Механизм токсического действия

Как указывалось выше, действуя в высоких дозах, иприты (сернистый и азотистый) при резорбции нарушают механизмы проведения нервных импульсов в синапсах (главным образом холинергических) центральной нервной системы и на периферии. Этим отчасти объясняются эффекты со стороны сердечно-сосудистой системы (коллапс, брадикардия) или мозга (угнетение высшей нервной деятельности, судороги и т. д.). В по­следнее время появилась информация о способности ипритов вызывать индукцию и повышать активность NО-синтетазы. Поскольку установле­но, что оксид азота является активным регулятором тонуса стенки сосу­дов и функционального состояния нервных клеток, влиянием на обмен NO также можно отчасти объяснить развивающиеся сосудистые реакции и нарушения со стороны нервной системы.

Тем не менее основным является цитотоксическое действие ипритов, лежащее в основе большинства патологических процессов, развивающихся как на месте аппликации ядов, так и после их поступления во внутренние среды организма. Механизмы цитотоксичности ОВ сложны, многообразны и до конца не выяснены.

Установлено, что на клеточном уровне иприты и активные про межу­точные продукты их метаболизма взаимодействуют с нуклеофильными группами молекул клеточных мембран и внутриклеточных структур, вы­зывая их алкилирование. Основными функционально значимыми мише­нями для действия токсикантов являются белки и нуклеиновые кислоты. Взаимодействием с белками можно объяснить ингибиторную активность ипритов в отношении ряда ферментов: гексокиназы, холинацетилазы, ацетилхолинэстеразы, супероксиддисмутазы и т. д. Однако особое значе­ние придают их повреждающему действию на дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), формирующие генетический код клетки. В этой связи иприты относят к группе генотоксикантов (веществ, повреждающих ге­нетический код).

В основе повреждающего действия ипритов на ДНК лежит образова­ние ковалентных связей с пуриновыми основаниями нуклеотидов (аде­нином, гуанином),

Поскольку иприт обладает двумя функциональными группами, за счет которых осуществляется атака на нуклеофильные группы оснований (возможно «сшивание» комплементарных нитей двойной спира­ли ДНК (Папирмейстер и соавт. 1993). Уже эта реакция. Уже эта реакция повреждает гене­тический код клеток, нарушает процессы редупликации и транскрипции, лежащие в основе синтеза белка и клеточного деления. Показано, что ип­рит блокирует клеточный цикл митоза обратимо в фазе G₂M (синтез ком­понентов клеточных структур, участвующих в процесс е деления клеток, например тубулина) и необратимо в фазе G₁S (этап утилизации пурино­вых и пиримидиновых оснований и синтеза ДНК). Тем не менее алкили­рование ДНК является лишь пусковым механизмом процессов, приводя­щих к еще более глубокому повреждению клеток и их гибели. Как уста­новлено, поврежденные участки ДНК подвергаются депуринизации (от­щеплению алкилированных пуриновых оснований от молекулы), а затем депуринизированные участки под влиянием эндонуклеаз «вырезаются» из структуры нитей нуклеиновых кислот. Появление в ядре фрагментов ДНК активирует ферменты репарации этих макромолекул и, в частности, поли (аденозиндифосфорибозо) полимеразу (ПАФРП). Этот энзим участвует в синтезе новых фрагментов ДНК и встраивании их на место по­врежденных участков. Поскольку при действии ипритов на клетки по­вреждаются смежные участки комплементарных нитей ДНК, в процессе репарации возможны грубые ошибки. Иными словами, генетический код клетки полностью не восстанавливается. Как известно, субстратом ПАФРП является никотинамидадениндинуклеотид (НАД), активно потребляе­мый в ходе репаративных процессов. Истощение этого субстрата ( iп vitro наблюдается уже через 2 ч после воздействия иприта на культуру клеток) сопровождается нарушением энергообеспечения клетки, снижается уро­вень АТФ. Это в свою очередь приводит к нарушению внутриклеточного обмена кальция. По данным Гросса и Смитта (1993), концентрация Са²⁺ в клетках, обработанных ипритом, резко увеличивается, что является пу­сковым механизмом каскада патологических реакций, приводящих поврежденную клетку к гибели (см. 5.2. «Общие механизмы цитотоксично­сти»). В эксперименте показано, что добавление к культуре лимфоцитов ингибиторов поли (аденозиндифосфорибозо) полимеразы (никотинами­да, 3-аминобензамида) повышает резистентность клеток к иприту.

Представленные сведения объясняют, почему наибольшей чувстви­тельностью к ипритам обладают органы и ткани, клетки которых актив­но размножаются (клетки эпидермиса, эпителия желудочно-кишечного тракта, костного мозга и т. д.). Именно здесь нуклеиновый обмен идет с наивысшей интенсивностью, а повреждение генетического аппарата бы­стро приводит к пагубным последствиям: при останавливается процесс пополнения пула зрелых, функционально полноценных клеток, выпол­няющих барьерные, трофические, транспортные и иные функции.

Механизм цитотоксического действия ипритов тесно связан с метабо­лизмом ксенобиотика в клетках. Полагают, что в реакцию алкилирования биологических субстратов (в том числе и ДНК) вступает не сам иприт, а активные промежуточные продукты его метаболизма. Образование ак­тивных метаболитов, как указывалось, проходит при участии микросома­льных монооксигеназ. Во второй фазе биопревращения иприта реактив­ные метаболиты вступают в реакцию конъюгации с глутатионом и деток­сицируются. Такой характер превращения токсиканта создает условия для инициации свободнорадикальных процессов в клетке, во-первых, за счет активации перекисных процессов и, во-вторых, за счет подавления механизмов антирадикальной защиты. Значительное снижение уровня глутатиона в клетках после воздействия иприта и активация в них пере­кисного окисления липидов по казаны в эксперименте (Уитфилд, 1987). Активация свободнорадикальных процессов - важный механизм по­вреждения клеток ксенобиотиками (см. 5.2. «Общие механизмы цитоток­сичности»).

Результатом цитотоксического действия ипритов является инициация ряда патохимических процессов, играющих существенную роль в патоге­незе интоксикации. Так, установлено, что под влиянием этих ядов нару­шается обмен «медиаторов» воспалительной реакции - цитокинов (эн­догенных регуляторов клеточного роста и активности), о чем свидетельствует изменение их уровня в крови и пораженных тканях. Имеются данные о снижении под влиянием иприта продукции интерлейкина - lа (IL-la) и увеличении продукции IL-6, IL-8. Продукция интерлейкина-1β и фактора некроза опухоли (TNF-a) не изменяется. Дисбаланс в продук­ции цитокинов может существенно влиять на процесс развития воспали­тельной реакции, вызванной ипритами. Этим, вероятно, можно объяс­нить вялость течения патологических изменений, скудость клеточных ре­акций, слабость репаративных механизмов. Таким образом, имеющиеся в настоящее время данные свидетельст­вуют о чрезвычайно сложном механизме действия ипритов на организм, выяснение которого очень важно для понимания явления цитотоксично­сти в целом.