Учебное пособие по Токсикологии и медицинской защите
 Скачать 1.48 Mb.
|
|
Глава 3 Токсичные химические вещества пульмонотоксического действия Одной из наиболее актуальных проблем неотложной медицины является острая дыхательная недостаточность, которая встречается при различных патологических состояниях, определяя прогноз для жизни больного. Среди многих форм острой дыхательной недостаточности наименее изученным и недостаточно известным является так называемый респираторный дистресс - синдром взрослых (РДСВ), возникающий при повреждении альвеолярно-капиллярной мембраны в результате воздействия на нее различных экзогенных веществ (ядовитые газообразные вещества, героин, аллергены и др.) и эндотоксинов. В литературе этот синдром обозначается как ―шоковое легкое‖, некардиогенный отек легких. В клинической практике наиболее часто врачи сталкиваются с РДСВ при различных эндотоксикозах, при вдыхании паров высокотоксичных веществ, аспирации содержимого желудка, утоплениях, острых аллергических реакциях. Ниже рассматриваются механизмы развития РДСВ при поражениях высокотоксичными веществами, имеющими военное и техногенное значение, а также клиника и основные направления комплексной терапии данной патологии. Удушающими (пульмонотоксикантами) называют вещества, которые при ингаляционном воздействии вызывают повреждение альвеолярно-капиллярной мембраны, в результате чего нарушается газообмен и развивается гипоксия. К веществам этой группы относятся ОВ: табельное - фосген, нетабельные - дифосген, хлорпикрин и многие ТХВ: хлор, азотная кислота и ее оксиды, треххлористый фосфор, пятифтористая сера, изоцианаты, аммиак, гидразин, сернистый ангидрид, паракват и др. По своему химическому составу все эти вещества можно разделить на группы: 1. Группа хлора (хлор, хлорпикрин, фосген, дифосген и др.). 2. Группа серы (сернистый ангидрид, серный ангидрид и др.). 3. Группа фтора (фтористый водород, оксид фтора, пятифтористая сера). 4. Группа азота (азотная и азотистая кислоты, гидразин, оксиды азота). 5. Гетероциклические соединения (паракват, алкалоиды, пиридин и др.). По особенностям токсического действия пульмонотоксиканты относят к двум группам: 1) Вещества быстрого действия (со скрытым периодом до 4 часов): - сильноприжигающие (хлор, сернистый ангидрид), -слабоприжигающие (хлорпикрин, оксиды азота, пятифтористая сера), 35 - с общеядовитым действием (азотная кислота и ее оксиды), - с нейротропным действием (аммиак, гидразин). 2) Вещества медленного действия (со скрытым периодом более 4 часов): - сильноприжигающие (фосгеноксим, бромбензилцианид), - слабоприжигающие (фосген, дифосген), - с общеядовитым действием (диоксид серы). Группа пульмонотоксикантов является одной из первых в ряду ОВ. 22 апреля 1915 года можно считать ―днем рождения‖ химического оружия, когда у бельгийского города Ипр немецкой армией был применен хлор. Фосген был получен английским химиком Деви в 1812 году при взаимодействии оксида углерода и хлора при воздействии солнечного света, что и явилось причиной его названия (по-гречески ―фосген‖ - светорожденный). В качестве ОВ он был впервые применен Германией в декабре 1915 года против французских войск. В армии США фосген рассматривают в качестве табельного ОВ, ему присвоен шифр ―СС‖. Фосген широко применяется в химической промышленности как полуфабрикат для синтеза красок и других веществ, поэтому его производство налажено во многих странах в больших количествах. Хлорпикрин впервые был получен в 1848 году действием хлорной извести на пикриновую кислоту (отсюда и название ―хлорпикрин‖); а в качестве ОВ применялся в первую мировую войну с мая 1916 года. В армии США ему присвоен шифр ―РS‖,он используется в