Основные направления разработки средств медицинской защиты от фосфорорганических отравляющих веществ (по с. Н. Голикову и соавт., 1972)

Холинолитики как антидоты ФОС. Как известно, вещества различно­го строения имеют неодинаковую способность проникать через гемато-энцефалический барьер. Поэтому все холинолитики подразделяются на центральные (проникающие через ГЭБ: амизил, тропацин и др.) и пери­ферические (непроникающие через ГЭБ). Неодинаково и сродство ве­ществ с различным строением к рецепторам разных типов. По этому по­казателю антихолинергические препараты разделяют на М-холинолити­ки (атропин, скополамин, метацин и др.) и Н-холинолитики (пентамин, бензогексоний, мекамиламин и др.).

Холинолитики (антихолинергические средства) являются физиологи­ческими антагонистами ФОС в действии на холинергические синапсы. Они связываются с постсинаптическими рецепторами, защищая их от ги­перактивации ацетилхолином, накапливающимся в избытке в синапти-ческой щели.

Как указывалось ранее, ингибирование ацетилхолинэстеразы, разви­вающееся при отравлении ФОС, приводит к накоплению нейромедиато­ра в холинергических синапсах всех типов: центральных и перифериче­ских, мускарин- и никотинчувствительных. Поэтому при интоксикации ФОС с целью защиты изучалась антидотная активность холинолитиков разных Типов (С. В. Аничков, С. Н. Голиков, М. Я. Михельсон, Н. В. Са-ватеев и др.). В результате многолетних исследований удалось установить ряд закономерностей:

1. Ни один из представителей различных групп холинолитиков не яв­ляется полным антагонистом ФОС, так как, блокируя лишь определен­ный тип рецепторов, устраняет эффекты, инициируемые возбуждением только рецепторов этого типа.

2. Чувствительность отравленных к холинолитикам резко снижается и для получения антидотного эффекта препараты следует вводить в дозах, во много раз превосходящих фармакопейные. _t

3. Продолжительность действия холинолитиков в организме (блокада М- и Н-холинорецепторов) не велика, а на фоне тяжелой интоксикации ФОС еще более сокращается и, как правило, в среднем составляет не бо­лее 1—3 ч. Это указывает на необходимость повторного назначения холи­нолитиков при отравлениях.

4. Наибольший защитный эффект удается получить при раннем испо­льзовании комплекса холинолитиков, связывающихся как с центральны­ми, так и периферическими М- и Н-холинорецепторами. Однако в то время как симптоматика, обусловленная возбуждением М-холинорецеп-торов, сохраняется длительное время (дни), нарушения, связанные с ак­тивацией Н-холинорецепторов, отмечаются сравнительно непродолжи­тельное время (часы). Поэтому по мере развития токсического процесса эффективность Н-холинолитиков быстро снижается и потребность в их назначении исчезает.

5. При раннем назначении отравленным препаратов отдельных групп наибольшая антидотная активность выявляется у центральных холиноли­тиков (амизил, скополамин, циклодол и т. д.). Однако активность этих средств на периферии выражена менее отчетливо. Поскольку всегда су­ществует необходимость повторного введения препаратов, в том числе и для устранения периферических эффектов, возникает опасность их по­бочного действия на центральную нервную систему. Поэтому при созда­нии профилактических противоядий предпочтение отдают центральным холинолитикам, а лечебных — препаратам периферического действия.

Выявленные закономерности позволили разработать тактику исполь­зования холинолитиков при поражениях ФОС. В состав профилактиче­ских средств и средств само- и взаимопомощи, назначаемых при появле­нии первых признаках интоксикации, они входят в качестве важнейших компонентов соответствующих рецептур (см. ниже), а для целей лечения пораженных используются в виде самостоятельных препаратов.

