1. Азбука токсикологии

Рассмотрим некоторые закономерности действия ядов, составляющие азбуку токсикологии. Сначала, попав в организм, яды вступают во взаимодействие с его биохимическими системами, ответственными за его жизнедеятельность, и в связи с этим вызывают значительные отклонения в их слаженной функции. Не вдаваясь сейчас в рассмотрение причин, лежащих в основе биохимических механизмов первичной токсической реакции (о них мы скажем ниже), остановимся на условиях, необходимых для того, чтобы находящееся в окружающем человека мире химическое вещество стало ядом, то есть проявило свое вредное действие. Конечно, для этого прежде всего такое начало должно проникнуть в организм. Но как, в каком состоянии, в какой дозе и при каких условиях? Ответ на эти и многие другие вопросы дает нам один из важных разделов науки о ядах, получивший название общей токсикологии.

Пути поступления ядов в организм

Яды могут существовать в различных состояниях: в виде газов (паров), жидкостей и твердых веществ. Если яд проник в организм через дыхательные пути (в виде газа), то его всасывание в кровь происходит в легких подобно тому, как осуществляется приток кислорода во время акта дыхания. В этом случае яд чрезвычайно быстро насыщает кровь и вызывает симптомы общего отравления (процесс всасывания яда в легком определяется коэффициентом его растворимости в крови и дальнейшим его переходом из крови в ткани). Скорость абсорбции^* ядов в дыхательных путях зависит от ряда условий: концентрации яда в атмосфере, объема дыхания, размера дыхательной поверхности легких, проницаемости легочной мембраны, скорости кровообращения. Ввиду быстрого и беспрепятственного проникновения яда в организм в процессе естественного дыхания пребывание человека в атмосфере, содержащей даже микроколичества ядовитых паров, чрезвычайно опасно. Пары некоторых ядов проникают и через кожу (однако для этого нужны значительно большие их концентрации).

^* (Абсорбция - поглощение, всасывание.)

В виде жидкостей яды могут проникать в организм различными путями. Наиболее распространенными "входными воротами" является желудочно-кишечный тракт. При попадании ядов в рот абсорбция многих из них начинается уже на месте введения. В желудке яды абсорбируются сравнительно мало. Основная же масса всасывается в тонком кишечнике, причем это зависит от ряда факторов: степени наполнения кишки, качества содержимого, наличия ферментов, состояния двигательной активности (перистальтики) и сокращения ворсинок слизистой оболочки. Механизм "усвоения" ядов состоит из процессов растворения, фильтрации, диффузии и осмоса. Из кишечника яды прежде всего попадают в печень (где они могут задерживаться и подвергаться полному или частичному разрушению). Если яд введен в прямую кишку, то он довольно быстро всасывается в кровь, не подвергаясь разрушению в печени.

В жидком виде ядовитые вещества могут легко проходить через слизистые оболочки. Так, при попадании ядов в глаза, полости рта, носа и ушей, а также влагалище они хорошо всасываются и вызывают отравление. Некоторые вещества, например анабазин, фосфорорганические яды и др., быстро минуют кожные барьеры и потому представляют большую опасность, если оказываются на одежде и коже (способность растворяться в кожных жирах делает яд особенно грозным, так что наибольшей ядовитостью обладают жирорастворимые, так называемые липоидотропные вещества). Через потную, разгоряченную кожу яды проникают в организм быстрее.

В твердом виде (порошки, таблетки) яды могут попасть в организм преимущественно через желудочно-кишечный тракт. В этом случае большое значение имеет растворимость яда в желудочном соке: чем полнее и быстрее он растворится в содержимом желудка, тем скорее окажется в кровяном русле и вызовет отравление. Так, благодаря нерастворимости красный фосфор неядовит, тогда как растворимый в жирах желтый фосфор всасывается в кровь и обладает сильным токсическим действием. В присутствии таннина многие опасные алкалоиды и соли металлов теряют свою ядовитость благодаря образованию нерастворимых и плохо всасываемых осадков. Одним словом, старая латинская поговорка corpora non agunt nisi soluta (вещества не действуют, если не растворены) применительно к ядам не утратила своего значения.

