10.1.1.2. Овтв, образующие метгемоглобин

Как уже указывалось, железо, входящее в структуру гемоглобина, — двух­валентно, не зависимо от того, связан пигмент крови с кислородом (НЬО) или нет (НЬ). Более того, только находясь в двухвалентном состоянии (Fe⁺²), железо обладает необходимым для осуществления транспортных функций сродством к кислороду.

В нормальных условиях спонтанно и под влиянием различных пато­генных факторов, в том числе химической природы, двухвалентное желе­зо гемоглобина окисляется, переходя в трехвалентную форму. Образуется так называемый метгемоглобин (MetHb). Метгемоглобин не участвует в переносе кислорода от легких к тканям, поэтому значительное повыше­ние его содержания в крови представляет опасность. Эволюционно сфор­мировались механизмы обратного превращения метгемоглобина в гемо­глобин. Благодаря этим механизмам у здорового человека уровень метге­моглобина в крови не превышает 0,5-2%. Существуют два основных ме­ханизма защиты железа гемоглобина от окисления.

Первый связан с «обезвреживанием» проникающих в эритроциты ксенобиотиков-окислителей до момента их действия на гемоглобин. Так, в присутствии энзима глутатионпероксидазы (ГПО) восстановленный глутатион взаимодействует с молекулами-окислителями, попавшими в клетки крови, предотвращая их метгемоглобинообразующее действие.

Несостоятельность этого механизма (снижение активности глутатионпе-роксидазы, содержания восстановленного глутатиона в эритроцитах) мо­жет привести к умеренной метгемоглобинемии и появлению в крови те­лец Гейнца (продукты денатурации гемоглобина).

Второй механизм обеспечивает восстановление уже образовавшегося в крови метгемоглобина при участии двух ферментативных систем: НАДН-зависимой и НАДФН-зависимой метгемоглобинредуктаз. В од­ной из них донорами электронов (восстанавливающих агентов) являются продукты анаэробного этапа метаболизма глюкозы (НАДН), в другой — гексозомонофосфатного превращения (НАДФН) (рис. 27).

Гексозомонофосфатный шунт

НАДФН-MetHbRed

НАДФН + HbFe(+3)-OH >■ HbFe(+2) + НАДФ + НЦО

кофактор

(5% общей восстановительной активности)

бой необратимый дериват Hb. Он никогда не встречается в нормальной крови и также не способен обратимо присоединять кислород, хотя и со­держит двухвалентное железо.

Наиболее токсичные метгемоглобинообразователи относятся к одной

из следующих групп:

NH,

1. Соли азотистой кислоты (нитрит натрия)

1. Алифатические нитриты (амилнитрит, изопропилнитрит, бутил-нитрит)

2. Ароматические амины (анилин, аминофенол)

3. Ароматические нитраты (динитробензол, хлорнитробензол)

4. Производные гидроксиламина (фенилгидроксиламин)

5. Производные гидразина (фенилгидразин)

N0,

,N(CH₃)₂

Путь Эмбдена-Мейергофа

НАДН-MetHbRed

НАДН + HbFe(+3)-OH »► HbFe(+2) + НАД + Н₂0

(67% общей восстановительной активности)

Рис. 27. Механизмы восстановления метгемоглобина

В количественном отношении более значимым является механизм, связанный с гликолизом. Однако в процессе гексозомонофосфатного превращения под влиянием гексозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6Ф-ДГ) образуется восстановленный никотинамидадениндинуклеотид фосфат (НАДФН), который не только участвует в превращении метгемоглобина в гемоглобин в присутствии НАДФН-метгемоглобинредуктазы, но и в восстановлении окисленного глутатиона при участии НАДФН-зависи­мой глутатионредуктазы. Поэтому значение этого механизма «защиты» гемоглобина также велико. По этой причине лица с врожденной недоста­точностью Г-6Ф-ДГ весьма чувствительны даже к относительно невысо­ким дозам целого ряда токсикантов.

Основной причиной массивного образования метгемоглобина в крови до уровня, порой угрожающего жизни человека, является действие на организм химических веществ, так называемых метгемоглобинообразователей (окси­дов азота, органических и неорганических нитро- и аминосоединений, фенолов, хлоратов, сульфонов и т. д.). Наряду с MetHb при интоксикаци­ях подобными веществами в крови нередко появляется и другой продукт повреждения гемоглобина — сульфгемоглобин. В отличие от MetHb, ко­торый легко восстанавливается в организме за счет редуктазных фермен­тных систем обратно до гемоглобина, сульфгемоглобин представляет со­

анилин

НО'

диметиламинфенол

нитробензол

NHNH,

CH3(CH2)2CHONO бутилнитрит

фенилгидразин

Некоторые из указанных веществ могут представлять интерес для во­енной медицины либо как возможные диверсионные агенты (нитрит на­трия), либо как промышленные агенты, весьма опасные в плане образо­вания зон химического заражения при авариях и катастрофах (анилин, динитробензол).