В течение длительного времени препаратом выбора для лечения отравленных ФОС является атропин. Этот препарат был предложен уже через несколько недель после окончания Второй мировой войны и захва­та арсеналов химического оружия немецкой армии. Будучи М-холиноли-тиком преимущественно периферического действия, атропин устраняет такие проявления интоксикации, как бронхоспазм, бронхорея, брадикар­дия, тошнота, рвота, боли в животе, понос, гиперсаливация и т. д. Однако атропин не защищает никотиновые рецепторы от токсического действия ФОС и, следовательно, не устраняет явления, связанные с перевозбужде­нием нейронов симпатических ганглиев (нарушения гемодинамики и т. д.), нервно-мышечных синапсов (фасцикулляции, паралич мускулату­ры). Атропин обладает слабой противосудорожной активностью.

Доза и схема назначения атропина отравленным определяются по клиническим показаниям.

Для устранения проявлений местного действия ФОС на орган зрения (спазма аккомодации) несколько капель 0,1% раствора препарата вносят в конъюнктивальный мешок.

При легкой интоксикации вещество вводят внутримышечно в дозе 2 мг. При необходимости (сохранение или рецидив симптоматики) инъ­екции повторяют каждые 30 мин до появления признаков легкой переат-ропинизации (сухость и покраснение кожных покровов, прекращение са­ливации, расширение зрачка, учащение пульса).

При отравлении средней степени тяжести внутримышечно вводят 4 мг атропина, а затем каждые 10 мин по 2 мг вещества до полного пре­кращения симптоматики и появления признаков легкой атропинизации (см. выше). Иногда пострадавшие нуждаются в ведении вещества в тече­ние 2 сут.

Тяжело пораженному ФОС желательно внутривенно (или внутримы­шечно) ввести 4—6 мг атропина, а затем через каждые 5-10 мин повто­рять инъекцию в дозе 2 мг. По существующим данным, в течение первых суток может потребоваться до 100 мг и более атропина.

Необходимость введения атропина в больших дозах делает чрезвычай­но опасным случайное (ошибочное) его назначение неотравленным лю­дям (неправильный диагноз, паника и т. д.). В таких случаях развиваются признаки отравления антидотом: покраснение кожных покровов, сухость во рту, жажда, мидриаз, ухудшение зрения вблизи (паралич аккомодации), тахикардия, головокружение, нарушение ориентации, галлюцинации. Плохая переносимость препарата здоровым человеком делает невозмож­ным его использование как средства индивидуальной защиты, выдавае­мого бойцу на руки.

Еще одна опасность связана с введением атропина тяжелопоражен-ным в поздние сроки на фоне выраженной гипоксии. В этом случае воз­растающая чувствительность миокарда к симпатомиметическим влияни­

ям может стать причиной смертельной фибрилляции желудочков сердца при блокаде атропином окончаний блуждающего нерва. Для предупреж­дения этого осложнения введению препарата должны предшествовать мероприятия по устранению гипоксии.

Антидотными свойствами помимо атропина обладают и многие дру­гие холинолитики, особенно, как указывалось, с выраженным действием на центральную нервную систему. Перечень холинолитических средств, рекомендуемых для лечения отравлений ФОС, представлен в табл. 49.

тивации. Фармакологические препараты, способные ускорять этот про­цесс, называются реактиваторами холинэстеразы и являются биохимиче­скими антагонистами ФОС. Первым веществом, для которого была пока­зана реактивирующая способность, был гидроксиламин (Виллсон, 1951), затем последовали производные гидроксамовой кислоты и, наконец, в качестве средств оказания помощи пораженным, были предложены ок­симы, менее токсичные и более активные вещества, содержащие в моле­куле оксимную группировку (-HC=N-OH). К числу наиболее известных реактиваторов холинэстеразы относятся пралидоксим (2-ПАМ), дипи-роксим (ТМБ-4), токсогонин (LuH-б) (рис. 48).

СН—NOH СН—NOH СН—NOH СН—NOH

Некоторые миорелаксанты (Н-холинолитики), например мекамила-мин, потенцируют профилактическую эффективность рецептур, включа­ющих М-холинолитики и обратимые ингибиторы холинэстеразы.

