Отравление этиленгликолем — это отравление , вызванное употреблением этиленгликоля . [1] Ранние симптомы включают интоксикацию , рвоту и боль в животе . [1] Более поздние симптомы могут включать снижение уровня сознания , головную боль и судороги . [1] Долгосрочные последствия могут включать почечную недостаточность и повреждение мозга . [1] Токсичность и смерть могут наступить после употребления даже небольшого количества [1], поскольку этиленгликоль более токсичен, чем другие диолы .
Этиленгликоль — бесцветная, не имеющая запаха, сладкая жидкость, обычно встречающаяся в антифризе . [1] Его можно выпить случайно или намеренно при попытке самоубийства . [2] При расщеплении организмом он дает гликолевую и щавелевую кислоты , которые вызывают большую часть токсичности. [1] [4] Диагноз можно заподозрить, когда в моче видны кристаллы оксалата кальция или когда в крови присутствует ацидоз или увеличенный осмоляльный разрыв . [1] Диагноз можно подтвердить, измерив уровень этиленгликоля в крови; однако во многих больницах нет возможности провести этот тест. [1]
Раннее лечение увеличивает шансы на хороший исход. [2] Лечение заключается в стабилизации состояния человека с последующим применением антидота . [ 2] Предпочтительным антидотом является фомепизол с этанолом, используемым, если он недоступен. [2] Гемодиализ также может использоваться в тех случаях, когда есть повреждение органов или высокая степень ацидоза . [2] Другие методы лечения могут включать бикарбонат натрия , тиамин и магний [ необходимо разъяснение ] . [2]
В Соединенных Штатах ежегодно происходит более 5000 случаев отравления. [3] Чаще всего это взрослые мужчины. [4] Смертельные случаи от этиленгликоля были зарегистрированы еще в 1930 году. [5] Вспышка смертей в 1937 году из-за лекарства, смешанного с аналогичным соединением, диэтиленгликолем , привела к принятию Закона о пищевых продуктах, лекарственных средствах и косметических средствах 1938 года в Соединенных Штатах, который требовал доказательства безопасности перед продажей новых лекарств. [5] В антифризы иногда добавляют вещество, придающее им горький вкус, чтобы отвадить детей или животных от употребления алкоголя, но это не оказалось эффективным. [2]
Признаки отравления этиленгликолем зависят от времени, прошедшего после приема внутрь. [6] Симптомы обычно развиваются в три этапа, хотя у отравленных людей не всегда развиваются все стадии. [7] [8]
Наиболее распространенным источником этиленгликоля является автомобильный антифриз или охлаждающая жидкость радиатора, где его концентрация высока. [9] Другие источники этиленгликоля включают в себя противообледенительные средства для лобовых стекол, тормозную жидкость , моторное масло , проявочные растворы для фотографов-любителей, морилки для дерева , растворители и краски. [9] Некоторые люди добавляют антифриз в туалет своей каюты, чтобы предотвратить его замерзание зимой, что приводит к токсичности, когда животные пьют из туалета. [9] Небольшие количества этиленгликоля могут содержаться в праздничных украшениях, таких как снежные шары . [9]
Наиболее значительным источником этиленгликоля являются операции по очистке и борьбе с обледенением самолетов, где он выбрасывается на сушу и, в конечном итоге, в водные пути вблизи аэропортов, испытывающих холодный зимний климат. [12] Он также используется в производстве полиэфирных изделий. [12] В 2006 году в Канаде тремя компаниями в Альберте было произведено около 1540 килотонн этиленгликоля , причем большая часть продукции предназначалась для экспорта. [12]
Три основные системы, на которые влияет отравление этиленгликолем, это центральная нервная система , метаболические процессы и почки . [7] Центральная нервная система поражается на ранних стадиях отравления в результате прямого действия этиленгликоля. Подобно этанолу , он вызывает интоксикацию, за которой следует сонливость или кома . [7] Судороги могут возникнуть из-за прямого воздействия. [10] Токсический механизм отравления этиленгликолем в основном обусловлен метаболитами этиленгликоля. Первоначально он метаболизируется алкогольдегидрогеназой в гликольальдегид , который затем окисляется до гликолевой кислоты альдегиддегидрогеназой . [7]
