Отравление фосфорорганическими соединениями (ФОС) — это отравление, вызванное фосфорорганическими соединениями (ФОС). [4] ФОС используются в качестве инсектицидов , лекарств и нервно-паралитических агентов . [4] Симптомы включают повышенное слюноотделение и слезотечение, диарею , рвоту, сужение зрачков , потоотделение, мышечный тремор и спутанность сознания. [2] Хотя симптомы часто проявляются в течение нескольких минут или часов, некоторые симптомы могут проявиться через несколько недель. [5] [1] Симптомы могут длиться от нескольких дней до нескольких недель. [2]
Отравление фосфорорганическими соединениями чаще всего происходит в результате попытки самоубийства в сельскохозяйственных районах развивающихся стран и реже — случайно. [2] Воздействие может произойти при питье, вдыхании паров или через кожу. [4] Основной механизм включает ингибирование ацетилхолинэстеразы (АХЭ), что приводит к накоплению ацетилхолина (АХ) в организме. [2] Диагноз обычно ставится на основании симптомов и может быть подтвержден путем измерения активности бутирилхолинэстеразы в крови. [2] Отравление карбаматом может проявляться аналогичным образом. [2]
Профилактические меры включают запрет на очень токсичные типы органофосфатов. [2] Тем, кто работает с пестицидами, также полезно использовать защитную одежду и принимать душ перед тем, как идти домой. [6] При отравлении органофосфатами основными методами лечения являются атропин , оксимы, такие как пралидоксим , и диазепам . [2] [4] Также рекомендуются общие меры, такие как кислород и внутривенные жидкости . [2] Попытки дезактивации желудка активированным углем или другими средствами не показали своей эффективности. [2] Хотя существует теоретический риск того, что работники здравоохранения, ухаживающие за отравленным человеком, сами отравятся, степень риска, по-видимому, очень мала. [2]
ФОС являются одной из наиболее распространенных причин отравлений во всем мире. [2] Ежегодно происходит около 3 миллионов отравлений, в результате которых умирают двести тысяч человек. [2] [3] Около 15% отравившихся людей умирают в результате отравления. [2] Случаи отравления органофосфатами регистрируются по крайней мере с 1962 года. [7]
Симптомы отравления органофосфатом включают мышечную слабость, утомляемость, мышечные судороги, фасцикуляции и паралич. Другие симптомы включают гипертонию и гипогликемию.
Чрезмерная стимуляция никотиновых ацетилхолиновых рецепторов в центральной нервной системе из-за накопления ACh приводит к тревоге, головной боли, судорогам, атаксии, угнетению дыхания и кровообращения, тремору, общей слабости и потенциально коме. При проявлении мускариновой чрезмерной стимуляции из-за избытка ацетилхолина на мускариновых ацетилхолиновых рецепторах могут возникнуть симптомы нарушения зрения, стеснения в груди, хрипы из-за бронхоконстрикции, повышенная бронхиальная секреция, повышенное слюноотделение, слезотечение, потоотделение, перистальтика и мочеиспускание. [8] [9]
Эффекты отравления фосфорорганическими соединениями на мускариновые рецепторы описываются с помощью мнемонического приема SLUDGEM ( слюноотделение , слезотечение , мочеиспускание , дефекация , моторика желудочно-кишечного тракта , рвота , миоз ) [10]. Еще одним мнемоническим приемом является MUDDLES: миоз, мочеиспускание, диарея, потоотделение, слезотечение, возбуждение и слюнотечение. [11] Эти мнемонические приемы не учитывают критические эффекты фосфорорганических соединений на ЦНС и никотин. [12]
Возникновение и тяжесть симптомов, будь то острые или хронические, зависят от конкретного химического вещества, пути воздействия (кожа, легкие или желудочно-кишечный тракт), дозы и способности человека расщеплять соединение, на что будет влиять уровень фермента PON1.