Попав в организм, метгемоглобинообразователи либо непосредствен­но активируют процессы, приводящие к окислению железа гемоглобина, либо первоначально метаболизируют с образованием реактивных про­дуктов, которые обладают этим свойством. Тяжесть развивающейся при этом патологии определяется дозой и скоростью поступления токсиканта в организм, а затем в эритроциты, их окислительно-восстановительным потенциалом, скоростью элиминации. Если действующим агентом являет­ся не исходное вещество, а продукт его метаболизма, то глубина патологи­ческого процесса зависит также от интенсивности процесса биоактивации ксенобиотика в организме. Поэтому у различных экспериментальных жи­вотных при введении им веществ, подвергающихся биоактивации, ско­рость образования метгемоглобина, как правило, существенно различается (табл. 28).

В организме человека с большой скоростью вызывают метгемоглоби-нообразование соли азотистой кислоты (нитриты), алкиламинофенолы (диэтил-, диметиламинофенол). Медленно нарастает содержание MetHb при отравлении анилином, нитробензолом.

Проявления метгемоглобинемии

Выраженность симптомов отравления метгемоглобинообразователя-ми определяется глубиной формирующейся гипоксии (гемический тип), которая, в свою очередь, зависит от содержания метгемоглобина в крови. Симптомы, развивающиеся на фоне метгемоглобинообразования, пред­ставлены в табл. 29.

Таблица 29

Проявления метгемоглобинемии различной степени выраженности

Ранним проявлением интоксикации является цианоз кожных покро­вов и видимых слизистых оболочек. Цвет кожи — от синеватого до шоко­ладного; слизистые оболочки более коричневого, чем синего цвета. Циа­ноз развивается при содержании в крови метгемоглобина в количестве более 1,5 г на децилитр (около 10% НЬ). Наличие сульфгемоглобина рез­ко усиливает цианоз, поскольку он в 3 раза темнее MetHb (артериальная кровь приобретает коричневатый оттенок). Поэтому изменение цвета кожных покровов и слизистых оболочек отмечается уже при содержании сульфгемоглобина в крови около 0,5 г на децилитр (около 3% НЬ). На фоне даже выраженного цианоза, вызванного сульфгемоглобинемией, отмечаются лишь незначительные признаки гипоксии. Как правило, су-льфгемоглобинемия не достигает уровня, опасного для жизни. Диффе­ренцировать сульфгемоглобинемию от метгемоглобинемии можно с по­мощью спектрофотометрических методов исследования крови.

Цианоз при отравлении метгемоглобинообразователями иногда назы­вают «центральным», поскольку развиваясь он сразу и относительно рав­номерно охватывает все участки кожных покровов, так как вся циркули­рующая в организме отравленного кровь изменяет цвет. Необходимо отличать «центральный» цианоз от «периферического». Последний явля­ется признаком сердечной недостаточности и формируется вследствие нарушения гемодинамики и неадекватной гемоперфузии перифериче­ских органов. Наиболее ранние проявления такого цианоза — синюшная окраска носа и ногтевых лож. Причина «периферического» цианоза — избыточное содержание восстановленного гемоглобина вследствие уси­ленной экстракции кислорода тканями, плохо снабжаемыми кровью. Разлитой цианоз в таком случае развивается при содержании восстанов­ленного гемоглобина в крови более 5 г на децилитр (около 30% НЬ).

При периферическом цианозе и повышенном содержании восстанов­ленного гемоглобина в крови показана ингаляция кислорода. При нали­чии метгемоглобина или сульфгемоглобина в крови оксигенотерапия не приводит к устранению цианоза. Более того, назначение кислорода отравленным метгемоглобинообразователями может сопровождаться по­вышением уровня метгемоглобина в крови.

Определение метгемоглобина

Ряд простейших методических приемов позволяет иногда выявить на­личие метгемоглобина в крови.

Если пигмента в крови более 15%, капля крови окрашивает фильтро­вальную бумажку в «шоколадный» цвет, хорошо выявляемый при сравне­нии с цветом нормальной крови.

Пропускание кислорода через венозную кровь изменяет ее вишневый цвет на алый. Кровь, содержащая метгемоглобин, не меняет при этом окраску. Наконец, добавление к разведенной в 100 раз крови, содержа­щей метгемоглобин, кристаллика цианистого калия приводит к ее окра­шиванию в розовый цвет вследствие образования цианметгемоглобина.

Диагностическими признаками массивного метгемоглобинообразова­ния является коричнево-черное окрашивание мочи, а также появление в ней белка.

С помощью спектрофотометрических исследований можно отличить метгемоглобин от сульфгемоглобина, а также определить процентное со­держание метгемоглобина в крови. Если время, прошедшее от момента забора крови до исследования, продолжительное, результат может оказа­ться ложным, так как процессы окисления и восстановления гемоглоби­на проходят и in vitro. Необходимо помнить, что у больных с выраженной анемией даже незначительное содержание метгемоглобина в крови может

вызвать глубокую гипоксию. Поэтому обследование крови отравленного должно обязательно сопровождаться подсчетом эритроцитов и определе­нием общего количества гемоглобина.