Общая характеристика и история создания ФОВ

По химическому строению все вещества данной группы являются органическими соединениями, производными кислот фосфора. ФОВ вызывают поражения, попадая в организм различными путями: через кожу, рану, слизистые глаз, дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта. ФОВ оказывают однотипные действия на организм человека и животных и отличаются друг от друга лишь степенью токсичности.

Основные боевые ФОВ — зарин, зоман, VX-газы — хорошо растворяются в жирах, липоидах, органических растворителях (дихлорэтане, бензине, спирте), легко резорбируются через кожу, особенно VX-газы. Более высокую токсичность VX-газов объясняют структурным сходством с ацетилхолином. Разрабатываются новые вещества этого класса — Джи-пи (GP) — бинарное оружие.

Зарин (GB) — фторангидрид изопропилового эфира метилфосфоновой кислоты:

Химически чистый зарин — бесцветная летучая жидкость, не имеющая запаха, с удельным весом 1,005 при 25°С и температурой кипения 158°С при 760 мм рт.ст., легко растворяется в воде и органических растворителях, в присутствии воды гидролизуется. Пары зарина в 4,86 раза тяжелее воздуха. Стойкость на местности летом от нескольких десятков минут до 4-х часов, зимой — от нескольких часов до 5 суток. Образует стойкий быстродействующий очаг заражения местности. Дегазация зарина основана на быстром гидролизе его в щелочной среде. LCt₅₀=100 мг´мин/м³, ICt₅₀=5 мг´мин/м³, LD₅₀=1,7 г/чел. В жидком виде кожу не повреждает, но легко проникает во внутренние среды, в связи с чем при контакте необходима немедленная деконтаминация кожных покровов. Пары зарина также легко проникают через кожу. LCt₅₀ пара через кожу (при защищенных органах дыхания) 12 000 мг´мин/м³ для обнаженного человека, 15 000 мг´мин/м³ для человека, находящегося в обычном обмундировании.

Зоман (GD) – фторангидрид пиноколинового эфира метилфосфоновой кислоты:

бесцветная жидкость с температурой кипения 198°С при 760 мм рт. ст., более стоек, чем зарин. Пары зомана в 6,33 раза тяжелее воздуха. Имеет фруктовый запах, при наличии примесей — камфорный. Зоман плохо растворяется в воде, но хорошо во всех органических растворителях. Принципы его дегазации, характеристика очага заражения на местности та же, что и зарина. Более стоек (на местности при обычной погоде в течение 1—2 нед.). LCt₅₀=70—100 мг´мин/м³. Чрезвычайно токсичен при действии через кожу. Кожу не повреждает, но быстро абсорбируется. LD₅₀=60 мг/чел.

Ви-газы (VX) объединяют ряд веществ, близких по химическому строению, и имеют химическое название фосфорилтиохолины, фосфорилхолины. Они имеют следующую химическую структуру:

янтарного цвета жидкость, напоминающая машинное сало с температурой кипения 300°С, плохо растворимая в воде, но хорошо растворимая в органических растворителях (в горючих и смазочных материалах), впитывается в лакокрасочные покрытия и резинотехнические изделия. Их летучесть незначительна. Пары в 9,2 раза тяжелее воздуха. По токсичности фосфорилтиохолины значительно превосходят зарин и зоман, особенно при попадании на кожу. Стойкость на местности летом от нескольких часов до нескольких недель, зимой — от 1 до 16 недель. На местности образуют стойкий быстродействующий очаг при ингаляционном поражении и замедленного действия — при поражении через кожу. LCt₅₀=30 мг´мин/м³, ICt₅₀=2 мг´мин/м³, LD₅₀=6 мг/чел. Дегазируется хлорсодержащими дегазаторами.

Первое сообщение о токсических свойствах фторангидридов фосфорной кислоты появилось в 1932 году. Исследования проводились во многих странах в условиях секретности, но основные исследования проводились в Германии, где научно-исследовательскую лабораторию концерна «Фарбениндустри» возглавлял Г. Шрадер. В поисках эффективных инсектицидов он обнаружил высокую токсичность некоторых фторсодержащих соединений. К началу второй мировой войны сотрудниками лаборатории Г. Шрадера было получено свыше 2000 новых ФОВ, ряд из которых был отобран для изучения в качестве БОВ. В целях маскировки они были условно обозначены трилонами, хотя трилоны — это комплексообразователи, используемые в качестве аналитических средств и вспомогательных материалов для крашения тканей.

В 1936 г. синтезирован «Трилон-83» (табун) и начато строительство военного завода по его производству. В 1937 г. был синтезирован только 1 кг табуна. В 1942 г. было получено уже 138 тонн этого ОВ. К концу второй мировой войны Германия выпускала 12 тонн табуна в день и имела запас в 9 тыс. тонн; зарин начал выпускаться с 1938 г.

В США и Англии высокотоксичные ФОВ стали активно изучаться в 1939 г. Был отобран в качестве БОВ диизопропилфторфосфат, в 1944 г. синтезирован зоман. Исследователи США и Англии получили документацию разработок технологии зарина и образцы боеприпасов немецкого производства. После войны в США были вывезены немецкие ученые-химики и около 1000 тонн ФОВ. Демонтированная на немецкой территории опытная установка по производству зарина в 1948 г. (через год) на территории США стала давать зарин. Затем появились настоящие заводы по производству ФОВ.