Реактиваторы холинэстеразы. Восстановление каталитической актив­ности холинэстеразы, угнетенной ФОС, определяется как процесс реак-

СН₃

2-ПАМ

Биохимический механизм процесса реактивации холинэстеразы (Е) схематично представлен на рис. 49.

О

l/Ri

R—СН—N—ОН +

.R-i Е

R—СН—N—О— + I

^{U К2} ОН

Рис. 49. Дефосфорилирование холинэстеразы с помощью оксима

В результате нуклеофильной атаки оксимной группы на фосфорили-рованный энзим разрывается ковалентная связь между атомом фосфора ФОС с кислородом серина активного центра холинэстеразы и образуются новое соединение — фосфорилированный оксим и свободный энзим.

Реактивация ингибированных холинэстераз как in vitro, так и in vivo характеризуется двумя показателями: скоростью, т. е. количеством вос­становленного энзима в единицу времени, и уровнем реактивации — максимальным количеством дефосфорилированного фермента, которое можно получить обрабатывая фосфорилированную холинэстеразу реак-тиватором. Эти характеристики зависят от структуры ФОС, строения ре-активатора и времени, прошедшего с момента взаимодействия ФОС с ак­тивным центром холинэстеразы. Например, скорость реактивации холи­нэстеразы эритроцитов человека, ингибированной зарином, под влияни­ем 2-ПАМ в 10 раз выше, чем холинэстеразы, угнетенной ДФФ. Феномен может быть следствием влияния стерических (пространственно-струк­турных) факторов. Так, при реактивации холинэстеразы, ингибированной веществами с сильно разветвленными алкильными радикалами (ДФФ), затрудняется образование связи между атомом фосфора и кислородом оксимной группы, без чего невозможна реактивация.

Из известных реактиваторов наивысшей активностью обладают биспи-ридиниевые соединения (содержат два пиридиновых кольца в молекуле): ТМБ-4, токсогонин и др. Слабой реактивирующей и антидотной активно­стью, несмотря на способность проникать через ГЭБ, обладают реактива-торы, не содержащие в молекуле пиридиновых радикалов с четвертичным азотом: диацетиламиноксим (ДАМ-оксим), изонитрозин и др.

Как указывалось ранее, холинэстеразы, ингибированные ФОС, с те­чением времени приобретают устойчивость к воздействию реактивато­ров. Это явление получило название «старения» фосфорилхолинэстераз. Поэтому на реактивационный эффект при действии оксимов можно рас­считывать только при условии их применения в первую (обратимую) фазу торможения, продолжительность которой, в зависимости от строения действующих ФОС, будет значительно различаться (минуты — часы). Наиболее устойчивой к реактиваторам является быстро «стареющая» хо-линэстераза, ингибированная зоманом.

Помимо дефосфорилирования холинэстеразы и восстановления ее активности, реактиваторы способны деблокировать (десенсибилизиро­вать) холинорецепторы и восстанавливать их функцию, разрушать ФОС при непосредственном взаимодействии.

Деблокирующее действие реактиваторов достаточно подробно изуче­но на мионевральных синапсах. Так, показано, что с помощью 2-ПАМ, ТМБ-4 удается устранять блок проведения на нервно-мышечном препа­рате диафрагмы крысы, вызванный зоманом или метилфторфосфорилхо-лином. Этот факт нельзя объяснить реактивацией холинэстеразы, так как яды образуют с ферментом практически нереактивируемый комплекс.

Десенсибилизирующее действие оксимов проявляется способностью снижать возникающую при действии ФОС повышенную чувствитель­ность Н-холинорецепторов (центральной нервной системы, вегетатив­ных ганглиев) к холиномиметикам, не гидролизуемым холинэстеразой. Полагают, что и деблокирующее и десенсибилизирующее действие окси­мов на Н-холинорецепторы осуществляется за счет расщепления комп­лекса ФОС — холинорецептор.