Определенные репродуктивные эффекты в фертильности, росте и развитии у мужчин и женщин были связаны именно с воздействием пестицидов OP. Большая часть исследований репродуктивных эффектов была проведена на фермерах, работающих с пестицидами и инсектицидами в сельской местности. У мужчин, подвергшихся воздействию пестицидов OP, наблюдалось плохое качество семенной жидкости и спермы, включая снижение объема семенной жидкости и процентной подвижности, а также снижение количества сперматозоидов в эякуляте. У женщин нарушения менструального цикла, более длительная беременность, самопроизвольные аборты, мертворождение и некоторые эффекты развития у потомства были связаны с воздействием пестицидов OP. Пренатальное воздействие было связано с нарушением роста и развития плода. В настоящее время в настоящее время изучаются эффекты воздействия OP на младенцев и детей, чтобы прийти к окончательному выводу. [13] [14] Доказательства воздействия OP на беременных матерей связаны с несколькими последствиями для здоровья плода. Некоторые из этих эффектов включают задержку умственного развития, общее расстройство развития (PDD), [9] морфологические аномалии на поверхности мозга. [15]
Нейротоксические эффекты также связаны с отравлением пестицидами OP, вызывающими четыре нейротоксических эффекта у людей: холинергический синдром, промежуточный синдром, полинейропатию замедленного типа, вызванную органофосфатом (OPIDP), и хроническое нейропсихиатрическое расстройство, вызванное органофосфатом (COPIND). Эти синдромы возникают после острого и хронического воздействия пестицидов OP.
Холинергический синдром возникает при острых отравлениях пестицидами OP и напрямую связан с уровнями активности AChE. Симптомы включают миоз, потоотделение, слезотечение, желудочно-кишечные симптомы, затрудненное дыхание, одышку , замедленный сердечный ритм , цианоз , рвоту, диарею, проблемы со сном, а также другие симптомы. Наряду с этими центральными эффектами могут наблюдаться и, наконец, судороги, конвульсии, кома, дыхательная недостаточность. Если человек переживает первый день отравления, могут произойти изменения личности, в дополнение к агрессивному поведению, психотическим эпизодам, нарушениям памяти и внимания и другим отсроченным эффектам. Когда наступает смерть, это чаще всего происходит из-за дыхательной недостаточности из-за паралича дыхательных мышц и угнетения центральной нервной системы, которая отвечает за дыхание. Для людей, страдающих холинергическим синдромом, для борьбы с последствиями острого отравления OP используется сульфат атропина в сочетании с оксимом . Иногда также вводят диазепам , если начинаются судороги или мышечные фасцикуляции . [16]
Промежуточный синдром (ПМС) появляется в интервале между окончанием холинергического криза и началом ОПИПД. Симптомы, связанные с ПМС, проявляются через 24–96 часов после воздействия. Точная этиология, заболеваемость и факторы риска, связанные с ПМС, не совсем понятны, но ПМС признан расстройством нервно-мышечных соединений . ПМС возникает, когда у человека наблюдается длительное и тяжелое ингибирование АХЭ. Его связывают со специфическими пестицидами ОП, такими как паратион, метилпаратион и дихлофос. У пациентов обычно наблюдается нарастающая слабость лицевых, сгибательных мышц шеи и дыхательных мышц.
OPIDP встречается в небольшом проценте случаев, примерно через две недели после воздействия, когда наступает временный паралич. Эта потеря функции и атаксия периферических нервов и спинного мозга является явлением OPIDP. После того, как симптомы начинаются со стреляющих болей в обеих ногах, симптомы продолжают ухудшаться в течение 3–6 месяцев. В наиболее тяжелых случаях наблюдается квадриплегия. Лечение затрагивает только чувствительные нервы, а не двигательные нейроны, которые могут навсегда потерять функцию. Старение и фосфорилирование более 70% функциональной NTE в периферических нервах является одним из процессов, вовлеченных в OPIDP. [11] [16] Стандартные методы лечения отравления OP неэффективны при OPIDP.
