Раздражающее действие ксенобиотиков

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО ”ПОЛЕСССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ“

 

Кафедра Биотехнологии

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

по дисциплине Основы ксенобиологии

на тему: "Раздражающее действие ксенобиотиков"

 

 

Подготовила

Галата Ольга Николаевна

БНПД, 5 курс, группа 1031412

 

Проверила

Лебедь Татьяна Леонидовна

 

 

 

 

ПИНСК 2014

Оглавление

 

                                     
Введение

Ксенобиотик - любое химическое вещество, чуждое организму, сообществу или биосфере в целом, никогда ранее не присутствовавшее в перечисленных объектах, не вовлекаемое (или вовлекаемое с трудом) в круговорот веществ. Ксенобиотики — продукты исключительно антропогенной деятельности, способны вызывать нарушение биологических процессов в организмах, в том числе их заболевания и гибель. [2]  Чужеродные вещества (ксенобиотики), попадая в организм человека и животных, претерпевают различную биотрансформацию окисление, восстановление, гидролиз, конъюгацию и другие процессы с участием ферментных систем. [5] 
    К этому направлению научно-технического прогресса следует относиться особенно осторожно. Существует мнение,  что биотехнология может внести решающий вклад в решение глобальных проблем человечества. Однако даже с помощью обычной гибридизации — близкородственного скрещивания — получают, по сути, уродов, пусть и с полезными для цивилизации свойствами. С помощью же генной инженерии оказалось возможным создавать структуры ДНК, которых никогда не существовало в биосфере (в химии аналог — ксенобиотики)генная инженерия, таким образом, разрушает барьер, разрешающий генетический обмен только в пределах одного биологического вида или близкородственных видов, позволяет переносить гены из одного живого организма в любой другой. Этот факт открывает перспективы создания, в частности, микроорганизмов и растений с полезными для цивилизации свойствами и таит в себе колоссальную опасность этического и экологического характера. Наиболее известный случай здесь — синтез и использование гормонов роста в животноводстве, приведшие к так называемому коровьему бешенству . [8]    

РАЗДРАЖАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ

Раздражающим называется избирательное действие химических веществ на нервные окончания, разветвляющиеся в покровных тканях, сопровождающееся рядом местных и общих рефлекторных реакций и субъективно воспринимаемое, как неприятное чувство покалывания, жжения, рези, боли и т.д.Наиболее чувствительными к раздражению являются покровные ткани, в которых плотность нервных окончаний выше, где они более доступны действию химических веществ. Это, прежде всего, конъюнктива глаз, слизистая дыхательных путей.[5] Покровные ткани этих органов имеют особенности строения, иннервации и потому неодинаково чувствительны к различным веществам. Отдельные токсиканты вызывают преимущественное раздражение органа зрения и условно обозначаются как слезоточивые (лакриматоры), другие - слизистой дыхательных путей (стерниты). 

 

 

Глава 1 Краткая характеристика химических и физико-химических свойств токсикантов

Раздражающее действие присуще огромному количеству веществ. К числу наиболее известных относятся галогены, альдегиды, кетоны, пары кислот, ангидриды кислот и др. Выраженность эффекта в каждом конкретном случае определяется строением токсиканта, его концентрацией и местом аппликации. К веществам с избирательным раздражающим действием можно отнести лишь те, для которых концентрация местного (раздражающего) действия в тысячи раз меньше среднесмертельной. Классическими представителями группы являются боевые и полицейские отравляющие вещества раздражающего действия. Вещества, обладающие раздражающим действием, как правило, плохо растворимы в воде, но хорошо в органических растворителях.[3] Они могут быть газообразными, жидкими и твердыми. Боевые отравляющие вещества при обычной температуре окружающего воздуха, по большей части, находятся в твердом состоянии. Их применение сопряжено с необходимостью использования специальных устройств для создания аэрозолей. К числу веществ с высокой раздражающей активностью, прежде всего, относятся:

1. Алифатические и ароматические  галогенированные кетоны;

2. Производные нитрилов;

3. Ароматические мышьякорганические  соединения;

4. Эфиры форбола и дитерпеновые  эфиры;

5. Другие ароматические  и гетероциклические соединения.

 

По способности сообщать галогенированной молекуле кетона свойства лакриматора атомы галогенов располагаются в последовательности:

    F < CL < Br < I

 Среди алифатических  кетонов наиболее активны бромпропанон, бромбутанон. Оба вещества - жидкости. Наиболее активным среди галогенпроизводных  ароматических кетонов является хлорацетофенон. Общая токсичность нитрилов снижается при введении в молекулу галогена. Раздражающее действие при этом усиливается. Среди производных нитрилов наиболее известно отравляющее вещество ортохлорбензальмалонодинитрил (СS).[15] Ароматические производные трехвалентного мышьяка обладают выраженным раздражающим действием. Физиологическая активность веществ возрастает, если одна из валентностей мышьяка занята галогеном или CN-руппой. Наиболее известным представителем группы является фенарсазинхлорид (адамсит). С целью разработки эффективных раздражающих отравляющих веществ в различное время исследовались свойства таких соединений, как дибензоксазепин (CR), капсаицин, морфолид пеларгоновой кислоты, метоксициклогептатриен (СН) и др. (рисунок 1).

