Токсические свойства. Синильная кислота специфично действует на один из ферментов энзиматического блока, находящегося в мембранах митохондрий клеток и спечивающего тканевое

Синильная кислота специфично действует на один из ферментов энзиматического блока, находящегося в мембранах митохондрий клеток и спечивающего тканевое дыхание. По химической сущности тканевое дыхание — это биологическое окисление продуктов ферментативного превращения глюкозы молекулярным кислородом, сопровождающееся выделением энергии. Последняя аккумулируется в форме АТФ. Молекулярный кислород поставляется из легких в клетки гемоглобином в виде комплексного соединения с ионом Fe⁺², содержащимся в геме гемоглобина:

В состав энзиматического блока входят ферменты, обеспечивающие дегидрирование органического субстрата (дегидрогеназы), превращение отщепленного водорода в протоны путем отнятия у него электронов и активацию молекулы кислорода путем передачи ей этих электронов (цитохромы). Кислород получает электроны от последнего цитохрома А₃, который называется цитохромоксидазой. Это сложный белок с простетической группой в виде железопорфиринового кольца с ионом железа, последовательно изменяющим свою степень окисления от Fe⁺² в Fe⁺³ и обратно:

Приняв электроны от предыдущих цитохромов, железо восстанавливается до Fe⁺², а после передачи их молекуле кислорода — окисляется в Fe⁺³.

Синильная кислота вступает в реакцию обмена с простетической группой цитохромоксидазы, т. е. блокирует фермент в момент его перехода в окисленную форму:

В итоге ион Fe⁺³ теряет способность к восстановлению и активации молекул кислорода, поступающих кровотоком из легких. Клеточное дыхание прекращается на самом главном этапе — этапе усвоения кислорода клетками. При этом не нарушено ни поступление кислорода в кровь, ни перенос его гемоглобином к тканям. Артериальная кровь, насыщенная кислородом, переходит в вены, что выражается внешне в ярко-розовой окраске кожных покровов пораженного синильной кислотой.

Учитывая наличие цитохромоксидазы во всех клетках и ее важную роль в процессах биологического окисления, становится понятным универсальный характер действия синильной кислоты — подавление окислительных реакций во всех тканях организма. Наиболее ранним и определяющим исход отравления признаком является нарушение деятельности центральной нервной системы, высокочувствительной к кислородному голоданию. Кислородное голодание вызывает прежде всего гибель нервных клеток, что и определяет признаки поражения синильной кислотой. Таким образом, тяжесть отравления зависит в первую очередь от степени угнетения тканевого дыхания мозга. При угнетении дыхания на 70% наступает смертельный исход, угнетение на 40— 50% приводит к тяжелым отравлениям, последствия которых сказываются длительное время после контакта с ОВ.

Синильная кислота поражает организм при вдыхании ее пара, при приеме с водой и продуктами питания, путем резорбции через кожу, при попадании в кровь через раневые поверхности. Наибольшую опасность представляет вдыхание пара АС.

Тяжесть поражения при ингаляции в сильной степени зависит от концентрации и времени воздействия ОВ. Концентрация АС около 0,02 мг/л переносится организмом без последствий даже при 6-часовой экспозиции. При концентрации 0,04—0,05 мг/л и времени действия более часа возможны отравления легкой степени, признаками которых является ощущение запаха горького миндаля, металлический привкус во рту, царапание в горле. В последующем появляются головокружение, головная боль, нарушение координации движений.

При концентрации 0,12—0,15 мг/л и экспозиции 30— 60 мин возникают отравления средней степени. К названным симптомам прибавляются ярко-розовая окраска слизистых оболочек и кожи лица, тошнота, рвота, учащение дыхания, боль и чувство стеснения в груди. Нарастает общая слабость, сознание угнетено, пораженный падает. На фоне поверхностного дыхания у него наблюдаются замедление сердцебиений, напряжение пульса, расширение зрачков глаз.

Тяжелые отравления (вдыхание в течение 5—10 мин воздуха с концентрацией 00 0,25—0,4 мг/л) сопровождаются судорогами с полной потерей сознания, сердечной аритмией, непроизвольной дефекацией. Затем развивается паралич, дыхание становится реже и полностью останавливается. Деятельность сердца может продолжаться еще в течение 5—8 мин. Концентрации 0,42—0,5 мг/л уже при экспозиции 2—5 мин вызывают быструю смерть, а при более высоких концентрациях происходит молниеносное отравление: пораженный падает, теряет сознание и спустя несколько минут погибает.

