Ирританты

"На пути от каменного угля до пирамидона, или до флакончика духов, или до обычного фотографического препарата лежат такие дьявольские вещи, как тротил и пикриновая кислота, такие великолепные штуки, как бром-бензил-цианид, хлор-пикрин, ди-фенил-хлор-арсин и так далее, и так далее, то есть боевые газы, от которых чихают, плачут, срывают с себя защитные маски, задыхаются, рвут кровью, покрываются нарывами, сгнивают заживо…"

— А.Н. Толстой «Гиперболоид инженера Гарина»

Еще у Истоков Времен человечество стремилось к завоеванию новых территорий. 3,3 миллиона лет назад наши далекие предки создавали каменные орудия труда. [Balter M., 2015] Homo sapiens развивался, усложнялись средства ведения войны. С каждым новым шагом человек узнавал больше, а оружие становилось изощреннее. И, наконец, в XX веке в Первой мировой войне впервые было массово использовано химическое оружие. Применение новых технологий навсегда изменило мировой порядок и тактику ведения боевых действий. Это было давно, но химическое оружие до сих пор повсеместно используется каждый день.

От общего к частному

"Общая концепция химического оружия заключается в том, что это – токсичный химикат, содержащийся в системе доставки, такой как бомба или артиллерийский снаряд."

— Организация по запрещению химического оружия. Информационный бюллетень 4.

Классификация включает в себя 6 видов химического оружия:

1. Нервно-паралитического действия, к которым относятся зарин и зоман;
2. Кожно-нарывного действия — в данную группу входят иприт и люизит;
3. Общеядовитые отравляющие вещества — синильная кислота и хлорциан;
4. Удушающего действия — вещества фосген и дифосген;
5. Психохимического действия — хинуклидил-3-бензилат, диэтиламид лизергиновой кислоты;
6. Раздражающего.

Вещества раздражающего действия, или ирританты, классифицируются на лакриматоры — слезоточивые и стерниты — чихательные. Некоторые ирританты сочетают действие лакриматоров и стернитов. [Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons] Классификация условна, так как большинство ирритантов в малых концентрациях вызывают раздражение слизистых оболочек глаз, а в больших оказывают воздействие на верхние дыхательные пути. [В.Н. Александров, В.И. Емельянов, 1990] [Р.В. Бабаханян с соавт., 1994]

Воздействие на слизистые оболочки, кожные покровы и избирательное влияние на рецепторные системы приводит к активации защитно-приспособительных рефлексов, после чего происходит избыточное раздражение слизистых и покровных тканей. Происходит полная утрата дееспособности.

Вещества раздражающего действия широко применяются полицией многих стран, в результате чего получили название “полицейских”, или специальных веществ несмертельного действия. В России на вооружении правоохранительных органов состоят аэрозоли “Черемуха” (хлорацетофенон — CN) и “Сирень” (хлорбензилиденмалонодинитрил — CS), на Украине применяется газ “Терен” (морфолид пеларгоновой кислоты — МПК), в США используется аэрозоль “Mace” (CS). [Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977] Некоторые соединения используются гражданскими лицами как средства самообороны.

Существует собирательное понятие “слезоточивый газ” для веществ слезоточивого или раздражающего действия, имеющих свойства лакриматоров (CR, CS, CN) и оказывающих раздражающее действие на слизистые оболочки, дыхательные пути и применяемых в форме аэрозолей. Широко используются гражданскими лицами в качестве средств самообороны.