Некоторые оксимы (2-ПАМ, ТМБ-4) обладают Н-холинолитической активностью (курареподобным действием), что также играет роль в их способности устранять нервно-мышечный блок.

Один из механизмов защитного действия реактиваторов связан с пря­мой нейтрализацией (разрушением) яда, циркулирующего в крови. Суть явления состоит в том, что оксимы образуют связь с атомом фосфора, за­мещая при этом подвижную группу в молекуле ФОС. При этом образует­ся комплекс яда с оксимом, который, распадаясь, дает уже неактивное соединение. Однако в некоторых случаях скорость распада продукта взаимодействия ФОС — оксим мала. При этом в организме накапливает­ся вещество, обладающее порой высокой токсичностью. Поэтому в прак­тике оказания помощи отравленным следует избегать введения неоправ­данно большого количества оксимов.

В последнее время появились сообщения о способности реактивато­ров холинэстеразы восстанавливать активность карбоксилэстеразы крови и тканей, что важно, поскольку при отравлении ФОС этот фермент игра­ет существенную роль в детоксикации ядов.

Под влиянием реактиваторов холинэстеразы ускоряется восстановле­ние сознания у пораженных, ослабляется выраженность бронхоспазма, спазма кишечника, ослабляются или прекращаются фибриллярные мы­шечные подергивания, предупреждается развитие мышечной слабости, нормализуется функция нервно-мышечных синапсов и восстанавливает­ся деятельность дыхательной мускулатуры, что в свою очередь приводит к ослаблению гипоксии.

Изложенные представления о механизмах антидотного действия ок­симов определяют тактику их применения.

Необходимостью раннего введения обусловлено включение реактива-тора холинэстеразы в состав антидота само- и взаимопомощи АЛ-85 (см. ниже). В качестве лечебных антидотов реактиваторы применяют при отравлениях средней степени тяжести и тяжелых поражениях ФОС.

В опытах на животных показано, что минимальной действующей концентрацией пралидоксима (2-ПАМ) в крови является 4 мг/мл. Внут­ривенное введение препарата со скоростью 500 мг/ч обеспечивает под­держание концентрации в плазме крови 15 мг/мл. Для достижения дейст­вующей концентрации препаратов в крови и тканях человека и поддер­жания ее на этом уровне в течение необходимого времени (около 1,5 ч) рекомендуют повторно, с интервалом 20 мин вводить внутривенно (или внутримышечно) 500-2000 мг пралидоксима (2-ПАМ) или 150-250 мг дипироксима (ТМБ-4). При необходимости инъекции можно повторить спустя 4-6 ч после первого введения. Возможно внутривенное капельное введение препаратов в указанных дозах со скоростью: 2-ПАМ — 100 мг/мин, ТМБ-4 — 25 мг/мин. Более высокие дозы оксимов или более ча­стое и длительное их применение не только не оправдано, но может при­вести к осложнениям, обусловленным способностью образовывать с ФОС стойкие токсичные комплексы, миорелаксирующим действием ок­симов.

При лечении острых отравлений ФОС реактиваторы холинэстеразы применяются в сочетании с холинолитическими веществами. В экспери­менте установлено, что при применении атропина или других холиноли­тиков (например амизила, пентафена) вместе с оксимами наблюдается

эффект потенцирования. Это выражалось в увеличении антидотной мощ­ности противоядий и в ускорении восстановления нарушенных функций.

На снабжении армии США принят реактиватор холинэстеразы пра-лидоксим (2-ПАМ). При чрезвычайных ситуациях на руки бойцу выдают 3 автоинъектора с пралидоксимом, каждый содержит 600 мг оксима. Пре­параты рекомендуют вводить при появлении первых признаков пораже­ния. Отечественной наукой разработан эффективный, отличающийся высокой реактивационной способностью биспиридиноксим — карбо-ксим.

