Альфа-токсин газовой гангрены

 

Гангрена – это малоприятное зрелище, но газовая гангрена выглядит ещё ужаснее: наполненные кровью пузыри, адская боль и очень высокая вероятность летального исхода.

Газовая гангрена возникает при попадании в рану анаэробных бактерий, которые производят большое количество газов. Отсюда и название заболевания. Вызывают газовую гангрену сразу несколько видов бактерий, но чаще всего это Clostridium perfingens – 90 % случаев вызваны ими. Название бактерии с латинского можно перевести как «через разрыв», что описывает разрушение тканей во время болезни.

Clostridium perfingens обитают в почве в виде спор. Основной путь заражения – раны, в которые попали бактерии из земли или нестерильных инструментов. Особенно часто заражения случаются на войне.

Болезнь проходит очень быстро: с момента появления первых симптомов до наступления смерти может пройти всего несколько часов. При сильном инфицировании за 10–14 часов разрушаются соединительные ткани вплоть до костей. Сначала пострадавший жалуется на резкую распирающую боль в месте пореза, там же образуется отёк. Кожа становится багровой, а позже фиолетово-синей. Начинается лихорадка, температура повышается до 40 градусов, развиваются озноб, бессонница, ломота в мышцах, тахикардия. Дальше – хуже: при надавливании на ткани вблизи раны издаются характерные потрескивания, звуки лопающихся пузырьков газа. Может выделяться гной и появиться неприятный запах. Из-за разрушения кровеносных сосудов образуются наполненные кровью пузыри. Основная причина смерти – септический шок. К сожалению, летальный исход наступает часто – в 70–80 % случаев.[15]

 

 

Всё это делает не сама бактерия, а вещество, которое она выделяет. Существует несколько видов токсинов Clostridium perfingens. Считают, что самый разрушительный из них – альфа-токсин. Этот экзотоксин разрушает клеточные мембраны, из-за чего повышается проницаемость сосудов и возникает отёк, а дальше начинается некроз – отмирание тканей.

Газовую гангрену сложно диагностировать на первых стадиях, поэтому часто пациенты не могут получить своевременной помощи. Если щадящие методы лечения не помогают, для спасения жизни удаляют омертвевшие ткани или ампутируют конечность.

Clostridium perfingens вызывает у человека не только газовую гангрену. Если она попадает в организм с едой, происходит пищевое отравление. Но в этом случае ключевую роль играют другие вещества, энтеротоксины. Их действие не так страшно: отравление проходит за один-два дня.

 

 

 

Ядовитые животные

 

В отличие от растений или грибов, животные ведут активный образ жизни: они передвигаются, охотятся, прячутся от хищников. И каждый вид по-своему приспособился к выживанию: кто-то быстро бегает, у кого-то острые когти и зубы, а кто-то отпугивает врагов и убивает добычу с помощью яда.

Но и среди ядовитых животных не всё так просто. Механизмы появления яда у них и способы, которым они его используют, сильно различаются. Чтобы ориентироваться во всём этом разнообразии, необходимо хоть как-то их обозначить. Самая известная классификация ядовитых животных была представлена академиком Е. Н. Павловским. Он предложил разделить ядовитых животных на две большие группы.

Первично-ядовитые – те животные, которые самостоятельно вырабатывают ядовитый секрет и имеют специальные железы либо ядовитые продукты метаболизма.

Вторично-ядовитые –  животные, которые аккумулируют яды из окружающей среды. Самостоятельно яд они не вырабатывают.

Первично-ядовитые в свою очередь делятся на:

• пассивно-ядовитых, у которых вырабатываются ядовитые метаболиты и накапливаются в органах и тканях. Они представляют опасность, только если их съесть. Например, рыба фугу;

• активно-ядовитых животных. У них есть специализированный ядовитый аппарат. И здесь тоже выделяют две группы:

• вооружённые активно-ядовитые животные имеют ранящий аппарат. Такие животные могут ужалить или укусить с выделением яда. Чаще всего это хищники, использующие яд для охоты: пауки, змеи, кубомедузы;

• невооружённые  активно-ядовитые животные, не имеющие ранящего аппарата. Токсический эффект возникает при контакте с телом жертвы. К таким животным относят амфибий, выделяющих токсины через кожные железы.

