A toxinológia az állati, növényi és mikrobiális eredetű mérgek tulajdonságait és a mérgezésük által okozott toxikus folyamatokat vizsgáló tudomány. A toxikológia szekciójának , valamint interdiszciplináris tudománynak tekinthető [11]. Egyes toxinok felvételét, eloszlását, anyagcseréjét a szervezetben, valamint hatásmechanizmusát, valamint felhasználásuk meglévő és lehetséges módjait a katonai toxikológia tanulmányozza, mivel ezek a mérgek vegyi és biológiai fegyverként is használhatók ( botulinum ). toxin , stb.), valamint mérgező anyagok szabotázs és terrorista célokra [2,3,4,8]. Ugyanakkor a természetes mérgeket ( toxinokat ) széles körben használják az orvostudományban [9].
Az állattoxikológia, a fitotoxinológia, a mikroorganizmusok toxinológiája a toxinológia fő részei (összetevői), amelyek az állatok, növények és a fertőző betegségek kórokozóinak mérgek ( toxinok ) általi legyőzése miatti toxikus folyamatokat, illetve ezeknek a mérgeknek a kémiai természetét , azok kémiai természetét vizsgálják. toxikokinetika és toxikodinamika [11]. A toxin alapú biológiai fegyverek tömegpusztító fegyverek, és az 1925. évi Genfi Jegyzőkönyv szerint tiltják őket [1] .
A zootoxinológia a toxinok tulajdonságait, valamint a protozoa (Protozoa), a szivacsok (Spongia), a coelenterates (Coelenterata), a férgek (Vermes), a puhatestűek (Mollusca), a pókfélék (Arachnida), a rovarok (Insecta) mérgeinek toxikokinetikáját és toxikodinamikáját vizsgálja. ), százlábúak (Myriapoda), tüskésbőrűek (Echinodermata), halak (Halak), ciklostomák (Cyclostomata), kétéltűek (Amphibia), hüllők (Reptilia), emlősök (Mammalia) [11].
A toxikológusok (toxinológiával foglalkozó szakemberek) számára a tetrodotoxin , a saxitoxin , a palytoxin , a batrachotoxin és a kígyóméreg a legnagyobb érdeklődésre tartanak számot [3,8]. A tetrodotoxin megtalálható a tengeri halak (fugu, gubacshal, gubacshal) nemi mirigyében és számos más állat szervében. A saxitoxin magas koncentrációban található meg a Sacidomus giganteus és mások tengeri haslábúkban, amelyek a Dinoflagelata egysejtű flagellátot tartalmazó planktonnal együtt kapják. Palythoa caribaerum korallpolipokból izolált palitoxin. A batrachotoxin megtalálható a leveles hegymászó nemzetségbe tartozó mérgező békák egyes fajainak bőrmirigyében, egyes új-guineai madarakban) [2,8,10,11]. Ezen toxinok LD 50 -értéke rágcsálók esetében 0,15 és 8 µg/kg között van. Ezek a mérgek megzavarják az ionok mozgását a szinaptikus membránokban [2,3,8,11]. Így a palytoxin élesen fokozza a kationok felszabadulását az axonális és posztszinaptikus membránokból. Ennek a méregnek görcsös hatása van, amelyet bénító állapot vált fel [2,11,12]. A tetrodotoxin és a saxitoxin gátolja a kationok felszabadulását a szinaptikus membránok ioncsatornáiból . Ezekkel a toxinokkal való mérgezés esetén a harántcsíkolt izmok bénulása görcsös szindróma nélkül alakul ki [2,8,12]. A kígyómérgek curare -szerű (például az aspid családba tartozó Bungarus multicinctus kígyó bungarotoxinjai ), hematovazotoxikus és egyéb hatások [2,13].
