Высокая биологическая активность и широкое распространение фосфорорганических соединений (ФОС) определяют большую частоту и тяжесть отравлений этими высокотоксичными агентами вплоть до смертельных исходов. Патогенез смертельных отравлений ФОС связывают с необратимым ингибированием ацетилхолинэстеразы (АХЭ) — гидролитического фермента, который катализирует гидролиз нейромедиатора ацетилхолина (АХ). При отравлении ФОС происходит накопление АХ. Вследствие возбуждения всех холинореактивных систем развиваются симптомы интоксикации, которая имеет полиорганный характер, включая все жизненно важные системы. В наименьшей степени при лечении больных с отравлением ФОС уделяют внимание коррекции кардиотоксического действия этих соединений.

Цель исследования — выявление морфологических эквивалентов кардиотоксического действия ФОС.

Материал и методы

Провели судебно-медицинское исследование 110 трупов лиц в возрасте от 19 до 60 лет (мужчин в 3 раза больше, чем женщин), умерших от острого отравления ФОС в сроки от 1—2 ч до 33 сут в токсикологических отделениях стационаров. Вскрытие проводили через 2—12 ч после наступления смерти. Из них 67,3% пострадавших отравились карбофосом, 27,2% — хлорофосом; в 5,5% случаев вид ФОС не уточнен. Доза принятого ФОС составила от 50 до 200 мл концентрированных растворов, принятых перорально. Биохимическим методом [1] выявили резкое снижение активности холинэстеразы в сыворотке крови (до 0,0083—0,18 мкмоль/(с·л) и АХЭ в эритроцитах (до 0,4722—0,8889 мкмоль/(с·л).

Все пострадавшие поступили в стационар в тяжелом и крайне тяжелом состоянии (отравление II стадии — гиперкинез и судороги, III стадии — паралич). Отметили коматозное состояние (43%) или сопор (8%), миоз (84%), спонтанные миофибрилляции и другие проявления токсической миопатии (82%), острую дыхательную и сердечно-сосудистую недостаточность (100%) и другие синдромы (см. таблицу).

Основные синдромы и некоторые лабораторные данные отравления ФОС в различные сроки смерти потерпевших в стационаре

При химико-токсикологическом исследовании (ХТИ) крови и мочи (107), а также перитонеальной жидкости (3) в 1-е сутки поступления в стационар карбофос обнаружили у 74, хлорофос у 30, а у 6 пострадавших вид ФОС не определили. Концентрация ФОС у 32 (29%) пострадавших составила в крови от 0,015 до 0,05 г/л, в моче от 0,012 до 0,044 г/л. В 71% случаев выявили следы ФОС (из-за позднего поступления в стационар).

Проводили антидотную терапию (атропина сульфат), введение реактиваторов холинэстеразы, дополнительно — реанимационные мероприятия и симптоматическое лечение.

Изменения функции сердечно-сосудистой системы проявлялись брадикардией (пульс 30—40 в минуту), которая после массивной атропинизации сменялась тахикардией. У 105 (95%) пострадавших выявили токсическую миокардиодистрофию. На электрокардиограммах (ЭКГ) — блокада ножек или пучка Гиса, нарушение предсердно-желудочковой и внутрижелудочковой проводимости, желудочковая тригеминия и межпредсердная блокада, одиночные предсердные или желудочковые экстрасистолы, фибрилляция желудочков, признаки гипоксии миокарда, диффузные мышечные изменения и признаки гипокалиемии.

Для исследования сердца использовали традиционные макро- и микроскопические, а также гистологические, гистохимические и гистоэнзимологические методы.

Забор материала производили из передней стенки левого желудочка и мест локализации проводящей системы сердца [2]. Одну часть биоматериала фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина и жидкости Карнуа, другую замораживали в жидком азоте при температуре –196 °C. Для гистологических исследований срезы окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по методу Ван-Гизона, железным гематоксилином по методу Гейденгайна. Срезы изучали с помощью светооптической микроскопии и в поляризованном свете. Окрашенные по методу Гейденгайна срезы исследовали методом стереологической морфометрии [3].

Гистохимические показатели жирового и углеводного обмена определили в 110 наблюдениях, а при раннем вскрытии 45 трупов — содержание рибонуклеиновой кислоты (РНК), которую выявляли реакцией Эйнарсона с использованием галлоцианинхромовых квасцов. Предварительная инкубация параллельных срезов в растворе ДНКазы позволила подтвердить специфичность реакции и выявить в цитоплазме клеток распределение только РНК. Для обнаружения липидов препараты окрашивали суданом III. Гликоген исследовали ШИК-реакцией по методу Мак-Мануса с контролем диастазой.

Гистоэнзимологические исследования включали количественное определение АХЭ, щелочной фосфатазы (ЩФ), кислой фосфатазы (КФ), сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и НАДФ-диафоразы.

Активность АХЭ выявляли прямым тиохолиновым методом [4]. Для проверки специфичности реакции использовали ингибитор АХЭ фосфакол.

Локализацию и активность ЩФ исследовали методом азосочетания [5]. Стереоморфометрически определили объемную долю функционально активных капилляров сердца. Активность и локализацию СДГ и NADPH-диафоразы устанавливали с помощью реакций тетразолиевого сочетания по методу Nachlas [5]. Локализацию и активность КФ определяли универсальным методом одновременного азосочетания Barka, Anderson [6].

Количественный спектрофотометрический анализ активности АХЭ, ЩФ, КФ, СДГ и NADPH-диафоразы осуществляли плаг-методом на цитофлюориметре типа «ЛЮМАМ-И3» с использованием зонда диаметром 0,1 мм и фотометрической насадки ФМЭЛ-1А. Интерферентные фильтры выделяли из монохроматического светового потока в интервале длин волн в пределах максимума полосы поглощения света окрашенным продуктом реакции: для АХЭ — 520 нм, ЩФ — 540 нм, КФ — 550 нм, СДГ и NADPH-диафоразы — 570 нм. Вычисляли коэффициент пропускания t. Коэффициенты пропускания в величины оптической плотности D пересчитывали по таблицам [7]. Полученные морфометрические и цитофотометрические показатели обрабатывали методом вариационной статистики.

Результаты и обсуждение

При светооптической микроскопии срезов сердца, окрашенных гематоксилином и эозином и пикрофуксином по методу Ван-Гизона во всех случаях отравления наблюдалась белковая дистрофия волокон, которую А.П. Авцын и В.А. Шахламов [8], а также В.С. Пауков и В.А. Фролов [9] рассматривают как неспецифическое проявление токсического поражения сердца.

При исследовании этих же срезов сердца в поляризованном свете, а также в срезах, окрашенных по методу Гейденгайна, наблюдали первичный глыбчатый распад, контрактуры I, II, III степеней, миоцитолизис, т.е. тяжелые дистрофические, некробиотические и некротические изменения кардиомиоцитов (КМ). Эти методы позволили выявить изменения КМ в ранние сроки смерти в токсикогенной стадии отравления.

Гистостереоморфометрия срезов сердца, окрашенных по Гейденгайну, позволила определить степень альтерации КМ. Наибольшая объемная доля необратимых изменений КМ (контрактуры III степени и первичный глыбчатый распад) отмечалась в токсикогенной стадии отравления: их объемная доля составляла 35—50%, в то время как в соматогенной стадии —26—38%.

Изменения, указывающие на нарушение углеводного обмена, развивались в КМ параллельно с дистрофическими и некробиотическими процессами. При смерти в токсикогенной стадии отравления происходило полное исчезновение гликогена из волокон сократительного миокарда и проводящей системы сердца. В соматогенной стадии отравления только в 18 (30%) из 60 наблюдений имелись единичные гранулы гликогена, что указывало на неполное восстановление гликогенового обмена даже при длительных сроках переживания. Следует отметить, что наряду со специфической реакцией на гликоген встречались участки КМ с диффузной неспецифической положительной ШИК-реакцией. Эти участки соответствовали местам коагуляционного некроза волокон.

Установлено снижение содержания локализованной в цитоплазме КМ рибосомальной фракции РНК, причем это снижение, как и степень нарушения гликогенового обмена, совпадали с глубиной альтеративных изменений КМ. В токсикогенной стадии отметили почти полное исчезновение РНК, а в соматогенной — постепенное медленное восстановление. Даже при самых длительных сроках наблюдения (33 сут) полного восстановления содержания РНК не происходило.

Нарушений липидного обмена не выявили. На моделях очаговых некробиотических изменений миокарда показано, что количество липидных включений в клетках с изменениями, ведущими к некрозу, значительно меньше, чем в «переживающих» КМ [10, 11]. В наших наблюдениях преобладающими изменениями КМ были некробиотические и некротические.

При цитоспектрофотометрии (цитофотометрии) в первые несколько часов после смерти установили, что в токсикогенной стадии отравления ФОС активность АХЭ была резко угнетена и составляла в синапсах 7%, цитоплазме нейроцитов 3—7%, в нервных волокнах 7—8%, через 4—12 ч после смерти — соответственно 36, 27—33 и 27—33%, через 12—48 ч — 63, 34—48 и 34—41% соответственно. В случаях смерти в соматогенной стадии через 3—9 сут активность АХЭ составила соответственно 73, 53—67 и 30—60%, а через 10—33 сут — 95, 58—78 и 34—62%. Следовательно, даже при самых длительных сроках наблюдения (33 сут) не происходит полного восстановления активности АХЭ в холинергических структурах сердца. Выявленное резкое и стойкое угнетение активности АХЭ в большинстве исследованных структур сердца может свидетельствовать о влиянии этих процессов на изменение сердечного ритма. Это совпадает с данными L. Rossi [12], показавшего, что при синусовой тахикардии и аритмии структура специфического миокарда синусно-предсердного (синусного) узла сохранена, тогда как перинодальная иннервация его значительно повреждена. Следовательно, L. Rossi склоняется к такому же мнению, что важную роль в процессе проводимости играет иннервация проводящей системы сердца.

Таким образом, обнаруженное угнетение активности АХЭ в холинергических структурах, расположенных вблизи синусного узла, может быть одной из причин нарушения проводимости, наблюдаемого при острых отравлениях ФОС, и свидетельствовать о прямом воздействии ФОС на проводящую систему сердца.

Активность ЩФ определяли в мембранных структурах эндотелиоцитов микроциркуляторного русла сердца. При смерти в токсикогенной стадии отравления активность ЩФ была снижена и достоверно повышена объемная доля функционально активных капилляров. Е.К. Балашова и соавт. [13] указали на способность некоторых ФОС избирательно сорбироваться на поверхности эндотелия капилляров. Все это не позволяет исключить прямого влияния ФОС на структуру стенки капилляра.

Активность КФ оказалась угнетена только в токсикогенной стадии отравления. Если иметь в виду, что КФ локализуется в лизосомах и эндоплазматической сети [14], то участки пониженной активности КФ, по-видимому, могут соответствовать местам наиболее интенсивных деструктивных процессов, на которые и был израсходован фермент.

При смерти в токсикогенной стадии активность СДГ и NADPH-диафоразы в первые часы была повышенной, через 12 ч нормализовалась, а в соматогенной стадии резко увеличилась. Вместе с тем повышение активности этих ферментов еще не является свидетельством нормализации окислительно-восстановительных процессов. Ряд авторов [15—17] указывают, что увеличение их активности может быть «ложным» в связи с выходом этих ферментов из разрушенных митохондрий в цитоплазму.

Результаты гистоэнзимологических исследований показали, что острые отравления ФОС приводят к поражению основных ферментных систем сердца с нарушением окислительно-восстановительных, энергетических, каталитических процессов в КМ, транспортных процессов в эндотелии капилляров и ацетилхолинового обмена в холинергических структурах сердца. Такие изменения сочетаются с деструктивными процессами в волокнах, нарушением углеводного обмена и снижением содержания РНК.

Выводы

1. Выявлены морфологические, в том числе гистоэнзимологические признаки кардиотоксического действия ФОС в токсикогенной и соматогенной стадиях отравления: резкое угнетение активности АХЭ во всех холинергических структурах сердца; дистрофические, некробиотические и некротические изменения КМ и миоцитов проводящей системы сердца; резкое снижение или исчезновение гликогена; снижение содержания цитоплазматической РНК; различные варианты чередования фаз пониженной, нормальной и повышенной активности ЩФ, КФ, СДГ и NADPH-диафоразы.

2. При смерти в токсикогенной стадии отравления ФОС объемная доля КМ с необратимыми изменениями (контрактуры III степени и первичный глыбчатый распад) составляла 36—50%, в соматогенной стадии 26—38%.

3. В токсикогенной стадии отравления ФОС активность АХЭ в холинергических структурах сердца была резко угнетена: не превышала 7—8% в синапсах, цитоплазме нейроцитов, нервных волокнах. В соматогенной стадии отравления активность АХЭ постепенно увеличивалась, максимально в синапсах, но даже при максимальных сроках наблюдения (10—33 сут) не превышала соответственно 95, 78 и 62%.

4. В токсикогенной стадии отравления ФОС активность КФ была сниженной, СДГ и NADPH-диафоразы превышала показатели в группе сравнения, а ЩФ в эндотелиоцитах капилляров сердца находилась на уровне контрольных показателей. В соматогенной стадии отравления активность ЩФ вначале была снижена, а к 9—10-м суткам нормализовалась, как и показатели активности КФ, в то время как активность СДГ и NADPH-диафоразы существенно возросла. Активность СДГ и NADPH-диафоразы в миоцитах проводящей системы сердца в токсикогенной стадии отравления ФОС была резко угнетена, а при смерти в соматогенной стадии активность этих ферментов соответствовала показателям в группе сравнения.

5. При смерти пострадавших в соматогенной стадии отравления ФОС судебно-медицинские эксперты для доказательства этого диагноза наряду с клинико-лабораторными данными в качестве дополнительного объективного критерия могут использовать установленные морфологические проявления кардиотоксического действия ФОС.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.