COPIND возникает без холинергических симптомов и не зависит от ингибирования AChE. COPIND появляется с задержкой и длится долго. Симптомы, связанные с COPIND, включают когнитивный дефицит, изменения настроения, вегетативную дисфункцию, периферическую невропатию и экстрапирамидные симптомы. Основные механизмы COPIND не были определены, но предполагается, что отмена пестицидов OP после хронического воздействия или острого воздействия может быть фактором. [16]
Доказательства воздействия пестицидов OP во время беременности и раннего постнатального периода были связаны с эффектами нейроразвития у животных, в частности крыс. Животные, подвергшиеся воздействию хлорпирифоса in utero, показали снижение равновесия, ухудшение избегания скал, снижение локомоции, задержки в прохождении лабиринта и увеличение аномалий походки. Ранняя беременность считается критическим периодом времени для эффектов нейроразвития пестицидов. OP влияют на холинергическую систему плодов, поэтому воздействие хлорпирифоса в критические периоды развития мозга потенциально может вызвать клеточные, синаптические и нейроповеденческие аномалии у животных. [17] Исследования показали, что у крыс, подвергшихся воздействию метилпаратиона, снизилась активность АХЭ во всех областях мозга и появились незначительные изменения в поведении, например, в локомоторной активности и нарушении выхода из клетки. Органофосфаты в целом были связаны с уменьшением длины конечностей, окружности головы и более медленными темпами постнатального набора веса у мышей. [9]
Международное агентство по изучению рака (МАИР) обнаружило, что воздействие фосфорорганических соединений может увеличить риск развития рака. [18] Тетрахлорвинфос и паратион были классифицированы как «возможно канцерогенные», малатион и диазинон . [18]
Воздействие пестицидов OP происходит через вдыхание, проглатывание и контакт с кожей. [19] Поскольку пестициды OP быстро разлагаются под воздействием воздуха и света, они считаются относительно безопасными для потребителей. [20] Однако остатки OP могут задерживаться на фруктах и овощах. [21] Некоторые пестициды OP были запрещены для использования на некоторых культурах. Например, метилпаратион запрещен для использования на некоторых культурах и разрешен на других. [22] Это также может произойти в результате преднамеренного отравления нервно-паралитическими веществами, такими как зарин и табун .
Агентство по охране окружающей среды США ведет обширный список коммерчески продаваемых фосфорорганических продуктов для тех, кто беспокоится о возможном воздействии. Его можно найти здесь (в синих боковых панелях документа). [23]
Воздействие любого из вышеперечисленных органофосфатов может происходить через вдыхание, всасывание через кожу и прием внутрь, чаще всего через пищу, обработанную гербицидом или инсектицидом OP. Воздействие этих химикатов может происходить в общественных зданиях, школах, жилых районах и в сельскохозяйственных районах. Хлорпирифос и малатион связаны с репродуктивными эффектами, нейротоксичностью , повреждением почек/печени и врожденными дефектами. Дихлофос также связан с репродуктивными эффектами, нейротоксичностью и повреждением почек/печени. Он также признан возможным канцерогеном. [24]
Последствия отравления органофосфатом для здоровья являются результатом избытка ацетилхолина (ACh), присутствующего в различных нервных синапсах и нервно-мышечных соединениях по всему телу. В частности, ацетилхолинэстераза (AChE), фермент, который обычно и постоянно расщепляет ацетилхолин, ингибируется органофосфатным веществом. ACh накапливается в парасимпатической нервной системе , центральной нервной системе и в никотиновых нервно-мышечных соединениях. [25]
Ингибирование АХЭ органофосфатом может быть обратимым или необратимым , в зависимости от того, происходит ли ковалентная связь (также называемая «старением» в этом контексте). [25] С химической точки зрения органофосфаты вызывают отравление, фосфорилируя остаток гидроксила серина на АХЭ, [ необходима ссылка ] , что инактивирует АХЭ. Это вызывает нарушения в холинергических синапсах и может быть реактивировано только очень медленно, если вообще может быть. Параоксоназа 1 ( PON1 ) является ключевым ферментом, участвующим в токсичности органофосфата, и, как было установлено, имеет решающее значение в определении чувствительности организма к воздействию органофосфата. [26]