В связи с сильной зависимостью степени поражения от концентрации ОВ и экспозиции, значения относительной ингаляционной токсичности для АС широко варьируют. При Сτ выше 0,08 мг·мин/л неизбежны отравления той или иной степени тяжести. Усредненное значение LCτ₅₀ 2 мг·мин/л, однако оно может изменяться от 1 мг·мин/л при низких значениях т до 4—5 мг·мин/л, когда время воздействия ОВ превышает 30 мин.

Синильная кислота обладает кожно-резорбтивным действием в парообразном состоянии. Пребывание в течение 5—10 мин с надетым противогазом в зараженной атмосфере с концентрацией АС 0,7—1,2 мг/л или длительное пребывание при концентрации 0,5 мг/л опасно для жизни. Особенно опасно попадание на кожу жидкого ОВ.

Пероральная токсодоза АС для человека LD₅₀ 1 мг/кг, что соответствует дозам 1,8 мг/кг для цианистого натрия и 2,4 мг/кг — для цианистого калия.

Возможны хронические отравления синильной кислотой, особенно лиц, связанных с получением, переработкой и использованием различных цианидов. Подобные отравления характеризуются потливостью рук, головокружением и головными болями, тошнотой, изжогой, общей слабостью. Нередки нарушения работы желудочно-кишечного тракта. Отмечаются также параличи и ослабление интеллекта.

Знание биохимического механизма токсичности АС позволило найти средства профилактики и терапии поражений. Возможны два подхода — обезвреживание поступившего в организм ОВ и предотвращение связывания цитохромоксидазы.

В крови среди геминовых пигментов имеется метгемоглобин, содержащий в геме ион трехвалентного железа (Fe⁺³), который обозначают MHb (Fe⁺³). Если увеличить его содержание, то можно перехватить синильную кислоту в кровяном русле на ее пути к нитохромоксидазе клеток. Эффективными метгемоглобинообразователями оказались соли и эфиры азотистой кислоты (нитриты), которые превращают в метгемоглобин (Fe⁺³) часть гемоглобина (Fe⁺²). Синильная кислота реагирует с метгемоглобином, превращаясь в так называемый цианметгемоглобин:

При достаточно высокой концентрации метгемоглобина (Fe⁺³) в крови в реакцию с ним вступит не только ОВ, растворенное в плазме крови, но и уже связанное цитохромоксидазой, в итоге активность фермента будет восстановлена.

Понятно, что метгемоглобин (Fe⁺³) неспособен присоединять кислород и участвовать в переносе его из легких к тканям. Поэтому при использовании метгемоглобинообразователей необходимо соблюдать осторожность, не допуская превращения гемоглобина в метгемоглобин более чем на 30%. В противном случае могут наблюдаться явления, сходные с картиной отравления окисью углерода.

В качестве метгемоглобинообразователей, вводимых в организм подкожно или внутривенно в виде растворов, можно использовать нитрит натрия NaNO₂, некоторые аминофенолы (например, п-диметиламинофенол), а также краситель метиленовый синий (метиленовую синь):

Летучие эфиры азотистой кислоты амилнитрит C₅H₁₁ONO и пропилнитрит C₃H₇ONO вводятся в организм ингаляционно.

Для обезвреживания АС возможно использование веществ, легко реагирующих с ним с образованием неядовитых продуктов: коллоидную серу и тиосульфат натрия Na₂S₂O₃, превращающие цианиды в нетоксичную роданистоводородную кислоту, например:

Скорость этих реакций невысока, поэтому лучше применять серосодержащие вещества в сочетании с другими антидотами. Так, в случае связывания АС метгемоглобином образующийся цианмеа гемоглобин со временем диссоциирует:

Для выведения из организма этого постепенно выделяющегося яда вполне пригодны сера или тиосульфаты.

В качестве профилактических и лечебных средств при отравлениях АС и цианидами используют некоторые альдегиды и кетоны, легко присоединяющие синиль­ную кислоту к своим карбонильным группам. Наиболее известны среди них глюкоза (реакция 4.3) и диоксиацетон (реакция 4.4):

Защитное действие глюкозы помимо ее способности связывать синильную кислоту, находящуюся в крови, обусловлено ее стимулирующим действием на внутри-тканевое дыхание и сердечно-сосудистую деятельность.

Антидотное действие присуще также глутамату и особенно глюконату кобальта, образующим с АС не склонное к диссоциации комплексное соединение.