Занятие 3
Основные принципы детоксикационной терапии. Химическая природа антидотов
Структура занятия:
I. Входной тест.
II. Лабораторно-практическое занятие «Изучение механизмов действия антидотов различной химической природы».
Целевые задачи:
- изучить известные классификации антидотов;
- познакомиться с основными принципами и методами детоксикации организма при острых отравлениях;
- экспериментально показать различие в эффективности различных антидотов адсорбционной и химической природы. Подтвердить результаты справочными данными (энергия химической связи в системе яд–антидот, константы равновесий для процессов детоксикации).
Краткое теоретическое введение
В токсикогенном периоде острых отравлений в крови содержится токсическая концентрация яда. При этом наблюдаются специфические симптомы отравления, определяющиеся избирательной токсичностью яда и природой рецепторов-мишеней. Например, фосфорорганические пестициды, ингибирующие холинэстеразу и возбуждающие М - и Н-холинорецепторы, вызывают мускарино - и никотиноподобную симптоматику: потливость, саливацию, бронхоспазм, миоз. Кроме того, в токсикогенной фазе наблюдаются курареподобная симптоматика (периферические парезы) и интоксикационные психозы. После очищения организма от фосфорорганических соединений в соматогенной фазе развиваются синдромы, связанные с токсическим поражением определенных органов и систем организма: острая почечная/печеночная недостаточность, пневмония, энцефалопатия, вторичный иммунодефицит.
При остром отравлении проводят клиническую, лабораторную и патоморфологическую (в случае смертельных отравлений) диагностику. При клинической диагностике анализируется «история» отравления: собираются данные анамнеза, анализируется клиническая картина отравления. Направление последующих лабораторных исследований базируется на первичном клиническом диагнозе отравления, например отравление этанолом, барбитуратами, фенотиазинами, бензодиазепинами, фосфорорганическими соединениями.
Лабораторная диагностика включает специфические токсикологические исследования (направленный анализ), необходимые для быстрого (экстренного) обнаружения токсичного вещества в биожидкостях организма, крови и моче. Как правило, при этом используют хроматографические и спектрофотометрические экспресс-методики. Кроме того, проводят биохимические исследования, позволяющие оценить активность ферментов (холинэстеразы при отравлении фосфорорганическими пестицидами), обнаружить метгемоглобинемию (отравление нитритами), карбоксигемоглобинемию (отравление угарным газом). Важное значение имеют данные биохимических показателей крови (креатинин, мочевина, билирубин, ферменты, электролиты), отражающих степень поражения печени и почек.
На основании клинических подходов и токсикометрических характеристик яда степень отравления характеризуется следующим образом. Начальная клиническая симптоматика с благоприятным прогнозом наблюдается при пороговой концентрации яда в крови. При критическом содержании яда необходимы неотложные детоксикационные и иные лечебные мероприятия. При смертельных дозах компенсаторные возможности организма истощены, и состояние больного в значительной степени зависит от индивидуальной резистентности к яду.
Лечение острых отравлений включает: стимуляцию естественной детоксикации, искусственную детоксикацию, специфическую (антидотную) и симптоматическую терапию.
Естественная детоксикация (восстановление химического гомеостаза) обеспечивается функционированием нескольких детоксикационных систем организма: крови, печени, экскреторных органов (ЖКТ, легкие, почки). Иммунная система обеспечивает детоксикацию при отравлении высокомолекулярными соединениями, которые связываются с иммуноглобулинами (взаимодействие антиген–антитело). Белки крови, например альбумин, являются депо для токсикантов органической и неорганической природы. В печени токсиканты подвергаются биотрансформации, сопровождающейся снижением липофильности соединений и повышением их экскреции почками.
При пероральных отравлениях необходимо экстренное очищение ЖКТ от яда. Для этого используют рвотные средства, например апоморфин и ипекакуану. В ранние сроки отравления (1–2 ч) применяют простое и зондовое промывание желудка. При более позднем лечении для очищения от яда тонкого кишечника используют различные слабительные средства (растительные, солевые, масляные) и более действенные средства, увеличивающие перистальтику кишечника, прозерин, натрия хлорид, гипертонический раствор глюкозы, инсулин (внутривенно, растворы в требуемых дозировках) или серотонина адипинат. Делают также промывание кишечника (зондовый лаваж, клизма). Одновременно вводятся энтеросорбенты.
Метод форсированного диуреза применяют при острых отравлениях водорастворимыми ядами. Сначала с учетом гиповолемического состояния больного проводят инфузионную терапию (физиологический раствор, гипертонический раствор глюкозы, а также для нейтрализации повышенной кислотности – раствор водородкарбоната натрия). На следующем этапе струйно вводят осмотические (мочевина, маннитол) и/или салуретические (лазикс, фуросемид) диуретики. Далее вводят растворы электролитов (калия и натрия хлориды) в объеме, соответствующем диурезу. Форсированный диурез противопоказан при острой сердечно-сосудистой недостаточности и нарушениях функции почек.
