Вещества, оказывающие в минимальных концентрациях выраженное раздражающее действие на чувствительные нервные окончания роговицы глаз, слизистой оболочки верхних дыхательных путей, кожных покровов и вызывающие кратковременную, длящуюся немногим дольше периода воздействия потерю дееспособности поражённых, привлекают пристальное внимание специалистов-токсикологов [1, 11, 15, 16]. По тактическому назначению такая группа веществ относится к временно выводящим из строя [12, 13, 14]. Действительно, ноцицептивное действие раздражающих веществ проявляется практически без латентного периода, сравнительно непродолжительное время, и, как правило, отсутствует период последействия. Токсикологические характеристики таких веществ позволяют рассматривать их в качестве одного из видов средств самообороны, обеспечения общественного порядка и пресечения противоправных действий нарушителей.

Актуальность

Поражения раздражающими веществами глаз, кожи и дыхательных путей достаточно часто встречаются в связи с применением средств самообороны гражданами и специальных средств органами правопорядка. Особенно опасны и труднокурабельны поражения дыхательных путей, которые приводят к респираторному дистресс-синдрому взрослых (РДСВ): происходит повреждение эндотелия капилляров лёгких и альвеолярного эпителия, резко увеличивается сосудистая проницаемость, спазмируются легочные капилляры и повышается давление в них, наблюдается выраженное пропотевание плазмы и эритроцитов в альвеолы и интерстициальную ткань легких, развивается отёк легких и ателектаз [4, 8, 9]. Для разработки средств лечения ингаляционных поражений раздражающими веществами необходимы модели таких поражений на животных. Вместе с тем в настоящее время отсутствует адекватная и воспроизводимая экспериментальная модель ингаляционного поражения раздражающими веществами. Поэтому целью настоящего исследования являлось моделирование тяжёлых ингаляционных поражений веществами раздражающего типа действия на крысах.

Материалы и методы исследования

В качестве раздражающего вещества использовали рецептуру МПК-05, которая представляет собой смесь морфолида пеларгоновой кислоты 70 % и этанола 30 %. По физико-химическим свойствам МПК-05 является прозрачной подвижной летучей жидкостью с резко выраженными раздражающими свойствами.

Морфолид пеларгоновой кислоты, С13Н25О2N – бесцветное кристаллическое вещество, нерастворимое в воде, имеет плотность 0,965 г/см3 при температуре 25 °С, температуру кипения 120–130 °С при давлении 0,5 мм рт. ст., показатель преломления nD – 1,4684 при температуре 25 °С, представляет собой соединение, хорошо растворимое в полярных органических растворителях [10].

В России МПК применяется в качестве ирританта для снаряжения газового оружия самообороны [6].

МПК обладает выраженным раздражающим действием на слизистые оболочки глаз и носоглотки, что проявляется жжением в глазах, лакримацией, ринореей и жжением в горле [3]. Раздражающая концентрация, вызывающая эти проявления у 50 % добровольцев, оценивалась при экспозиции 1 мин – величиной 39 мг мин/м3 , при экспозиции 2 мин – величиной 29 мг мин/м3, а при 3-минутной экспозиции она составила – 21 мг∙мин/м3 [5, 18]. В высоких концентрациях МПК вызывает болевые ощущения на коже [3]. LD50 МПК при внутривенном введении кроликам составляет 21 мг/кг. Среднесмертельная токсодоза МПК – LCt50 в условиях динамической затравки в 200-литровой камере с экспозицией от 5 до 90 минут для крыс составляла 58 мг·мин/л, для мышей – 130 мг·мин/л, для морских свинок – 19 мг·мин/л [5, 17]. Расчётная среднесмертельная доза LD50 (мг/кг) при ингаляции аэрозоля МПК с диаметром частиц 1,8 микрон с учётом минутного объёма дыхания (л/мин), количества вещества в воздухе (мг/мин/л), процента осаждения вещества на массу тела (кг) составила для крыс – 23,2 мг/кг, для мышей – 104 мг/кг, для морских свинок – 5,7 мг/кг [5, 17].

Эксперименты проводили на белых нелинейных крысах-самцах массой 160–180 г. Содержание животных проводилось в соответствии с правилами, принятыми в Европейской конвенции по защите позвоночных животных и Приказу МЗ СР РФ № 708н от 23.08.2010 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». При моделировании в качестве объективного показателя острой ингаляционной токсичности рецептуры использовали среднесмертельную концентрацию LC50, экспозиция которой в течение 4-х часов приводила к гибели 50 % подопытных животных.

Статистическая обработка результатов предусматривала оценку значимости различий средних с использованием t-критерия Стьюдента для несвязанных выборок.