составе учебных рецептур. В Вооруженных Силах РФ хлорпикрин в низких концентрациях (8,5 мг/л) используется для проведения газоокуривания (проверка противогазов на герметичность). Хлорпикрин применяется в сельском хозяйстве в качестве дезинсектанта, для фумигации почвы, складов, для обработки зерна и дератизации. Паракват применяется в сельском хозяйстве в качестве гербицида. Рассматривается как потенциальный диверсионный яд, так как поступление в организм происходит с водой, в которой он хорошо растворим. Паракват - единственный из рассматриваемых пульмонотоксикантов поступает в организм неингаляционным путем. Фтор, азотная кислота, гидразин нашли применение в ракетной технике как компоненты жидких ракетных топлив. Гидразины, кроме того, используются в качестве фотографических проявителей, консервантов, инсектицидов, в производстве пластмасс, клея, смол, резины, а также в медицине в составе противотуберкулезных препаратов (тубазид, фтивазид). Хлор применяется в органическом синтезе, для дезинфекции, хлорировании воды, в сельском хозяйстве. Аммиак (28-29% раствор аммиака) применяется в химической, кожевенной, текстильной, бумажной промышленностях, в производстве искусственного волокна, в мыловарении, в алюминиевом производстве, в холодильных установках и др. 36 Таким образом, вещества этой группы широко применяются в промышленности и сельском хозяйстве. Постоянная тенденция к росту объема производства, использования, хранения и перевозок химических веществ, увеличивает потенциальную возможность возникновения химически опасных аварий, связанных с утечкой АОХВ. Например: г. Горький (1966г.), вылив на землю 27,7 тонн хлора: 1803 пострадавших, 73 смертельных случая; г. Ионава, НПО ―Азот‖ (1989г.) - разрушение емкости с 7 тыс. тонн аммиака (57 пострадавших, 7 смертельных случаев); г. Днепродзержинск, ПО ―Азот‖ (1989г.) - вылив из трубопровода 275 кг фосгена (20 пострадавших). Физико-химические и токсические свойства токсичных химических веществ пульмонотоксического действия Фосген - СОСL 2 ( ), является хлорангидридом угольной кислоты. Представляет собой бесцветную жидкость с температурой кипения +8,2 0 С. При более высоких температурах и обычном давлении превращается в парообразное состояние и имеет запах прелого сена или гнилых фруктов. Является типичным нестойким веществом (стойкость на местности летом - до часа, зимой - несколько часов). Летучесть фосгена при температуре +20 0 С равна 6370 мг/л воздуха. Пары его в 3,5 раза тяжелее воздуха. Фосген является липидотропным веществом, т.е. плохо растворяется в воде и хорошо - в органических растворителях, жирах, липидах. Фосген действует исключительно ингаляционным путем. СL 50 =3,2 мг*мин/л; СL 100 =5 мг*мин/л, IC=1,6 мг*мин/л. Фосген обладает способностью к кумуляции, т.е. в организме происходит накапливание токсических эффектов от его несмертельных доз, причем сумма этих проявлений может привести к гибели. При применении фосгена санитарной обработки и дегазации не требуется. Дифосген по молекулярному составу представляет собой удвоенную молекулу фосгена (СОСL 2 ) 2 . По химическому строению является трихлорметиловым эфиром фосгена. Представляет собой бесцветную жидкость с запахом гнилых фруктов. Температура кипения +128 0 С, температура замерзания -57 0 С. Летучесть при +20 0 С равна 120 мг/л. Плотность по воздуху равна 6,9. Стойкость: летом - 2-3 часа (в лесу до 10 часов), зимой - до суток. Является липидотропным веществом - мало растворим в воде и хорошо - в органических растворителях. Гидролизуется водой и обезвреживается щелочами. Действует только ингаляционно. Токсические свойства аналогичны фосгену. Хлорпикрин - ССL 3 NO 2 , трихлорнитрометан, представляет