 Некоторые свойства  ОВ раздражающего действия представлены  в таблице 1.

Рисунок 1. Структура некоторых веществ, обладающих выраженным раздражающим действием

 

 

Таблица 1. Свойства основных ОВ раздражающего действия

Свойства	Хлорацетофенон	Хлорбензилиденмалонодинитрил (СS)	Адамсит	Дибензосазепин (CR)
Агрегатное состояние	Твердое	Твердое	Твердое	Твердое
Растворимость в воде	1 10-1 г/м3	Отсутствует	5 10-5 г/м3	Плохая
Поражающая концентрация	15 10-3 г/м3	5 10-3 г/м3	5 10-3 г/м3	8 10-4 г/м3
Смертельная концентрация	85 г мин/м3	25 г мин/м3	30 г мин/м3	-
Преимущественное действие	Лакриматор	Лакриматор	Стернит	Лакриматор
Действие на кожу	+	++	0	++

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Патогенез токсического эффекта

Нервные структуры воспринимают, передают, отражают действие раздражающих веществ на покровные ткани.Первичным звеном в этой цепи являются чувствительные нейроны языкоглоточного, тройничного и блуждающего нервов при действии веществ на орган зрения, носоглотку, дыхательные пути. При контакте ядов с кожными покровами первичным центральным звеном восприятия нервной импульсации является сегментарный аппарат спинного мозга. Чувствительные волокна, в зависимости от их диаметра и скорости проведения нервного импульса, подразделяются на две группы:   - волокна (1 - 20 мкм, 4 - 120 м/с) и С - волокна (0,3 - 1,5 мкм, 4 - 2 м/с). Наиболее крупные проводники (  ) обеспечивают проведение сигналов от мышечных веретен, восприятие чувства давления, прикосновения, а мелкие миелинизированные (  ) и немиелинизипрванные (С) волокна являются проводниками температурной и ноцицептивнойц (от лат. noceus - вредный) чувствительности.[9] Возникающие при контакте с раздражающими веществами эффекты, по-видимому, являются следствием избирательного действия токсикантов на более тонкие, а следовательно и более уязвимые волокна. В высоких концентрациях вещества могут действовать на специализированные нервные окончания толстых волокон. Например тяжелое поражение адамситом приводит к раздражению рецепторов растяжения гладких мышц легочной ткани. Это сопровождается нарушением процессов регуляции акта вдох - выдох. Специализированный структурный аппарат нервных окончаний, воспринимающих раздражение и боль, до настоящего времени в покровных тканях не обнаружен.

Возможны два способа действия химических веществ на нервные окончания:

- прямое (ингибирование арсинами SH-групп структурных белков и  ферментов; действие капсаицина  на ионные каналы возбудимой  мембраны и т.д.), приводящее к  нарушению метаболизма в нервных  волокнах и их возбуждению;

- опосредованное активацией  процессов образования в покровных  тканях брадикинина, простогландинов, серотонина и других биологически  активных веществ, которые вторично  возбуждают окончания ноцицептивных  волокон (рисунок 2).

Рисунок 2. Упрощенная схема механизма действия раздражающих веществ на нервные окончания ноцицептивных волокон

Сигналы, воспринимаемые чувствительными нейронами, передаются на нервные окончания желатинозной субстанции и чувствительного ядра спинного мозга (кожа), а также тройничного нерва (глаза, носоглотка, дыхательные пути) - первичных центров обработки информации, поступающей с периферии. По существующим представлениям передатчиком нервных импульсов в синапсах здесь является полипептид - субстанция Р. Отсюда сигналы по нервным связям иррадиируют в вегетативные и двигательные ядра среднего и продолговатого отделов мозга. [10]Возбуждение последних приводит к замыканию нервных цепей, ответственных за формирование безусловных рефлексов, лежащих в основе клиники поражения раздражающими веществами: блефароспазма, слезотечения, ринореи, саливации, (ядра лицевого и глазодвигательного нервов), чихания, кашля (ядра солитарного тракта), замедления сердечной деятельности, частоты дыхания, рефлекса Геринга - Бреейра (ядра блуждающего нерва, дыхательный и сосудодвигательный центр). Аксоны нейронов желатинозной субстанции и ядра тройничного нерва. Идущие в составе спиноталамического тракта и медиальной петли, обеспечивают передачу сигналов в латеральный отдел таламуса - центр дальнейшей обработки информации. Таламус тесно связан со структурами экстрапирамидной и лимбической систем (как полагают, системой глютамат-чувствительных нейронов).[7] Иррадиация нервного возбуждения из таламуса в эти структуры при тяжелом поражении веществами лежит в основе двигательных и психических нарушений, наблюдаемых при поражении раздражающими ОВ.

