Токсикологическая характеристика ботулотоксина, тетрадотоксина. Профилактика поражений, обоснование терапии.

Ботулотоксин - экзотоксин, выделяемый анаэробными бактериями Clo-stridium botulini. Вызывают заболевание, описываемое как ботулизм.

Причины возможных массовых поражений населения

Очищенный ботулотоксин является табельным боевым отравляющим веществом. В армии США он имеет шифр XR.

Поскольку клостридии - анаэробные бактерии, отравления, в том числе и массовые, возможны при употреблении в пищу обсемененных консервов, солений, копченостей и т.д.

Физико-химические свойства. Ботулотоксин представляет собой белок молекулярной массой 150000 дальтон, состоящий из двух субъединиц. Хо­рошо растворим в воде. В водных растворах устойчив к кипячению в течение часа.

Токсичность. Смертельная доза токсина для человека при алиментар­ном способе воздействия составляет около 3.5 мкг. Наибольшей токсично­стью ботулотоксин обладает при попадании в организм через раневые по­верхности (ЛД₅₀ менее 1 нг/кг).

Токсикокинетика. Применение ботулотоксина как ОВ планируется в виде аэрозоля, что обусловливает пути поступления через органы дыхания и раневые поверхности. При ингаляции аэрозоля вещество адсорбируется на слизистой бронхов, где происходит его всасывание. Часть адсорбированного токсина мерцательным эпителием дыхательный путей выносится в ротовую полость, откуда он поступает в желудочно-кишечный тракт.

При употреблении зараженной пищи вещество проникает в организм через желудочно-кишечный тракт. В пищеварительном тракте ботулотоксин не разрушается протеолитическими ферментами. Токсин всасывается через слизистые оболочки желудка и кишечника, но поскольку молекулярная масса токсина велика, скорость резорбции мала. Тонкие механизмы проникновения этого белкового вещества через слизистые оболочки не выяснены. Посту­пивший в кровь ботулотоксин избирательно захватывается терминалиями холинэргических волокон.

Механизм токсического действия. Ботулотоксин избирательно бло­кирует высвобождение ацетилхолина в пресинаптических терминалях. Ток­син оказывает повреждающее действие на различные отделы нервной систе­мы: нервно-мышечный синапс, окончания парасимпатических преганглионарных и постганглионарных нейронов. Наиболее уязвимыми являются нервно-мышечные синапсы.

Выделяют четыре периода действия ботулотоксина на синапс:

1) свя­зывание токсина с плазматической мембраной холинэргических нейронов;

2) эндоцитоз токсина и поступление его внутрь нервного окончания;

3) высво­бождение действующей части из целостной молекулы токсина;

4) действие токсина как протеазы и разрушение специфических белков, участвующих в процессе экзоцитоза везикулярного пула ацетилхолина в синаптическую щель.

За процесс связывания с мембраной нейрона «ответственна» тяжелая субъединица молекулы токсина. Наивысшим сродством к токсину обладают окончания мотонейронов, иннервирующих поперечно-полосатую мускулату­ру. Поступление токсина внутрь нейрона осуществляется путем эндоцитоза. В результате токсин оказывается внутри нервного окончания, заключенным в мембранные везикулы - в эндосомы. Высокомолекулярная субъединица ток­сина образует пору в мембране эндосомы, через которую легкая цепь прони­кает в цитозоль пресинаптической терминали. Легкая цепь токсина оказывает воздействие на субстратные белки. Она обладает пептидазной активностью и энзиматически расщепляет ряд белков в нервном окончании, важных для нормального высвобождения ацетилхолина из везикул. Это приводит к угне­тению высвобождения ацетилхолтина и, в конечном счете, к появлению ос­новных признаков ботулизма.

Действие токсина продолжительно - до нескольких недель. На этом ос­новании считается, что токсин вызывает необратимое повреждение преси­наптических структур. Восстановление нормальной иннервации мышц про­исходит в результате формирования новых синаптических контактов. Тем не менее, структурно-морфологические изменения в пораженных синапсах не выявляются ни световой, ни электронной микроскопией.