A mikrobiális eredetű mérgek közé tartoznak szinte az összes kórokozó mikroorganizmus toxinjai: a patogén klostrídiumok, amelyek a végtagok lágy szöveteinek, a törzs, az emberi agy anaerob fertőzését, valamint az emberek és állatok egyéb fertőző betegségeit okozzák (ε-toxin - Clostridium perfringens, β). -toxin és leukocidin - Clostridium perfringens , exotoxin - Clostridium oedematoides), liszterellózis (Listeria monocytogenes toxin), diftéria, enterocolitis (enterotoxin A), tüdőgyulladás (Streptococcus pneumoniae), kolera toxin (cholerogén) kórokozói [7,14) stb. ,15].
A különböző törzsek botulinum baktériumainak (Clostridium botulinum) exotoxinjai két bipolimer keveréke - a neurotrop α-toxin (polipeptid) és a hemagglutináló α-toxin (glikoprotein). A neurotróp összetevőket botulinum toxinoknak nevezik. Jelenleg hétféle botulinum toxin (A, B, C, D, E, F, G) ismeretes, amelyek a különböző törzsek botulinum baktériumainak exotoxinjainak részét képezik. Minden típusú botulinum toxin hasonló az emlős szervezetre gyakorolt káros hatás jellegét tekintve, bár az elsődleges szerkezetükben, a toxikus hatás mértékében és az immunogén tulajdonságaiban némileg eltérnek egymástól. Emberre különösen veszélyesek az A, B, E és F típusú botulinum toxinok, amelyek közül a legnagyobb toxicitás az A típusú botulinum toxin A színtelen tűk formájában izolált kristályos neurotróp A típusú α-toxin egy két - körülbelül 150 ezer Da molekulatömegű doméngömb, amely legfeljebb 1500 aminosavat tartalmaz. A botulinum toxin toxicitása két domén (A és B) hatásának köszönhető, amelyek egy diszulfidhídon kapcsolódnak egymáshoz. A botulinum toxin gátolja a neurotranszmitter felszabadulását (kiszabadulását, felszabadulását) a szinaptikus hasadékba, aminek következtében az interneuronális (neuromuszkuláris) átvitel megszakad. Bénító hatás van. A botulinum toxinok perifériás és centrális izomrelaxánsok tulajdonságait mutatják [14,15]. A botulinum toxin LD 50 értéke 5 × 10 -6 mg/kg (egerek, szubkután), emberben az LD 50 5 × 10 -5 mg/kg (orális) [8]. 1975-ben az A típusú botulinum toxint az amerikai hadsereg „XR agent” kódnéven [3,4,8] vette át. A toxin biológiai természete ellenére az "XR-ágens" a vegyi (nem pedig biológiai) fegyverek egy összetevőjére utal [2,3,4]. Használhatják tömegpusztító fegyverek elemeként olyan országok, amelyek nem írták alá a vegyi fegyverek fejlesztésének, előállításának, felhalmozásának és használatának tilalmáról, valamint megsemmisítésükről szóló 1993. évi egyezményt ,
A tetanuszbacillus (Clostridium tetani) exotoxinjai két biopolimer keverékei: a neurotróp tetanospasmin (amely központi eredetű görcsöket okoz) és a hematotrop tetanolizin (amely elpusztítja az eritrocita membránokat). A tetanospasmint amorf és kristályos állapotban kaptuk. Ez egy kétdoménes gömböcske, 1279 aminosavból áll. A domének (A és B) egyetlen diszulfidhíddal kapcsolódnak egymáshoz. A B-domén biztosítja a toxin transzportját a szervezetben, a biocélpont (a gerincvelő és az agytörzs gátló neuronjainak preszinaptikus membránjai) "felismerését", majd az ezt követő befogadást a membrán meghatározott helyein. A legnagyobb veszélyt a tetanospasmin jelenti, amelynek hatása magyarázza a tetanusz káros hatásait, amelyet mind maga az exotoxin, mind az azt termelő baktériumok okoznak [8,14,15]. A tetanospasmin LD 50 értéke 5 × 10 -6 mg/kg (egerek, szubkután), az LD 50 emberben 3,4 × 10 -3 mg/kg (orális). Ha az egereket szubkután injektálják egy LD 50 -nel , az elhullás 3-4 napon belül következik be, 500 LD 50 esetén pedig 1 napon belül [8].
A Staphylococcus exotoxinok biopolimerek keverékei. A staphylococcus exotoxinok mérgezést okozó képessége (katonai célokra történő felhasználás esetén károsító képesség) az enterotoxinok jelenlétével függ össze összetételükben (görögül enteros - bél), ami gasztrointesztinális mérgezést okoz az érintett (mérgezett) személyben, ami átmeneti cselekvőképtelenséghez vezet. munkaerő. A legaktívabbak a Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) különféle törzsei (A, B, C1, C2, D, E, F) által termelt staphylococcus enterotoxinok. Ezek a baktériumok széles körben elterjedtek a természetben, és rezisztens aerobok. Élelmiszer-staphylococcus mérgezés esetén az exotoxinok toxikodikamika a hemolizinek hatásának köszönhető, amelyek az eritrocita membránok lízisét okozzák; exfoliatinek, amelyek hozzájárulnak az intercelluláris folyadék globuláris fehérjéinek elpusztításához; enterotoxinok, amelyek szelektíven megzavarják a vékonybél epitéliumán áthatoló vérkapillárisok falának permeabilitását, ugyanakkor stimulálják az agy hányásos központját (a gag-reflexekért felelős). A látens periódus 0,5-6 óra, ezt követően az elváltozás alábbi tünetei jelentkeznek: hasi fájdalom, fokozott nyálfolyás, hányinger, hányás, kontrollálhatatlan véres hasmenés (hasmenés); a vérnyomás fokozatos csökkenése, általános gyengeség, a testhőmérséklet csökkenése; a vérnyomás éles csökkenése, a központi idegrendszer aktivitásának depressziója, mély hipotermia (35 ° C alatt). A lézió tünetei azonosak az exotoxin szervezetbe jutásának bármely útján (inhaláció, szubkután, orális). [14,15].
A por formájú exotoxin (B típusú Staphylococcus aureus által termelt) katonai és terrorista célokra használható fel a munkaerő egy napra vagy hosszabb időre történő ideiglenes munkaképtelenné tételére [8].
A mikotoxinok (a görög μύκης, mykes, mukos - „gomba” szóból; τοξικόν, toxikon - „méreg”) a mikroszkopikus gombák (penészgombák) toxikus metabolitjai, amelyeket a külső környezetbe bocsátanak ki. Növényeken, talajban, élelmiszerekben, valamint táptalajokon mesterséges termesztés mellett fejlődnek. Jelenleg mintegy 250 különféle mikroszkopikus gombafaj ismert, amelyek több mint 100 toxikus metabolitot termelnek [8, 15]. A rozsos anyarozs-alkaloidokat tartalmazó liszt fogyasztása súlyos károkat okozott a szervezetben, ami járvány jellegű volt. Szinte minden növény szubsztrátként szolgálhat a növekedéshez és a mikotoxinok későbbi képződéséhez. Ez megteremti a környezet szennyeződésének lehetőségét, ami emberek sérüléséhez vezethet. A mikotoxinok katonai célokra érdekesek [8]. A leggyakoribb és legaktívabb mikotoxinok fő típusai: helyettesített kumarinok (aflatoxinok, ochratoxinok); trichotecének; alkaloidok (lizergsav származékai); pirán származékok (citrinin, patulin) [8].
Az aflatoxinokat az Aspergillus nemzetségbe tartozó patogén gombák termelik. Ezeknek a gombáknak a természetes szubsztrátja a földimogyoró, a kukorica, egyéb magvak és hüvelyesek, a gyapotmagok, a különféle diófélék, egyes gyümölcsök és zöldségek. Az aflatoxinok kémiailag szubsztituált kumarinokból vagy furokumarinokból származnak. Az aflatoxinok kristályos anyagok, amelyek olvadáspontja 200 °C felett van. Gyakorlatilag nem semmisülnek meg a szennyezett élelmiszerek szokásos technológiai vagy kulináris feldolgozása során [8]. Az aflatoxinok LD 50 értéke különböző állatok esetében 0,3-18 mg/kg (szájon át). Hepatotróp, karcinogén, mutagén, teratogén és immunszuppresszív hatásuk van [8].
Az ochratoxinok A, B és C izokumarinok, amelyek peptidkötéssel kapcsolódnak az L-fenilalaninhoz. Először Dél-Afrikában izolálták. Nefrotoxikus, teratogén és karcinogén hatásuk van. Akut hatás esetén a gyomor-bél traktus és a máj érintett. Az LD 50 különböző állatok esetében 3-13 mg/kg (szájon át) [8].
Jelenleg több mint 40 trichotecén mikotoxin ismeretes (amelyek termelői főleg a Fusarium nemzetségbe tartozó mikroszkopikus gombák). A természetes trichotecének színtelen kristályos anyagok, amelyek olvadáspontja 130-230 °C. A T- 2 toxin LD50 -értéke egereknél 5,2 mg/kg (IM), 7,0 mg/kg (orális). A trichotecének nem gyorsan ható toxinok. Ha halálos dózisú T-2 toxint adnak be patkányoknak, az elhullás 8 óra elteltével következik be, és a károsodás első jelei 6 óra elteltével figyelhetők meg. A trichotecén mikotoxinok a test minden szervére és rendszerére hatással vannak, teratogén és rákkeltő hatásúak. Leginkább a központi idegrendszer érintett. Az akut mérgezés tünetei: hasmenés, hányinger, hányás, testhőmérséklet csökkenés, csökkent motoros aktivitás. Egy nappal később a súlyos mérgezés utáni állapothoz hasonló állapot lép fel. Az úgynevezett "részeg kenyér" (mikotoxinok által érintett gabonából készült) hosszan tartó használata során az emberek kimerültséget, látásvesztést és mentális zavarokat tapasztalnak. Állatoknál a mérgezés jellegzetes tünetei a takarmányozás megtagadása (különösen sertéseknél és lovaknál), fokozott ingerlékenység, majd gyengeség és a reflexek gátlása [8].
A gabonatermékeket szennyező Claviceps purpurea gomba által termelt mikotoxinok által okozott mérgezés a legrégebbi ismert emberi és állati mikotoxikózis. A Claviceps purpurea számos (több mint 150 fajt) vadon élő és termesztett gabonaféléket fertőz meg, beleértve a rozst, az árpát, a zabot és a búzát. Ezek a mikotoxinok főként a lizergsav származékai (körülbelül 30 vegyület). A görcsös klinikai formát görcsös szindróma és hasmenés kíséri. A gangrén formával száraz gangréna alakul ki, a lágy szövetek kilökődése, és gyakran az egész végtagok (gyakran az alsók) az ízületi ízületek helyén. A toxicitás változó, és az ergotoxinok LD50 -értéke eléri a 40 mg/kg-ot (ip, egér) [8].
A citrinint először 1931-ben izolálták a Penicillum citrinum tenyészetből. Sárga kristályos anyag, olvadáspontja 170-171 °C. A citrinin gyakran megtalálható az élelmiszer-alapanyagok és takarmányok (búza, árpa, zab, rozs, földimogyoró, kukoricadara) természetes szennyezőjeként. A citrinin kifejezett nefrotoxikus hatással rendelkezik. A patulint először a Penicillum patilum tenyészetből izolálták. Erősen mérgező, mutagén és rákkeltő. A patulintermelő gombák elsősorban a gyümölcsöket (leggyakrabban az almát) és egyes zöldségeket érintik. A mérgezés a gyomor-bélrendszer, a tüdő, a máj, a vese és a lép károsodásával jár. Az LD 50 patulin egereknél 10-15 mg/kg (szubkután injekció) [8].
Rengeteg különböző növényfaj létezik, amelyek különböző toxikokinetikával és toxikodinamikájú toxinokat tartalmaznak. A növényi mérgek közé tartoznak az alkaloidok és glikozidok , valamint számos különböző típusú kémiai vegyület (az egyszerűektől - a HCN vagy az FCH2COOH - a fehérjékig és peptidekig). Ezek közül sokat gyógyszergyártásra használnak, azonban számos méreganyag katonai célú felhasználására is van lehetőség [1,5,6].
A ricin egy növényi eredetű toxoalbumin. A ricinusmag héjában található (0,1%). A ricinusolaj előállítása után megmaradt sütemény 3% ricint tartalmaz. A ricin halálos dózisai különböző állatok esetében 1-100 µg/kg [3,4,8]. A ricin 18 aminosavból áll, amelyek két polipeptidláncot alkotnak. Piridingyűrűn keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A hatásmechanizmus a sejten belüli toxinmolekula pusztulásával és a riboszómákat (60-S alegységeket) érintő A-lánc felszabadulásával, az információs, transzfer RNS, aminoacil-transzport RNS szintetáz, fehérje faktorok működésével függ össze. részt vesz a polipeptid lánc szintézisében, valamint ennek a folyamatnak a befejezésében. A ricin blokkolja a riboszómákon képződő polipeptidláncok megnyúlását, ami a fehérjeszintézis megsértését eredményezi a sejtben, ami a sejt halálához vezet [4]. A ricin szervezetbe kerülése után 18-24 órával vérzéses enterocolitis lép fel , majd gyengeség, láz, látásélesség zavar, görcsök jelentkeznek. A második-harmadik napon bénult állapot alakul ki és halál következik be. A méreg vörösvértest-agglutinációt okozhat, ami a mikrokeringés megzavarásához vezet a különböző szervekben [3,4,8].
Az abrin egy rendkívül mérgező fehérje, amely az indiai édesgyökér magvakban található. Valamivel mérgezőbb, mint a ricin, de sokkal kevésbé hozzáférhető [8].
A dél-amerikai indiánok által a Chondodendron tomentosum kérgéből nyert nyílméreg curare a modern vegyes fegyverek előfutára . A vázizmok bénulását, a látás- és halláselemzők diszfunkcióját okozza. A curare méreg alapú vegyületeket széles körben használják az orvostudományban, vadállatok befogására és katonai célokra [5,8].
Az akonitin a kék birkózó növényből (Aconite) kivont alkaloid. A náci Németország koncentrációs tábori foglyai, akiket aconitin golyók sebesítettek meg, két órán belül meghaltak az idegbénító típusú súlyos mérgezés következtében [16].
A katonai célokra felhasználható növényi eredetű toxinok közé tartozik a sztrichnin , brucine , bibuculin , pikrotoxin [8].
A Cerberus (Cerbera odollam) a kutrovye családból (Apocynaceae) meglehetősen gyakori növény, amelynek hazája Indiának számít. Azonban Vietnamban, Kambodzsában, Srí Lankán, Mianmarban és a Csendes-óceán trópusi szigetein is terem. Indiában a Cerbera odollamot othalanga maramnak (othalanga maram) vagy tamilul kattu aralinak (kattu arali) hívják. Keleten elterjedési területe Francia Polinéziára korlátozódik. A Cerbera odollam minden része erősen mérgező, azonban a toxin legnagyobb mennyisége a magolajban található. A magolaj tartalmazza a cerberin alkaloidot, amely szerkezetében hasonló a digoxinhoz, a digitálisz (digitalis) toxinjához, valamint a glikozid cerberozidhoz. Ezek a mérgek az enzim alfa alegységével kölcsönhatásba lépve gátolják a sejt Na+/K+ -ATPázt. A nátriumionok sejten belüli felhalmozódása az intracelluláris kalcium növekedéséhez vezet. A cerberin és a cerberosid a szívverés fokozatos lelassulását okozzák egészen a teljes leállásig. A halál 3-4 órával azután következik be, hogy a méreg bejutott a szervezetbe. A legaktívabb toxin a cerberin. Sőt, ha nem tudták, hogy az áldozatok Cerberust használnak, gyakorlatilag lehetetlen meghatározni a szívmegállás okát [17].