Увеличение метаболитов может вызвать энцефалопатию или отек мозга . [13] Метаболические эффекты возникают через 12–36 часов после приема, вызывая в первую очередь метаболический ацидоз , который обусловлен в основном накопленной гликолевой кислотой. Кроме того, в качестве побочного эффекта первых двух этапов метаболизма происходит увеличение концентрации молочной кислоты в крови, что способствует развитию молочнокислого ацидоза . Образование кислых метаболитов также вызывает ингибирование других метаболических путей , таких как окислительное фосфорилирование . [7]
Почечная токсичность этиленгликоля проявляется через 24–72 часа после приема внутрь и вызвана прямым цитотоксическим эффектом гликолевой кислоты. Затем гликолевая кислота метаболизируется в глиоксиловую кислоту и, наконец, в щавелевую кислоту . Щавелевая кислота связывается с кальцием, образуя кристаллы оксалата кальция , которые могут откладываться и вызывать повреждение многих областей тела, включая мозг, сердце, почки и легкие. [7] Наиболее значимым эффектом является накопление кристаллов оксалата кальция в почках, что вызывает повреждение почек, приводящее к олигурической или анурической острой почечной недостаточности . [7] Скорость -лимитирующим этапом в этом каскаде является преобразование гликолевой кислоты в глиоксиловую. [14] Накопление гликолевой кислоты в организме в основном отвечает за токсичность. [15]
Было показано, что этиленгликоль токсичен для людей [16] , а также токсичен для домашних животных, таких как кошки и собаки. Токсическая доза, требующая медицинского лечения, варьируется, но считается более 0,1 мл на кг веса тела (мл/кг) чистого вещества . Это примерно 16 мл 50% этиленгликоля для взрослого весом 80 кг и 4 мл для ребенка весом 20 кг. Центры контроля отравлений часто используют больше, чем лизнуть или попробовать на вкус у ребенка или больше, чем набрать в рот у взрослого в качестве дозы, требующей оценки в больнице. [17]
Сообщается, что пероральная летальная доза для человека составляет приблизительно 1,4 мл/кг чистого этиленгликоля. [7] Это приблизительно 224 мл (7,6 унций) 50% этиленгликоля для взрослого весом 80 кг и 56 мл (2 унции) для ребенка весом 20 кг. Хотя выживание при медицинском лечении имело место при дозах, намного превышающих эту, смерть наступила при 30 мл концентрата у взрослого человека. [18] [19] [20] В классификации опасных веществ ЕС это «вредное» (Xn), в то время как более токсичные вещества классифицируются как «токсичные» (T) или «очень токсичные» (T+). Агентство по охране окружающей среды США обычно относит вещества, которые являются смертельными для взрослых при дозе более 30 г, к классу токсичности III. [ необходима ссылка ]
Этиленгликоль имеет низкое давление паров ; он не испаряется легко при нормальных температурах, и поэтому высокие концентрации в воздухе или интоксикация вряд ли возникнут после ингаляционного воздействия. [21] Может быть небольшой риск отравления при образовании тумана или дымки, хотя это редко приводит к отравлению, поскольку этиленгликоль вызывает раздражение и кашель при вдыхании, предупреждая жертв о его присутствии. [22] Этиленгликоль плохо всасывается через кожу , поэтому отравление после дермального воздействия также встречается редко. [23]
Поскольку многие клинические признаки и симптомы отравления этиленгликолем неспецифичны и встречаются при многих отравлениях, диагностика часто затруднена. [24] Наиболее надежно диагностируется путем измерения концентрации этиленгликоля в крови . Этиленгликоль в биологических жидкостях можно определить с помощью газовой хроматографии . [25] Многие больничные лаборатории не имеют возможности выполнять этот анализ крови , и при отсутствии этого теста диагноз должен быть поставлен на основании внешнего вида человека. [7]
В этой ситуации полезным тестом для диагностики отравления является измерение осмолярного зазора . Осмоляльность сыворотки человека измеряется путем понижения точки замерзания , а затем сравнивается с прогнозируемой осмоляльностью на основе измеренного натрия , глюкозы , азота мочевины крови и любого этанола , который мог быть употреблен. Наличие большого осмолярного зазора подтверждает диагноз отравления этиленгликолем. Однако нормальный осмолярный зазор не исключает воздействие этиленгликоля из-за широкой индивидуальной изменчивости. [26] [27]
