Механизм действия отравляющих веществ на основе фосфорорганических соединений. Способы определения и защиты

С фармакологической точки зрения важнейшие проявления токсического действия ФОС расцениваются как результат из избирательного влияния на холинэргические системы организма, которое осуществляется либо благодаря антихолинэстеразному действию ядов, либо вследствие их непосредственного действия на холинореактивные системы. Последние делятся на две качественно различные группы: на мускариночувствите

льные (М-холинореактивные системы) и никотиночувствительные (Н-холинореактивные системы).

По аналогии с прочими антихолинэстеразными веществами в действии ФОС различают мускарино- и никотиноподобные эффекты (иными словами, действие на М- и Н-холинореактивные системы).

Действие ФОС на М-холинореактивные системы гладких мышц, желёз, сердца проявляется в усилении секреции слюнных, слёзных, потовых, бронхиальных, желудочных и кишечных желёз, повышении двигательной активности желудка и кишечника и падении кровяного давления (в следствии действия на сердце и сосуды), сужении бронхов, миозе. Все эти эффекты более или менее снимаются атропином.

Действие на Н-холинореактивные системы вегетативных ганглиев, скелетной мускулатуры и мозгового слоя надпочечников характеризуется мышечными фибриляциями, параличами, гиперадренолинемией, гипертонией (последняя зависит так же от влияния на ЦНС).

То обстоятельство, что многие центральные эффекты ФОС подавляются атропином, свидетельствует о большом значении избирательного влияния ФОС с другими антихолинэстеразными веществами.

Действие ФОС на ферменты

Большое значение для понимания метаболизма действия ФОС имеет характеристики их влияния на ферментные системы организма. Прежде всего необходимо остановиться на антихолинэстеразном действии, присущем всем ФОС и являющемся наиболее характерным проявлением их биологической активности.

Действие на холинэстеразу.

Способность тормозить активность холинэстеразы свойственна самым различным соединениям из класса ФОС. При этом химическая структура оказывает выраженное влияние на силу ингибирующего воздействия.

Существует ряд данных, согласно которым необратимое угнетение холинэстеразы фосфороорганическими веществами развивается не сразу после воздействия яда на фермент, а лишь некоторое определённое время, различное для разных представителей ФОС.

Полностью необратимая инактивация достигается только спустя 2 – 3 часа.

Накопленные данные позволяют сделать заключение, что в целом ФОС следует рассматривать как практически необратимые ингибиторы холинэстеразы. Однако и при использовании фосфороорганических ядов могут быть созданы условия, в которых возможно частичное или даже полное реактивирование фермента, особенно при непродолжительном контакте яда и энзима. Это обстоятельство является следствием одной из важнейших особенностей действия ФОС, которая заключается в том, что тормозящий эффект яда проявляется в полной мере не сразу после прибавления его к ферменту, а развивается постепенно и достигает своего максимума через некоторое время, измеряемое минутами или десятками минут. В этом состоит весьма существенное отличие ФОС от эзерина и подобных ему обратимых ингибиторов, которые взаимодействуют с холинэстеразой практически мгновенно.

Наличие конкурентных отношений между ФОС, обратимыми ингибиторами и ацетилхолином свидетельствует о том, что все они взаимодействуют с одной и той же активной частью холинэстеразы, которая является ответственной за соединение фермента с субстратом.

Действие на другие ферменты.

ФОС обладают способностью угнетать активность не только холинэстеразы, но и ряда других эстераз.

Более полные сведения о влиянии ФОС на эстеразу были получены в тех исследованиях, где в качестве субстрата применялись вещества различного строения.

В последние годы были получены интересные сведения о влиянии ФОС на некоторые протеолитические ферменты. Оказалось, что наряду с обычным пептидазным действием трипсин и химотрипсин обладают способностью катализировать гидролиз некоторых эфиров аминокислот, характеризующихся наличием эстеразной активности.

Таким образом, из большого числа исследованных ферментных систем только некоторые эстеразы, а так же протеазы, обладающие эстеразной активностью, оказались чувствительными к низким концентрациям ФОС.

Механизм инактивирования холинэстеразы ФОС

Для начала следует различать ацетилхолинэстеразу АХЭ и холинэстеразу ХЭ. АХЭ – специфическая или истинная холинэстераза – содержится главным образом в эритроцитах (ЭХЭ), головном мозге, окончаниях нервных волокон; холинэстераза - неспецифическая холинэстераза, псевдохолинэстераза, содержится в сыворотке крови (СХЭ).

АХЭ – фермент высокой специфичности по отношению к субстрату и гидролизует в основном ацетилхолин;

ХЭ – смесь различных эстераз.

По современным представлениям, активная поверхность холинэстеразы имеет два центра – анионный и эстератический.

Анионный центр за счёт электростатических сил притягивает к себе положительно заряженный азот ацетилхолина. Помимо этого в образующейся связи участвуют и Ван дер Ваальсовы силы, так как характер и количество алкильных радикалов на азоте играют существенную роль в прочности комплекса.

Эстератический центр в свою очередь состоит из основной (нуклеофильной) группы Е и кислотной группы, обозначенной Н.

Нуклеофильная группа обеспечивает образование комплекса фермент-субстрат, а кислотная группа необходима для осуществления реакции гидролиза.

Механизм гидролиза ацетилхолина можно представить себе следующим образом:

Здесь R обозначает остаток холина. На этом этапе образуется ацетилированный фермент (А) и отщепляется холин.

Ацетилированный фермент представляет собой весьма нестойкое соединение и легко разрушается под действием воды.

При этом, в конечном счёте, образуется активный фермент Н---Е и уксусная кислота.

Совершенно аналогично происходит взаимодействие холинэстеразы с ФОС.

Только в этом случае образуется не ацетилированный, а фосфорилированный фермент (Ф). В отличие от ацетилированного фермента этот комплекс остаётся прочным и, таким образом, фермент остаётся угнетённым.

Существует мнение, что разные ферменты реагируют с ФОС различными функциональными группами.

В случае чувствительных к ФОС ферментов фосфорильный остаток быстро переносится на гидроксильную группу серина, прочно закрепляется там и, таким образом, инактивирует фермент. У ферментов, гидролизирующих ФОС, в активном центре нет серинового остатка, благодаря чему фосфорсодержащая часть яда гидролитически отщепляется, а фермент восстанавливает свою активность.

При отравлениях ФОС может происходить снижение активности ХЭ, которое, однако, не находится в определённой связи с тяжестью клинических симптомов поражения. Стоит заметить, что определение активности ХЭ в сыворотке крови даёт хорошую возможность диагностировать отравления ФОС для профилактики или терапевтических целях.

 Скачать реферат