|
МЕХАНІЗМИ ІНТОКСИКАЦІЙ УДК 616.916.546.173 В.В. Храпак, З.П. Омельяненко, І.Л. Сопіна, Л.П. Широбокова, Л.А. Могирьова, Л.Д. Лабушевська МЕМБРАНОТОКСИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МЕТГЕМОГЛОБІНОУТВОРЮЮЧИХ ОТРУТІнститут фармакології та токсикології АМН України, Київ В Україні застосовуються та зберігаються хімічні продукти, певну частину з яких складають хімікати, здатні викликати метгемоглобінемію. При пожежах, аваріях під час перевезень [1, 33, 34], неправильному зберіганні, порушеннях технологій застосування, несприятливих метеоумовах (дощ) значні кількості цих токсикантів можуть попадати у водойми і забруднювати воду. В цих ситуаціях існує суттєвий ризик їх транскордонного перенесення. Цьому сприяє й те, що переважна їх більшість добре розчиняється або емульгується у воді Не дивлячись на порівняно низьку токсичність цих сполук, при різноманітних інцидентах існує значний ризик формування хімічної (токсикологічної) катастрофи, наслідком якої можуть бути масові отруєння у вигляді хронічних, підгострих і гострих токсичних екзогенних метгемоглобінемій. Ряду цих хімічних сполук притаманна здатність до токсичної трансформації, наслідком якої отруйні властивості їх продуктів перетворення можуть у десятки і сотні разів перевершувати таку вихідної речовини [35]. Внесок метгемоглобіноутворювачів у формування екозалежних патологічних станів, поряд з важкими металами, поліхлорованими діоксинами та дибензофуранами, можна оцінити як один із провідних. Підтвердженням цього є наведений в кінці статті перелік літературних джерел. Так, доведена можливість утворення N-нітрозодиметиламіну у ЖКТ курчат-бройлерів при внесенні в кормовий раціон калія нітриту. Встановлений інгібуючий ефект добавок аскорбіната натрію (кормовий замінник вітаміну С) [2].Нітрати можуть негативно впливати на перебіг вагітності, плід і організм новонароджених дітей. Роль екскреції нітратів з материнським молоком в розвитку інтоксикації у дітей не встановлена, а вплив трансплацентарного перенесення нітратів на плід людини не вивчений [3]. Діти дошкільного віку є групою ризику з метгемоглобінемії. Підвищення її частково пов'язано з аерогенним та переважно з аліментарним надходженням метгемоглобіноутворювачів. Отже, потрібно вивчати не тільки динаміку цього показника, але й проводити регулярний моніторинг вмісту цих токсикантів у продуктах харчування та атмосферному повітрі [4]. Проаналізовані результати гематологічних обстежень (кількість Нb, еритроцитів та лейкоцитів, ШОЕ, морфологія крові) дорослого населення (322) у радгоспі з високою інтенсивністю застосування отрутохімікатів (дослідна зона). Питома вага різних класів пестицидів становила: препаратів сірки — 48%, мідьвміщуючих — 32%, похідних карбамінової кислоти — 4,78%, хлорорганічних — 1,3%. Різниці у кількості лейкоцитів, ШОЕ та лейкоцитарній формулі не виявлено [5]. Так, вказується, що не дивлячись на те, що міндобрива вносились у грунт в залежності від вмісту в ньому азоту, вміст NаNО3 у листях салату досягав 500—750 мг/кг, ГДК нітратів 300 мг, у шпинаті — 1560 мг. Нітрити знаходили тільки при внесенні значної кількості азоту [6]. Рівень вмісту нітритів корелює з навантаженням азотними добривами. Автори [7] рекомедують витримувати технології застосування добрив. Виявлені цікаві дані про вміст нітратів та нітритів у лікарських рослинах. Так, глід містив (мг/200 мл) нітратів — 10,3 та нітритів — 2,7; кропива — 6764—16921 та 8,14—17,20; шалфей — 5788—12848 та 6,59—13,61; настоянки кропиви — 7,35—47,23; шавлії — 5,23—19,06; нітрити в настоянках рослин — сліди або не виявляються. Із сушених трав у настоянки переходило 20—70% нітратів та 0—40% нітритів [8]. Протягом одного року (листопад 1996 по жовтень 