При тяжелых формах отравлений применяют методы искусственной детоксикации: гемосорбцию (перфузия крови через сорбенты в течение 1–2 ч, высокомолекулярные гидрофобные соединения), гемодиализ (в течение 6–12 ч, аппарат «искусственная почка», гидрофильные низкомолекулярные яды – барбитураты, карбофос, метанол, салицилаты), перитонеальный диализ (удаление токсикантов из жировых депо – хлорированные углеводороды). Применяют также аферетические методы заместительной детоксикации: гемоферез, плазмоферез. При необходимости для быстрой коррекции гемореологии и гемодинамики крови применяют магнитную, ультрафиолетовую и лазерную физиогемотерапию.
Специфическая (антидотная) терапия эффективна только в раннем токсикогенном периоде и применяется после идентификации яда в клинико-лабораторных испытаниях. Это связано с высокой специфичностью используемых антидотов. Биохимические антидоты изменяют биотрансформацию яда (при отравлении инсулином в качестве антидота применяют глюкозу, при отравлении метанолом или этиленгликолем антидотом служит этанол). Фармакологические антидоты – это фармакологические антагонисты яда (отравление холиномиметиком пилокарпином – холинолитик атропин, при отравлении опиоидными анальгетиками – налоксон, при отравлении бензодиазепинами – анексат).
Симптоматическую фармакотерапию применяют для лечения основных патологических синдромов при острых отравлениях – экзотоксического шока и первичного кардиотоксического эффекта.
I. Примеры вопросов входного теста
Выберите один или несколько правильных ответов
1. Неотложная помощь при острых отравлениях включает:
a) методы активной детоксикации;
b) специфическую антидототерапию;
c) симптоматическую терапию;
d) физиотерапевтические процедуры;
e) использование гомеопатических лекарственных средств.
2. При форсированном диурезе используют:
a) глюкозу;
b) апоморфин;
c) лазикс;
d) мочевину;
e) маннитол;
f) кальция хлорид.
3. Выберите антидоты:
a) бемегрид;
b) тетацин-кальций;
c) раствор натрия хлорида гипертонический;
d) унитиол;
e) натрия водородкарбонат.
4. К методам активной детоксикации относятся:
a) промывание желудка через зонд;
b) введение литических смесей;
c) гемодиализ;
d) гемосорбция;
e) перитонеальный диализ;
f) форсированный диурез;
g) лапароэктомия;
h) искусственная вентиляция лёгких.
5. К симптоматической терапии относятся:
a) промывание желудка через зонд;
b) введение литических смесей;
c) гемодиализ;
d) гемосорбция;
e) трансфузия питательных смесей;
f) введение сердечно-сосудистых средств;
g) введение витаминов.
6. Перечислите антидоты при отравлении метанолом/ барбитуратами/ парацетамолом/соединениями свинца/ соединениями ртути. Обоснуйте свой выбор.
7. К рвотным средствам относятся:
a) концентрированный раствор пищевой соли;
b) изотонический раствор натрия хлорида;
c) порошок горчицы;
d) сироп корня ипекакуаны;
e) гипертонический раствор кальция хлорида;
f) раствор апоморфина;
g) сироп корня солодки,
8. Назначение рвотных средств противопоказано при отравлении:
a) керосином и бензином;
b) сильными кислотами и щелочами;
c) растительными алкалоидами;
d) фенолом и крезолом;
e) трициклическими антидепрессантами;
f) барбитуратами.
9. Найдите соответствия:
Токсикант | Жидкость для нейтрализации токсиканта при промывании желудка |
1. йод 2. серебра нитрат 3. калия перманганат 4. формалин 5. бензин 6. кислоты | a) вазелиновое масло, затем вода с активированным углем b) изотонический раствор натрия хлорида c) 1%-ный раствор мочевины d) 1%-ный раствор аскорбата натрия e) 0,5%-ный раствор тиосульфата натрия f) 0,2%-ная раствор сульфата меди g) 2%-ная взвесь магния оксида |
10. Соотнесите понятия:
Группа антидотов | Примеры антидотов |
1. антидоты, действие которых основано на физических процессах 2. антидоты, действие которых основано на химической реакции с токсикантом 3. антидоты, действие которых основано на образовании более активных соединений с высоким сродством к яду (проантидоты, антидоты-предшественники) 4. антидоты, действие которых основано на конкурентном взаимодействии с рецептором-мишенью (фармакологические антидоты) 5. антидоты, действие которых основано на вмешательстве в метаболизм яда 6. антидоты, действие которых основано на иммунных процессах (иммунные антидоты) | a) метиленовый синий b) антитела к дигоксину c) активированный уголь d) этанол e) ацетилцистеин f) нитрит натрия g) натрия гидрокарбонат h) унитиол i) пиридоксин (витамин В6) j) D-пенициламин k) бемегрид l) налоксон |
II. Лабораторно-практическое занятие «Изучение механизмов действия антидотов различной химической природы»
Целевые задачи:
провести сравнительный анализ адсорбционной способности антидотов-адсорбентов (активированный уголь, полифепан);
обсудить механизмы взаимодействия антидотов-хелатообразователей с ионами тяжёлых металлов (унитиол, ЭДТА).