Стоит отметить, что слезоточивый газ относится к оружию массового поражения, но при этом не запрещен международными конвенциями, как ядерное или биологическое оружие. [Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on their Destruction, 1992]

Протестующий на площади Таксим отбрасывает обратно гранату со слезоточивым газом. KOSTAS TSIRONIS, AP PHOTO

Небольшой экскурс в историю

Опасные вещества растительного и животного происхождения применялись в различных столкновениях эпохи Древней Греции и Древнего Рима, что было задокументировано, хотя нехватка знаний ограничивала возможности. [Robinson and Leitenberg, 1971]

В XIX же веке быстрое развитие технологий и знаний в области химии сопровождалось ужасными несчастными случаями. Накопление знаний о токсикологических эффектах и возможности массового производства создали основу для первого масштабного применения ирритантов в качестве оружия во время Первой мировой войны:

• Август 1914 — Французские войска впервые применили ирритант этилбромацетат;
• Октябрь 1914 — Первое и единственное в истории использование чихательного порошка (нем. Niespulver) о-дианзидина хлор-сульфоната немецкими войсками;
• Ноябрь 1914 — Французскими войсками впервые применен ирритант хлорацетон. Позднее, многие другие раздражители были протестированы и использованы почти всеми воюющими сторонами до конца Первой Мировой войны; [Robinson and Leitenberg, 1971]
• 1917 — в Германии представили совершенно новый класс ирритантов — стерниты. Данная группа была менее затратна в производстве, в результате чего Великобритания и Италия предпочли перейти на производство нового 10-хлор-5,10-дигидрофенаразина. Это же вещество было независимо синтезировано в США химиком Р. Адамсом, в честь кого и получило название адамсит (ДМ). [Robinson and Leitenberg, 1971]

В конце Первой мировой войны были созданы очень мощные раздражающие агенты: а-бромбензилцианид (СА) во Франции и хлорацетофенон (CN) в США. Последний не потерял актуальности и используется для борьбы с беспорядками и гражданской защиты (аэрозоль “Mace”). [Zikria et al, 1972] Во многих странах CN стал стандартом раздражающего агента для военных действий и подавления гражданских волнений, но вскоре его вытеснил 2-хлорбензилиденмалонодинитрил (CS). CS был синтезирован двумя химиками из США: Б. Корсоном и Р. Стаутоном в 1928 и в этом же году введен на вооружение британских войск с целью замены CN к середине 50-х гг. Код CS присвоен в честь первых букв фамилий изобретателей. [Robinson and Leitenberg, 1971]

• 1954 — синтезирован морфолид пелларгоновой кислоты (МПК) ученым М. Райсом. [https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/n-Nonanoylmorpholine]
• С 1973 года на вооружении армий США и Англии состоит новый ирритант — дибензоксазепин (CR). [Антонов Н.С. Химическое оружие на рубеже двух столетий, 1994.]

Физико-химические свойства

Большинство ирритантов представляют собой твердые вещества, нерастворимые в воде, нелетучие при комнатной температуре. Поэтому их применение затрудняется без специальных устройств для создания аэрозолей.

Наиболее распространённые ирританты Скачать PDF

Таблица 1. Свойства основных ОВ раздражающего действия

Свойства	Хлорацетофенон (CN)	Хлорбензилиден-малонодинитрил(CS)	Адамсит (ДМ)	Дибензоксазепин (CR)
Растворимость в воде	1 г в 610 мл (малорастворим)	1 г в 10000 мл (практически нерастворим)	1 г в 1562 мл (очень мало растворим)	1 г в 12500 мл (практически нерастворим)
Запах	Яблочный	Перечно-жгучий	Отсутствует	Отсутствует
Цвет дыма	Белый	Голубой	Желто-зеленый	Желтый
Боевое состояние	Аэрозоль	Аэрозоль, дым	Аэрозоль	Аэрозоль
Смертельная токсодоза (г∗мин/м3)	85	25	30	—
Преимущественное действие	Лакриматор	Лакриматор	Стернит	Лакриматор

На основе данных Куценко, 2004; Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977.

Небоевые ирританты

Отдельно стоит поговорить и о небоевых ирритантах.

