Что мы (не) знаем о цианидах
Цианиды – это не только некое вещество, от которого у пойманного на горячем шпиона идет пена изо рта и он картинно умирает. В нашей жизни мы встречаемся с цианидами практически постоянно. Цианиды очень часто используются для производства витамина B12; их выбрасывает в воздух вулкан при извержении; они присутствуют во множестве растений. И хотя попадая в организм, они не накапливаются, подобно другим ядам, нельзя забывать, что они крайне токсичны.
Системные асфиксианты – так научным языком называется группа ядов системного действия, которые распространяются по всему организму посредством кровотока. Эта группа представлена двумя представителями: сероводородом и соединениями цианида. О последних, их особенностях и способах избежать отравления ими, мы и поговорим сегодня подробно.
Что такое цианиды
Цианиды – общее название для солей цианистоводородной (синильной) кислоты. В небольших концентрациях цианиды содержится в тысячах видах растений, том числе – в таких продуктах, как миндаль, слива, яблоки, капуста... Витамин B12, для производства которого часто используются цианиды, содержится более чем в 2600 видах растений. Они присутствуют в бобах, рисе и даже в маниоке в форме линамарина и лотаустралина. Чем более горький миндаль, тем выше в нем содержание цианида1!
Помимо этого, в современном горнорудном деле цианиды используют для извлечения золота и серебра из породы. Даже когда происходит утечка, шансы отравиться цианидами низки, так как их концентрация в почве и воде на открытом воздухе постоянно снижается и в конце концом перестает быть угрозой для окружающей среды.
Однако цианиды крайне токсичны. Их соли – один из «любимейших» отравителями ядов, но гораздо более часто и гораздо более массово ими можно отравиться в результате вдыхания газообразных цианистого водорода или цианогенхлорида.
Также цианиды являются продуктами сгорания множества веществ, использующихся в быту и промышленности, и отравления таким способом – еще более распространенная вещь.
Важно:
Цианиды имеют характерный горький миндальный запах, но способность улавливать этот запах обусловлена наличием одного гена, отсутствующего у половины населения.
Механизм действия цианидов
Цианиды поступают в митохондрии, в которых они инактивируют цитохромоксидазу – фермент, необходимый для окислительного фосфорилирования (клеточного дыхания). Подавление окислительного фосфорилирования приводит к клеточной гипоксии с истощением запасов аденозинтрифосфата (АТФ) и неспособности извлекать кислород из крови и поставлять его тканям, а также к лактоацидозу, обусловленному попыткой организма получить энергию неокислительным путем. При этом поражаются все органы и ткани организма, но нейроны более чувствительны к такому воздействию, чем мышечная ткань. Поэтому обычно смерть при отравлении цианидами наступает из-за остановки дыхания путем центрального (то есть управляемого нервной системой) апноэ. Цианиды также имеют дополнительные механизмы негативного действия, еще не полностью изученные2.
Цианогенные гликозиды
Однако вернемся к «классическому» отравлению цианидами. Но нет, объектом нашего внимания станут не шпионы и не домохозяйки из книг Агаты Кристи – а самые обыкновенные клумба и грядка. Цианогенные гликозиды – это фитотоксины, имеющиеся в около 2600 видов растений, множество из которых широко употребляются в пищу во всех странах мира. К таким богатым цианидами продуктам относятся: сорго, ядра косточковых плодов (типа миндаля), маниок (кассава) и корни бамбука. Отравитесь вы или нет, употребляя в пищу подобные цианогенные растения и продукты, зависит от того, насколько высокой будет концентрация фитотоксина.
Проявлениями отравления в таких случаях будут: учащение дыхания, падение артериального давления, головокружение, головная боль, боль в животе (а также характерные рвота и понос). Тяжелые случаи включают посинение кожи и слизистых (цианоз), спутанность сознания, мышечные подергивания (вспомним кинематографических «шпионов») и, наконец, впадение в кому и смерть3.
А теперь давайте посмотрим на нашу клумбу. Очень часто в городе в качестве декоративного украшения можно встретить кустарник с большими лапчатыми «пальмовыми» листьями и характерными колючими шариками-«шишечками». Это клещевина – самая натуральная «фабрика» цианидов. В ней ядовито все – но особенно ядовиты ее «шишечки», где находятся семена.
Клещевина очень опасна тем, что современный человек не в курсе ее опасности. Дети тянут ее в рот, взрослые – в букет. Несмотря на то, что ее плоды горькие, регулярно находится несколько любителей употребить их в пищу.