PON1 может инактивировать некоторые OP посредством гидролиза . PON1 гидролизует активные метаболиты в нескольких OP инсектицидах, таких как хлорпирифосоксон и диазоксон, а также в нервно-паралитических агентах, таких как зоман , зарин и VX . PON1 гидролизует метаболиты, а не исходные соединения инсектицидов. [27] Полиморфизм гена PON1 может приводить к различным уровням ферментов и каталитической эффективности этой эстеразы , что, в свою очередь, предполагает, что разные люди могут быть более или менее восприимчивы к токсическому эффекту воздействия OP. Более высокие уровни гидролитической активности плазмы PON1 обеспечивают большую степень защиты от OP пестицидов. Крысы, которым вводили очищенный PON1 из сыворотки кролика, были более устойчивы к острой холинергической активности, чем контрольные крысы. Обнаружено, что нокауты PON1 у мышей более чувствительны к токсичности пестицидов, таких как хлорпирифос . Эксперименты на животных показывают, что хотя PON1 играет важную роль в регулировании токсичности OP, степень его защиты зависит от соединения (например, хлорпирифосоксона или диазоксона). Каталитическая эффективность , с которой PON1 может разрушать токсичные OP, определяет степень защиты, которую PON1 может обеспечить организму. Чем выше концентрация PON1, тем лучше обеспечивается защита. Активность PON1 намного ниже у новорожденных , поэтому новорожденные более чувствительны к воздействию OP. [27] В 2006 году было отмечено до 13-кратной степени вариации уровней PON1 у взрослых; связанные с этим результаты показали, что биологическая чувствительность к диазоксону показала схожую или даже большую вариацию. [28]
Существует ряд измерений для оценки воздействия и ранних биологических эффектов отравления органофосфатами. Измерения метаболитов OP как в крови, так и в моче могут быть использованы для определения того, подвергся ли человек воздействию органофосфатов. В частности, в крови метаболиты холинэстераз, такие как активность бутирилхолинэстеразы (BuChE) в плазме, нейропатическая целевая эстераза (NTE) в лимфоцитах и активность ацетилхолинэстеразы (AChE) в эритроцитах. [27] Поскольку и AChE, и BuChE являются основными мишенями органофосфатов, их измерение широко используется в качестве показателя воздействия OP. Основным ограничением этого типа диагностики является то, что в зависимости от OP степень ингибирования AChE или BuChE различается; поэтому измерение метаболитов в крови и моче не указывает, какой агент OP ответственен за отравление. [27] [29] Однако для быстрого первоначального скрининга определение активности AChE и BuChE в крови является наиболее широко используемой процедурой для подтверждения диагноза отравления OP. [29] Наиболее широко используемым портативным испытательным устройством является полевой тест Test-mate ChE, [30] [31] : 13 , который может быть использован для определения уровней эритроцитов (RBC), AChE и плазменной (псевдо)холинэстеразы (PChE) в крови примерно за четыре минуты. Было показано, что этот тест столь же эффективен, как и обычный лабораторный тест, и из-за этого портативный полевой тест ChE часто используется людьми, которые ежедневно работают с пестицидами. [32]
Современные антидоты при отравлении OP состоят из предварительной обработки карбаматами для защиты AChE от ингибирования соединениями OP и постконтактной обработки антихолинергическими препаратами. Антихолинергические препараты работают, чтобы противодействовать эффектам избытка ацетилхолина и реактивировать AChE. Атропин может использоваться в качестве антидота в сочетании с пралидоксимом или другими оксимами пиридиния (такими как тримедоксим или обидоксим ), [33] [34] хотя использование «-оксимов » не приносит никакой пользы или, возможно, вредно, по крайней мере, в двух метаанализах . [35] [36] Атропин является антагонистом мускарина и, таким образом, блокирует действие ацетилхолина периферически. [37] Эти антидоты эффективны для предотвращения летального исхода от отравления ФОС, но современное лечение не способно предотвратить потерю трудоспособности после воздействия, дефицит производительности или постоянное повреждение мозга. [38] Хотя эффективность атропина хорошо известна, клинический опыт с пралидоксимом привел к широко распространенным сомнениям относительно его эффективности при лечении отравления ФОС. [39]
Ферментные биоловушки разрабатываются в качестве предварительной обработки для секвестрации высокотоксичных OP до того, как они достигнут своих физиологических целей, и предотвращения токсических эффектов. Были достигнуты значительные успехи в работе с холинэстеразами (ChEs), в частности с сывороточной BChE человека (HuBChE). HuBChe может предложить широкий спектр защиты от нервно-паралитических агентов, включая зоман, зарин, табун и VX. HuBChe также обладает очень длительным временем удержания в системе кровообращения человека, и поскольку он получен из человеческого источника, он не будет вызывать никаких антагонистических иммунологических реакций. В настоящее время HuBChe оценивается для включения в защитный режим против отравления нервно-паралитическим агентом OP. [38] В настоящее время существует потенциал для использования PON1 для лечения воздействия зарина, но сначала необходимо создать рекомбинантные варианты PON1, чтобы повысить его каталитическую эффективность.
Другим потенциальным лечением, которое изучается, являются антиаритмические средства класса III. Гиперкалиемия тканей является одним из симптомов, связанных с отравлением OP. Хотя клеточные процессы, приводящие к сердечной токсичности, не до конца изучены, считается, что в них участвуют калиевые токовые каналы. Антиаритмические средства класса III блокируют калиевые мембранные токи в сердечных клетках, что делает их кандидатами на роль терапевтических средств при отравлении OP. [40]
Недостаточно доказательств в поддержку использования ощелачивания плазмы для лечения человека с отравлением фосфорорганическими соединениями. [41]
Фосфорорганические пестициды являются одной из основных причин отравлений во всем мире, при этом ежегодная частота отравлений среди сельскохозяйственных рабочих колеблется от 3 до 10% в каждой стране. [42]
Яркий пример OPIDN произошел в эпоху сухого закона 1930-х годов , когда у тысяч мужчин на американском Юге и Среднем Западе развилась слабость и боль в руках и ногах после употребления «медицинского» заменителя алкоголя. Напиток под названием «Ginger Jake» содержал фальсифицированный экстракт ямайского имбиря , содержащий три-орто-крезилфосфат (TOCP), что привело к частично обратимому неврологическому повреждению. Повреждение привело к хромоте «Jake Leg» или «Jake Walk», которые были терминами, часто используемыми в блюзовой музыке того периода. Европа и Марокко пережили вспышки отравления TOCP из-за загрязненных абортивных средств и кулинарного масла соответственно. [43] [44]
Исследования связывают неврологические отклонения, обнаруженные у ветеранов войны в Персидском заливе , которые имеют хронические многосимптомные заболевания, с воздействием военных комбинаций фосфорорганических химических нервно-паралитических веществ. Раньше считалось, что у ветеранов было психологическое расстройство или депрессия , скорее всего, посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Многим ветеранам давали таблетки пиридостигмина бромида (ПБ) для защиты от нервно-паралитических газов, таких как зарин и зоман . Во время войны ветераны подвергались воздействию комбинаций фосфорорганических пестицидов и нервно-паралитических веществ, что вызывало симптомы, связанные с синдромом хронической замедленной полинейропатии, вызванной фосфорорганическими веществами (OPIDP). Похожие симптомы, обнаруженные у ветеранов, были теми же симптомами, которые были зарегистрированы у лиц в профессиональных условиях, которые были остро отравлены фосфорорганическими веществами, такими как хлорпирифос . Исследования показали, что у ветеранов наблюдались дефициты интеллектуальных и академических способностей, простых двигательных навыков, ухудшение памяти и нарушение эмоциональной функции. Эти симптомы указывают на повреждение мозга, а не на психологическое расстройство. [45] [46] [47]
В соответствии с поправкой 1988 года к Федеральному закону об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах (FIFRA), Агентство по охране окружающей среды США (EPA) регулирует фосфорорганические пестициды [48]. Первоначально его внимание было сосредоточено на регистрации пестицидов для использования на продовольственных культурах. Ни один пестицид не может быть продан в Соединенных Штатах до тех пор, пока EPA не рассмотрит заявку производителя на регистрацию и не определит, что использование продукта не будет представлять необоснованного риска для населения или окружающей среды. [49] В 1996 году с принятием Закона о защите качества пищевых продуктов Конгресс потребовал от EPA пересмотреть все существующие допуски к пестицидам с особым учетом для детей. [50] Это привело к 10-летнему процессу обзора воздействия всех пестицидов на здоровье и окружающую среду, начиная с фосфорорганических соединений. В рамках этого процесса в 1999 году Агентство по охране окружающей среды объявило о запрете использования фосфорорганического пестицида метилпаратиона и существенных ограничениях на использование другого ОП, азинфос-метила , в том, что они называли «детской едой». [51] Процесс обзора был завершен в 2006 году и устранил или изменил тысячи других видов использования пестицидов. [52] Были приняты и другие законодательные меры для защиты детей от рисков, связанных с фосфорорганическими соединениями.