По таламокортикальному пути сигналы передаются в чувствительную зону коры головного мозга, где завершается интегративный процесс субъективного восприятия явлений, разыгрывающихся на периферии. Иррадиация возбуждения в коре приводит к потенцированию всех видов реакций структур головного мозга на поток импульсации, провоцируемой раздражением химическими веществами нервных окончаний. Наряду со структурами, обеспечивающими восприятие, проведение и отражение ноцицептивного чувства (в форме безусловных, условных рефлексов и субъективного ощущения), в мозге имеется система, подавляющее это восприятие. Она представлена рецепторными структурами, локализующимися на мембранах нейронов, участвующих в передаче болевых сигналов в ЦНС, и чувствительными к морфину и его аналогам. Эндогенными агонистами этих рецепторов является целая группа нейропептидов, обозначаемая как "опиопептины" (иногда используют термин "эндорфины" - эндогенные морфины). К этим веществам в частности относятся: мет-энкефалин, лей-энкефалин (пентапептиды),   -эндорфин и т.д. Опиопептины активируют µ -,   -,   -,   -опиорецепторы и тем самым подавляют восприятие боли. Наибольшую роль в антиноцицептивном действии играют µ - и   -рецепторы (каждый тип рецепторов имеет подтипы, например, µ 1, µ 2 и т.д.). К сожалению, активация этих рецепторов сопровождается не только анальгезией, но и эйфорическим эффектом, повышением тонуса и ригидностью скелетной мускулатуры, угнетением дыхания, развитием физической зависимости от морфина и его аналогов.[11] Наивысшая плотность рецепторов обнаружена в ядрах заднего рога спинного мозга, ростральной вентральной части продолговатого мозга, голубом пятне продолговатого мозга, околоводопроводном веществе (центральной серой субстанции) среднего мозга, ядрах таламуса и гипоталамуса и т.д. Интересно, что указанные области являются основными участками локализации в ЦНС тел норадренергических, дофаминергических и серотонинергических нейронов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Основные проявления раздражающего действия

Наиболее подробно проявления поражений раздражающими веществами изучены на примере действия отравляющих веществ. При воздействии на человека аэрозоля CS с размером частиц в среднем 1 мкм в течение 60 сек и концентрации 0,01 - 0,04 г/м3 развивается поражение легкой степени. Появляются ощущение жжения в глазах, иногда чувство боли, блефароспазм, в 5 - 10% случаев - светобоязнь. После прекращения действия токсиканта явления сохраняются не более 2 - 4 минут. При действии вещества в более высоких концентрациях присоединяются симптомы раздражения дыхательных путей, ощущение жжения во рту, носоглотке, в груди, ринорея, саливация, диспное, кашель. Иногда появляется боль в области лобных и гаймаровых пазух. В более тяжелых случаях присоединяются тошнота и рвота. Как правило, продолжительность явлений не более 10 - 20 минут. Более продолжительна (до 2 - 6 часов) реакция на раздражающее действие дибензоксазепина (СR).

При действии раздражающих веществ в очень высоких концентрациях возможно развитие умеренной воспалительной реакции покровных тканей. Со стороны органа зрения выявляются изменения различной степени тяжести: от умеренного отека конъюнктивы, до отека роговицы с вовлечением в процесс всех её слоев, с последующей васкуляризацией и формированием стойкого помутнения; со стороны кожных покровов - от легкой эритемы, до буллезного дерматита. Токсодоза СS, в которой вещество вызывает поражение кожи, равна 14 г мин/м3, СR - в 20 раз меньше.

При тяжелых поражениях адамситом явления раздражения слизистых сопровождаются мучительными ощущениями. Поражаются глубокие участки дыхательных путей. Субъективно это проявляется чувством удушья. Болевой синдром выражен очень сильно. Боль иррадиирует и ощущается в ушах, спине, суставах, мышцах конечностей.[14] Появляются рвущие, царапающие загрудинные боли.[13] На этом фоне наблюдается психомоторное возбуждение, двигательные расстройства (подергивание отдельных групп мышц, шаткая походка, слабость в ногах), нарушения психики (депрессия, сопорозное состояние). Сильное раздражение дыхательных путей может привести к рефлекторной остановке дыхания и сердечной деятельности. В крайне тяжёлых случаях поражения раздражающими веществами (LCt50 CS равно 25 - 150 г мин/м3) возможно развитие токсического отека легких. Для уменьшения явлений раздражения необходимо промыть глаза и полость рта чистой водой или 2% раствором гидрокарбоната натрия. При стойком болевом синдроме целесообразно использование местных анестетиков (1% раствор дикаина или 2% раствор новокаина - в конъюнкитвальный мешок; смазывание слизистой носоглотки 1% раствором новокаина). Стойкий болевой синдром иногда удается устранить лишь с помощью наркотических аналгетиков. Лица, подвергшиеся воздействию раздражающих веществ в очень высоких концентрациях, нуждаются в мероприятиях по предупреждению токсического отека легких.