собой желтоватого цвета жидкость с резким раздражающим запахом (в низких 37 концентрациях имеет запах цветочного меда). Температура кипения +113 0 С, температура замерзания -66,2 0 С. Летучесть при +20 0 С равна 165мг/л. Пары его в 5,7 раз тяжелее воздуха. Относится к нестойким ОВ. Является липидотропным веществом. Растворяется в ОВ и сам является для них растворителем. Дегазируется щелочами. В концентрации 0,009 мг/л оказывает сильное слезоточивое действие, что используется для проверки герметичности противогазов (газоокуривание), а при концентрации 2 мг/л и экспозиции 10 мин развивается смертельное поражение с явлениями токсического отека легких. CL 50 =20 мг/л. Хлор - СL 2 - зеленовато-желтоватый газ, обладающий своеобразным резким запахом, почти в 2 раза тяжелее воздуха, легко сжижается в тяжелую желто-зеленую жидкость, которую хранят в стальных баллонах. Испаряясь на воздухе, жидкий хлор образует белый туман, 1 л жидкого хлора соответствует 463 л газа. Случайный взрыв емкости с хлором приводит к образованию облака газа, которое вследствие его тяжести стелется по земле, заполняя почти все углубления в почве (канавы, овраги, подвалы). Хлор - сильный окислитель. Взрывоопасен при смешивании с водородом. Не горит, но пожароопасен. Поддерживает горение многих органических веществ. Порог восприятия хлора - 0,003 мг/л, ПДК в воздухе рабочей зоны помещения - 0,001 мг/л, концентрация 0,002-0,006 мг/л вызывает заметное раздражающее действие, концентрация 0,012 мг/л с трудом переносится. СL 100 =0,033 мг/л. Азотная кислота НNO 3 обычно в своем составе содержит примесь диоксида азота NO 2 и представляет собой дымящую на воздухе жидкость желтого цвета с характерным раздражающим запахом. Ее плотность составляет 1,52. Температура кипения +86 0 С, температура плавления - 41,2 0 С. Хорошо растворяется в воде. Является сильнейшим окислителем, разъедает металлы, окисляя их; разрушает органические вещества, часто с воспламенением. Четырехокись азота (NO 2 ) - бесцветная жидкость со сладковато- острым запахом, плавится при температуре -9,3 0 С, при нагревании разлагается на NO 2 , а затем на NO и кислород. При малых концентрациях (до 0,1-0,2 мг/л) пары азотной кислоты и нитрогазы оказывают раздражающее действие, при высоких концентрациях (0,2-0,4 мг/л) вызывают токсический отек легких. ПДК для воздуха рабочей зоны 0,005 мг/л. Поражения возможны как при ингаляционном воздействии, так и в результате местного прижигающего действия. Фтор F 2 - газ бледно-желтого цвета с раздражающим запахом. Является сильным окислителем, при реакции с металлами и органическими веществами воспламеняется. Из соединений фтора наиболее часто применяются: трифторид хлора СLF 3 - газ с температурой плавления - 32 0 С и температурой кипения -12,1 0 С; оксид фтора F 2 O - газ с температурой кипения -144 0 С; пятифтористый бром Вr 2 F 5 - жидкость с температурой кипения +40,5 0 С и температурой плавления -61,3 0 С. Все эти соединения 38 также являются сильными окислителями. ПДК фтора и его соединений составляют 0,00003 мг/л. СL 50 =0,3 мг/л. Бромбензилцианид был применен в качестве ОВ в 1918 году, однако боевой проверки не получил из-за окончания войны. В армии США известен под шифром ―СА‖. Представляет собой бесцветные кристаллы с температурой плавления +25 0 С, температурой кипения +132 0 -134 0 С. Летучесть при +20 0 С равна 0,13 мг/л. Плотность паров по воздуху составляет 6,6. Мало растворим в воде, хорошо - в органических растворителях. Обладает способностью к детонации. Обладает сильным раздражающим действием. Пороговая концентрация составляет 0,00015 мг/л. СL 100 =0,35 мг/л. Дегазируется сернистым натрием в водно-спиртовых растворах. Аммиак (NH 3 ) - газ с резким запахом. Хорошо растворим в воде. Горит при наличии постоянного источника огня. Пары образуют в воздухе взрывоопасные смеси. В низких концентрациях оказывает раздражающее действие, а в средних может привести к развитию токсического отека легких. ПДК в воздухе рабочей зоны составляет 0,02 мг/л. Гидразин NH 2 -NН 2 - бесцветная жидкость с температурой кипения +113,5 0 С. Хорошо растворим в воде, водные растворы обладают щелочными свойствами. Гидразин взрывоопасен. Сильный восстановитель. Поступает в организм перкутанно и ингаляционно. ПДК в воздухе рабочей зоны - 0,0001 мг/л. СL 50 =0,4 мг/л. Воздействие на человека пульмонотоксикантов приводит к развитию токсического отека легких (ТОЛ). Современные представления о механизме развития ТОЛ, патогенезе, клиники и лечения возникающего патологического состояния основаны на представлениях о строении и функциях аэрогематического барьера (далее АГБ) (рис.3.1.). Эндотелий капилляра составляет 30-33% в составе АГБ и выполняет ряд функций: - механический барьер; - осуществление пассивного газообмена; -мощнейшая метаболическая система, которая ―убирает‖ из крови излишнее количество вазоконстрикторов. При этом их содержание в крови снижается: серотонина - на 48-98%, норадреналина - на 40%, брадикинина - на 80%. Адреналин в легких метаболизму не подвергается. Базальная мембрана является основой для этих клеток. 39 Рисунок 3.1. Строение аэрогематического барьера 1 - эндотелиальные клетки капилляра 2 - базальная мембрана капилляра 3 - интерстиций 4 - базальная мембрана альвеол 5 - пневмоциты 1 порядка 6 - пневмоциты 2 порядка 7 - водная фаза внутренней поверхности альвеолы 8 - поверхностно-активное вещество 9 - альвеолярный макрофаг 10 - антиателектатический фактор (сурфактант) Интерстиций. В зоне газообмена две базальные мембраны практически сливаются. Интерстиций заметен только в местах соединения альвеол. В интерстиции могут содержаться лимфоциты, фибробласты, другие клетки. В развитии токсического отека легких интерстиций со своим содержимым принципиального значения не имеет, хотя составляет 36-37% АГБ. Базальная мембрана альвеол служит основой для пневмоцитов 1 и 2 порядка. 40 Пневмоциты 1 порядка осуществляют газообмен, а пневмоциты 2 порядка являются матрицей - при десквамации пневмоцитов 1 порядка пневмоцит 2 порядка делится и переходит в пневмоцит 1 порядка. Кроме того, пневмоциты 2 порядка ведут синтез сурфактанта. Альвеолярные макрофаги составляют от 3 до 19% АГБ и их количество зависит от качества вдыхаемого воздуха. Чем воздух грязнее, тем больше макрофагов. Сурфактант - это двухслойное образование, состоящее из водной фазы (коллоидный осмотический раствор белков), на которой находятся фосфолипиды. Сурфактант выполняет следующие функции: 1. Препятствует спадению альвеол. 2. В разнокалиберных альвеолах поддерживает одинаковое давление воздуха. 3. Выполняет бактерицидную функцию. Попавшая в альвеолу микрочастица удаляется из нее от дна к устью по градиенту концентрации сурфактанта. 4. Сурфактант облегчает перемещение кислорода через АГБ. 5. Сурфактант обеспечивает ламинарное движение воздуха в альвеоле. Механизм развития токсического отека легких Патогенез интоксикации Для объяснения развития токсического отека легких выдвинуто несколько теорий, дополняющих друг друга. 