Многие неправительственные и исследовательские группы, а также Управление генерального инспектора Агентства по охране окружающей среды выразили обеспокоенность тем, что обзор не принял во внимание возможные нейротоксические эффекты на развивающиеся плоды и детей, область развивающихся исследований. Отчет OIG. Группа ведущих ученых Агентства по охране окружающей среды направила письмо главному администратору Стивену Джонсону , осуждая отсутствие данных о нейротоксичности развития в процессе обзора. Письмо Агентства по охране окружающей среды Статья EHP Новые исследования показали токсичность для развивающихся организмов в определенные «критические периоды» при дозах, намного меньших, чем те, которые ранее считались способными нанести вред. [53]
Даже ограничения, которые успешно прошли, были спорными. Например, в 1999 году EPA ограничило использование хлорпирифоса в домохозяйствах (под коммерческим названием Дурсбан). Однако EPA не ограничило его использование в сельском хозяйстве. Хлорпирифос остается одним из наиболее широко используемых пестицидов. [54] Это может скоро измениться. 8 февраля 2013 года EPA запросило комментарий по предварительной оценке потенциальных рисков для детей и других прохожих от испарения хлорпирифоса из обработанных культур [55]
Некоторые группы населения более уязвимы к отравлению пестицидами. В Соединенных Штатах сельскохозяйственные рабочие могут подвергаться воздействию через прямое распыление, снос, разливы, прямой контакт с обработанными культурами или почвой или неисправное или отсутствующее защитное снаряжение. [56] Рабочие-мигранты могут подвергаться особенно высокому риску хронического воздействия, поскольку в течение вегетационного периода они могут работать на нескольких фермах, тем самым увеличивая свое воздействие пестицидов. [56] Сельскохозяйственные рабочие на более постоянных должностях могут получать больше обучения по технике безопасности и/или более «последовательное подкрепление безопасного поведения, чем сезонные сельскохозяйственные рабочие или поденные рабочие». [6] Для сельскохозяйственных рабочих- мигрантов языковые барьеры и/или уровень образования могут стать препятствием для понимания размещенных предупреждающих знаков, этикеток и предупреждений по технике безопасности, расположенных на пестицидах, или понимания любого предоставляемого обучения по технике безопасности. [6]
Другие факторы, которые могут привести к большему воздействию на население мигрантов-фермеров, включают: ограниченный или отсутствующий доступ к средствам защиты, незначительный или отсутствующий контроль над использованием пестицидов, культурные факторы и страх потери работы, если они сообщат о потенциальных опасностях. [57] [56] [6] Исследования также показали, что существуют некоторые ключевые убеждения фермеров, которые могут усугубить воздействие пестицидов, включая убеждение, что «пестициды должны быть ощутимы, видны, ощутимы на вкус или обоняемы, чтобы присутствовать; кожа блокирует всасывание, а отверстия в теле облегчают его; воздействие происходит только тогда, когда пестицид влажный;… и острая, а не хроническая кратковременная экспозиция является основной опасностью». [6]
Это, в сочетании с трудностью или неопределенностью распознавания и/или диагностики хронического отравления пестицидами медицинским сообществом, [58] затрудняет получение работниками, подвергшимися воздействию, эффективного средства правовой защиты. [56] Трудящиеся-мигранты также могут не спешить обращаться за медицинской помощью из-за отсутствия медицинской страховки, языковых барьеров, иммиграционного статуса, стоимости, культурных факторов, отсутствия транспорта, страха потери работы и неосведомленности о компенсационных выплатах работникам. [57]
В марте 2018 года Сергей Скрипаль и его дочь были отравлены в Солсбери , Англия, фосфорорганическим ядом, известным как агент «Новичок» . [59] Оба потеряли сознание, сидя на скамейке в парке. Первый спасатель на месте происшествия также был заражен и имел симптомы отравления фосфорорганическим веществом. Все трое выжили после лечения в больнице. Несмотря на постоянное отрицание ответственности за нападение, Россия, как подозревают, стоит за отравлениями.
20 августа 2020 года у российского политика Алексея Навального во время полета проявились симптомы острого отравления, угрожающие жизни. Позже его перевели в Берлин , где отравление ингибитором холинэстеразы было диагностировано и подтверждено многочисленными тестами в независимых лабораториях. [60]
{{cite journal}}
: CS1 maint: unfit URL (link)