Обратимые ингибиторы холинэстеразы. В 1946 г. Костер показал, что предварительное введение физостигмина (алкалоид растительного про­исхождения) существенно повышает резистентность эксперименталь­ных животных к ДФФ, а Келле в том же году связал этот эффект со спо­собностью алкалоида защищать активный центр АХЭ от действия яда. Этим было положено начало изучения еще одной группы биохимиче­ских антагонистов ФОС — обратимых ингибиторов холинэстеразы. Эти вещества, как правило, являются производными карбаминовой кислоты (NH₂COOH) и потому нередко называются карбаматами (рис. 50).

пиридостигмин физостигмин

Рис. 50. Структуры некоторых обратимых ингибиторов холинэстеразы

В настоящее время установлено, что профилактическое введение об­ратимых ингибиторов, как проникающих (физостигмин, галантамин, аминостигмин), так и непроникающих (пиридостигмин) через ГЭБ, обеспечивает защиту экспериментальных животных от высокотоксич­ных ФОС. Наибольшей активностью обладают проникающие через ГЭБ третичные карбаматы (физостигмин, галантамин, аминостигмин и др.).

Структурно эти вещества напоминают естественный субстрат энзи­ма — ацетилхолин, однако как катионная, так и кислотная часть молеку­лы ингибитора имеют большую массу, чем соответствующие фрагменты молекулы субстрата. За счет этого осуществляется относительно прочная фиксация веществ на активном центре фермента (карбамилирование ак­тивного центра), что и лежит в основе его ингибирования. Поскольку комплекс фермент — ингибитор достаточно быстро спонтанно разруша­ется (как правило, в течение 6 ч), карбаматы называют конкурентными, обратимыми ингибиторами холинэстеразы. Обратимость в действии кар-баматов на фермент отличает их от ФОС.

Профилактический эффект при воздействии ФОВ наблюдается при введении обратимых ингибиторов в дозах, вызывающих угнетение холи­нэстеразы на 40% и более. В этих условиях ФОС, попавшее в организм, в значительно меньшей степени угнетает активность холинэстеразы, по­скольку активные центры энзима в момент воздействия яда защищены карбаматом и накапливающимся в синаптической щели ацетилхолином. В дальнейшем ФОС быстро разрушается в организме, а карбамат покида­ет активный центр холинэстеразы, активность которой восстанавливает­ся. При этом подъем уровня ацетилхолина в тканях защищенного не столь выражен и значительно менее продолжителен. Так, на фоне тяже­лой интоксикации зоманом повышенное содержание ацетилхолина в мозге крыс отмечается в течение 5-6 ч. При профилактическом введении физостигмина нормализация уровня ацетилхолина происходит в течение 30 мин.

Человек бессимптомно переносит карбамилирование 20-30% ацетил-холинэстеразы. Поэтому для предотвращения развития неблагоприятных эффектов, связанных с угнетением холинэстеразы обратимым ингибито­ром, и защиты холинорецепторов в состав профилактических антидотов дополнительно вводят холинолитики.

В США препаратом выбора является четвертичный карбамат, не про­никающий через ГЭБ — пиридостигмин. Препарат выпускается в таблет­ках по 30 мг вещества в каждой. Продолжительность защитного дейст­вия — 6—8 ч. •

В состав отечественных профилактических антидотов входит амино­стигмин, вещество проникающее через ГЭБ и, следовательно, защищаю­щее не только периферические, но и центральные холинергические си­напсы.

Индукторы микросомальных ферментов. Поскольку ФОВ метаболизи-руют в организме при участии микросомальных ферментов с образовани­ем нетоксичных продуктов, в 60-е годы прошлого века была высказана идея о возможности использовать для целей профилактики вещества, ак­тивирующие эту группу энзимов — индукторы микросомальных фермен­тов (Рыболовлев Р. С, Линючев М. Н. и др.). Препаратом выбора долгое время считался бензонал (производное барбитуровой кислоты), не обла­дающий снотворным действием и потому не снижающий военно-про­фессиональную работоспособность. Вещество рекомендовали к приему в течение 3 сут, после чего примерно на неделю резистентность организма к действию ФОВ (по данным на экспериментальных животных) возрас­тала в 1,5 и более раз. В настоящее время к этой группе средств профи­лактики отношение достаточно настороженное, поскольку при чрезвы­чайных ситуациях причиной поражения человека чаще могут стать не ФОС, а другие вещества, некоторые из которых усиливают свою токсич­ность в организме в процессе метаболизма.