Увеличение осмоляльной щели вызвано самим этиленгликолем. По мере того, как метаболизм этиленгликоля прогрессирует, этиленгликоля будет меньше, и это снизит концентрацию этиленгликоля в крови и осмоляльную щель, делая этот тест менее полезным. [28] Кроме того, присутствие других спиртов, таких как этанол , изопропанол или метанол , или такие состояния, как алкоголизм или диабетический кетоацидоз , лактоацидоз или почечная недостаточность, также могут привести к увеличению осмоляльной щели, что приведет к ложному диагнозу. [7]
Другие лабораторные отклонения могут указывать на отравление, особенно наличие метаболического ацидоза, особенно если он характеризуется большим анионным промежутком . Ацидоз с большим анионным промежутком обычно присутствует на начальной стадии отравления. Однако ацидоз имеет большое количество дифференциальных диагнозов , включая отравление метанолом, салицилатами , железом , изониазидом , парацетамолом , теофиллином или такими состояниями, как уремия или диабетический и алкогольный кетоацидоз .
Диагноз отравления этиленгликолем следует рассматривать у всех людей с тяжелым ацидозом. [7] Микроскопия мочи может выявить игольчатые или конвертообразные кристаллы оксалата кальция в моче, что может указывать на отравление; хотя эти кристаллы могут отсутствовать до поздних стадий отравления. [29] Наконец, во многие коммерческие антифризы для радиаторов добавлен флуоресцеин , позволяющий обнаружить утечки радиатора с помощью лампы Вуда . После приема антифризов, содержащих этиленгликоль и флуоресцеин, лампа Вуда может выявить флуоресценцию области рта человека, одежды, рвотных масс или мочи , что может помочь диагностировать отравление. [30] [31]
Антифризы для автомобильного применения, содержащие пропиленгликоль вместо этиленгликоля, доступны и, как правило, считаются более безопасными в использовании, поскольку они обладают неприятным вкусом в отличие от воспринимаемого «сладкого» вкуса токсичных охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля, и вырабатывают только молочную кислоту в организме животных, как это делают их мышцы при нагрузке. [32] [ ненадежный источник? ]
При использовании антифризов, содержащих этиленгликоль, рекомендуемые меры безопасности включают:
Самым важным начальным лечением отравления этиленгликолем является стабилизация состояния человека. Поскольку этиленгликоль быстро всасывается, дезактивация желудка вряд ли принесет пользу, если она не будет проведена в течение 60 минут после приема. Традиционно промывание желудка или назогастральная аспирация желудочного содержимого являются наиболее распространенными методами, используемыми при отравлении этиленгликолем. [7] Однако полезность промывания желудка была поставлена под сомнение, и в настоящее время оно больше не используется в рутинной практике при отравлениях. [35] Не рекомендуется вызывать рвоту, вызванную ипекакуаной . Поскольку активированный уголь не адсорбирует гликоли, он не рекомендуется, поскольку не будет эффективен для предотвращения абсорбции. [7] Он используется только при наличии токсической дозы другого яда или препарата. [26] Люди со значительным отравлением часто находятся в критическом состоянии . В этой ситуации стабилизация состояния человека, включая управление дыхательными путями с интубацией, должна выполняться в первую очередь, а не дезактивация желудочно-кишечного тракта. [7] Людям с метаболическим ацидозом или судорогами требуется лечение бикарбонатом натрия и противосудорожными средствами, такими как бензодиазепины соответственно. [7] Бикарбонат натрия следует использовать с осторожностью, так как он может ухудшить гипокальциемию , увеличивая связывание кальция с белками плазмы . Если возникает гипокальциемия, ее можно лечить с помощью замены кальция, хотя добавление кальция может увеличить осаждение кристаллов оксалата кальция, что приводит к повреждению тканей. [24] Интубация и респираторная поддержка могут потребоваться у людей с тяжелой интоксикацией; людям с гипотонией требуется лечение внутривенными жидкостями и, возможно, вазопрессорами . [36]