Изучение ядовитых животных и состава их яда началось ещё в глубокой древности. Секретами желёз лягушек смазывали стрелы дикие племена. Греческий бог врачевания Асклепий изображался с посохом, обвитым змеёй. Яды змей и пчёл использовали для лечения. И конечно, всех интересовали яды животных, чтобы устранять неугодных. Существует даже отдельный раздел в токсинологии, изучающий только яды животных, – зоотоксинология.

Вещества, из которых состоит яд, воздействуют на разные «мишени» внутри жертвы. Яды по характеру действия делят на:

• нейротоксины, воздействующие на нервную систему. Такие вещества парализуют жертву;

• цитотоксины, повреждающие клетки органов и тканей;

• геморрагины, нарушающие проницаемость кровеносных сосудов, вызывающие внутренние кровотечения;

• гемолизины, разрушающие эритроциты.

Помимо этого, яды живых организмов можно классифицировать по их природе:

• яды белковой природы. Такие токсины чаще всего вводятся с помощью ядовитого аппарата, так как они разрушаются при попадании в пищеварительную систему. Химические формулы ядов белковой природы очень сложны, приводить их в книге не будем;

• яды небелковой природы. Это могут быть алифатические и гетероциклческие соединения, алкалоиды. Например, тетродотоксин и кантаридин. Эти вещества работают даже при поступлении в пищеварительный тракт.

Изучение зоотоксинов и механизмов их работы представляет большой интерес не только для спасения людей от отравлений, но и для создания новых лекарственных препаратов. Чем больше изучают состав ядов, тем более интересные факты открываются: уже обнаружены вещества, способные лечить сахарный диабет второго типа и рак мозга.

В этом разделе поговорим о рекордсменах среди ядовитых животных и самых необычных обладателях яда.

 

Толстый лори

 

Кто бы мог подумать, что это очаровательное и на вид дружелюбное существо своим укусом способно вызвать анафилактический шок и убить?

Обычно в этой книге мы рассматриваем наиболее опасные и быстродействующие яды. Но толстый (а в английском языке – медленный) лори – не жестокий убийца. Он интересен тем, что это единственный ядовитый примат (а всего ядовитых млекопитающих известно семь видов).

Толстый лори – это небольшой примат с цепкими лапами и очень большими глазами. Он обитает в Индокитае и ближайших регионах в тропических лесах, ведёт ночной образ жизни, питается фруктами, нектарами и насекомыми.

На лапах у толстого лори есть специальная плечевая железа, которая вырабатывает токсины. Яд толстого лори может вызвать анафилактический шок (то есть немедленную сильнейшую аллергическую реакцию, в результате которой можно умереть). Такая реакция развивается в результате воздействия на человека белка, очень схожего по химической структуре с главным кошачьим аллергеном – белком Fel d1. Смешиваясь со слюной, белок может попадать в кровь через укусы. Такие раны долго и болезненно заживают. Но смерть человека в результате укуса толстого лори – редкое явление. В мире официально зарегистрирован всего один такой случай.

 

 

Учёные до сих пор не пришли к единому мнению, для чего толстому лори яд: для защиты от хищников, паразитов и сородичей (в борьбе за самку или пищу) или для того, чтобы убивать насекомых, которых они едят.

Толстые лори неагрессивны и не нападают на людей, но из-за того, что в местах их обитания популярна альтернативная медицина, эти животные очень страдают. Их продают на рынках, убивают и разделывают. Из костей, органов и кожи делают мази и «лекарства». В ход идут все части тела, особенно ценятся засушенные толстые лори. Большинство людей из тех стран, на территории которых не посчастливилось жить толстым лори, не собираются что-то менять, несмотря на жестокость и низкую эффективность таких «натуральных препаратов».