Токсикологический интерес сегодня представляют лишь в основном перечисленные пути поступления ядов. Однако в средние века, когда их применение в злонамеренных целях носило массовый характер, прибегали к самым различным, порой невероятным способам введения ядов в организм. Отравление через перчатки, иголки, ножи; смертоносное вещество, оказавшееся в ушах, в носу, в ране,- вот далеко не полный перечень приемов использования ядов в прошедших столетиях. Конечно, эти данные для нас представляют лишь исторический интерес, и тем не менее они вызывают некоторые ассоциации, связанные о новым временем. Так, в арсенале империалистических разведок находятся диверсионные ядовитые ампулы, снабженные иглой, ядовитая губная помада и прочие атрибуты, явно заимствованные из обветшалого реквизита средневековых отравителей.

Токсичность и доза

С увеличением дозы токсичность (ядовитость) любого химически вредного вещества возрастает. Наименьшая доза яда, которая вызывает начальный, едва ощутимый физиологический эффект, называется минимально действующей. Такое количество еще не является ядовитым и нередко используется в медицине с лечебной целью. Так, сильнейший яд стрихнин в малых дозах применяется как эффективный стимулятор центральной нервной системы.

Токсичность тщательно изучают на животных (чаще мышах). Доза, которая вызывает гибель одной мышки из 5-6, называется минимально смертельной. Если погибает половина животных, говорят о пятидесятипроцентной смертельной дозе; когда погибают все животные - абсолютно смертельной. Обычно дозы ядов выражают в миллиграммах на килограмм веса (мг/кг) или в мг/мл (для газов и паров). Токсичность вещества в сильной степени зависит от того, каким путем оно проникло в организм. Меньше всего преград возникает перед ядом при внутривенном и подкожном введениях, однако эти способы применяются только в экспериментальной работе. Весьма быстро действуют те, что поступили через дыхательные пути; при отравлении через рот эффект появляется медленнее и в несколько меньшей степени.

Характер действия ядов

Оказавшись в организме, яды поступают в кровь, а затем распространяются между тканями и клетками, причем это распределение для различных веществ является неодинаковым. Некоторые яды обнаруживают свое действие уже непосредственно на месте введения. (Например, раздражающее, прижигающее действие хлора и других газов на легочную ткань, прижигающее действие едких кислот и щелочей на кожу и слизистые оболочки и др.). Местное действие сказывается не только в воспалении и омертвении тканей, но и в рефлекторных реакциях в различных органах. Так, при вдыхании раздражающих газов может возникнуть рефлекторный спазм гортани; при попадании едких химикатов в желудок - спазм привратника и рвота и т. д. Иногда наблюдается рефлекторная остановка дыхания, изменение сердечной деятельности и другие серьезные явления. Местное действие характерно лишь для части ядовитых веществ, представляющих сравнительно небольшую опасность для человека (в силу явно заметных вредящих качеств). Правда, известны вещества, например иприт, которые в момент попадания в организм не обнаруживают своих свойств и только через несколько часов оказывают сильное раздражающее и прижигающее действие.

Большинство ядов - своего рода "невидимки": в момент поступления в организм никакими признаками не выдают своего присутствия. И только после того, как они всосались в кровь и "втихомолку" достигли жизненно важных центров, разражается катастрофа. Таковы цианистый калий, стрихнин, морфин, атропин и многие другие, избирательно поражающие важнейшие биохимические системы организма. Каким же образом ядам удается эта скрытая атака? Как объяснить столь разрушительный для живого эффект безобидной на вид микроскопической крупинки вещества?

Тайны действия ядов сокрыты в глубинах клеточных и молекулярных структур организма.