В 50-х годах шведский химик Таммелин синтезировал высокотоксичные аминотиоловые эфиры фосфоновых кислот, на основе которых в США с 1955 г. на вооружении появились наиболее токсичные ОВ под условным наименованием VX-газы (фосфорилтиохолины). В настоящее время синтезировано значительное количество разных ФОВ.

Опасность массового поражения людей ФОВ сохраняется до настоящего времени. Об этом свидетельствует трагедия, произошедшая в марте 1995 г. в Токийском метро (в качестве ОВ был применен зарин), где практически на месте погибло 10 человек, 2 пораженных умерло в госпитале, а еще более 5 тысяч получили поражения различной степени тяжести.

Патогенез поражений ФОВ

Механизм действия ФОВ сложен. В соответствии с нейротоксической классификацией они относятся к ОВТВ судорожного действия, воздействующие на холинореактивные синапсы. Первым механизмом действия всех ФОВ является нарушение обмена ацетилхолина, которое касается синтеза, накопления, гидролиза ацетилхолина, а также воздействия его на холинореактивные структуры. Наибольшее значение в механизме действия ФОВ придают ингибированию холинэстеразы.

Установлена высокая избирательность действия ФОВ в отношении фермента холинэстеразы, активность которой под действием ФОВ может подавляться на 30-80% от исходного уровня. ФОВ присоединяются к активным центрам холинэстеразы и инактивируют (ингибируют) фермент. Большая часть ФОВ инактивирует лишь эстеразный участок холинэстеразы, но, тем не менее, холинэстераза теряет способность гидролизовать ацетилхолин. Ацетилхолин накапливается в синапсах, вызывая возбуждение (перевозбуждение) холинореактивных структур организма, которые расположены во всех тканях и органах человека, включая ЦНС. Ацетилхолин является наиболее универсальным медиатором в организме, а накопление его ведет к отравлению собственным эндогенным ацетилхолином. ФОВ вызывает стойкое, необратимое угнетение фермента, восстановление активности истинной холинэстеразы в эритроцитах крыс после отравления ФОВ происходит через 48 дней (полная замена эритроцитов), а в мозгу — только через 147 суток. Чем выше токсичность вещества, тем более значительно подавляется активность холинэстеразы. При смертельных поражениях наблюдается почти 100% угнетение фермента, при средней степени — до 80%, при легкой — активность холинэстеразы снижается на 20—30%.

Накопление ацетилхолина приводит к перевозбуждению М- и Н-холинореактивных структур (центральных и периферических). М-холинореактивные структуры расположены во внутренних органах, холинэргических структурах глаза, в различных структурах мозга. Н-холинореактивные системы заложены в вегетативных ганглиях, как симпатических, так и парасимпатических, в каротидном клубочке, мозговом слое надпочечников, хеморецепторах дуги аорты, задней доле гипофиза, многих структурах мозга, а также дыхательной и поперечно-полосатой мускулатуре.

Вторым механизмом действия ФОВ является прямое возбуждающее действие на холинэргические системы организма. Сродство ФОВ к холинорецепторам связано со структурной близостью холинэстеразы и холинорецепторов. Этим объясняется, что тяжесть клиники не всегда строго параллельна степени подавления холинэстеразы. ФОВ также угнетает и другие виды эстераз, в т.ч. псевдохолинэстеразу сыворотки крови и печени, протеазы (трипсин, химотрипсин), фосфатазы, влияющие на гликолиз в мышечной ткани, что ведет к значительным обменным нарушениям.

Третьим механизмом действия ФОВ является их способность сенсибилизировать холинорецепторы по отношению к собственному ацетилхолину, что объясняет, по-видимому, рецидивы клиники поражения через много дней после контакта с ФОВ, когда они в организме давно нейтрализованы.

Четвертым механизмом действия ФОВ является ускоренное высвобождение ацетилхолина из синаптических пузырьков, повышение его концентрации на пресинаптической мембране.

Нарушение обмена ацетилхолина идет также не только по пути воздействия на постсинаптические холинэргические структуры, но и на пресинаптические, т.к. в настоящее время имеется информация о существовании мускаринохолинэргических рецепторов в пресинапсе (США, штат Колумбия, 1989 г.). Научным достижением последнего времени является также получение факта о наличии в Н-холинореактивных структурах вегетативных ганглиев субъединиц, обладающих М-холинореактивной активностью. Возбуждение пресинаптических структур ведет к ускоренному выбросу ацетилхолина. Накопление его в организме способствует значительному выбросу в кровь стероидных гормонов, адреналина, норадреналина, гистамина, серотонина, глицина, ГАМК. При этом гистамин, серотонин усиливают, а норадреналин, адреналин, стероидные гормоны, глицин, ГАМК ослабляют токсический эффект избытка ацетилхолина. Повышение уровня катехоламинов ведет к угнетению синтеза холинэстераз.

Таким образом, при попадании ФОВ в организм страдает обмен универсального медиатора человека — ацетилхолина, путем нарушения его гидролиза, накопления, скорости оборота, взаимодействия с рецепторами и др. Деятельность парасимпатической нервной системы, где единственным медиатором является ацетилхолин, тесно связана с работой симпатического отдела вегетативной нервной системы, где «работают» два медиатора — норадреналин и ацетилхолин. Поэтому при поражении ФОВ мы наблюдаем многогранную, мозаичную картину поражения, которая не всегда соответствует усилению только холинэргической медиации.

Механизмы, лежащие в основе развития признаков острого поражения ФОВ, представлены в табл. 21.

Таблица 21