После дезактивации и введения поддерживающих мер следующим приоритетом является ингибирование дальнейшего метаболизма этиленгликоля с помощью антидотов . Антидотами при отравлении этиленгликолем являются этанол и фомепизол . Это антидотное лечение является основой лечения отравления этиленгликолем. Токсичность этиленгликоля обусловлена его метаболизмом в гликолевую кислоту и щавелевую кислоту. Цель фармакотерапии - предотвратить образование этих метаболитов. Этанол действует, конкурируя с этиленгликолем за алкогольдегидрогеназу (АДГ), первый фермент в пути деградации. Поскольку этанол имеет почти в 100 раз большее сродство к АДГ, он блокирует распад этиленгликоля в гликольальдегид, тем самым предотвращая дальнейшее расщепление до щавелевой кислоты и связанные с этим нефротоксические эффекты. Непрореагировавший этиленгликоль остается в организме и в конечном итоге выводится с мочой; Однако, поддерживающая терапия для депрессии ЦНС и метаболического ацидоза будет необходима до тех пор, пока концентрации этиленгликоля не упадут ниже токсических пределов. Фармацевтический сорт этанола обычно вводится внутривенно в виде 5 или 10% раствора в 5% декстрозе , но иногда его также вводят перорально в виде крепкого спирта, такого как виски , водка или джин . [7]
Фомепизол является мощным ингибитором алкогольдегидрогеназы; подобно этанолу, он блокирует образование токсичных метаболитов. [24] [36] [37] Было показано, что фомепизол является высокоэффективным антидотом при отравлении этиленгликолем. [37] [38] Это единственный антидот, одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для лечения отравления этиленгликолем. [7] Оба антидота имеют свои преимущества и недостатки. Этанол легко доступен в большинстве больниц, стоит недорого и может вводиться как перорально, так и внутривенно. Его побочные эффекты включают интоксикацию, гипогликемию у детей и возможную токсичность для печени . [26] Людям, получающим терапию этанолом, также требуются частые измерения концентрации этанола в крови и корректировки дозировки для поддержания терапевтической концентрации этанола. Поэтому люди должны находиться под наблюдением в отделении интенсивной терапии . В качестве альтернативы, неблагоприятные побочные эффекты фомепизола минимальны [ необходимо разъяснение ] , а одобренный режим дозирования поддерживает терапевтические концентрации без необходимости контроля концентрации препарата в крови. Недостатком фомепизола является его дороговизна. При стоимости 1000 долларов США за грамм, средний курс, используемый при отравлении взрослого человека, обойдется примерно в 3500–4000 долларов США. [39] [40] Несмотря на стоимость, фомепизол постепенно заменяет этанол в качестве антидота выбора при отравлении этиленгликолем. [37] [38]
Часто назначаются вспомогательные средства, включая тиамин и пиридоксин , поскольку они могут помочь предотвратить образование щавелевой кислоты. [7] Использование этих средств основано на теоретических наблюдениях, и имеются ограниченные доказательства в поддержку их использования в лечении; они могут быть особенно полезны для людей, у которых может быть дефицит этих витаминов, например, для тех, кто недоедает или употребляет алкоголь . [24]
Помимо антидотов, важным методом лечения отравлений является использование гемодиализа . Гемодиализ используется для улучшения удаления неметаболизированного этиленгликоля, а также его метаболитов из организма. Было показано, что он очень эффективен при удалении этиленгликоля и его метаболитов из крови. [14] [41] Гемодиализ также имеет дополнительное преимущество в коррекции других метаболических нарушений или поддержке ухудшающейся функции почек. Гемодиализ обычно показан людям с тяжелым метаболическим ацидозом ( pH крови менее 7,3), почечной недостаточностью, тяжелым электролитным дисбалансом или если состояние человека ухудшается, несмотря на лечение. [10] [24] Часто при лечении отравлений одновременно используются как антидотное лечение, так и гемодиализ. Поскольку гемодиализ также удаляет антидоты из крови, дозы антидотов необходимо увеличить для компенсации. [7] Если гемодиализ недоступен, то перитонеальный диализ также удаляет этиленгликоль, хотя и менее эффективно. [42]
