее опасных для человека и окружающей среды [3]. При совершении данных терактов могут быть использованы отравляющие вещества как промышленного, так и непромышленного производства. Примером этому может служить недавнее применение кустарно изготовленного зарина боевиками против мирного населения в Сирии (Алеппо) [7]. При этом компоненты химического оружия на сегодняшний день доступны террористам как никогда ранее. Это объясняется либерализацией торговли, слабостью экспортного контроля и открытостью данных о новейших разработках в области химических вооружений.
Таким образом, получение высоко токсичных химических веществ для использования в террористических целях в настоящее время не является неразрешимой задачей. Необходимо учитывать, что последствия отравлений зависят от ряда факторов: вида, количества токсикантов, а также длительности контакта и путей их поступления в организм [9].
Целью данного исследования явилось проанализировать за последние 5 лет медико-тактическую характеристику очагов химического загрязнения, вызванных терактами, а также оценить этапы медицинской помощи при острых отравлениях.
Материалы и методы исследования
Для реализации данной цели на первом этапе исследования был проведён анализ источников средств массовой информации (интернет-ресурсов, обзоров статей, газет, телерадиопрограмм и др.). С их помощью были сгруппированы все виды химических терактов и обработаны данные частоты их встречаемости и числа пострадавших методом вариационной статистики. На втором этапе изучены все нормативные акты и клинические рекомендации по оказанию всех видов медико-санитарной помощи населению, пострадавшему в условиях ЧС, с помощью них предложены современные алгоритмы действий при острых отравлениях различными токсическими веществами при химических терактах для улучшения способов защиты пострадавших в ЧС.
Результаты исследования и их обсуждение. Анализ данных средств массовой информации по химическим терактам за 2011–2016 годы показал, что наиболее часто встречается пять групп отравляющих высокотоксичных веществ: боевых, аварийно-химически опасных, пестицидов и инсектицидов, растительных и животных токсинов, средств самообороны (см. таблицу 1).
К боевым отравляющим веществам при данных терактах относят: зарин, зоман, фосген, синильная кислота и другие. Из них наиболее часто встречается зарин. Основным сценарием хемотеррора данным токсикантом является использование начиненных зарином снарядов для миномета [7]. Физико-химические свойства фосфоорганических соединений показывают их стойкость и быстрое действие. Методики получения зарина, табуна, аналогов зомана, VX газы и других веществ опубликованы в различной учебно-методической литературе для специализированных учебных заведений в десятках стран на различных языках. Любой химик-лаборант может собрать небольшую пилотную установку и синтезировать данные отравляющие вещества. Использование в местах массового скопления людей нескольких десятков грамм таких токсичных веществ кустарного производства приведет к самым трагическим последствиям. При этом быстрое течение острых отравлений и развитие наиболее тяжелых поражений, а также недостаточность уровня знаний специалистов местных органах здравоохранения по оказанию медицинской помощи при химической травме неясной этиологии приводит к большому количеству безвозвратных потерь [5].
К аварийно-химически опасным веществам относят хлор, аммиак, фтористый водород, хлорокись фосфора, сероуглерод, фтор и другие. Наиболее чаще из них при химических терактах используются хлор и аммиак, которые применяются в промышленности и сельском хозяйстве. Основными способами террористических актов с применением данных веществ являются подрыв емкостей различного объема (в этом случае произойдёт загрязнение приземного слоя атмосферы, горизонтальных поверхностей объектов и сооружений) [6,7]. Токсическая концентрация хлора составляет свыше 0,002 г/м3, а у аммиака 0,012 г/м3. При авариях террористического характера токсический агент не всегда известен, что затрудняет возможности оказания медицинской помощи, ограничивает её до объёма посиндромной терапии (при коматозном состоянии, шоке, острой дыхательной недостаточности и прочих) [5].
Используется ряд высокотоксичных пестицидов, выпускаемых химической промышленностью во всех регионах мира. Среди них наиболее токсичными являются фосфорсодержащие пестициды. Токсическое действие многих из них аналогично нервно-паралитическому эффекту боевых отравляющих веществ. Среди них выделяют несколько групп: акарициды (средства борьбы с клещами), афициды (средства борьбы с тлей), бактерициды (средства борьбы с бактериями), фунгициды (средства борьбы с грибами) и т.д. Наиболее токсичными являются форат и паратион. Данные инсектициды производятся во многих странах мира (Австралия, Англия, Бельгия, США, Франция, и др.). Подрыв больших ёмкостей, содержащих твёрдые и жидкие пестициды, в густонаселённых районах, где мирное население не имеет средств индивидуальной защиты, приводит к острым отравлениям различной степени тяжести [6,8].
Среди животных терактоагентов наиболее доступным является ботулотоксин. Известны семь его типов штаммов (А, В, С, D, E, F, G), продуцируемых Clostridiumbotulinum, зафиксированных в тех или иных регионах планеты. Максимальной токсичностью характеризуется ботулотоксин типа А, жизнеспособные споры которого можно встретить в продуктах питания. Для их искусственного получения достаточно культивировать бактерии соответствующего штамма без доступа воздуха при температуре 30–38 ° С на различных питательных средах. Попадая в организм человека, ботулинический токсин типа А вызывает ботулизм – тяжёлое заболевание, приводящее к поражению периферической нервной системы с характерной клинической картиной паралитического синдрома. Смертельная доза ботулинического токсина типа А для человека составляет 0,000006 мг/кг при алиментарном попадании его в организм [2].
Ещё одной группой ОВТВ являются вещества раздражающего действия, которые используются в мирное время как средства самообороны. Чаще всего из этой группы применяются ирританты: хлорацетофенон, 2-хлорбензальмалонодинитрил, капсаицин, морфолид пеларгоновой кислоты. Смертельное действие для которых нехарактерно и возможно только при поступлении в организм в очень высоких концентрациях. Эти вещества могут быть использованы террористами для создания паники, дезорганизации населения [5].
Рис. 1. Частота встречаемости химических терактов за 2011–2016 годы
Таким образом, после проведенного анализа за 2011 по 2016 год наибольшее их количество отмечается в 2011 году. Причем, среди всех данных вариантов были использованы различные группы отравляющих веществ, которые можно разделить на пять классов согласно механизму их действия: вещества раздражающего, пульмонотоксического, общеядовитого, цитотоксического и нейротоксического действия (см. таблицу 1).
Основным клиническим проявлением поражений веществами раздражающего и пульмонотоксического действия является раздражение слизистых оболочек глаз и органов дыхания. Поражение кожи парами (аэрозолями) данных токсичных веществ может вызвать химические ожоги I–II степени. Для тяжелой формы поражения характерными являются: диспноэтический, астенический, болевой, диспепсический и синдром уплотнения легочной ткани. Кроме этого отмечается повышение вязкости и свертываемости крови.
Читайте также: