К чему приводит длительное раздражение холодовых рецепторов кожи приводит к

Обновлено: 24.04.2024

Иннервация кожи: нервные окончания, клетки Меркеля, тельца Руффини, Мейснера, Пачини

а) Чувствительные единицы. Любое нервное волокно, разветвляясь, дает начало нервным окончаниям одного вида. Стволовое нервное волокно и его нервные окончания, выполняющие одни и те же физиологические функции, представляют собой чувствительную единицу. В совокупности с исходным униполярным нейроном чувствительная единица аналогична двигательной единице, описанной в отдельной статье на сайте.

Область, раздражение которой приводит к возбуждению чувствительной единицы, называют рецепторным полем. Чем больше размер рецепторного поля, тем меньшей остротой сенсорной чувствительности обладает данная область: например, в верхней части руки рецепторные поля занимают площадь 2 см 2 , в области запястья — 1 см 2 , на подушечках пальцев — 5 мм 2 .

Чувствительные единицы переплетаются между собой, за счет чего становится возможным одновременное восприятие одним участком кожи разных видов чувствительности.

Иннервация кожи, покрытой волосами.
(А) Три морфологических типа чувствительных нервных окончаний в коже, покрытой волосами.
(Б) Свободные нервные окончания в базальном слое эпидермиса.
(В) Комплекс клетки Меркеля с нервной терминалью.
(Г) Палисадные и циркулярные нервные окончания на поверхности наружного корневого влагалища волоса.

б) Нервные окончания:

1. Свободные нервные окончания. По мере приближения к поверхности кожи многие чувствительные нервные волокна утрачивают периневральную, а затем и миелиновую оболочку (в случае ее наличия). Впоследствии нервные волокна разветвляются и формируют субэпидермальное нервное сплетение. Аксон освобождается от оболочек, сформированных шванновскими клетками, что позволяет ему, разветвляясь между коллагеновыми пучками дермы, образовывать дермальные нервные окончания, а внутри эпидермиса — эпидермальные нервные окончания.

Функции. Некоторые чувствительные единицы со свободными нервными окончаниями являются терморецепторами, иннервирующими расположенные на поверхности кожи «тепловые точки» или «холодовые точки». Кроме того, в коже существуют два основных типа ноцицепторов (рецепторов болевой чувствительности), которые также имеют свободные нервные окончания: а-дельта-механоноцицепторы и полимодальные С-ноцицепторы. А-дельта-механоноцицепторы иннервируются тонкими миелинизированными волокнами Аδ-типа и воспринимают существенную механическую деформацию кожи (возникающую, например, при щипке пинцетом). Полимодальные С-ноцицепторы реагируют на болевые стимулы разного вида — механическую деформацию, сильное нагревание или охлаждение (это характерно лишь для некоторых рецепторов), воздействие химических раздражителей. Именно эти рецепторы отвечают за реализацию аксон-рефлекса.

2. Фолликулярные нервные окончания. Нервные окончания волосяного фолликула представлены палисадными нервными волокнами, образованными обнаженными терминалями миелинизированных нервных волокон, расположенными на поверхности наружного корневого влагалища волосяных фолликулов ниже уровня сальных желез, а также циркулярными нервными окончаниями. Каждая фолликулярная единица иннервирует несколько волосяных фолликулов и образует множественные перекресты. Фолликулярные единицы — быстро адаптирующиеся: они возбуждаются при изменении положения волос, однако при сохранении этого положения возбуждения не происходит. Человек, одеваясь, чувствует давление одежды, но затем за счет быстрой адаптации вскоре перестает ощущать ее прикосновение. Иннервация волос у других млекопитающих организована сложнее. Иннервация волосяных фолликулов осуществляется тремя типами механорецепторов, каждый из которых передает информацию определенным структурам мозга, что свидетельствует о важности выполняемой ими чувствительной функции.

3. Комплексы клетки Меркеля с нервной терминалью. Нервная терминаль, расширяясь в области базального слоя эпидермальных гребешков и бороздок, образует комплекс с осязательным тельцем овальной формы — клеткой Меркеля. Комплексы клетки Меркеля с нервной терминалью — медленно адаптирующиеся. В ответ на продолжительное давление (например, при удержании ручки или ношении очков) эти комплексы непрерывно генерируют нервные импульсы. Комплексы клетки Меркеля с нервной терминалью особенно хорошо распознают края удерживаемых в руке предметов.

4. Инкапсулированные нервные окончания. Капсулы описанных ниже свободных нервных окончаний состоят из трех слоев: наружный слой представлен соединительной тканью, средний — периневральным эпителием, а внутренний — видоизмененными шванновскими клетками (телоглией). Инкапсулированные нервные окончания являются механорецепторами, преобразующими механическое воздействие в нервный импульс.

• Тельца Мейснера в большом количестве находятся в подушечках пальцев и расположены вблизи бороздок эпидермиса. Тельца представляют собой клетки овальной формы, внутри которых аксоны располагаются зигзагообразно между уплощенными клетками телоглии. Тельца Мейснера— быстро адаптирующиеся, вместе с медленно адаптирующимися комплексами клетки Меркеля с нервной терминалью они обеспечивают точное восприятие текстур (например, текстуры ткани одежды или поверхности дерева), а также рельефных поверхностей (например, шрифта Брайля). Такие кожные рецепторы способны воспринимать изменение рельефа поверхности даже на высоту 5 нм.

• Тельца Руффини присутствуют как на гладкой коже, лишенной волос, так и на коже с волосами. Они воспринимают плавные скользящие касательные прикосновения и являются медленно адаптирующимися. Внутреннее строение телец сходно со строением сухожильных органов Гольджи: аксоны образуют разветвления в центральной части телец, представленной коллагеновыми волокнами.

• Тельца Пачини по величине соответствуют размерам рисового зерна. В области кисти имеется около 300 телец, которые преимущественно сконцентрированы на боковых участках пальцев и ладони. Тельца Пачини расположены подкожно, близко к надкостнице. Несколько слоев периневрального эпителия внутри соединительнотканной капсулы расположены овально и по форме напоминают луковицу в разрезе. В центральной части тельца Пачини несколько пластинок телоглии окружают единичный аксон, который, попадая в тельце, утрачивает миелиновую оболочку. Тельца Пачини — быстро адаптирующиеся рецепторы преимущественно вибрационной чувствительности. Эти структуры особенно восприимчивы к вибрации костной ткани: большое количество телец расположено в надкостнице длинных трубчатых костей.

Тельца Пачини генерируют один или два нервных импульса при сдавлении и столько же — при прекращении воздействия. В коже ладоней тельца Пачини функционируют по групповому принципу: более 120 телец активируются одновременно, когда человек берет в руку какой-либо предмет (например, апельсин), и когда отпускает его. В связи с этим тельца Пачини считают «детекторами событий» в ходе манипуляций предметами.

Иннервация гладкой кожи, лишенной волос.
(А) На подушечках пальцев располагаются нервные окончания двух видов.
(Б) На схеме строения участка кожи с изображения (А) представлены четыре типа чувствительных нервных окончаний.
(В) Тельца Мейснера.
(Г) Тельца Руффини.
(Д) Тельца Пачини.

Специалисты по физиологии чувствительности выделяют следующие виды рецепторов, локализованных в коже пальцев.

• Комплексы клетки Меркеля с нервной терминалью — медленно адаптирующиеся рецепторы I типа (MAP I).

• Тельца Мейснера — быстро адаптирующиеся рецепторы I типа (БАР I).

• Тельца Руффини — медленно адаптирующиеся рецепторы II типа (MAP II).

• Тельца Пачини — быстро адаптирующиеся рецепторы II типа (БАР II).

Восприятие ощущений манипуляций с трехмерным предметом вне поля зрения человека в основном обеспечивается за счет мышечных (направляющихся преимущественно от мышечных веретен) и суставных (направляющихся от суставных капсул) афферентных нервных волокон. Кожные, мышечные и суставные афференты независимо друг от друга передают информацию в контралатеральную соматосенсорную зону коры головного мозга. Три различных вида информации объединяются на клеточном уровне в задней части контралатеральной теменной доли, отвечающей за тактильную и визуальную пространственную чувствительность. Тактильную пространственную чувствительность называют стереогнозом. В клинической практике для определения стереогноза пациента просят определить, какой предмет он держит в руках (например, ключ), не смотря на него. Кожные ощущения при периферических нейропатиях описаны в отдельной статье на сайте.

в) Нейрогенное воспаление - аксон-рефлекс. При раздражении чувствительной кожи острым предметом линия контакта практически мгновенно приобретает красный цвет, что обусловлено расширением капилляров в ответ на повреждение кожи. Спустя несколько минут расширение артериол приводит к увеличению зоны гиперемии, а экссудация плазмы из просветов капилляров вызывает формирование бледного отечного валика. Этот феномен представляет собой «тройную реакцию» кожи на раздражение. Формирование зон гиперемии и отечного валика обусловлено аксон-рефлексом чувствительных кожных нервов. Происходящие процессы описаны в соответствии с нумерацией на рисунке ниже.

1. Полимодальные ноцицепторы преобразуют действие болевого раздражителя в нервные импульсы.

2. Аксоны посылают нервные импульсы в центральную нервную систему не только в обычном ортодромном направлении, но и в противоположном антидромном направлении от мест бифуркации к прилежащим участкам кожи. Ответная реакция ноцицептивных нервных окончаний на антидромную стимуляцию проявляется в высвобождении пептидных веществ, среди которых в большом количестве представлена субстанция Р.

3. Субстанция Р связывается с рецепторами на стенках артериол и вызывает их расширение, что приводит к появлению гиперемии.

4. Кроме того, субстанция Р связывается с рецепторами на поверхности тучных клеток, что приводит к высвобождению из них гистамина. Гистамин увеличивает проницаемость капилляров, за счет чего происходит местное накопление тканевой жидкости, обусловливающее возникновение бледного отечного валика.

г) Лепра. Возбудитель лепры — микобактерия, которая проникает в организм человека через мельчайшие повреждения кожи и, распространяясь проксимально по периневрию кожных нервов, вызывает гибель шванновских клеток. Утрата миелиновой оболочки на определенных участках крупных нервных волокон («сегментарная демиелинизация») приводит к нарушению проведения нервных импульсов. Вследствие ответной воспалительной реакции на внедрение возбудителя происходит сдавление всех аксонов, что приводит к валлеровской дегенерации нервов и значительному разрастанию их соединительнотканных оболочек. В результате этого на коже пальцев верхних и нижних конечностей, а также на носу и ушах формируются участки, лишенные чувствительности. Поскольку защитная функция кожной чувствительности нарушается, эти участки становятся более подверженными травматизации, что приводит к повреждению тканей. По мере прогрессирования заболевания возникает двигательный паралич, обусловленный поражением стволов смешанных нервов, расположенных проксимально по отношению к точкам отхождения их кожных ветвей.

д) Резюме. Направляющиеся к коже нервы разветвляются и образуют дермальное нервное сплетение. Чувствительные нервные волокна дермального сплетения разветвляются и перекрывают друг друга. Каждое стволовое нервное волокно и его рецепторы формируют чувствительную единицу. Область, иннервируемую стволовым нервным волокном, называют его рецептивным полем.

К чувствительным единицам со свободными нервными окончаниями относят рецепторы температурной чувствительности, а также механические и температурные рецепторы болевой чувствительности. Рецепторы волосяных фолликулов—быстро адаптирующиеся осязательные механорецепторы, которые активируются только при движении волос. Комплексы клеток Меркеля с нервными терминалями обеспечивают восприятие края предметов, их относят к медленно адаптирующимся.

Инкапсулированные нервные окончания являются механорецепторами. Тельца Мейснера расположены в пространствах между гребешками эпидермиса гладкой кожи, их относят к быстро адаптирующимся. Тельца Руффини—рецепторы растяжения кожи—расположены вблизи ногтей и волосяных фолликулов, их относят к медленно адаптирующимся. Тельца Пачини—подкожные быстро адаптирующиеся нервные окончания, обладающие вибрационной чувствительностью и являющиеся «детекторами событий». На уровне задней части теменной доли коры головного мозга происходит объединение кодированной информации, полученной от кожи, мышц и суставов, что способствует осуществлению тактильного восприятия и стереогностической чувствительности.

Общее охлаждение организма — замерзание — это нарушение теплового баланса в самом организме, приводящее к понижению температуры тела. Обычно, когда есть угроза снижения температуры тела, организм регуляторно стремится к выработке тепла, чему способствует, например, мышечная дрожь. По этой причине, длительное время находясь на морозе, человек в определенный момент, чувствуя пробирающий его холод, начинает трястись, клацать зубами, ежиться. Как правило, пределы приспособительных реакций человек не испытывает и стремится при первых признаках охлаждения закутаться в одежду, скорее попасть в тепло, если он промок — снять мокрую одежду и т. д. Если такое поведение по каким-то причинам невозможно (человек не осознает опасность ситуации, например, в состоянии алкогольного или наркотического опьянения, ему мешают это сделать какие-либо метаболические, гормональные или неврологические нарушения, несчастный случай на воде, например, провал под лед, снежная лавина, или человек попросту бездомный), то дальнейшее охлаждение чревато развитием гипотермии — понижением температуры «ядра» организма до 35 ℃ и ниже. Нахождение в 5–10-градусной воде (под Новый год и не только, увы, люди нередко оказываются в водоемах в неподходящую погоду) уже через 10 минут может привести к гипотермии. А нахождение в мокрой одежде при 0 ℃ и сильном ветре менее чем через час может окончиться необратимой гипотермией.

Патогенетически процесс замерзания и наступления гипотермии можно разделить на 3 стадии.

1 стадия — стадия возбуждения (легкая гипотермия, 35‒32 ℃)

В первую очередь охлаждаются покровы тела. У животных существует механизм сокращения мышц, поднимающих волос и, как следствие, взъерошивание шерсти для создания теплоизолирующего слоя воздуха. У человека рудиментарно сохранилась такая реакция, которая, увы, нам никак не помогает согреться — «гусиная кожа». Раздражение холодовых рецепторов кожи вызывает повышение тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы. Из-за спазма сосудов теплая кровь из «ядра» организма не поступает к периферии — уменьшается кровенаполнение покровных тканей, вследствие чего уменьшается теплоотдача (снижается потоотделение). Периферические сосуды, в принципе, все реагируют одинаково, однако интенсивность их спастической реакции зависит от степени и времени непосредственного холодового воздействия, а значит уменьшается по мере удаления от источника холода. То есть, голые руки и лицо на морозе сильнее проявят весь спектр фаз замерзания. После периода спазма сосудов наступает непродолжительная фаза их расширения, обусловленная физиологической реакцией сосудодвигательного центра. После этого снова наступает вазоконстрикция. Такие волнообразные изменения просвета сосудов носят приспособительный характер, чтобы помочь человеку избежать длительной ишемии покровных тканей, а также предотвратить слишком быстрое охлаждение глубже лежащих тканей. Тахикардия и вазоконстрикция приводят к повышению кровяного давления. Иногда сильный спазм сосудов приводит к болевым ощущениям. Также характерна сильная мышечная дрожь, повышение интенсивности обмена веществ, используются все возможные источники глюкозы (гипергликемия), потребление кислорода тканями увеличивается многократно. Окислительные процессы не только усиливаются, но и перестраиваются, происходит разобщение сопряженных процессов окисления и фосфорилирования, что обеспечивает экстренное согревание, но не может помочь в адаптации к холоду или обеспечить длительную активность на холоде, поэтому этот резерв быстро истощается. Разобщение клеточного дыхания и фосфорилирования позволяет организму получать больше тепловой энергии за счет снижения КПД всей системы.

Охлаждение всегда является мощным стрессорным воздействием на организм, что вызывает активацию системы гипоталамус — гипофиз — кора надпочечников. В крови повышается концентрация адренокортикотропного гормона (АКТГ), глюко- и минералокортикоидов. Активация симпатоадреналовой системы приводит к выбросу катехоламинов в кровь.

На первой стадии человек сначала чувствует себя довольно возбужденно и бодро, но без принятия мер это состояние постепенно сменяется замешательством, затем апатией, способность к оценочному рассуждению снижается.

Как можно помочь человеку: доставить в теплое помещение, предложить теплое одеяло. Больше ему ничего не нужно. Хочется отметить, что, несмотря на известное предостережение не согреваться алкоголем, люди все равно это делают. Да, поначалу создается ложное ощущение тепла, поскольку принятие алкоголя ведет к расширению сосудов и поступление теплой крови к периферическим отделам тела дает человеку ощущение согревания, хотя усилившаяся теплоотдача лишь истощает запасы тепла и уменьшает дальнейшее сопротивление замерзанию.

2 стадия — стадия истощения (массивная гипотермия, 32‒28 ℃)

Если организму не удается достичь сохранения температуры тела с помощью вышеописанных процессов, то нарушения теплообмена в покровах усиливаются, снижается интенсивность энергетических процессов в клетках. Тонус мышц и их работоспособность снижаются, увеличивается вязкость жидкостей (в том числе в суставах), ограничивается подвижность суставов и сухожилий мышц (с этим, вероятно, связано уменьшение ловкости и подвижности замерзших пальцев рук). Запасы глюкозы истощаются (гипогликемия), обмен веществ затормаживается. Человека могут одолевать сонливость, провалы сознания, галлюцинации; наступают брадикардия, аритмия, урежается дыхание.

Как помочь человеку: необходимо активное наружное согревание (речь ни в коем случае не о растирании кожных покровов руками или снегом!), например, согревающее одеяло, погружение в ванну с теплой водой. Также прибегают к согреванию крови с помощью теплых инфузий, проводят гемодиализ (в условиях стационара). Согревание должно быть постепенным, начиная с туловища, а не с конечностей! В противном случае возможно резкое расширение сосудов, падение артериального давления, аритмия, чреватая трепетанием желудочков и асистолией. Важно отметить, что на этом этапе человек уже нуждается в профессиональной медицинской помощи.

3 стадия — стадия тяжелой гипотермии (менее 28 °C)

Наступает коматозное состояние, зрачковый рефлекс отсутствует, затем следуют апноэ, трепетание желудочков, асистолия. Стоит отметить, что чем ниже была температура «ядра» до прекращения мозгового кровообращения, тем дольше головной мозг будет устойчив к остановке кровообращения (для сравнения: при 30 °C — 10‒15 минут; при 18 °C — 60‒90 минут).

Как помочь человеку: спасательные бригады прибегают к экстракорпоральной циркуляции.

Отогревание и осложнения

При резкой периферической вазодилатации возможно развитие аритмии и остановки сердца несколькими путями:
1. «Кислая» из-за активных метаболических процессов кровь из периферического сосудистого русла достигает «ядра» организма, что приводит к развитию ацидоза. Вследствие ацидоза в крови повышается содержание катехоламинов, что потенцирует усиленную сердечную деятельность, учащение пульса, подъем артериального давления. Усиленный ацидоз снижает чувствительность рецепторов к адренергическим веществам, возможно возникновение аритмии.
2. Из-за повреждения миокарда, гиповолемии, после периферической вазодилатации кровяное давление снижается, что ведет к развитию шока.
3. Холодная кровь из периферических отделов кровеносного русла достигает «ядра», что ведет к усилению гипотермии, т. е. дальнейшему снижению температуры «ядра».

И, напоследок, совсем немного об обморожениях.

Воздействие низкой температуры окружающей среды ведет первоначально к снижению кровообращения в коже. При первой стадии обморожения кожа теряет чувствительность, возможно образование пузырей и вздутий. После отогревания наступает отечность и относительно терпимые болевые ощущения. При второй стадии обморожения образовавшиеся на коже пузыри проходят через 12‒24 часа. И при третьей стадии происходит глубокое обморожение, достигающее глубоких слоев кожи, происходит необратимый некроз тканей.

Надеемся, краткий экскурс в патофизиологию замерзания и гипотермии согреет вас в ожидании боя курантов.

Источники:
1. Silbernagl S., Lang F. Taschenatlas der Pathophysiologie. – Georg Thieme Verlag, 2013
2. Черешнев В. А., Юшков Б. Г. Патофизиология. – 2001.

"На пути от каменного угля до пирамидона, или до флакончика духов, или до обычного фотографического препарата лежат такие дьявольские вещи, как тротил и пикриновая кислота, такие великолепные штуки, как бром-бензил-цианид, хлор-пикрин, ди-фенил-хлор-арсин и так далее, и так далее, то есть боевые газы, от которых чихают, плачут, срывают с себя защитные маски, задыхаются, рвут кровью, покрываются нарывами, сгнивают заживо…"

— А.Н. Толстой «Гиперболоид инженера Гарина»

Еще у Истоков Времен человечество стремилось к завоеванию новых территорий. 3,3 миллиона лет назад наши далекие предки создавали каменные орудия труда. [Balter M., 2015] Homo sapiens развивался, усложнялись средства ведения войны. С каждым новым шагом человек узнавал больше, а оружие становилось изощреннее. И, наконец, в XX веке в Первой мировой войне впервые было массово использовано химическое оружие. Применение новых технологий навсегда изменило мировой порядок и тактику ведения боевых действий. Это было давно, но химическое оружие до сих пор повсеместно используется каждый день.

От общего к частному

"Общая концепция химического оружия заключается в том, что это – токсичный химикат, содержащийся в системе доставки, такой как бомба или артиллерийский снаряд."

— Организация по запрещению химического оружия. Информационный бюллетень 4.

Классификация включает в себя 6 видов химического оружия:

Нервно-паралитического действия, к которым относятся зарин и зоман;
Кожно-нарывного действия — в данную группу входят иприт и люизит;
Общеядовитые отравляющие вещества — синильная кислота и хлорциан;
Удушающего действия — вещества фосген и дифосген;
Психохимического действия — хинуклидил-3-бензилат, диэтиламид лизергиновой кислоты;
Раздражающего.

Вещества раздражающего действия, или ирританты, классифицируются на лакриматоры — слезоточивые и стерниты — чихательные. Некоторые ирританты сочетают действие лакриматоров и стернитов. [Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons] Классификация условна, так как большинство ирритантов в малых концентрациях вызывают раздражение слизистых оболочек глаз, а в больших оказывают воздействие на верхние дыхательные пути. [В.Н. Александров, В.И. Емельянов, 1990] [Р.В. Бабаханян с соавт., 1994]

Воздействие на слизистые оболочки, кожные покровы и избирательное влияние на рецепторные системы приводит к активации защитно-приспособительных рефлексов, после чего происходит избыточное раздражение слизистых и покровных тканей. Происходит полная утрата дееспособности.

Вещества раздражающего действия широко применяются полицией многих стран, в результате чего получили название “полицейских”, или специальных веществ несмертельного действия. В России на вооружении правоохранительных органов состоят аэрозоли “Черемуха” (хлорацетофенон — CN) и “Сирень” (хлорбензилиденмалонодинитрил — CS), на Украине применяется газ “Терен” (морфолид пеларгоновой кислоты — МПК), в США используется аэрозоль “Mace” (CS). [Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977] Некоторые соединения используются гражданскими лицами как средства самообороны.

Существует собирательное понятие “слезоточивый газ” для веществ слезоточивого или раздражающего действия, имеющих свойства лакриматоров (CR, CS, CN) и оказывающих раздражающее действие на слизистые оболочки, дыхательные пути и применяемых в форме аэрозолей. Широко используются гражданскими лицами в качестве средств самообороны.

Стоит отметить, что слезоточивый газ относится к оружию массового поражения, но при этом не запрещен международными конвенциями, как ядерное или биологическое оружие. [Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on their Destruction, 1992]

Протестующий на площади Таксим отбрасывает обратно гранату со слезоточивым газом. KOSTAS TSIRONIS, AP PHOTO

Небольшой экскурс в историю

Опасные вещества растительного и животного происхождения применялись в различных столкновениях эпохи Древней Греции и Древнего Рима, что было задокументировано, хотя нехватка знаний ограничивала возможности. [Robinson and Leitenberg, 1971]

В XIX же веке быстрое развитие технологий и знаний в области химии сопровождалось ужасными несчастными случаями. Накопление знаний о токсикологических эффектах и возможности массового производства создали основу для первого масштабного применения ирритантов в качестве оружия во время Первой мировой войны:

Август 1914 — Французские войска впервые применили ирритант этилбромацетат;
Октябрь 1914 — Первое и единственное в истории использование чихательного порошка (нем. Niespulver) о-дианзидина хлор-сульфоната немецкими войсками;
Ноябрь 1914 — Французскими войсками впервые применен ирритант хлорацетон. Позднее, многие другие раздражители были протестированы и использованы почти всеми воюющими сторонами до конца Первой Мировой войны; [Robinson and Leitenberg, 1971]
1917 — в Германии представили совершенно новый класс ирритантов — стерниты. Данная группа была менее затратна в производстве, в результате чего Великобритания и Италия предпочли перейти на производство нового 10-хлор-5,10-дигидрофенаразина. Это же вещество было независимо синтезировано в США химиком Р. Адамсом, в честь кого и получило название адамсит (ДМ). [Robinson and Leitenberg, 1971]

В конце Первой мировой войны были созданы очень мощные раздражающие агенты: а-бромбензилцианид (СА) во Франции и хлорацетофенон (CN) в США. Последний не потерял актуальности и используется для борьбы с беспорядками и гражданской защиты (аэрозоль “Mace”). [Zikria et al, 1972] Во многих странах CN стал стандартом раздражающего агента для военных действий и подавления гражданских волнений, но вскоре его вытеснил 2-хлорбензилиденмалонодинитрил (CS). CS был синтезирован двумя химиками из США: Б. Корсоном и Р. Стаутоном в 1928 и в этом же году введен на вооружение британских войск с целью замены CN к середине 50-х гг. Код CS присвоен в честь первых букв фамилий изобретателей. [Robinson and Leitenberg, 1971]

Физико-химические свойства

Большинство ирритантов представляют собой твердые вещества, нерастворимые в воде, нелетучие при комнатной температуре. Поэтому их применение затрудняется без специальных устройств для создания аэрозолей.

Таблица 1. Свойства основных ОВ раздражающего действия

Свойства

Хлорацетофенон
(CN)

Хлорбензилиден-малонодинитрил(CS)

Адамсит (ДМ)

Дибензоксазепин (CR)

Растворимость в воде

1 г в 10000 мл (практически нерастворим)

1 г в 1562 мл (очень мало растворим)

1 г в 12500 мл (практически нерастворим)

Смертельная токсодоза
(г∗мин/м 3 )

На основе данных Куценко, 2004; Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977.

Небоевые ирританты

Отдельно стоит поговорить и о небоевых ирритантах.

Формальдегид
Формальдегид присутствует в виде продукта сгорания при горении многих полимеров и пластмасс, особенно при неполном сгорании. [International Programme On Chemical Safety, WHO, 2001] Как у здоровых людей, так и у астматиков не наблюдалось значительных клинически отрицательных эффектов в функции легких при дозе 3 ppm в течение 3 часов. Ингаляция формальдегида при высоких концентрациях приводит к возникновению респираторных эффектов, включая бронхоспазм, одышку, угнетение дыхания и спазм гортани. [International Programme On Chemical Safety, WHO, 2001] Применяется, например, в качестве дубящего вещества при обработке кожи, в производстве фотопленки, для консервации трупного материала, в качестве фумигатора, перечень далеко не полон.

Капсаицин
Капсаицин — это активный компонент перца чили рода Capsicum. Является раздражителем для всех млекопитающих. Субъективно создается ощущение горения любых тканей, с которыми ирритант вступил в контакт. Употребляется с пищей в качестве приправы, входит в состав газовых баллончиков индивидуального пользования, имеет код ОС (Oleum Capsicum). [Blum D., 2011]

Рицин
Рицин является белковым токсином из касторовых бобов рода Ricinus. Порошок имеет сильный раздражающий эффект и при распылении вызывает конъюнктивит с отеком и слезотечением, заложенностью носа, сухостью и болезненностью слизистой горла, отеком губ, бронхиальным раздражением и продолжительной астмой аллергического генеза. [Lugnier AA et al, 1980]

Пинен
Компонент скипидара. Добывается из смолы хвойных рода Pinus sylvestris, тривиальное название — сосна обыкновенная. Может вызывать раздражение глаз, носа, горла, легких и кожи. Скипидар широко эксплуатируется художниками, как растворитель для красок и лаков, применяется в производстве и в качестве сырья для химической промышленности. [US Department of Labor, OSHA, 1978]

В очаге поражения

Механизм действия

Механизмы действия различных ирритантов схожи между собой.

Молекулы веществ раздражающего действия обладают выраженной липофильностью, в результате чего легко проникают к чувствительным нервным окончаниям, вызывая болевые ощущения непосредственно в месте контакта. Значительная реакционная способность позволяет легко связываться с -SH- и -SS- группами белковых структурных цепочек в клетках, что приводит к торможению активности некоторых ферментов [J.F. Mackworth, 1948] [K. Stade 1964] [S.A. Cucinell et al, 1971] [S.N. Dube, 1980] [K. Kageyama et al, 1986] [С.А. Куценко, Н.В. Саватеев, 1987] [Г.И. Оксенгендлер, 1991].

Патогенез острого поражения

Мишенью для ирритантов служат рецептивные поля защитно-приспособительных рефлексов. По виду стимулирования воздействия подразделяют на прямое и опосредованное. Прямое действие на мембранные структуры заключается в ингибировании SH-групп структурных белков. Для капсаицина — в действии на ионные каналы электровозбудимой мембраны через ванилоидные рецепторы VR1 или TRPV-1. В результате возникает нарушение функционирования нервных волокон и их возбуждение. Опосредованное же действие направлено на активацию медиаторов воспаления (брадикинин, простагландины, серотонин, etc.), которые вторично возбуждают окончания ноцицептивных волокон. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

В результате активации рецепторного аппарата возникает афферентный поток, который передается на нейроны желатинозной субстанции и в чувствительные ядра спинного мозга, ядра тройничного и языкоглоточного нервов. Отсюда сигнал иррадиирует в вегетативные и двигательные ядра в среднем и продолговатом мозге, способствуя формированию безусловных рефлексов: блефароспазм, ринорея, слезотечение, слюнотечение (ядра лицевого и глазодвигательного нервов), кашель, чихание (ядра солитарного тракта), замедление дыхания, частоты сердечных сокращений (ядра блуждающего нерва, дыхательный и сосудодвигательный центры). [Софронов А.Г. Экстремальная токсикология, 2013]

Кроме того, возникают интенсивная боль и ее патофизиологические аналоги: жжение и зуд. (О физиологии боли более подробно можно прочесть здесь.) Активируется срочный механизм эндогенного обезболивания. Его реализацию осуществляет первый уровень организации антиноцицептивной системы — центральное серое околоводопроводное вещество и ядра ретикулярной формации. [Будылина С.М., Дегтярев В.П. Физиология челюстно-лицевой области, 2006] Этот механизм обеспечивает ограничение афферентного ноцицептивного потока.

Основные проявления поражения

Основные проявления поражений человека различными слезоточивыми газами во многом сходны. [National Institute for Occupational Safety and Health]

Исследования продемонстрировали специфическую рецептор-ассоциированную реакцию на компоненты аэрозоля. Если не вдаваться в подробности, то существует ионный канал TPRA1, активирующийся в результате воздействия едких газов, а также пикантных раздражителей вроде горчицы, васаби, перца и чеснока. В результате активации возникает нетипичная сенсорная реакция, включающая холодовую ноцицепцию, слезотечение, реже (при воздействии большого количества) слуховые галлюцинации, отек и раздражение верхних дыхательных путей, воспаление и боль. В ответ на повреждение тканей активируются чувствительные нервные окончания легких, желчного пузыря и других висцеральных и циркумвентрикулярных органов. Выделяются агенты воспаления, в т. ч. брадикинин, который вызывает острую боль. [Bautista D.M., Jordt S.E., Nikai T., et al, 2006] [Bessac B.F., Sivula M., von Hehn C.A., et al, 2008]

Поражающая способность

Согласно исследованию, минимальное количество CR, выводящее людей из строя, было в 8,2 раза меньше, чем CS. Также было установлено, что CR в 20 раз активнее CN и обладает меньшей поражающей способностью. [B. Ballantyne, D.W. Swanston, 1973, 1974] [R.H. Rengstorff et al, 1975].

Эффекты

На основе данных Куценко, 2004; Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, 1977; Sociedad Argentina de Pediatría; Minna Vesaluoma, Linda Muller, Juana Gallar et al, 2017.

Повышенная влажность и высокая температура окружающего воздуха усиливает проницаемость рогового слоя кожи для ирританта, что способствует усилению поражения. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004] Наиболее чувствительны к повреждениям тонкий эпидермис и веки, в то время как предплечье и кожа черепа облысевших мужчин менее чувствительны к повреждениям данного типа. [Zhai et al, 2004]

Характерной особенностью ирритантов является повышенная чувствительность на повторное воздействие. Например, бронхиальная гиперреактивность.
Бронхиальная гиперреактивность — состояние дыхательных путей, выражающееся в их повышенной реакции на различные химические, физические или фармакологические раздражители, когда бронхоспазм развивается в ответ на воздействие, не вызывающее такой реакции у большинства здоровых лиц [Reed C.T., Townley R.G., 1983].

Первая помощь и лечение

Первая помощь при отравлении ирритантами

Специфического антидота для веществ раздражающего действия не существует. [LJ Schep, RJ Slaughter, DI McBride, 2013]

Характер оказания первой помощи — поддерживающий. Основным требованием является наличие и использование средств индивидуальной защиты в зоне поражения.