Еще раз подчеркнем, что главными жертвами таких пищевых экспериментов оказываются именно дети!
В результате токсического действия на клетки ЖКТ в этом случае наблюдаются тошнота, рвота, диарея, которые за 2 дня приводят к значительному обезвоживанию. Поражаются почки. Ребенок попадает в реанимационное отделение, из которого выходит со значительным ущербом для здоровья, если его вообще успевают спасти.
Цианиды при пожарах
Вторым крайне распространенным способом отравиться цианидами является пожар.
При пиролизе и пламенном горении азотсодержащих материалов (шерсть, полиакрилонитрил, пенополиуретан, бумажно-слоистый пластик, полиамид и тому подобное) выделяется цианистый водород, который является высокотоксичным соединением. Так, например, если смертельная концентрация СО для человека при получасовом вдыхании составляет 0,4%, то цианистый водород смертелен уже при 0,0135% концентрации.
Цианистый водород опасен и тем, что хорошо абсорбируется пористыми материалами. Описаны случаи, когда рабочие получали серьезные отравления при разборке несгоревшего пенополиуретана через двое суток после пожара.
В случае вдыхания цианидов механизм их токсического воздействия следующий.
В нормальных условиях вдыхаемый кислород растворяется в плазме крови, взаимодействует с гемоглобином, образуя оксигемоглобин, и в его составе транспортируется далее к тканям. В капиллярах оксигемоглобин диссоциирует, высвобождая кислород, и тот переходит из плазмы крови в ткани. Однако этот кислород не может участвовать в процессах тканевого дыхания, он нуждается в активации, что происходит при помощи фермента цитохромоксидазы, содержащей железо в двух- и трехвалентной формах. При подавлении процесса активации кислорода нарушается тканевое дыхание. При этом даже в случае хорошего насыщения крови кислородом человек погибает от тяжелой гипоксии.
Цианистый водород легко всасывается из легких в плазму крови и доставляется к тканям. При взаимодействия с двухвалентным железом гемоглобина не происходит. Окисленная трехвалентная форма железа возникает в цепи фермента цитохромоксидазы, в процессе передачи электронов на атомарный кислород и сообщения ему отрицательного заряда. Цианистый водород взаимодействует в основном с трехвалентным железом фермента цитохромоксидазы а3, препятствуя, таким образом, процессу активации кислорода. При этом в митохондриях клеток скапливаются протоны и свободные электроны и блокируется вся система тканевого дыхания. Следствием является прекращение образования аденозинтрифосфата и быстрое истощение энергетических ресурсов.
Связь между цианистым водородом и железом обратима, поэтому при снижении концентрации HCN в плазме крови водород из связанного состояния переходит в плазму крови. Также полного угнетения тканевого дыхания не происходит, так как цианиды в основном реагируют с цитохромом а3, и лишь частично с цитохромом а.
Однако механизм токсического действия цианистого водорода не ограничивается ферментами цитохромоксидазы. Имеются сообщения о подавлении активности более 20 различных ферментов, а также о прямом угнетающем воздействии цианидов на сердце, их влиянии на чувствительность сердечной мышцы к ацетилхолину и адреналину. Однако блокада тканевого дыхания играет основную роль в механизме действия цианидов.
Неотложная догоспитальная помощь при отравлениях цианистым водородом на пожаре включает удаление загрязненной одежды, промывание водой всей поверхности тела пострадавшего и интенсивной кислородотерапии4.
Польза цианидов
Цианиды активно используются в медицине. Синтез витамина B12 – не единственный такой пример. Еще одно вещество, которое часто называют «витамином В17», амигдалин – также частый компонент биодобавок, связанный с цианидами. Кроме того, цианиды выступают предшественниками многих лекарственных средств от аллергии и антидепрессантов5.
Цианиды широко используются и в промышленности. Золотое покрытие телефона, ноутбука, кабелей для наушников сделано с использованием цианидов; вулканизация шин происходит с участием цианида 1,3-дифенилгуанидина, который позволяет резине оставаться твердой и сохранять свою форму; фумигант нового поколения EDN, который безвреден для озонового слоя и окружающей среды, также имеет цианидную группу в своей молекуле.
Помимо этого, стоит помнить и о том, что цианиды широко встречаются в природе и играют важную и незаменимую роль во всех живых организмах. А их молекулы нестойки, распадаются на безвредные вещества и поэтому в долгосрочной перспективе не представляют опасности для окружающей среды.
Главное – не пытаться отравить ими соседа и доступно объяснить детям, что неизвестные растения и грибы нельзя совать в рот!