Другая проблема этих зверей – попытки их одомашнивания. Толстым лори очень тяжело находиться в неволе (даже в зоопарках), да и перестать вырабатывать токсин они тоже не могут. В итоге получается очень несчастная, ядовитая и опасная для хозяев зверушка. Разве оно того стоит?[16]

 

Рыба-камень

 

Эта рыба считается самой ядовитой в мире: наступив на рыбу-камень, человек легко может умереть и при этом даже не увидеть, что его ранило.

Рыба-камень, она же бородавчатка, питается мелкими рыбками, креветками и ракообразными. Рыба-камень ловит свою добычу, затаившись на дне рифа, и молниеносно хватает её – нападение происходит меньше чем за секунду. Благодаря своей форме и окрасу рыба-камень отлично маскируется, и обнаружить её трудно. Рыба лежит неподвижно, закопавшись в песок или спрятавшись между камнями, и выжидает удачного момента для нападения. У бородавчатки вместо чешуи множество ядовитых колючек, самые большие из которых расположены на спинном плавнике. Эти колючки служат защитой от других хищников. Сама рыба не нападает на людей, но она залегает на небольших глубинах, поэтому купающиеся люди могут легко на неё наступить. Её колючки могут пройти даже через подошву обуви. Встретиться с ней можно в Тихом и Индийском океанах и в Красном море.

Наступив на ядовитую колючку, человек ощущает пульсирующую боль. Место укола распухает и краснеет. Затруднение дыхания, отёк лёгких, нарушение работы сердца, лихорадка, слабость мышц и паралич – всё это возникает позже, когда яд распространяется по организму. Если укол ядовитого шипа попал в кровеносный сосуд, то все процессы протекают ещё быстрее. Без медицинской помощи вероятность умереть от остановки дыхания или прекращения работы сердца крайне велика. Смерть наступает в период от одного-двух часов до суток.

 

 

Яд рыбы-камня – это смесь токсичных белков. В зависимости от вида состав белков меняется. Но основные его составляющие неизменны: веррукотоксин, стонустоксин, кардиолептин, некоторые другие белки и фермент гиалуронидаза. Стонустоксин разрушает клетки крови, кардиолептин нарушает работу сердца, а гиалуронидаза отвечает за повреждение тканей в месте укуса. Суммарно яд увеличивает проницаемость сосудов, снижает артериальное давление, и мы видим уже описанную картину отравления.

Хотя рыба-камень смертельно опасна, её мясо употребляется в некоторых азиатских странах, а саму рыбу держат как экзотичного аквариумного питомца по всему свету.

 

Рыба фугу

 

Слышали о смертельно опасном блюде из рыбы? Если неправильно его приготовить, то яд попадёт в организм и убьёт человека. В год погибает 30–50 любителей экстремальной кухни. Это блюдо готовится именно из рыбы фугу. И для того чтобы готовить такое блюдо, повара обучаются и получают специальную лицензию.

Среди иглобрюхих (так называется семейство этих рыб) много тех, кто обладает смертельным веществом – тетродотоксином. Все рыбы этого рода способны надуваться, увеличиваясь в размере в несколько раз и обнажая иголки. Но в пищу чаще всего употребляют вид Takifugu Obscurus.

Тетродотоксин встречается не только среди иглобрюхих. Синекольчатые осьминоги, некоторые морские звёзды, черви и тритоны тоже содержат это вещество. Каждый из них использует токсин для своих целей, конкретно иглобрюхие – для защиты от хищников.

Токсин накапливается в яичнике и печени рыбы и совсем немного в мышцах. У пресноводных видов токсина больше на коже. Вещество блокирует натриевые каналы в мембранах нервных клеток, тем самым нарушает прохождение ионов натрия в нейроны. В итоге нервные импульсы не передаются мышцам. Всё начинается как онемение и зуд (особенно языка и губ), расстройство ЖКТ. Мышцы постепенно парализуются, пока паралич не доходит до дыхательных мышц и не останавливается дыхание. Смерть наступает от удушья в полном сознании. Специфического антидота для тетродотоксина не существует. Поэтому главная цель медицинской помощи – это поддерживать дыхание и остальные жизненные функции до самостоятельного восстановления ионных каналов.