Лечение отравления антифризом необходимо начинать как можно скорее после приема внутрь, чтобы оно было эффективным; чем раньше начато лечение, тем больше шансов на выживание. [6] [43] Лечение кошек должно быть эффективным в течение 3 часов после приема антифриза, в то время как лечение собак должно быть эффективным в течение 8–12 часов после приема внутрь. [9] После развития почечной недостаточности прогноз неблагоприятный. [9]
Как правило, если человек лечится и выживает, то ожидается полное выздоровление. [44] Люди, которые рано обращаются в медицинские учреждения и получают быстрое медицинское лечение, как правило, имеют благоприятный исход. [45] С другой стороны, люди, которые обращаются поздно с признаками и симптомами комы, гиперкалиемии, судорог или тяжелого ацидоза, имеют плохой прогноз. [17] Люди, у которых развиваются тяжелые проявления центральной нервной системы или инсульт , но которые выживают, могут иметь долгосрочную неврологическую дисфункцию; в некоторых случаях они могут выздороветь, хотя выздоровление может быть продолжительным. [46] [47] [48] [49] Наиболее значительное долгосрочное осложнение связано с почками. Случаи постоянного повреждения почек, часто требующие хронического диализа или трансплантации почки , были зарегистрированы после тяжелого отравления. [50] [51]
Отравление этиленгликолем является относительно распространенным явлением во всем мире. [51] [52] [53] [54] Отравление людей часто происходит в отдельных случаях, но может также происходить в эпидемиях. [55] [56] [57] Многие случаи отравления являются результатом использования этиленгликоля в качестве дешевой замены алкоголя или преднамеренного употребления при попытках самоубийства . [44] Реже его использовали в качестве средства убийства . [58] [59] Дети или животные могут подвергнуться воздействию при случайном проглатывании; дети и животные часто потребляют большие количества из-за сладкого вкуса этиленгликоля. [60] В Соединенных Штатах в 2002 году в токсикологические центры было сообщено о 5816 случаях. [17] Кроме того, этиленгликоль был наиболее распространенным химическим веществом, ответственным за смерти, сообщенные токсикологическими центрами США в 2003 году. [52] В Австралии в 2007 году в токсикологический центр Виктории было сообщено о 17 случаях , а в токсикологический центр Нового Южного Уэльса — о 30 случаях. [61] [62] Однако эти цифры могут занижать фактические цифры, поскольку не все случаи, связанные с этиленгликолем, сообщаются в токсикологические центры. [63] Большинство смертей от этиленгликоля — это преднамеренные самоубийства; смерти среди детей из-за непреднамеренного проглатывания крайне редки. [64]
В целях предотвращения отравления часто горький агент , называемый денатониум бензоат , известный под торговым названием Bitrex , добавляется к препаратам этиленгликоля в качестве противодействующего вещества для предотвращения случайного или преднамеренного проглатывания. Считается, что горький агент останавливает проглатывание, поскольку часть защиты человека от проглатывания вредных веществ — это отторжение горьких на вкус веществ. [65] В Соединенных Штатах восемь штатов ( Орегон , Калифорния , Нью-Мексико , Вирджиния , Аризона , Мэн , Теннесси , Вашингтон ) сделали добавление горьких агентов в антифриз обязательным. [64] [66] [67] Три последующих исследования, нацеленных на ограниченные группы населения или лиц с суицидальными наклонностями для оценки эффективности горьких агентов в предотвращении токсичности или смерти, однако, показали ограниченную пользу горьких препаратов этиленгликоля в этих двух группах населения. [64] [68] [69] В частности, Маллинз обнаружил, что горький вкус антифриза не снижает зарегистрированных случаев отравления дошкольников в американском штате Орегон. [68] Аналогичным образом, Уайт обнаружил, что добавление горьких веществ не снижает частоту или тяжесть отравлений антифризом у детей в возрасте до 5 лет. [69] Кроме того, другое исследование Уайта показало, что суицидальные люди не останавливаются от горького вкуса антифриза в своих попытках покончить с собой. [64] Эти исследования не фокусировались на отравлении домашних животных или скота, например, или непреднамеренном воздействии горького антифриза на большую часть населения (детей не дошкольного возраста).