Задание 3.1. Сравнительный анализ адсорбционной способности антидотов-адсорбентов (активированный уголь, полифепан)
1-й вариант
Приготовьте 1,5∙10-3%-ный раствор метиленового синего (модель ксенобиотика) и измерьте его светопоглощение (абсорбцию) (А0) на фотоэлектроколориметре при длине волны λ = 665 нм (толщина кюветы 1 см).
Активированный уголь и полифепан разотрите в ступке. Точные навески полученных порошков (около 0,1 г) поместите в цилиндры с притёртой пробкой объёмом 50 мл и добавьте по 15 мл раствора метиленового синего. Смеси энергично взбалтывайте в течение 5 мин, оставьте на 0,5 ч, после чего отфильтруйте. Фильтраты поместите в кюветы толщиной 1 см и измерьте поглощение света (А1 и А2) при той же длине волны (λ = 665 нм).
Рассчитайте коэффициенты абсорбции как отношение поглощений А0/А1 и А0/А2. .
Испытания проводят для двух антидотов и сравнивают коэффициенты адсорбции. Результаты заносят в табл. 3.1.
Таблица 3.1.
Сравнение коэффициентов адсорбции метиленового синего активированным углем и полифепаном фотоколориметрическим методом
Характеристика измеряемой пробы | А 665 | Коэффициент адсорбции, k адс | Вывод об адсорбционной активности антидотов |
Исходный раствор метиленового синего | - | ||
Раствор после обработки активированным углем | А0/А1 = | ||
Раствор после обработки полифепаном | А0/А2 = |
2-й вариант
Приготовьте 7,5•10-3%-ный водный раствор метиленового синего (проба № 1). Кювету фотоколориметра (l =1 см) заполните раствором и измерьте светопоглощение (А0) при длине волны λ=665 нм. В 4 конические колбы на 100 мл налейте по 10 мл раствора (пробы № 2–5). Колбы установите на магнитные мешалки, включить их, обеспечивая одинаковую скорость перемешивания. В момент включения секундомера в каждую колбу высыпите заранее приготовленные навески (по 0,02 г) активированного угля. Через 5 мин пробу № 2 отфильтруйте через складчатый фильтр и определите поглощение А1. Также поступите с другими растворами (пробы №3–5), измерив их поглощения (А3, А4, А5) через 7, 10 и 12 мин соответственно.
Результаты занесите в табл. 3.2. Аналогичный опыт проводят с полифепаном.
Таблица 3.2.
Кинетика связывания метиленового синего активированным углем/полифепаном
№ пробы | Время от момента введения адсорбента (антидота) | Значение А665 | Lg А665 |
1 | 0 | ||
2 | 5 | ||
3 | 7 | ||
4 | 10 | ||
5 | 12 |
Постройте кинетические кривые А=F(t) в арифметических (t–A) и полулогарифмических (lgA–t) координатах. По наклону полученных прямых определте константы скорости связывания токсиканта (метиленового синего) с антидотом-адсорбентом. Сделайте вывод об эффективности антидотов.
Задание 3.2. Изучение механизмов взаимодействия антидотов-хелатообразователей (унитиол, ЭДТА) с тяжёлыми металлами (Pb2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+)
В штатив поместите 8 пробирок (2 ряда по 4 пробирки).
В пробирки ближнего и дальнего ряда налейте по 1 мл 0,01 моль/л растворов нитратов: Pb(NO3)2, Сu(NO3)2, Cd(NO3)2, Zn(NO3)2. Во все пробирки добавьте несколько капель 1ммоль/л раствора натрия гидроксида (так, чтобы не растворились осадки амфотерных гидроксидов цинка и кадмия). Далее в ближний ряд пробирок добавьте 1 каплю 0,1 моль/л раствора ЭДТА, а в дальний ряд – 1 каплю 0,1 моль/л раствора унитиола (димеркаптопропансульфоната). Отметьте наблюдаемые изменения в табл. 3.3.
Таблица 3.3.
Результаты наблюдений взаимодействия ионов токсичных элементов с антидотами
Реагент | Наблюдения | |||
Pb2+ | Cu2+ | Cd2+ | Zn2+ | |
1ммоль/л раствор NaOH | ||||
0,1 моль/л р-р ЭДТА | ||||
0,1 моль/л р-р унитиола |
Сделайте выводы о механизмах взаимодействия и прочности связывания отдельных ионов антидотами-хелатообразователями.
Напишите реакции образования хелатных комплексов антидотов с металлами и сравните значения значений констант произведения растворимости (Кпр) гидроксидов и сульфидов металлов. Приведите значения констант устойчивости комплексов ЭДТА с разными ионами; сделайте вывод о прочности связывания.
Литература:
1. Материалы лекций.
2. Токсикологическая химия: Учебник для вузов / Под ред. . – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. – С.38–49.
3. Лужников токсикология – М.:Медицина, 1999. – 413 с.
4. Essentials of Toxicology / Ed. Curtis, D. Klaassen, Jonh B. Ws. – N. Y.:Medical Publishing Division, 2003. –535 p.
5. Лурье по аналитической химии – М.:Химия, 1979. – 480 с.