1997) перевіряли вміст нітратів та нітритів у 25 зразках комерційних салатів. Вміст нітрату варіював від 0 до 2600 мг/кг; нітриту — до 13,7 мг/кг. Сезонної закономірності не встановлено [9]. Деякі автори вважають, що збільшення кількості міндобрив викликає збільшення концентрацій нітратів у рослинах. При цьому процеси їх кумуляції описуються позитивною параболою. Хмуре та дощове літо сприяє зниженню вмісту нітратів у рослинах [10]. Є повідомлення про розраховані рівні надходження нітратів у грунт з атмосферними осадками та мінеральними добривами в зонах, де випали радіоактивні осади [11]. При внесенні під кущі винограду азотних добрив до 180 кг/га вміст нітратів у вині збільшувався до 60,7 мг/л, що не перевищувало ГДК — 75 мг/л [12]. Обпризкування рослин 0,1% розчином аскорбінової кислоти та 0,1% розчином нікотинової кислоти знижує вміст нітратів [13]. У США в штатах Середнього Заходу вода у 15—20% приватних колодязів містить підвищену кількість NaNО3. У зв'язку з тим, що у США приблизно 130 млн чоловік використовують грунтові води для пиття та приготування їжі, актуальною є проблема контролю нітратів у воді [14]. На сьогодні актуальним питанням є забруднення питної води метгемоглобіноутворюючими отрутами. Проблема нітратів у питній воді у Франції вивчається з 1970 р. Перший закон з регламентації забруднення води нітратами виданий 3 січня 1989 р. В ньому звертається увага на процеси розкладу нітратів, механізми токсичності, канцерогенна дія [15]. Концетрація нітратів у питній воді через використання значної кількості нітратних добрив найбільш висока в Іспанії, як і в інших країнах Европі. У людей з ахлоргідрією шлунку нітрати перетворюються у нітрити, а потім у нітрозаміни, які викликають рак шлунку. Досліджувалась смертність у 258 провінціях Валенсії за 1975—1980 рр. Враховувались також дані 1961, 1981, 1991 рр. Там, де концентрація нітратів перевищувала 50 мг/л, ризик смерті від раку шлунку осіб у віці 55—75 років був 1,91 для чоловіків та 1,81 для жінок, порівняно з рештою популяції. Смертність від раку передміхурової залози також збільшувалася у чоловіків у віці 55—75 до 1,86, у віці більше 75 до 1,80. Ризик смерті від раку сечового міхура збільшувався у чоловіків у віковій групі 55—75 років. Зазначається, що вживання фруктів та овочів, які містять вітамін С, може попереджувати трансформацію нітратів у нітрозаміни та знижувати смертність від раку [16]. Описано два випадки розвитку метгемоглобінемії в результаті забруднення питної води бойлерними добавками. Попадання бойлерних добавок у питну воду викликало масову метгемоглобінемію. У першому випадку потерпіло 29 школярів, у яких раптово виникли ціаноз шкіри, блювання, головний біль. Вміст МtНb від 3 до 83% (>20% у 14 осіб). У другому випадку потерпіли 3 клерки одного офісу (ціаноз, запаморочення, головний біль); рівень MtHb 6—16%. У першому випадку в воді була підвищена кількість нітритів, у другому — нітратів. У обох випадках виявлені дефекти водогінних систем. Отже бойлерна вода становить серйозну небезпеку для населення при попаданні у систему питного водопостачання [17]. Козлам 10-місячного віку вводили натрія нітрат 0,4 ммоль/кг. При цьому встановили, що швидкість елімінації нітрату у цих тварин подібна до такої у людини, овець і поні. Період напівелімінації складав 4—5 год. Об'єм розподілу у цих же видів — 210—330 мг/кг живої маси. Швидкість елімінації у кіз набагато вища, ніж у інших тварин [18]. Щурам-самкам внутришньошлунково вводили розчин натрію нітрату 50 та 1000 мг/кг (у розрахунку на нітрат-йон). У молодих тварин виявлено збільшення концентрації MtHb з двома вираженими піками. При дозі 500 мг/кг концентрація MtHb дещо підвищувалась, але швидко знижувалась. Різниці в активності