Акролеин
Сгорание органических соединений также приводит к образованию раздражающих продуктов. Так, было продемонстрировано, что сжигание материалов на основе целлюлозы (дерево, хлопок, бумага) приводит к образованию значительного количества акролеина. [L.Szinicz, 2005] Было также показано, что акролеин образуется из пенополиуретанов, особенно при неполном сгорании. [https://www.mitchmedical.us/toxicology/organic-irritants.html] Акролеин является наиболее сильным ирритантом. Он раздражает дыхательные пути, глаза и является мощным лакриматором. Показано, что концентрация акролеина в 0,5–5 ppm вызывает начало слезотечения и раздражения глаз у людей в течение 10-минутного периода воздействия, [Kane and Alarie, 1977] а в концентрации 1,2 ppm вызывает слезотечение у людей всего за 5 секунд после начала воздействия. [Sim and Pattle, 1957] Не используется в военных и полицейских целях.

Формальдегид
Формальдегид присутствует в виде продукта сгорания при горении многих полимеров и пластмасс, особенно при неполном сгорании. [International Programme On Chemical Safety, WHO, 2001] Как у здоровых людей, так и у астматиков не наблюдалось значительных клинически отрицательных эффектов в функции легких при дозе 3 ppm в течение 3 часов. Ингаляция формальдегида при высоких концентрациях приводит к возникновению респираторных эффектов, включая бронхоспазм, одышку, угнетение дыхания и спазм гортани. [International Programme On Chemical Safety, WHO, 2001] Применяется, например, в качестве дубящего вещества при обработке кожи, в производстве фотопленки, для консервации трупного материала, в качестве фумигатора, перечень далеко не полон.

Капсаицин
Капсаицин — это активный компонент перца чили рода Capsicum. Является раздражителем для всех млекопитающих. Субъективно создается ощущение горения любых тканей, с которыми ирритант вступил в контакт. Употребляется с пищей в качестве приправы, входит в состав газовых баллончиков индивидуального пользования, имеет код ОС (Oleum Capsicum). [Blum D., 2011]

Рицин
Рицин является белковым токсином из касторовых бобов рода Ricinus. Порошок имеет сильный раздражающий эффект и при распылении вызывает конъюнктивит с отеком и слезотечением, заложенностью носа, сухостью и болезненностью слизистой горла, отеком губ, бронхиальным раздражением и продолжительной астмой аллергического генеза. [Lugnier AA et al, 1980]

Пинен
Компонент скипидара. Добывается из смолы хвойных рода Pinus sylvestris, тривиальное название — сосна обыкновенная. Может вызывать раздражение глаз, носа, горла, легких и кожи. Скипидар широко эксплуатируется художниками, как растворитель для красок и лаков, применяется в производстве и в качестве сырья для химической промышленности. [US Department of Labor, OSHA, 1978]

В очаге поражения

Механизм действия

Механизмы действия различных ирритантов схожи между собой.

Молекулы веществ раздражающего действия обладают выраженной липофильностью, в результате чего легко проникают к чувствительным нервным окончаниям, вызывая болевые ощущения непосредственно в месте контакта. Значительная реакционная способность позволяет легко связываться с -SH- и -SS- группами белковых структурных цепочек в клетках, что приводит к торможению активности некоторых ферментов [J.F. Mackworth, 1948] [K. Stade 1964] [S.A. Cucinell et al, 1971] [S.N. Dube, 1980] [K. Kageyama et al, 1986] [С.А. Куценко, Н.В. Саватеев, 1987] [Г.И. Оксенгендлер, 1991].

