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 NO-синтетазы. Поскольку установлено, что оксид азота является активным регулятором тонуса стенки сосудов и функционального состояния нервных клеток, влиянием на обмен N0 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, развиваю щихся 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 промежуточные 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 (аде-нином, гуанином).

Поскольку иприт обладает двумя функциональными группами, за счет которых осуществляется атака на нуклеофильные группы оснований (рис. 36), возможно «сшивание» комплементарных нитей двойной спира­ли ДНК (Папирмейстер и соавт. 1993). 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 процессе деления клеток, например тубулина) и необратимо в фазе GjS (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 (in 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.

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: приостанавливается 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 деток-сицируются. 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 пере-кисного окисления липидов показаны в эксперименте (Уитфилд, 1987). Активация свободнорадикальных процессов — важный механизм по­вреждения клеток ксенобиотиками (см. 5.2. «Общие механизмы цитоток-сичности»).

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 свидетель ствует изменение их уровня в крови и пораженных тканях. Имеются данные о снижении под влиянием иприта продукции интерлейкина-1о .(IL-la) и увеличении продукции IL-6, IL-8. Продукция интерлейкина-1 f 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 цитотоксично-сти в целом.