MtHb — редуктази у обох груп тварин не виявлено [19]. Проведені клінічні спостереження робітників, які працюють з фарбами, лаками та іншими токсичними речовинами побутової хімії. У 171 маляра була встановлена залізодефіцитна анемія, у В результаті контакту з метгемоглобіноутворювачами у виробничих умовах виявлялась професійна гемопатія. Основні її види — апластична анемія, карбоксигемоглобінемія, метгемоглобінемія, агранулоцитоз, міелодисплазія, а також лейкоз [21]. У людей, які мешкають поблизу звалищ, де проводиться спалювання сміття, частота підвищення вмісту MtHb складала 16%. Максимальна концентрація MtHb у людей цієї групи досягала 17,5%. У 28% випадків спостерігалось підвищення в крові концентрації лактату. В атмосфері виявлені СО2, СО, Н2S, метан та його гомологи. Отже, у вказаної групи людей метгемоглобінемія супроводжується помірною кисневою недостатністю [22]. На сьогодні в Україні існує високий ризик масових та спорадичних отруєнь метгемоглобіноутворюючими токсикантами. Це пов'язано як з інтенсивною хімізацією народного господарства, так і з недостатньою ефективністю методів очищення питної води, та іншими причинами, що зумовлює високий рівень забруднення нітратами та нітритами питної води і ряду харчових продуктів. Кулінарна обробка суттєво не знижує концентрацію цих отрут у продуктах харчування. Якщо врахувати, що близько 40% населення України використовує колодязну воду (при низьких можливостях державної системи лабораторного контролю), можна уявити величину ризику масових екзогенних метгемоглобінемій для населення. Це вимагає розробки відповідних способів профілактики та лікування гострих отруєнь гемічними отрутами, які б відповідали вимогам медицини катастроф. Нижче наводиться аналіз сучасних способів лікування метгемоглобінемій та застосування відповідних антидотних засобів. На долю гематологічних порушень припадає 5—10% всіх побічних реакцій на ліки. За даними служби Перепису населення та обстежень, фармакологічні засоби стали причиною 2422 смерті у Великобританії в 1980 р., пік частоти приходиться на Хоча гематологічні побічні ефекти виникають рідше від інших шкідливих реакцій, але ймовірність летального наслідку при них особливо велика. Було встановлено, що побічні гематологічні ефекти стали причиною 40% випадків смерті [24]. Згідно з даними [25], за 1964—1968 рр. у Великобританії приблизно 1/3 частина летальних медикаментозних реакцій була пов'язана з гематологічними порушеннями. Дослідницький центр ВООЗ з міжнародного моніторінгу несприятливих медикаментозних реакцій повідомив, що у 1968—1972 рр. гематологічні порушення були причиною 17% випадків смерті [26]. Метгемоглобінемію можуть викликати фенацетин, сульфаніламіди, нітрити, примахін та сульфони [23]. Метгемоглобінемія виникає в результаті окислення двохвалентного заліза, яке входить до складу молекули гемоглобіну, до трьохвалентного, що позбавлює його здатності переносити кисень. Для лікування цього стану використовують метиленовий синій або аскорбінову кислоту. Сульфгемоглобінемія виникає під дією сірководню на оксигемоглобін, що робить його незворотно непридатним для транспорту кисню. Сульфгемоглобінемію викликають також фенацетин та ацетанілід. Специфічних засобів для лікування цього патологічного стану не розроблено. Хоча утворення метгемоглобіну є фізіологічним процесом, але в результаті дії багатьох токсичних речовин, в тому числі медикаментів, цей процес може суттєво прискорюватися [27]. До цих ліків автор відносить ацетанілід, метиленблау, анілін, бензокаїн, хінолеїн, хлорат калію, хлорат натрію, хлорбензол, хлорохін, диметилтолуідин, динітробензоли, фенацетин, фенілгідразин, залізоціаністий калій, флюросцеїн, гідразин, миш'яковистий водень, лінгокаїн, нітрати (вісмуту, амонію та ін.), нітрити (калій, натрій та ін.), нітрогліцерин, нівахін, ортотолуідин, примахін, резорцинол, сульфонаміди,толуїдин, ксилокаїн. При легких формах гострої екзогенної метгемоглобінемії (вміст MetHb в крові 20—30%) лікування не потрібне, оскільки MetHb перетворюється в нормальний Hb звичайним ензиматичним шляхом за 2—3 дні. При середній формі важкості отруєння (від 30 до 60% MetHb в крові) внутрішньовенно вводиться 1% розчин метиленового синього в дозі 1—7 мг/кг. Введення починається з 1 мг/кг, а якщо клінічні явища не зникають, ціаноз не зменшується, через 1 год цей препарат вводиться в дозі 2 мг/кг в 500 мл ізотонічного розчину глюкози протягом однієї години. Якщо і ця доза виявляється недостатньою, то повторно вводиться розчин метиленового синього до загальної дози 7 мг/кг. Більш високі дози протипоказані, оскільки вони можуть викликати блювання, пронос, болі в грудях, пітливість та через декілька днів гемолітичну анемію. Метиленовий синій абсолютно протипоказаний хворим із дефіцитом глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, оскільки він може викликати гостру гемолітичну анемію [28]. Іншим антидотом при цьому виді патологічного стану може бути тіонін (Helthion), який вводиться внутрішньом'язово чи внутрішньовенно в дозі 20—40 мг. Цю дозу можна вводити при необхідності 2—3 рази за добу. Вітамін С в дозі 1—3 г внутрішньовенно при середній та важкій формах отруєння не ефективний. При важких випадках метгемоглобінемії та при її поєднанні з внутрішньосудинним гемолізом, коли коефіцієнт гематокриту нижче 25%, необхідне термінове обмінне переливання крові та гіпербарична оксигенація. При розвитку гострої ниркової недостатності проводять гемодіаліз. При отруєнні амідопірином [29] за наявності метгемоглобінемії рекомендовано в/в вводити 1% розчин метиленового синього в 25% розчині глюкози по 0,1—0,15 мл/кг на одну ін'єкцію або хромосмон із розрахунку на таку ж кількість метиленового синього; при отруєнні калія перманганатом та іншими метгемоглобіноутворюючими речовинами (нітрити, нітрати, нітрогліцерин, тринітролонг, сустак, нітронг, нітросорбід, нітрит натрію, амілнітрит, сульфаніламідні препарати, фурани, резорцин) рекомендують 1% розчин метиленового синього в/в із розрахунку 0,1—0,15 мл/кг на одну ін'єкцію або хромосмон (1% розчин метиленового синього в 25% розчині глюкози) із розрахунку 0,1—0,15 мл/кг маси тіла на одну ін'єкцію. Пропонується також пероральне застосування метиленового синьoго по 5—10 мг на 1 рік життя дитини 3—4 рази за добу. При отруєнні калієм марганцевокислим деякі автори [30] рекомедують застосовувати комплекс заходів, зокрема промивання шлунку 0,5—1% розчином аскорбінової кислоти, пиття 50—100 мл такого ж розчину протягом 30 хв після промивання шлунку, введення тетацину-кальцію для зв'язування надлишку марганцю. Для усунення гиперкаліємії застосовують фуросемід, для профілактики інфекції призначаються антибіотики, а не сульфаніламіди. Застосовують вітаміни — тіаміну бромід, ціанкобаламін, аскорбінова кислота, ретинолу ацетат. При наявності метгемоглобінемії вводиться 1% розчин метиленового синього внутрішньовенно (1—2 мг/кг). При отруєнні гемічною отрутою нітробензолом не рекомендують проводити безконтрольне введення розчинів, які містять калій. Для прискореного відновлення метгемоглобіну вводять 0,2% розчин тіоніну (каталізину) по 5—10 мл внутрішньовенно чи внутрішньом'язово, при необхідності введення повторюють через півгодини. Метилтіонінхлорид (метиленовий синій, колоксид) 1% розчин вводять по 10—20 мл внутрішньовенно повільно. Грудним та маленьким дітям препарат вводиться з розрахунку 1—2 мг/кг. Альтернативним препаратом щодо тіоніну та метиленового синього є толуідиновий