Клиника острого отравления. Острое отравление ботулотоксином опи­сывается как ботулизм. Клинические проявления манифестируют после про­должительного скрытого периода. Скрытый период составляет от нескольких часов до 1.5 суток (до 36 часов). Продолжительность периода зависит от до­зы и пути поступления токсина в организм. Наименее продолжителен скры­тый период при попадании вещества на раневые поверхности. В периоде раз­вернутых проявлений выделяют общетоксический, гастроинтестинальный и неврологический «паралитический» синдромы. Симптомы общетоксического действия появляются первыми: общее недомогание, головная боль, голово­кружение. К ним присоединяются тошнота, рвота, обильное слюнотечение, реже - диарея (гастроинтестинальный синдром). Через 1-2 суток постепенно развивается неврологическая симптоматика «паралитического» синдрома: постепенно развивающийся паралич поперечно-полосатой мускулатуры. Первым признаком ботулизма является диплопия (двоение в глазах) и птоз (опущение) век. Трудно объяснить причину, но факт состоит в том, что про­цесс поражения начинается с глазодвигательной группы мышц. Позже при­соединяется паралич мышц глотки, пищевода, мягкого неба (нарушается гло­тание, а жидкость при попытке глотания выливается через нос). Далее разви­вается паралич мышц гортани: появляется осиплость голоса, а затем полная афония. Затем присоединяется парез мимической мускулатуры, жевательных мышц, мышц шеи, верхних конечностей и т.д. Описанный порядок - харак­терный (патогномоничный) симптом для ботулизма: паралич нарастает в нисходящем направлении. «Паралитический» синдром постепенно нарастает и смерть наступает от асфиксии в результате паралича дыхательной мускула­туры. При тяжелых поражениях смерть наступает на 3 - 5 день заболевания, реже - до 10 сут. Ужас положения пострадавшего заключается в том, что сознание полностью сохраняется весь период интоксикации. Расстройства чувствительности при поражении ботулотоксином не развиваются.

Лечение. В настоящее время известны более 7 серологических типов токсина: А, В, С, D, Е, F, J и т.д. Специфическим противоядием ботулотоксина является противоботулиническая сыворотка соответствующего серотипа (А, В, С и т.д.). В этой связи назначение сыворотки не всегда эффективно - достаточно сложно подобрать необходимый серологический тип, а токсин очень быстро поступает в структуры-мишени.

Оказание помощи должно осуществляться в специализированном ста­ционаре, где есть возможность при появлении признаков угнетения дыхания перевести больного на искусственную вентиляцию легких.

Даже при своевременном оказании помощи летальность при отравле­нии ботулотоксином составляет 30%, а при несвоевременном оказании по­мощи может достигать 90%.

Тетродотоксин

Относится к группе ингибиторов ионных (натриевых) каналов возбудимых мембран.

Тетродотоксин обнаружен в тканях различных живых существ: более 70 видов рыб, 5 видов лягушек, моллюски. Самым известным «обладателем» тетродотоксина является рыба Фугу - токсин содержится в ее половых железах. В Японии рыба Футу является деликатесом. Неумелое приготовление блюд из рыбы Фугу - причина острых тяжелых отравлений.

Физико-химические свойства. В чистом виде представляет собой аморфный (не кристаллический) порошок. Хорошо растворяется в воде и в органических растворителях. Устойчив в водных растворах.

Расчетная смертельная доза тетродотоксина для человека составляет около 0,01 мг/кг.

Токсикокинетика. Основным путем поступления является алиментарный: употребление зараженной воды и пищи. Токсин быстро абсорбируется в кишечнике. Детально токсикокинетика не изучена. Дискуссионным остается вопрос о способности вещества проникать через гематоэнцефалический барьер. Через неповрежденную кожу вещества не проникают.

Механизм токсического действия. Тетродотоксин является ингибитором ионных каналов возбудимых мембран: нейронов, поперечно-полосатой мускулатуры, миокардиоцитов, железистого эпителия.

Как известно, трансмембранный градиент концентрации ионов формирует потенциал покоя возбудимой мембраны, равный примерно 90 мВ. Градиенты концентраций калия и хлора уравновешивают друг друга. Проницаемость натриевых каналов в покое ничтожно мала. Если возбудимая мембрана деполяризуется примерно на 15 мВ, электровозбудимые натриевые каналы открываются, проницаемость их для ионов резко возрастает - Na+ устремляется в клетку. Трансмембранная разница потенциалов инвертируется: генерируется потенциал действия. Реполяризация мембраны достигается за счет выхода ионов калия из клетки. При этом восстанавливается и исходная проницаемость мембраны для натрия.

Тетродотоксин и сакситоксин полностью блокируют проникновение ионов Na+ по ионным каналам внутрь клетки. Генерация потенциала действия становится невозможной. Нарушается проведение нервных импульсов по нейронам, миоциты не могут сокращаться. Человек умирает от асфиксии в результате паралича дыхательной мускулатуры, который обусловлен как нарушением проведения по нервным стволам импульсов от нейронов дыхательного центра, так и резким угнетением возбудимости самих мышц диафрагмы.

Клиника острого отравления. Ранними характерными признаками отравления являются парестезии («онемение», «покалывание») в области губ, языка, десен. Постепенно эти ощущения распространяются на область шеи, кожу рук. Позже развивается тошнота, рвота, боли в животе, понос. В тяжелых случаях развивается паралич мышц глотки и гортани: затруднение глотания, осиплость голоса, иногда - афония.

Начавшись в мышцах конечностей, паралич охватывает все больше групп мышц, распространяется. Сознание, как правило, сохраняется весь период интоксикации. Смерть наступает от паралича дыхательной мускулатуры и асфиксии в течение 24 часов с момента поступления токсина в организм.

Лечение. Специфических средств профилактики и терапии интоксикации нет. При тяжелых формах поражения единственным способом сохранения жизни является перевод пострадавшего на искусственную вентиляцию легких.