Результаты исследования и их обсуждение

Моделирование ингаляционных поражений проводили рецептурой МПК-05. Динамическое ингаляционное воздействие данной рецептурой осуществляли в камерах типа Б.А. Курляндского объёмом 100 л каждая. Для этого крыс-самцов помещали на промежуточный сетчатый пол камеры. В ходе экспериментов расход воздуха через камеру составлял 10 л/мин, а время воздействия 4 часа. Дозированную подачу монодисперсного аэрозоля (80 % частиц имели диаметр около 5 микрон) с учетом сорбционных потерь на стенках камеры и в воздуховодах (40 %) осуществляли с помощью оригинального паро-аэрозольного дозирующего генератора гравиметрическим методом. В ходе эксперимента наблюдали картину интоксикации, фиксировали гибель животных в течение 14 дней после затравки и проводили патологоанатомическое вскрытие погибших животных. Среднесмертельную концентрацию рецептуры при ингаляционном воздействии рассчитывали методом Литчфильда-Уилкоксона. Выраженность раздражающего действия рецептуры оценивали по характеру паранекротических изменений в лёгких (способность фиксировать ими нейтральный красный) и изменению активности лёгочного сурфактанта. Резорбтивные пороговые сдвиги определяли по изменению суммационно-подпорогового показателя (СПП), времени свёртываемости крови, содержанию эритроцитов, гемоглобина венозной крови, активности трансаминаз (АлТ, АсТ), содержанию общего белка сыворотки крови, хлоридов и белка суточной мочи. Суточную мочу собирали с помощью обменных клеток для крыс итальянской фирмы «Tecniplast».

Схема моделирования острого ингаляционного поражения представлена в табл. 1.

Клиническая картина отравления при ингаляционном воздействии сопровождалась резко выраженным раздражением верхних дыхательных путей и глаз, которое сочеталось с заторможенностью, сопором, боковым положением тела. Гибель отдельных особей наблюдалась в течение 0,5–1,5 часов затравки при явлениях локальных судорог, паралича и остановки дыхания. Гибель основной части экспериментальных животных при воздействии высоких концентраций рецептуры наблюдалась в течение первых 6–8 часов, причём на вскрытии отмечались венозный стаз, отёк лёгких, геморрагические инфаркты и субплевральные кровоизлияния, к которым в более поздние сроки присоединялись очаги воспаления (пневмонии) с ателектазами и компенсаторной эмфиземой лёгких. LC50 составила приблизительно 2,5 мг/л (2500 мг/м3), а LCt50 – 600 мг∙мин/л. Это соответствует II–III классу умеренно опасных веществ [2].

Моделирование хронического ингаляционного поражения осуществлялось при ингаляционном воздействии рецептуры в дозе 1/20 LC50 (0,1 мг/л) на протяжении 3 месяцев ежедневной 4-часовой затравки. Расход воздуха через камеры составлял 1 л/мин.

Средняя суммарная поглощенная доза (LC50n) составила 9 мг/л. По формуле Л.И. Медведя коэффициент кумуляции (К), равный отношению LC50n к LC50, составляет 3,6, т.е. рецептура обладает средними кумулятивными свойствами [7].

К окончанию эксперимента наблюдалась гибель 40 % подопытных животных.

В табл. 2 представлены результаты исследования физиологических и биохимических показателей при моделировании хронического ингаляционного поражения.

В результате длительного ингаляционного воздействия рецептуры МПК-05 в дозе 1/20 от LC50 оказалось, что в лёгких развились паранекротические изменения (снижение витального окрашивания клеток) и снизились защитные свойства сурфактантной системы (увеличение поверхностного натяжения – ПНмин лёгочных экстрактов). При этом величина весового коэффициента лёгких (ВКЛ) не изменялась.

Достоверно увеличилось содержание АлТ, что свидетельствует о цитолизе гепатоцитов. Вследствие поражения нефроэпителия отмечено увеличение содержания белка в моче (р < 0,05). Эти сдвиги в 2–3 раза превысили норму, что указывает на более чем пороговое действие исследуемой рецептуры.

Выводы

1. Разработанная модель позволяет изучать патогенез острого и хронического ингаляционного поражения раздражающими веществами.

2. На разработанной модели ингаляционных поражений возможна оценка эффективности препаратов на течение интоксикации по уменьшению летальности и увеличению продолжительности жизни.

Петров А.Н., д.м.н., профессор, заведующий лабораторией психофармакологии, ФГБУН «Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства», г. Санкт-Петербург;

Носов А.В., д.м.н., заведующий лабораторией токсикологии, ФГБУН «Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства», г. Санкт-Петербург.

Работа поступила в редакцию 19.02.2015.