синій, 20 мл 4% розчину якого вводять повільно в/в та при необхідності повторюють через 3—4 год. Вважають доцільним також вводити 1000 мг аскорбінової кислоти в/в, це введення повторюють в/м чи перорально пізніше. Пропонується внутрішньом'язове та пероральне застосування метиленового синього. Останнє має практичне значення, оскільки у екстремальних умовах будуть формуватися ситуації, коли єдиними методами для порятунку уражених буде в/м, а у ряді випадків лише пероральне введення антидотів. З іншої сторони, для фармакологічної профілактики уражень метгемоглобіноутворюючими токсикантами найбільш прийнятним та раціональним шляхом введення антидотів є пероральний. Існуючі схеми профілактики та лікування гострих екзогенних метгемоглобінемій вже не відповідають сучасним медико-тактичним вимогам медицини катастроф. Для розробки ефективних способів фармакологічного захисту від метгемоглобінемій потрібні більш детальні дані щодо патогенезу їх розвитку. Для цього ми вивчали проникність капілярів шкіри та осмотичну резистентність еритроцитів при гострому отруєнні мишей та щурів натрія нітритом (1/2 ЛД50 внутрішньом'язово), нітробензолом (1/2 ЛД50 та ЛД50 внутрішньошлунково). Проникність капілярів вивчали за методикою [31] на білих нелінійних мишах масою 20—28 г. Тварини були розділені на 4 групи по 10 тварин у кожній: Проведені дослідження показали (табл. 1), що внутрішньом'язове введення натрію нітриту в дозі 89 мг/кг суттєво підвищує проникність капілярів шкіри порівняно з контрольною групою тварин — на 58%; при внутрішньошлунковому введенні нітробензолу в дозі 740 та 1480 мг/кг цей показник збільшується на 77,8 та 81,6%, відповідно. Отже гостре отруєння названими гемічними отрутами викликає підвищення проникності судин шкіри у мишей. Отримані експериментальні дані вказують на можливість використання методики проникності капілярів для вивчення ефективності окремих фармакологічних засобів та їх поєднань для профілактики і лікування гострих отруєнь метгемоглобіноутворювачами. За допомогою цієї методики було вивчено вплив метиленового синього у поєднанні з піридоксином на проникність капілярів шкіри в умовах гострого отруєння натрію нітритом. Тварини були розділені на 3 групи. Перша група (контрольна) — щури, яким у хвостову вену вводили 2% розчин метиленового блакитного в дозі 60 мг/кг. Друга група — щури, яким вводили в/м 1/2 ЛД50 натрію нітриту та через 1 год у хвостову ввену вводили 2% розчин метиленового блакитного в дозі 60 мг/кг. Третя група — щури, яким вводили 1% розчин метиленового синього із розрахунку 2 мл/кг маси тіла та піридоксин 50 мг/кг. Через 30 хв в/м вводили натрію нітрит (1/2 ЛД50), а через 1 год вводили відповідну кількість 2% розчину метиленового блакитного (як індикатор проникності капілярів). Отримані дані представлені в табл. 2. Натрію нітрит при в/м введенні в дозі 1/2 ЛД50 статистично вірогідно збільшує проникність капілярів шкіри порівняно з контрольною групою тварин майже в 2 рази, а профілактичне застосування метиленового синього з піридоксином не тільки попереджує вказане порушення, викликане натрія нітритом, але й зменшує проникність капілярів порівняно з контрольними тваринами (p<0,05). Мембранотоксичні властивості цих отрут ми вивчали і за показником осмотична резистентність еритроцитів білих щурів [32, 33]. Як видно з даних табл. 3, у інтактних тварин при низьких концентраціях натрію хлориду (0,25; 0,3 і 0,35%) спостерігався повний гемоліз еритроцитів. При внесенні еритроцитів у розчини з більшим містом натрію хлориду відсоток гемолізованих еритроцитів поступово зменшувався. Кореляційно-регресивний аналіз вказаних величин показав їх обернену лінійну залежність з високим коефіцієнтом кореляції (r=-0,94, p<0,05). При