 

 

Интересно то, что иглобрюхие могут стать абсолютно неядовитыми, если изменить их питание. Дело в том, что эти рыбы не сами производят токсин, а лишь накапливают его (то есть являются вторично-ядовитыми). Токсин продуцируют особенные морские бактерии, которых поедает рыба. А уже после этого он задерживается в печени и других органах. Иглобрюхие, которые не употребляют в пищу этих бактерий, абсолютно безопасны.

 

ФОРМУЛА

 

ТОКСИЧНОЕ ВЕЩЕСТВО: тетродотоксин.

АРЕАЛ: северо-западная часть Тихого океана.

СМЕРТЕЛЬНАЯ ДОЗИРОВКА: 0,01 мг/кг для человека при приёме перорально.

 

Конус географический

 

Сама идея, что моллюск или улитка может убить человека, кажется фантастической. Но мы уже убедились, что даже маленькие микроорганизмы способны синтезировать мощнейшие токсины.

Конусы – это отдельное семейство моллюсков, и конус географический – не единственный вид этого семейства, который обладает смертоносным токсином. Но он самый опасный из всех. Конусы имеют овально-коническую раковину бело-коричневого цвета. Из-за тонких, напоминающих карту рисунков конус получил название «географический». У моллюска есть хоботок, через который проходит зуб, уже заполненный секретом ядовитой железы. Этим хоботком конус «выстреливает», жаля свою добычу. По природе конусы – хищники, способные съесть рыбу больше себя размером. Добычу конус находит благодаря специальному органу осфрадию, который, по сути, является органом обоняния (он реагирует на растворённые в воде химические вещества).

Яд конуса географического состоит из конотоксинов – веществ пептидной природы. Конотоксинов существует много, но более подробно изучены механизмы воздействия пяти из них:

• α-конотоксин ингибирует никотиновые ацетилхолиновые рецепторы нервной и мышечной тканей;

• δ-конотоксин нарушает работу потенциал-зависимых натриевых каналов;

• κ-конотоксин ингибирует калиевые каналы;

• μ-конотоксин ингибирует потенциал-зависимые натриевые каналы мышц;

• ω-конотоксин ингибирует потенциал-зависимые кальциевые каналы.

 

 

В целом набор токсинов нацелен на массив ионных каналов, которые участвуют в нейромускульной передаче сигналов, поэтому яд представляет собой своего рода нервно-паралитический коктейль. В яде одного моллюска содержится сразу несколько видов конотоксинов. И состав смертоносного коктейля меняется от особи к особи.

Но это ещё не всё. Для того чтобы жертва не почувствовала укус сразу, в составе яда конуса есть инсулин. Он же и вызывает гипогликемический шок, чтобы жертва не уплыла от конуса слишком далеко. Времени действия инсулина хватает, чтобы яд сработал, а моллюск успел захватить добычу.

Кстати, есть во всей этой истории и позитивный момент: инсулин, входящий в состав яда конуса, активнее существующих на сегодняшний день препаратов инсулина, поэтому рассматривается как образец для создания новых препаратов для лечения диабета. А на основе конотоксинов могут быть созданы перспективные обезболивающие.

Симптомы отравления после укуса: тошнота, онемение и синюшность в месте укуса. Постепенно онемение распространяется по всему телу. Возможен отёк мозга, кома, затруднённое дыхание или остановка сердца. Яд одного конуса может убить человека в течение нескольких минут. Поэтому чем раньше помочь пострадавшему, тем больше у него шансов на выживание. Но главное правило – находясь на пляжах, не подбирать ракушки подобной формы. Или не трогать ничего похожего, занимаясь дайвингом.

ТОКСИЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА: α-, δ-, κ-, μ-, ω-конотоксины, инсулин.

АРЕАЛ: мелководье Индийского и Тихого океанов.

СМЕРТЕЛЬНАЯ ДОЗИРОВКА: 0,012–0,038 мг/кг.