Патогенез острого поражения

Мишенью для ирритантов служат рецептивные поля защитно-приспособительных рефлексов. По виду стимулирования воздействия подразделяют на прямое и опосредованное. Прямое действие на мембранные структуры заключается в ингибировании SH-групп структурных белков. Для капсаицина — в действии на ионные каналы электровозбудимой мембраны через ванилоидные рецепторы VR1 или TRPV-1. В результате возникает нарушение функционирования нервных волокон и их возбуждение. Опосредованное же действие направлено на активацию медиаторов воспаления (брадикинин, простагландины, серотонин, etc.), которые вторично возбуждают окончания ноцицептивных волокон. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

В результате активации рецепторного аппарата возникает афферентный поток, который передается на нейроны желатинозной субстанции и в чувствительные ядра спинного мозга, ядра тройничного и языкоглоточного нервов. Отсюда сигнал иррадиирует в вегетативные и двигательные ядра в среднем и продолговатом мозге, способствуя формированию безусловных рефлексов: блефароспазм, ринорея, слезотечение, слюнотечение (ядра лицевого и глазодвигательного нервов), кашель, чихание (ядра солитарного тракта), замедление дыхания, частоты сердечных сокращений (ядра блуждающего нерва, дыхательный и сосудодвигательный центры). [Софронов А.Г. Экстремальная токсикология, 2013]

Кроме того, возникают интенсивная боль и ее патофизиологические аналоги: жжение и зуд. (О физиологии боли более подробно можно прочесть здесь.) Активируется срочный механизм эндогенного обезболивания. Его реализацию осуществляет первый уровень организации антиноцицептивной системы — центральное серое околоводопроводное вещество и ядра ретикулярной формации. [Будылина С.М., Дегтярев В.П. Физиология челюстно-лицевой области, 2006] Этот механизм обеспечивает ограничение афферентного ноцицептивного потока.

Основные проявления поражения

Основные проявления поражений человека различными слезоточивыми газами во многом сходны. [National Institute for Occupational Safety and Health]

Исследования продемонстрировали специфическую рецептор-ассоциированную реакцию на компоненты аэрозоля. Если не вдаваться в подробности, то существует ионный канал TPRA1, активирующийся в результате воздействия едких газов, а также пикантных раздражителей вроде горчицы, васаби, перца и чеснока. В результате активации возникает нетипичная сенсорная реакция, включающая холодовую ноцицепцию, слезотечение, реже (при воздействии большого количества) слуховые галлюцинации, отек и раздражение верхних дыхательных путей, воспаление и боль. В ответ на повреждение тканей активируются чувствительные нервные окончания легких, желчного пузыря и других висцеральных и циркумвентрикулярных органов. Выделяются агенты воспаления, в т. ч. брадикинин, который вызывает острую боль. [Bautista D.M., Jordt S.E., Nikai T., et al, 2006] [Bessac B.F., Sivula M., von Hehn C.A., et al, 2008]

Поражающая способность

Согласно исследованию, минимальное количество CR, выводящее людей из строя, было в 8,2 раза меньше, чем CS. Также было установлено, что CR в 20 раз активнее CN и обладает меньшей поражающей способностью. [B. Ballantyne, D.W. Swanston, 1973, 1974] [R.H. Rengstorff et al, 1975].

Таким образом, CR имеет преимущество перед другими ирритантами. Некоторые авторы указывают на его относительно невысокую токсичность при высокой эффективности в минимальных концентрациях и наименьшее количество зарегистрированных осложнений. Не обладает тератогенным и эмбриотоксическим действием [D.A. Weigand, 1969] [P. Holland, 1974] [Upshall, 1974]

Эффекты

Таблица 2. Эффекты основных ОВ раздражающего действия.