концентраціях 0,75 гемоліз еритроцитів не спостерігався. При гострому отруєнні тварин натрію нітритом характер залежності гемолізу еритроцитів від концетрації розчину натрію хлориду не відрізнявся від такого у контрольних тварин. Спостерігався незначний гемоліз при концентраціях 0,75 та 0,85% розчину солі, чого не було у інтактних тварин. При концентраціях 0,45, 0,50, 0,55, 0,60 та 0,70% інтенсивність гемолізу в отруєних тварин у два з лишком рази перевищувала таку в інтакних тварин. Під впливом нітробензолу в дозі 1/2 ЛД50 гемоліз еритроцитів (87,3%) спостерігався в 0,35% розчині натрію хлориду і поступово зменшувався у більш концентрованих розчинах. При подальшому збільшенні концентрації натрію хлориду відсоток гемолізованих еритроцитів був невеликий і практично не відрізнявся від контрольної групи. Порівняльний аналіз змін осмотичної резистентності еритроцитів під дією двох гемічних отрут — натрія нітриту та нітробензолу в дозі 1/2 ЛД50 свідчить про те, що натрія нітрит в дещо більшій мірі впливає на осмотичну резистентність еритроцитів щурів. При отруєнні нітробензолом в дозі ЛД50 характер залежності інтенсивності гемолізу від концентрації натрію хлориду не відрізнявся від такого при отруєнні натрія нітритом та нітробензолом у дозі 1/2 ЛД50. Але при цьому спостерігався гемоліз при високих концентраціях розчину натрія хлориду. Вплив поєднання реактиваторів метгемоглобіну метиленового синього та піридоксину (комплекс №1) на осмотичну резистентність еритроцитів вивчали через 3 год (час найбільш виражених клінічних ознак отруєння) та на сьому добу після отруєння (табл. 3). Так, профілактичне застосування комплексу №1 при отруєнні нітробензолом в дозі 1/2 ЛД50 та ЛД50 підвищувало осмотичну резистентність еритроцитів. При введенні нітробензолу в дозі 1/2 ЛД50 через 3 год після отруєння при концентрації рочину 0,55% та вище гемоліз вже не спостерігався, а в дозі ЛД50 цей процес не відбувався при 0,65%. На сьому добу після отруєння гемоліз вже не спостерігався при концентрації розчину натрію хлориду, починаючи з 50%. Під впливом нітробензолу в дозі 1/2 ЛД50 гемоліз еритроцитів (87,3%) спостерігався в 0,35% розчині натрія хлориду і поступово зменшувався із зростанням концентрації натрія хлориду до 0,5%. При подальшому збільшенні концентрацій натрія хлориду кількість гемолізованих еритроцитів була невеликою і практично не відрізнялась від цього показника для контрольної групи. Таким чином профілактичне введення тваринам комплексу №1 захищає мембрану еритроцитів від дії нітробензолу. В 0,45% розчині натрію хлориду гемоліз складає 11,5%, що не відрізняється від інтактних тварин. В 0,5% розчині NaCl гемоліз становить лише 6,46%, а при подальшому збільшенні концентрації NaCl гемоліз не спостерігався. Нітробензол в дозі 1/2 ЛД50 впливає на оболонку еритроцитів крові щурів сильніше порівняно з ЛД50. Інтенсивність гемолізу еритроцитів була значно більша в розчинах хлориду натрію з концентрацією від 0,5 до 0,75% порівняно з контрольною групою. Профілактичне застосування комплексу №1 позитивно впливало на резистентність еритроцитів щурів, отруєних нітробензолом в дозі ЛД50. Зменшення гемолізу спостерігалось в розчинах натрія хлориду в концентраціях від 0,45 до 0,6%. При подальшому збільшенні концентрації солі гемоліз не спостерігався. Отже, проведені дослідження свідчать, що метгемоглобіноутворювачі натрія нітрит та нітробензол у летальних дозах, крім відомого метгемоглобінемічного синдрому, викликають системний мембранотоксичний ефект, внесок якого у сумарну патологію до кінця не з'ясований. Не дивлячись на це, застосування мембранопротекторних фармакологічних засобів для профілактики та терапії гострих отруєнь гемічними отрутами є доцільним. Література |