Отравление енота было диагностировано в 2002 году на острове Принца Эдуарда , Канада. [70] Онлайн-руководство по ветеринарии содержит информацию о смертельных дозах этиленгликоля для кур, крупного рогатого скота, а также кошек и собак, добавляя, что молодые животные могут быть более восприимчивы. [71]
Этиленгликоль когда-то считался безвредным; в 1931 году было предложено использовать его в качестве носителя или растворителя для инъекционных фармацевтических препаратов. [72] С тех пор было зарегистрировано множество случаев отравления, и было показано, что он токсичен для людей. [16]
Этиленгликоль, используемый в противообледенительных операциях самолетов, выбрасывается на сушу и в конечном итоге в водные пути. [12] В отчете, подготовленном для Всемирной организации здравоохранения в 2000 году, говорится, что лабораторные испытания, в ходе которых водные организмы подвергались воздействию проточной воды, принимающей стоки из аэропортов, показали токсические эффекты и смерть (стр. 12). [73] Полевые исследования в непосредственной близости от аэропорта сообщили о токсических признаках, соответствующих отравлению этиленгликолем, гибели рыбы и сокращению биоразнообразия, хотя эти эффекты нельзя было окончательно приписать этиленгликолю (стр. 12). [73] Процесс биодеградации гликолей также увеличивает риск для организмов, поскольку уровни кислорода истощаются в поверхностных водах (стр. 13). [73] Другое исследование показало, что токсичность для водных и других организмов была относительно низкой, но эффект истощения кислорода в результате биодеградации был более серьезным (стр. 245). [74] Кроме того, «Анаэробная биодеградация может также выделять относительно токсичные побочные продукты, такие как ацетальдегид, этанол, ацетат и метан (стр. 245)». [74]
В Канаде Министерство охраны окружающей среды Канады сообщает, что «в последние годы методы управления в крупных аэропортах Канады улучшились благодаря установке новых установок по применению этиленгликоля и смягчению последствий или усовершенствованию существующих». [12] С 1994 года федеральные аэропорты должны соблюдать Руководящие принципы по гликолям Закона о защите окружающей среды Канады , контролируя и сообщая о концентрациях гликолей в поверхностных водах. [75] Подробные планы по смягчению последствий включают вопросы хранения и обращения (стр. 27), процедуры реагирования на разливы и меры, принимаемые для сокращения объемов жидкости (стр. 28). [76] Учитывая такие факторы, как «сезонный характер выбросов, температура окружающей среды, скорость метаболизма и продолжительность воздействия», Министерство охраны окружающей среды Канады заявило в 2014 году, что «предлагается, что этиленгликоль не попадает в окружающую среду в количестве или концентрации или в условиях, которые оказывают или могут оказать немедленное или долгосрочное вредное воздействие на окружающую среду или ее биологическое разнообразие». [12]
В США аэропорты обязаны получать разрешения на сброс ливневых вод и обеспечивать надлежащий сбор и переработку отходов от противообледенительных операций. [77] Крупным новым аэропортам может потребоваться собирать 60 процентов жидкости для удаления льда с самолетов после удаления льда. [77] Аэропорты, которые сбрасывают собранную жидкость для удаления льда с самолетов непосредственно в воды США, также должны соответствовать числовым требованиям к сбросу для химического потребления кислорода . [77] В отчете 2000 года говорилось, что этиленгликоль становится менее популярным для удаления льда с самолетов в США из-за требований к отчетности и неблагоприятного воздействия на окружающую среду (стр. 213), и отмечался переход на использование пропиленгликоля (стр. I-3). [74]
После того, как у собак и кошек развилась почечная недостаточность, исход неблагоприятный. [9] Лечение, как правило, одинаковое, хотя водка или ректификованные спирты могут быть заменены фармацевтическим этанолом при внутривенных инъекциях. [78]