1. Теория местных биохимических изменений. Фосген поступает ингаляционно в легкие и, оседая на увлажненных слизистых, подвергается гидролизу, в результате которого освобождается угольная и соляная кислоты. Возникающий при этом кратковременный ацидоз тканей активирует гиалуронидазу, являющуюся фактором тканевой проницаемости. Кроме того, фосген разрушает сурфактант, легко диффундирует через тонкие пневмоциты к эндотелию капилляров, повреждая их. При этом нарушается нормальное соотношение уравновешивающих друг друга давлений в сторону повышения проницаемости капилляров и перехода жидкой части крови и форменных элементов в интерстиций, что ведет к значительному утолщению АГБ и нарушению газообмена. Проникновение фосгена в кровь не имеет существенного значения ввиду его быстрого гидролиза. Это является одной из причин сложности создания антидота фосгена. 2. Нервно-рефлекторная теория. При воздействии фосгена нервно-рефлекторный механизм патогенеза развития ТОЛ представляется следующим образом. Афферентным звеном нейровегетативной дуги является тройничный и блуждающий нервы, рецепторные окончания которых проявляют высокую чувствительность к парам фосгена и других веществ этой группы (это приводит к нарушению 41 рефлекса Геринга: дыхание становится частым и поверхностным). В центре блуждающего нерва и других частях ствола головного мозга возникает застойный очаг возбуждения. Это возбуждение эфферентным путем распространяется на симпатические ветви легких. В результате нарушения трофической функции симпатической нервной системы возникает набухание и воспаление альвеолярной мембраны. Авторы теории рассматривают отек легких как защитную реакцию организма, направленную на смывание раздражающего агента. Теория подтверждается тем, что новокаиновая блокада, прерывающая рефлекторную дугу в любом ее отделе, приводит к уменьшению или предупреждению развития ТОЛ в эксперименте. 3. Нейроэндокринная теория трактует ТОЛ как неспецифическую ответную реакцию на стресс со стороны гипоталамо - гипофизарно- адреналовой системы. Под влиянием ацидоза и гипоксемии раздражаются хеморецепторы, замедление тока крови в малом круге кровообращения способствует расширению просвета вен и раздражению волюморецепторов, реагирующих на изменение объема сосудистого русла. Импульсы с хемо- и волюморецепторов достигают среднего мозга, ответной реакций которого является выделение альдостеронотропного фактора. В ответ на его появление в крови возбуждается секреция альдостерона в коре надпочечников. Минералкортикоид альдостерон, как известно, способствует задержке в организме ионов натрия и усиливает воспалительные реакции. Эти свойства альдостерону легче всего проявить в ―месте наименьшего сопротивления‖, а именно в легких, поврежденных воздействию ОВ (АОХВ). В результате ионы натрия, задерживаясь в легочной ткани, вызывают нарушение осмотического равновесия. Это - первая фаза нейроэндокринных реакций. Вторая фаза начинается с возбуждения осморецепторов легких. Импульсы, посылаемые ими, достигают гипоталамуса. В ответ на это задняя доля гипофиза начинает продуцировать антидиуретический гормон, ―противопожарная функция‖ которого заключается в экстренном перераспределении водных ресурсов организма в целях восстановления осмотического равновесия. Это достигается за счет олигоурии и даже анурии. В результате этого приток жидкости к легким еще более усиливается. Суммируя сведения из указанных теорий, токсический отек легких можно расценивать как проявление респираторного дистресс - синдрома взрослых (РДСВ), основным звеном патогенеза которого является повреждение альвеолярно-капиллярной мембраны. Кроме вдыхания паров токсичных веществ, причинами РДСВ могут быть многие критические состояния (например, шок любой этиологии, черепно-мозговые травмы, панкреатит, ДВС-синдром, длительная гипероксигенация, уремия и т.д.), с которыми ежедневно встречаются врачи в своей практике. Интересно, что одно из первых описаний РДСВ было приведено в 1920 году у солдат, подвергшихся воздействию фосгена во время первой мировой войны. Позже |