ОВ	Субъективно	Объективно	Длительность эффектов
CS	Боль, временная слепота, жжение, зуд, паника	Слезотечение, инъекция сосудов конъюнктивы, иногда блефароспазм, в 5–10% случаев светобоязнь, раздражение слизистых, аллергический контактный дерматит	10 минут после прекращения контакта с раздражителем, зуд от 45 до 60 минут
CR	Боль, временная слепота, жжение, зуд	Инъекция сосудов конъюнктивы, отек век, блефароспазм, обильное слюнотечение, повышение АД	10–15 минут утрата способности к координированным действиям
ДМ	Удушье, сильная боль на месте контакта с раздражителем, загрудинные боли, жжение, зуд	Рвота, сильное психомоторное возбуждение, инъекция сосудов слизистой оболочки зева, гиперемией гортани и полости носа	2 часа
CN	Жжение и боль в горле, затрудненное дыхание, зуд	Может вызывать ожог и помутнение роговицы, эрозия роговицы, на коже ожоги с образованием волдырей, раздражение слизистых, аллергический контактный дерматит	Длительно
ОС	Слезотечение, временная слепота, зуд, жжение, удушье	Кератит, ринорея, хрипота, сухой кашель, рвота; у людей, страдающих астмой, может случиться приступ, угрожающий жизни	15–30 минут утрата способности к координированным действиям, зуд от 45 до 60 минут, потеря голоса до 20 минут, рвота до нескольких дней

На основе данных Куценко, 2004; Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977; Sociedad Argentina de Pediatría; Minna Vesaluoma, Linda Muller, Juana Gallar et al, 2017.

Повышенная влажность и высокая температура окружающего воздуха усиливает проницаемость рогового слоя кожи для ирританта, что способствует усилению поражения. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004] Наиболее чувствительны к повреждениям тонкий эпидермис и веки, в то время как предплечье и кожа черепа облысевших мужчин менее чувствительны к повреждениям данного типа. [Zhai et al, 2004]

Характерной особенностью ирритантов является повышенная чувствительность на повторное воздействие. Например, бронхиальная гиперреактивность.
Бронхиальная гиперреактивность — состояние дыхательных путей, выражающееся в их повышенной реакции на различные химические, физические или фармакологические раздражители, когда бронхоспазм развивается в ответ на воздействие, не вызывающее такой реакции у большинства здоровых лиц [Reed C.T., Townley R.G., 1983].

Спастическая реакция бронхов является защитным рефлексом гладкой мускулатуры. В ответ на раздражение рецепторы возбуждаются и передают сигнал по афферентным волокнам в ядра блуждающего нерва. Оттуда возникший импульс передается по эфферентным волокнам нерва к гладкой мускулатуре, где в нервных окончаниях высвобождается ацетилхолин. Его выброс вызывает немедленное сокращение гладких мышц и приводит к бронхоспазму. В это же самое время увеличивается выделение секрета, что только ухудшает ситуацию. Оба механизма являются рефлекторными и защитными. В норме после спазма происходит расслабление мускулатуры в результате действия ацетилхолинэстеразы — фермента, который приводит к распаду ацетилхолина. Но если его выброс произошел в чрезмерном количестве — запускается механизм выброса адреналина, который должен привести к расслаблению гладкой мускулатуры. Эти механизмы находятся в постоянном балансе, а при его нарушении в пользу ацетилхолина развивается гиперреактивность. [http://pedklin.ru/images/uploads/pages/m7.doc]

Скачать PDF

Первая помощь и лечение

Первая помощь при отравлении ирритантами

Специфического антидота для веществ раздражающего действия не существует. [LJ Schep, RJ Slaughter, DI McBride, 2013]

Характер оказания первой помощи — поддерживающий. Основным требованием является наличие и использование средств индивидуальной защиты в зоне поражения.

После извлечения пострадавшего из зоны поражения, используется противодымная смесь: хлороформ, этиловый спирт по 40 мг, эфир 20 мл, нашатырный спирт 5 капель — в ампулах. При возникновении симптомов ампула вскрывается и закладывается под лицевую часть противогаза пострадавшего. Вдыхание данной смеси облегчает субъективные болезненные ощущения. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

Алгоритм оказания первой помощи:

1. Вывести пострадавшего из зоны поражения.
2. Удалить контаминированную одежду.
3. Успокоить пострадавшего. Большая часть симптомов проходит через 10–20 минут.
4. Вызвать скорую помощь.
5. Важно не позволять пострадавшему тереть глаза.
6. Оценить дыхательную функцию и пульс. Убедиться в возможности беспрепятственного дыхания. При необходимости проводить ИВЛ.
7. Промыть глаза холодной водой либо физраствором, если частички агента видны на конъюнктиве.
8. Промыть кожу водой, избегать использования мазей и окклюзионных повязок.
9. Назальные капли с вазоконстриктором при поражениях слизистой носа.
10. Кислород при дыхательной недостаточности. [Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, MD, MPH Elmhurst,1977] [National Institute for Occupational Safety and Health]
    

Лечение

Респираторные осложнения могут быть отсрочены до 24 часов. Поэтому важно проводить мониторирование дыхания у пациентов с выраженной респираторной симптоматикой либо имеющих в анамнезе бронхиальную астму. Также важно отслеживать офтальмологические эффекты на появление непрозрачности роговицы или ирита. [National Institute for Occupational Safety and Health]

Обязательны мероприятия, предупреждающие развитие токсического отека легких:

1. Снижение потребления кислорода (покой, назначение противокашлевых средств).
2. Борьба с гипоксией (ингаляция противовспенивающих средств, кислородотерапия).
3. Профилактика отека (применение стероидных противовоспалительных препаратов, антиоксидантная терапия).
4. Снижение ОЦК (форсированный диурез, жгуты на конечности).
5. Стимуляция сердечной деятельности.
6. Борьба с осложнениями (антикоагулянты, антибиотики). [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

При попадании в глаза и на слизистые оболочки важно не тереть места поражения. Рекомендуется промыть глаза и полость рта 2% раствором натрия гидрокарбоната либо обычной водой для уменьшения раздражения. При необходимости накладывается асептическая повязка. При стойком болевом синдроме применяются местные анестетики — 1% раствор дикаина либо 2% раствор новокаина, закапывать в глаза. Возможно использование наркотических анальгетиков — промедол. При выраженных вегетативных реакциях (слюнотечение, рвота, бронхорея, брадикардия, etc.) рекомендуется применение М-холиноблокаторов — атропина. При стойком бронхоспазме с целью первой помощи используются бета 2-адреномиметики — алупент используется для ингаляции по 0,65 мг, — и метилксантины — теофиллин в таблетках по 100–200 мг. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

Ожоги промывают большим количеством воды, прикладывают холод. Пузырные элементы прокалывают стерильной иглой так, чтобы неповрежденная покрышка сохранилась в качестве естественной повязки, а ее обрабатывают дезинфицирующими растворами. При некрозе проводится некрэктомия, наружно применяют ферменты, антибактериальные препараты, средства, стимулирующие регенерацию. [Чеботарев В.В., Тамразова О.Б., Чеботарева Н.В., Одинец А.В. Дерматовенерология: учебник для студентов высших учебных заведений, 2013]

При развитии дерматитов используют кортикостероидные и антигистаминные мази.

При попадании ирритантов внутрь и отравлении — целесообразно вызвать рвоту и провести зондовое промывание желудка 0,02% раствором перманганата калия, 25 г активированного угля принять внутрь [В.Н. Поздеев, С.А. Лосенок, 2004].

Заключение

Человечество шагнуло далеко вперед на пути познания. Грубо заточенные камни уступили место ножам и топорам. На смену жрецам пришли ученые. Наука, промышленность и война объединились тройственным союзом, который стал преображать мир. Совершенствование технологии изготовления и изучение эффектов позволили выявить относительно безопасный ирритант с низкой токсичностью. Но без отрицательного влияния вещества раздражающего действия бесполезны, а значит надеяться на их полную безопасность не представляется возможным. Поэтому важно запомнить пять простых шагов в оказании первой помощи пострадавшему от средств раздражающего действия:

1. Средство индивидуальной защиты для себя.
2. Вывести пострадавшего из зоны поражения.
3. Успокоить, не позволять тереть глаза.
4. Вызвать специализированную помощь.
5. Симптоматическое облегчение состояния пострадавшего при помощи подручных средств.