Тайны ядов

Путешествие в увлекательный и бескрайний мир клетки, детальное описание молекулярных и клеточных механизмов действия различных ядов заняло бы у нас очень много времени. К тому же не все еще тут может считаться, доступным и познанным. Поэтому совершим лишь беглый "туристский" осмотр достопримечательностей и ограничимся для примера таким "объектом", как схема действия ядов на проведение возбуждения (нервного импульса) по нервной системе. Функционирование этой системы - важнейшее условие нормальной жизнедеятельности организма. Как известно, возбуждение в нем передается по нервным путям. Однако этот путь не является сплошным, "цельносварным" - в пределах одного элементарного звена передачи он прерывается дважды. А именно: при переходе от одного аксона к другому и при переходе от конечного аксона к функционирующей клетке исполнительного органа. В местах контакта, стыка процесс передачи осуществляется химическим путем. Роль посредника (медиатора) осуществляет ацетилхолин (в некоторых синапсах - адреналин). Эти контакты (синапсы) являются особенно чувствительными к действию так называемых "нервных", или синаптических ядов, к которым принадлежат неоднократно упоминавшиеся нами токсин ботулинуса, фосфорорганические вещества и другие природные и синтетические соединения. Точка приложения действия ядов в нервной клетке (нейроне) может быть различной. Одни из них "нападают" непосредственно на аксон, блокируя передачу нервного импульса (тетродотоксин), другие подавляют выделение ацетилхолина на окончаниях аксона (токсин ботулинуса), третьи нарушают контакт ацетилхолина и мышцы (кураре), четвертые тормозят расщепление медиатора ацетилхолина (зарин, яд Таммелина).

На рис. 6 стрелками показаны точки приложения действия ядов (по И. Л. Кнунянцу и Р. Костяновскому).

Из приведенного примера становится ясным, почему некоторые яды даже в самых незначительных дозах могут проявлять высокую биологическую активность. Это связано с избирательностью их действия, способностью вмешиваться в отдельные звенья тонких биохимических процессов, происходящих в животном организме.

Современная токсикология располагает данными о влиянии самых различных природных и синтетических ядов на многие стороны обмена веществ в организме. Только среди ядов, действующих на ферменты, различают 13 групп соединений, каждая из которых в свою очередь состоит из нескольких веществ (Л. А. Тиунов, 1963)...

Рис. 6. Точки приложения действия некоторых ядов (упоминаемый здесь яд Таммелина принадлежит к группе открытых в последнее время наиболее токсичных представителей 'нервных газов')

Природа продолжает хранить секреты многих ядов. Раскрыть эти тайны и сделать их достоянием человека - в этом одна из актуальных задач современной токсикологии.

Явление привыкания и... Александр Дюма

Исследования да и обычные житейские наблюдения показали, что при длительном ежедневном приеме небольших количеств некоторых сильнодействующих средств у человека может развиться явление привыкания. Надо полагать, что соответствующие клетки организма приспосабливаются (адаптируются) к действию малых доз, "приучают себя их терпеть" и тогда требуются большие количества вещества, чтобы вызвать прежний эффект. Это явление хорошо известно курильщикам и наркоманам: того, что им прежде было достаточным, перестает хватать. И все-таки явление привыкания в токсикологическом смысле имеет ограниченное значение. Во всяком случае оно распространяется лишь на малое число веществ, преимущественно действующих на высшие функции головного мозга. Для подавляющего большинства ядов явление привыкания менее характерно и практической роли не играет.

Вот теперь как раз и настало время вернуться к Александру Дюма и его "Графу Монте-Кристо". Конечно, нам жаль разочаровывать поклонников знаменитого романа. Тем более что современное литературоведение утверждает: увлекательный рассказ о благородном Эдмоне Дантесе не является сплошной фантазией и у иных персонажей существовали вполне реальные прототипы. Со своей стороны скажем: автор неоднократно и не без успеха обращается к науке о ядах и весьма изобретательно ее интерпретирует (не случайно целая глава романа так и называется - "Токсикология"). Казалось бы, ничто не вызывает сомнений... Увы, всему помеха бруцин! Он лишает захватывающее повествование аромата достоверности. Очень неосмотрительно ему поручена ответственная роль штатной отравы, вокруг которой развертывается столько драматических коллизий Особенно опрометчиво утверждение, будто кое-кто из героев романа, настойчиво, длительное время и понемногу глотая сей яд, выработал к нему невосприимчивость. Дело в том, что к бруцину (действие его идентично стрихнину) "привыкнуть" нельзя. Систематический прием этого алкалоида даже в малых дозах приводит к отравлению - бруцин, как и стрихнин, обладает свойством накапливаться, "кумулировать" в организме. Так что сочиненные автором "Графа Монте-Кристо" эффектные события никак не вяжутся с бруцином.