После извлечения пострадавшего из зоны поражения, используется противодымная смесь: хлороформ, этиловый спирт по 40 мг, эфир 20 мл, нашатырный спирт 5 капель — в ампулах. При возникновении симптомов ампула вскрывается и закладывается под лицевую часть противогаза пострадавшего. Вдыхание данной смеси облегчает субъективные болезненные ощущения. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

Алгоритм оказания первой помощи:

Вывести пострадавшего из зоны поражения.
Удалить контаминированную одежду.
Успокоить пострадавшего. Большая часть симптомов проходит через 10–20 минут.
Вызвать скорую помощь.
Важно не позволять пострадавшему тереть глаза.
Оценить дыхательную функцию и пульс. Убедиться в возможности беспрепятственного дыхания. При необходимости проводить ИВЛ.
Промыть глаза холодной водой либо физраствором, если частички агента видны на конъюнктиве.
Промыть кожу водой, избегать использования мазей и окклюзионных повязок.
Назальные капли с вазоконстриктором при поражениях слизистой носа.
Кислород при дыхательной недостаточности. [Kenneth C. Fine, MD Richard H. Bassin, MD Michael M. Stewart, MD, MPH Elmhurst,1977] [National Institute for Occupational Safety and Health]

Лечение

Респираторные осложнения могут быть отсрочены до 24 часов. Поэтому важно проводить мониторирование дыхания у пациентов с выраженной респираторной симптоматикой либо имеющих в анамнезе бронхиальную астму. Также важно отслеживать офтальмологические эффекты на появление непрозрачности роговицы или ирита. [National Institute for Occupational Safety and Health]

Обязательны мероприятия, предупреждающие развитие токсического отека легких:

Снижение потребления кислорода (покой, назначение противокашлевых средств).
Борьба с гипоксией (ингаляция противовспенивающих средств, кислородотерапия).
Профилактика отека (применение стероидных противовоспалительных препаратов, антиоксидантная терапия).
Снижение ОЦК (форсированный диурез, жгуты на конечности).
Стимуляция сердечной деятельности.
Борьба с осложнениями (антикоагулянты, антибиотики). [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

При попадании в глаза и на слизистые оболочки важно не тереть места поражения. Рекомендуется промыть глаза и полость рта 2% раствором натрия гидрокарбоната либо обычной водой для уменьшения раздражения. При необходимости накладывается асептическая повязка. При стойком болевом синдроме применяются местные анестетики — 1% раствор дикаина либо 2% раствор новокаина, закапывать в глаза. Возможно использование наркотических анальгетиков — промедол. При выраженных вегетативных реакциях (слюнотечение, рвота, бронхорея, брадикардия, etc.) рекомендуется применение М-холиноблокаторов — атропина. При стойком бронхоспазме с целью первой помощи используются бета 2-адреномиметики — алупент используется для ингаляции по 0,65 мг, — и метилксантины — теофиллин в таблетках по 100–200 мг. [Куценко С.А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита, 2004]

Ожоги промывают большим количеством воды, прикладывают холод. Пузырные элементы прокалывают стерильной иглой так, чтобы неповрежденная покрышка сохранилась в качестве естественной повязки, а ее обрабатывают дезинфицирующими растворами. При некрозе проводится некрэктомия, наружно применяют ферменты, антибактериальные препараты, средства, стимулирующие регенерацию. [Чеботарев В.В., Тамразова О.Б., Чеботарева Н.В., Одинец А.В. Дерматовенерология: учебник для студентов высших учебных заведений, 2013]

При развитии дерматитов используют кортикостероидные и антигистаминные мази.

При попадании ирритантов внутрь и отравлении — целесообразно вызвать рвоту и провести зондовое промывание желудка 0,02% раствором перманганата калия, 25 г активированного угля принять внутрь [В.Н. Поздеев, С.А. Лосенок, 2004].

Заключение

Человечество шагнуло далеко вперед на пути познания. Грубо заточенные камни уступили место ножам и топорам. На смену жрецам пришли ученые. Наука, промышленность и война объединились тройственным союзом, который стал преображать мир. Совершенствование технологии изготовления и изучение эффектов позволили выявить относительно безопасный ирритант с низкой токсичностью. Но без отрицательного влияния вещества раздражающего действия бесполезны, а значит надеяться на их полную безопасность не представляется возможным. Поэтому важно запомнить пять простых шагов в оказании первой помощи пострадавшему от средств раздражающего действия:

Рецепторы кожи. Механизмы влияния холода на кожу

Господствующая точка зрения на существование отдельных рецепторов для тепла (окончания Рубини) и для холода (колбы Краузе) в последнее время стала подвергаться сомнению и сменяться теорией, согласно которой признается, что холод и тепло воспринимаются одними и теми же концевыми нервными аппаратами. Выразителем таких взглядов явился Быков. Основываясь на учении Павлова об анализаторах, он отводит в механизме возникновения температурных ощущений решающую роль коре головного мозга. Быков констатировал непостоянство и чрезвычайную изменчивость «точечных периферических рецепторов» и доказывал, что в восприятии тепловых и холодных раздражений играют роль более сложные процессы и целые комплексы нервных окончаний, а не одни колбы Краузе и окончания Рубини. Указывая на то, что организм человека сильнее воспринимает раздражение холодом, К. М. Быков объяснял это тем, что «холодовая рецепция в корковых связях значительно интенсивнее выражена, чем тепловая».

При действии на кожу кратковременными холодовыми раздражителями наблюдается повышение возбудимости нерва. При длительном и очень сильном воздействии холода наблюдается обратное явление — возбудимость и проводимость нервной ткани понижается и в ряде случаев полностью угнетается. В клинической практике известно явление успокоения болевых ощущений не только при непосредственном воздействии холодом на определенную область, в которой ощущается боль, но и при действии холода на соответствующий чувствительный нерв, при его поверхностном нахождении. Этим пользуются в хирургии для анестезирования и даже при производстве сложных операций.

Холодные умеренные процедуры вначале дают ощущение холода, которое сменяется ощущением тепла, бодрости, свежести. Длительные холодные процедуры могут вызвать явления перераздражения нервной системы с целым симптомокомплексом явлений — бессонницей, общим беспокойством и пр.

Тепловые процедуры первоначально успокаивают, а затем вызывают утомление, расслабление, сонливость. При более высокой температуре вялость и слабость через некоторое время сменяются чувством постепенно увеличивающегося возбуждения.

Действие водных процедур на сердечно-сосудистую систему отличается большим разнообразием и зависит от температуры воды, продолжительности и силы раздражения, от индивидуальных особенностей организма.