Другие этиотропные средства. Препараты с иными механизмами анта­гонизма с ФОС (см. табл. 48) при их изучении показали слабую эффек­тивность или плохую переносимость и потому не нашли применения в военно-медицинской практике. Наиболее продуктивно изучалась воз­можность создания средств иммунной профилактики поражения ФОВ на основе получения антител к ним. Теоретически такой подход может быть использован применительно к любому токсиканту, на основе которого может быть синтезирован комплексный антиген (токсикант или его фрагмент, связанный с высокомолекулярной иммуногенной группой). В настоящее время в эксперименте показана возможность создания анти­дотов на рассматриваемом принципе в отношении некоторых фосфорор­ганических соединений (зомана, малатиона, фосфакола и др.). Однако на практике существуют значительные ограничения возможности использо­вания антител (в том числе моноклональных) в целях лечения и профи­лактики интоксикаций (см. гл. 6. «Антидоты. Общие принципы оказания неотложной помощи отравленным»).

Симптоматические и патогенетические средства, применяемые с це­лью медицинской защиты при поражении ФОС. Необходимость приме­нения средств симптоматической и патогенетической терапии для целей медицинской защиты от ФОС определяется прежде всего тем обстоятель­ством, что среди противоядий не существует «абсолютного» антагониста этих ядов в действии на биологические системы. Кроме того, средства медицинской защиты и лечебные антидоты оказываются эффективными лишь при своевременном (раннем) введении. Появление симптоматики свидетельствует о развитии патологического процесса, и в этих условиях устранение пускового звена (нормализация состояния холинореактивных структур) совсем не означает устранение проявлений, которые могут, быть следствием вторичных патохимических и патофизиологических процессов. Наиболее ранимой в этом плане является функция ЦНС. Спасти жизнь пострадавшему оказывается проще, чем сохранить его про­фессиональную работоспособность, так как перевозбуждение холинерги-ческих механизмов быстро перерастает в полимедиаторную патологию за счет тесного структурно-функционального взаимодействия различных нейромедиаторных систем мозга. Поэтому при поражении ФОС в высо­ких дозах клиническая картина интоксикации может развиться несмотря на своевременное применение этиотропных средств защиты. Во всех этих случаях необходимо использовать значительно больший арсенал средств и методов терапии, с помощью которых только и удается оказать помощь пострадавшему: спасти жизнь, сохранить здоровье. Группы препаратов, используемые для указанных целей, представлены в табл. 50.

Из препаратов, представленных в табл. 50, в качестве средств меди­цинской защиты могут быть рекомендованы противосудорожные средст­ва из группы производных бензОдиазепина, в частности диазепам (10 мг препарата, желательно ввести внутривенно). Как указывалось ранее, при отравлении ФОС возбуждение холинергических структур в центральной нервной системе является лишь пусковым моментом в механизме разви­тия судорог. В последующем этот процесс в значительной степени теряет свою специфичность. Поэтому при продолжающихся судорогах, которые не удалось купировать введением холинолитиков, следует использовать фармакологические средства, повышающие тонус тормозных нейроме­диаторных систем мозга, в частности ГМАК-ергической. Бензодиазепи­нам как средствам медицинской защиты предпочтение отдают в силу их высокой противосудорожной активности, большой терапевтической ши­роты, удобства применения при массовом потоке пораженных (препара­ты могут быть изготовлены в форме шприцев-тюбиков). Необходимо иметь в виду, что устранение судорожного синдрома не защищает жизнь пострадавшего. В эксперименте показано, что на фоне диазепама ФОС в смертельной дозе вызывает гибель животных при полном отсутствии су­дорог.

Таблица 50