Классификация и общая характеристика природных ядов и гербицидов военного назначения.
Наиболее широкое распространение получила классификация токсинов по происхождению, по роли в жизнедеятельности организма-продуцента, по токсическому действию на поражаемый организм, по исходу поражающего действия на организм.
В зависимости от источника происхождения все токсины подразделяют на три группы:
1. фитотоксины – токсины растительного происхождения (рицин и др.), продуцируемые отдельными растениями;
2. зоотоксины – токсины животного происхождения (батрахотоксин, тетродотоксин и др.), продуцируемые некоторыми видами животных и входящие в состав яда этих животных, нередко выделяемого во внешнюю среду;
3. микробные токсины, вырабатываемые многими видами микроорганизмов (ботулотоксин, тетанотоксин и др.) и являющиеся причиной отравлений и заболеваний.
В зависимости от роли токсина в жизнедеятельности организма- продуцента (в основном это относится к бактериям) различают две группы токсинов: эндотоксины и экзотоксины.
Эндотоксины - продукты обмена веществ, функционирующие внутри клеток в качестве метаболитов. Они выделяются во внешнюю среду только после гибели клеток, например, после разложения микроорганизмов. Как правило, эндотоксины представляют собой липополисахариды.
Экзотоксины также вырабатываются при внутриклеточном обмене веществ, но выделяются клетками-продуцентами в окружающую среду в процессе жизнедеятельности. Обычно экзотоксины – это белки, которые сохраняют свою биологическую активность вне клетки. Внеклеточная стабильность экзотоксинов является принципиально важной их особенностью, поскольку это делает возможным их получение не только биологическим, но и синтетическим путем, создание их запасов, использование экзотоксинов для тех или иных целей, включая цели химической войны.
По действию на организм токсины классифицируются на нейротоксины, цитотоксины, токсины-ферменты и токсины- ингибиторы ферментов.
Нейротоксины как вещества, специфически действующие на нервную систему, нарушают передачу нервного импульса на различных этапах. Они могут вызвать нарушение мембранной проницаемости нервных клеток для ионов, ингибирование или стимулирование выделения медиатора в синаптическую щель, блокирование рецепторов постсинаптической мембраны.
Цитотоксины как неспецифичные эффекторы обладают способностью нарушать структуру биологических мембран, изменяя тем самым клеточную проницаемость и направления внутриклеточных процессов. В отдельных случаях цитотоксины способны даже разрушать мембраны: растворять мембраны лейкоцитов, лимфоцитов, тромбоцитов, микрофагов крови. Гемолизины, например, вызывают растворение мембран эритроцитов, высвобождая содержащийся в них гемоглобин. Некоторые энтеротоксины способны нарушать проницаемость мембран кровеносных капилляров в эпителии кишечника, что приводит к локальным кровоизлияниям.
Токсины-ферменты способствуют гидролитическому расщеплению отдельных структурных компонентов клеток: белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов. Среди токсинов такого типа встречаются протеазы, нуклеазы, гиалуронидазы, фосфолипазы и другие – все они вызывают то или иное нарушение нормальных физиологических процессов в организме реакций человека или животного.
Токсины-ингибиторы ферментов способны нарушать биологическую активность различных ферментов, что приводит к нарушению метаболических процессов в организме.
Следует отметить, что известны токсины и со смешанным фармакотоксическим действием. Большинство цитотоксинов, например, дополнительно характеризуются ферментной или ингибиторной активностью.
По исходу поражающего действия токсины делятся:
1. на токсины смертельного действия;
2. токсины временно выводящие живую силу из строя (инкапаситанты), т.е. несмертельного действия.
Наиболее широкое распространение получила классификация токсинов по происхождению, по роли в жизнедеятельности организма-продуцента, по токсическому действию на поражаемый организм.
Особенности строения и свойств токсинов.
Большинство токсинов являются водорастворимыми глобулярными белками и внешне представляют собой твёрдые вещества, чаще всего имеющие вид аморфного порошка от белого до жёлто-коричневого цвета. Лишь некоторые экзотокины выделены в кристаллическом состоянии.
Эндотоксины – это, как правило, липополисахариды. Большинство экзотоксинов – высокомолекулярные полипептиды, характеризующиеся тем или иным уровнем структурной сложности: первичный, вторичный, третичный, четвертичный. Нарушение конформации токсина может привести к изменению его реакционной способности и к потере токсичности. В одних случаях нарушение конформации токсина обратимо (денативация), в других – необратима (денатурация).
Денативация полипептидов третичной или четвертичной структуры наблюдается, например, при незначительном и кратковременном нагревании, при контакте с разбавленными щелочами и кислотами. В этих случаях имеет место обратимое и частичное извращение конформации, например частичное развертывание спирали, что сопровождается изменениями физических свойств полипептида: снижением уровня гидратации, уменьшением растворимости в воде, увеличением вязкости растворов.
Денатурация полипептидов имеет место при длительном и значительном нагревании, при ионизирующем или ультрафиолетовом излучении, при обработке концентрированными щелочами и кислотами, а также окислительно-хлорирующими реагентами и растворами формальдегида. Денатурация обычно сопровождается разрывом одних и образованием других, новых ковалентных связей в молекуле полипептида, в итоге изменяется природа реакционных центров молекулы и извращается её физиологическая активность. Иными словами, денатурация токсинов ведет к снижению или полной потере ими токсичности, что используется для их уничтожения.
Гербициды военного назначения.
Для борьбы с различными видами растительности человечеством созданы и применяются токсичные химические вещества (рецептуры), получившие название фитотоксикантов (от греческого phyton – растение и toxikon - яд). В мирных целях фитотоксиканты применяются в соответствующих дозах главным образом в сельском хозяйстве для борьбы с сорняками, для удаления листьев растительности в целях ускорения созревания плодов и облегчения сбора урожая (например, хлопка). В зависимости от характера физиологического действия и целевого назначения фитотоксиканты подразделяются на гербициды, арборициды, альгициды и десиканты.
Гербициды предназначены для поражения травяной растительности, злаковых и овощных культур; арборициды – для поражения древесно-кустарниковой растительности; альгициды – для поражения водной растительности; дефолианты приводят к опаданию листьев растительности; десиканты поражают растительность путем ее высушивания.
По своим поражающим возможностям различают гербициды универсального (сплошного) действия, уничтожающие все виды растений, и гербициды избирательного действия, уничтожающие только определенные виды растений.
По признакам действия на растения различают гербициды контактные, системные и корневые. Контактные гербициды поражают растительную ткань только в местах непосредственного контакта с ней; системные – перемещаются по сосудистой системе растений вместе с питательными веществами и вызывают общее отравление всего растения. Корневые гербициды вносятся через почву для уничтожения семян, ростков и корней растений.
В качестве табельных фитотоксикантов на вооружении армии США состоят три основные рецептуры: «оранжевая» («orange»), «белая»(«white»), и «синяя» («blue»).
«Оранжевая» рецептура представляет собой маслянистую жидкость темно-бурого цвета. С водой не смешивается. Обладает незначительной летучестью. Полностью уничтожает посевы овощных культур и повреждает деревья и кустарники. Во Вьетнаме применялась американскими войсками для уничтожения лесных массивов.
«Белая» рецептура – порошкообразная смесь белого цвета, не горит и не растворяется в маслах. Летучесть крайне низкая. Применяется в виде водных растворов с добавкой поверхностно- активных веществ. Является гербицидом универсального действия. Для уничтожения лесов достаточно однократной обработки.
«Синяя» рецептура – 40% водный раствор натриевой соли какодиловой кислоты. Обладает ярко выраженными прижигательными свойствами – вызывает высушивание и свертывание листьев. Растения погибают в течение 2-4 суток. Для полного уничтожения растения требуется повторная его обработка.
Перечисленные рецептуры широко применялись американскими войсками в военных действиях в Юго-Восточной Азии, в частности во Вьетнаме, для уничтожения посевов риса и других продовольственных культур в густонаселенных районах. Кроме того, они использовались для уничтожения растительности вдоль дорог, каналов, линий электропередачи с целью затруднить их использование вооруженными силами Вьетнама и облегчить своей авиации вести воздушную разведку. Было поражено около 43% всей посевной площади Южного Вьетнама и 44% площади лесов. Все применявшиеся фитотоксиканты оказались токсичными для человека.
Американские военные специалисты пытались убедить мировое общественное мнение в том, что химическая война, которую вели США во Вьетнаме, якобы имела целью уничтожение листвы на деревьях вдоль дорог и каналов, а также посевов на полях и не представляла прямой опасности для людей. По имеющимся сейчас данным, количество пострадавших от химического оружия в Южном Вьетнаме составило около 2 млн. человек, из которых более 250 тысяч погибли. Основные токсические эффекты были обусловлены присутствием в гербицидах смесей бутиловых эфиров, арсиновых соединений, диоксина.