От скорости циркуляции крови в капиллярах и артериолах, от степени их наполнения зависит температура кожи. Температура крови оказывает свое влияние на центральную нервную систему, «а следовательно, и на соответствующие реакции.

Под влиянием тепловых водных процедур наступает расширение периферических сосудов, увеличивается кровоснабжение кожи, повышается ее температура, учащается пульс, снижается кровяное давление (если температура в последнем случае не переходит за пределы 40°. В противном случае кровяное давление способно вновь повышаться).

Под влиянием холодных процедур периферические сосуды сжимаются, кровоснабжение кожи снижается, падает ее температура. При длительном и очень интенсивном воздействии на организм холодных процедур сужение сосудов сменяется их расширением, причем расширяются только капилляры и мелкие вены, в то время как артериолы продолжают оставаться сильно суженными. Кожа в таких случаях делается на ощупь холодной и становится синюшной. При интенсивном воздействии холодных процедур сердечно-сосудистая система реагирует уменьшением числа сердечных сокращений, увеличением силы сокращений, лучшим наполнением пульсу и незначительным повышением кровяного давления.

Следует отметить положительное влияние водных процедур разных температур на капиллярное кровообращение, если принять во внимание, что в капиллярах происходит обмен между кровью и атмосферным воздухом, а также между кровью и тканями.

- Вернуться в оглавление раздела "Профилактика заболеваний"

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Система терморегуляции не имеет собственных специфических эффекторных органов, она использует эффекторные пути других физиологических систем (сердечно-сосудистой, дыхательной, скелетной мускулатуры, выделительной и др.). Эти эффекторные механизмы усиливают либо ослабляют процессы теплопродукции и теплоотдачи в организме в зависимости от температурных условий окружающей среды.

В термонейтральных условиях внешней среды баланс теплопродукции и теплоотдачи в организме человека для поддержания оптимальной температуры тела достигается преимущественно за счет изменения просвета сосудов поверхности тела под влиянием симпатического отдела вегетативной нервной системы. Увеличение симпатического тонуса вызывает сужение кровеносных сосудов, а его снижение — расширение сосудов. Это приводит соответственно к уменьшению или увеличению переноса тепла кровью от «ядра» тела к «оболочке» и его рассеивания во внешнюю среду физическими способами.

В условиях высокой внешней температуры для поддержания оптимального температурного баланса в организме человека включения механизма сосудодвигательных реакций может быть недостаточно. Если уровень средней интегральной температуры тела, несмотря на расширение поверхностных сосудов, превышает величину установочной температуры, происходит резкое усиление потоотделения. Эта реакция также контролируется симпатической нервной системой через выделение из окончаний нервных волокон ацетилхолина. Испарение влаги с поверхности тела и поведенческие реакции (например, обмахивание веером, включение вентилятора или кондиционера) приобретают в усилении теплоотдачи ведущее значение.

В условиях низкой внешней температуры основную роль для поддержания оптимальной температуры тела играет активизация процессов теплопродукции, особенно когда, несмотря на сужение поверхностных сосудов и минимальное потоотделение, уровень средней интегральной температуры тела человека становится ниже, чем величина «установочной точки». Уровень теплопродукции в организме контролируется нейронами заднего отдела гипоталамуса и осуществляется посредством соматических и симпатических нервных волокон, а также при участии ряда гормонов и биологически активных веществ. Так, при увеличении притока афферентных нервных импульсов от Холодовых рецепторов кожи в гипоталамус первоначально усиливается сократительный термогенез. Для этого от нейронов дорсо-медиальной области гипоталамуса через ядра двигательной системы среднего и продолговатого мозга поток эфферентных нервных импульсов поступает к мотонейронам спинного мозга. Последние осуществляют ритмическую посылку эффекторных нервных импульсов к скелетным мышцам шеи, туловища, проксимальных отделов конечностей. Первоначально это проявляется в увеличении амплитуды и частоты электромиографической активности этих мышц, росте их тонического напряжения, однако видимых сокращений данные мышцы при этом не совершает. При этом в терморегуляционный тонус последовательно вовлекаются мышцы подбородка, шеи, верхнего плечевого пояса, туловища, сгибатели конечностей. Повышенный тонус мышц придает телу характерную позу «сворачивание в клубок», которая уменьшает площадь поверхности тела, контактирующей с внешней средой, и снижает интенсивность теплоотдачи.

При продолжающемся охлаждении организма, когда начинается снижение его внутренней температуры (температуры «ядра»), повышение тонуса скелетных мышц переходит в качественно новое состояние — возникают непроизвольные периодические сокращения скелетной мускулатуры, получившие название холодовой дрожи. В этом случае совершается сравнительно небольшая механическая работа скелетных мышц, и почти вся их метаболическая энергия освобождается в виде тепла. Скорость метаболизма и теплообразования в мышцах при холодовой дрожи может возрастать в 5 раз по сравнению с метаболизмом и теплообразованием в них в условиях относительного покоя. В условиях холода благодаря активизации симпатической нервной системы через ее медиатор норадреналин стимулируется липолиз в жировой ткани. В кровоток выделяются и в последующем окисляются с образованием большого количества тепла свободные жирные кислоты. Под влиянием норадреналина и адреналина происходит быстрое, но непродолжительное повышение теплопродукции в организме человека. Более продолжительное усиление обменных процессов достигается под влиянием гормонов щитовидной железы — тироксина и трийодтиронина.

Если, несмотря на активацию обмена веществ, величина теплопродукции организма становится меньше величины теплоотдачи, возникает понижение температуры тела, получившее название гипотермии. Противоположное состояние организма, сопровождающееся повышением температуры тела,— гипертермия, имеет место в том случае, когда интенсивность теплопродукции превышает способность организма отдавать тепло в окружающую среду посредством имеющихся у него способов теплоотдачи.

Читайте также: