Вестибулотоксические яды

«Вальсирующий синдром» у мышей считается специфическим признаком вестибулотоксического действия некоторых ядов. В жизни «вальсирующие мыши» выглядят не так грациозно, как на картинке

Головокружение — это вестибулярное расстройство, при котором человеку кажется, что окружающие предметы вращаются, движутся или покачиваются. Головокружение часто сопровождается нарушением равновесия, атаксией, тошнотой, рвотой и потливостью.

ОВ вызывающие вестибулярные расстройства можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся препараты, вызывающие стойкую или необратимую деструкцию различных отделов вестибулярного аппарата: реснитчатых клеток внутреннего уха, мозжечка, ядер черепных нервов[25]. Такие поражения приводят к нарушению равновесия при движении, часто сопровождаются потерей слуха и для них не характерно головокружение. Примером таких вестибулотоксических ядов может служить IDPN (β,β'-иминодипропионитрил) и близкие по строению нитрилы[1–4], сероуглерод[8], этилдихлорарсин и иприты[8]. Действие этих ОВ на вестибулярный аппарат не является специфическим, а всего лишь одно из проявлений общетоксического действия на организм. Токсичные вещества этого типа относят к калечащим ОВ.

Вторая группа вестибулотоксических ядов вызывает кратковременное и преходящее расстройство центральных отделов вестибулярного аппарата, сопровождающееся сильным головокружением, тошнотой и рвотой. ОВ вещества этой группы относятся к инкапаситантам, наиболее изученным из них является TL 2636.

История создания и применения «лабиринтовых ядов»

В 1907 году известный немецкий врач и ученый Пауль Эрлих (Paul Ehrlich), проводил эксперименты с новым лекарством для лечения сонной болезни на основе мышьяка — Арсацетином (Arsacetin). После введения препарата, мыши начинали вести себя очень необычно — они бегали по кругу, словно кружились под неслышимые звуки вальса. П. Эрлих назвал такое поведение «Künstliche Tanzmäuse» — искусственный танец мышей. Препарат действовал удивительно долго — до девяти месяцев. Через два года П. Рётиг (P. Röthig) подтвердил дегенерацию вестибулярных нервов после введения арсацетина мышам[13].

Впервые термин «лабиринтовые яды» был использован французскими военными химиками по отношению к дихлордиметиловому и дибромдиметиловому эфирам. Эти два ОВ слезоточивого действия ограниченно применявшимся в I Мировую войну. В эксперименте на птицах и некоторых животных, они якобы вызывали у них вестибулярные расстройства и нарушения ориентации. В настоящее время нет достоверных данных, о том что эти соединения действуют аналогичным образом на человека. Это также касается описанных в этом разделе мышьякорганических «лабиринтовых ядов», большинство из них это обычные лекарственные препараты, которые даже при передозировке не всегда вызывают у человека вестибулярные нарушения и уж точно не могут быть использованы в качестве ОВ

Никотин

Были и другие кандидаты в отравляющие вещества, действующие преимущественно на вестибулярный аппарат человека. В качестве одного из них, в 1917–1919 годах в Великобритании изучали никотин[11]. Этот алкалоид был эффективнее многих из известных в те годы отравляющих веществ, достаточно всего 2 мг препарата, чтобы вызывать у некурящего человека нарушение чувства равновесия, головокружение, тошноту и рвоту[9]. Смертельная доза никотина для человека ранее вызывала много споров, но сейчас считается, что она не ниже 500 мг при приеме внутрь[10]. По меркам начала прошлого века, никотин даже можно было отнести к несмертельным ОВ. Самым важным достоинством никотина явялется его быстродействие. Когда в 50-60-х годах ветеринары начали применять никотин для иммобилизации диких животных, они обратили внимание, что уже через 30 секунд после инъекции из-за головокружения и нарушения зритеильной координации, животное не могло передвигаться[22].

В 1937 году ленинградский врач В. Ф. Ундриц в обзорной статье «О действии боевых отравляющих веществ (БОВ) на орган слуха» приводит примеры поражения вестибулярного аппарата, такими ядами как никотин, хлорпикрин и иприт, синильная кислота и сероводород. Но наиболее серьезные нарушения равновесия, сопровождающиеся головокружением, тошнотой и рвотой, описаны при отравлении производными мышьяка из группы БОВ рвотного и кожно-нарывного действий[8].

В 40-х годах итальянские токсикологи дополнили группу лабиринтовых ОВ еще одним производным мышьяка — Ацетарсолом (Acetarsole)[20]. Вероятно, они основывались на результатах опытов на животных, так как этот широко используемый лекарственный препарат не оказывает заметного побочного действия на вестибулярный аппарат человека.

Arsacetin

Acetarsole

Atoxyl

В 1948 году описан «Вальсирующий синдром» («Waltzing Syndrome») вызванный веществами из группы азотистых ипритов. Вальсирующий синдром — это состояние для которого характерны «повышенная двигательная активность, хорея с кратковременным прогибанием туловища и склонность бегать по кругу»[13]. Хорея — непроизвольные, быстрые, толчкообразные движения головы, конечностей и туловища.

В 1950-1951 годах было обнаружено избирательное токсическое действие на различные части внутреннего уха и центральные отделы вестибулярного аппарата еще двух мышьякорганических соединений — Дихлорфениларсоновой кислоты и Атоксила (Atoxyl). Это подтвердило избирательное действие препаратов мышьяка на орган равновесия[13].

В 1952 году французскими авторами описан «Syndrome tournant», или «вращательный синдром», вызванный IDPN, но отличающийся от «вальсирующего синдрома» тем, что мыши теряют способность плавать[19].

В 1957 году к IDPN приходит известность. В журнале «Science» опубликована статья, посвященная экспериментам с IDPN не только на мышах и крысах, но и попугаях, аквариумных рыбках и даже кузнечиках. В итоге авторы пришли к неожиданному выводу, что IDPN вызывает такие же эффекты, как и галлюциноген LSD-25, только длятся они всю оставшуюся жизнь[12].

Слева — вальсирующая мышь, справа — хореические подергивание головы у мыши при отравлении IDPN

В 1958 году в монографии К. Лоса, военного токсиколога из Восточной Германии, вещество IDPN описывается как «высокоэффективный психояд», вероятно, даже способный проникать через кожу[10]. На самом деле токсичность IDPN настолько низкая, что смертельная доза при нанесении на кожу человека, вероятно, будет в пределах десятков или даже сотен миллилитров[23].

В 1961 в британском экспериментальном научно-исследовательском центре химической защиты (CDEE) начаты испытания производных орипавина, которые избирательно нарушают работу вестибулярного аппарата, вызывая головокружение, тошноту, рвоту и нарушение координации движений. Действие новых инкапаситантов полностью обратимо — через сутки после отравления все симптомы исчезают безо всяких последствий[18].

В 1968 году английские химики признали нецелесообразным дальнейшее изучение производных орипавина, из-за их полной непригодности в качестве инкапаситантов.

В 2001 году в журнале «The Observer» появилась статья «Полицию вооружат усыпляющими дротиками», в которой упоминалось о возможности использования TL 2636 для снаряжения такого оружия.

В 2002 году Центральное разведывательное управление США рассекретило информацию о разработке химического оружия в Ираке. В отчете ЦРУ, среди уже известных традиционных ОВ исследованными иракскими учеными, встречается и упоминание о «3,3'-иминодипропионитриле (IDPN) — веществе, редко упоминаемом в качестве химического оружия, и которое, по утверждению Ирака, он исследовал как психохимическое ОВ. Имеются ограниченные экспериментальные данные демонстрирующие, что IDPN оказывает широкий спектр неврологических и общефизиологических эффектов при введении лабораторным животным в довольно больших дозах. Маловероятно, что это соединение когда-либо проходило стадию исследований или производилось в значительных количествах»[5].

Производные орипавина

История открытия. В начале 60-х, в то время когда американские военные токсикологии сосредоточили свое внимание на изучении психотомиметиков LSD-25 и BZ, ученых из британского Экспериментального научно-исследовательского центра химической защиты (CDEE) в Портон Дауне больше интересовали физикохимикаты — вещества, вызывающие у человека временные физические нарушения, такие как слепоту, параличи, рвоту, падение артериального давления.

Вещество TL 2636

В феврале 1961 года в Центр химической защиты поступили для испытаний первые образцы сверхмощных опиоидных анальгетиков из группы производных орипавина, известных также как «соединения Бентли». Предварительные опыты показали, что по силе действия вещества превосходят морфин в 1 000–1 0000 раз. Как и все опиоиды, помимо выраженного обезболивающего действия, производные орипавина вызывают эйфорию, тошноту и летаргическое состояние.

Неожиданно у одного из производных орипавина обнаружился необычный эффект на вестибулярный аппарат человека. Один из сотрудников лаборатории случайно проглотил микроскопическое количество вещества под шифром TL 2636, как выяснилось позже — около 0,003 мг/кг. Менее, чем через 30 мин он почувствовал сильнейшее головокружение, тошноту и рвоту, возникающую при движении. Несколько часов он был совершенно беспомощен и полностью пришел в себя только через 8 часов, после короткого сна.

Клиническая картина отравления

TL 2636. Как показали дальнейшие эксперименты на добровольцах, прием внутрь TL 2636 в дозе 0,002-0,003 мг/кг вызывал жестокий приступ «морской болезни», сопровождающийся кратковременной эйфорией, головокружением, сильной тошнотой и нарушением координации движений продолжительностью 12 часов и более. Все эти явления нарастали при попытках двигаться или изменить положение тела. Такая доза не вызывала изменений ЭКГ и артериального давления, но несколько снижала температуру. Лечения обычно не требовалось. При увеличении дозы свыше 0,01 мг/кг эти симптомы усиливались, отмечалось снижение артериального давления. Симптомы отравления сохранялись дольше, в течение 30-36 часов.

При внутривенном введении для выведения из строя было достаточно в 10 раз меньшей дозы TL 2636, при этом даже инъекция 0,0001 мг/кг препарата вызывала у испытуемых «серьезное неудобство» .

В 1965 году в Портон Дауне были начаты эксперименты по ингаляционному воздействию TL 2636, в ходе которых выяснилось, что при вдыхании TL 2636 для выведения человека из строя доза вещества была в 4-8 раз ниже, чем при приеме внутрь. После выкуривания сигарет, содержавших 3-4 мг TL 2636 все испытуемые ощущали сильное головокружение и тошноту, у более чем половины добровольцев наблюдалась многократная рвота.

В 1968 году были проведены испытания TL 2636 в полевых условиях подтвердившие его слабую эффективность как инкапаситанта, шестеро из семи испытуемых после приема 0,15 мг были способны выполнить боевую задачу, но эффективность их действий была в 2 раза ниже, чем в контроле. Увеличение дозировки могло бы привести к «неприемлемо высокому риску летального исхода», так как смертельная доза у TL 2636 всего лишь в 10 раз больше выводящей из строя. Поэтому английские исследователи вынуждены были признать, что дальнейшее изучение TL 2636 «может иметь только академический интерес», но тем не менее его испытания в Портон Дауне продолжались до 1972 года.

Для дальнейшего изучения были отобраны четыре наиболее активных соединения, получивших коды — TL 2636, TL 2696, TL 2833 и TL 3046. Исследования этой группы отравляющих веществ в CDEE были масштабными даже для времен Холодной войны, они продолжались более 10 лет и в них приняли участие 141 доброволец[21].

TL 2696. При внутривенном введении в дозе 0,00025 мг/кг вызывает у человека тошноту и умеренное головокружение длительностью около 5 часов.

TL 2833. Производное орипавина оказывающее «нокаутирующий» эффект на человека.

TL 3046 Об этом соединении известно очень мало. Основной симптом отравления — головокружение. В открытой литературе встречаются упоминания о его рвотном действии.

Лечение отравлений. Так же как и в случае отравления другими наркотическими анальгетиками применяют специфический антидот — налорфин.

IDPN

Сегодня известно большое количество веществ, оказывающих прямое токсическое действие на вестибулярный аппарат, которое носит неспецифический и необратимый характер, вызывая дегенеративные изменения волосковых клеток кортиева органа. Это такие вещества как, аллилнитрил, цис-кротононитрил[1,2], цис-2-пентененитрил[3] и некоторые другие. Из них в качестве отравляющего вещества рассматривался только 3,3'-иминодипропионитрил, или IDPN.

3,3'-иминодипропионитрил (IDPN)

После введения крысам IDPN оказывает угнетающее действие на ЦНС, которое через 5-6 дней сменяется так называемым «вальсирующим синдромом» — возбуждением с характерным непрерывным бегом по кругу и вращательными движениями головы[6]. Похожее поведение в норме встречается у породы японских вальсирующих мышей и обусловлено генетическим дефектом вестибулярного аппарата. Нет никаких оснований полагать, что IDPN будет действовать подобным образом на человека.

Интерес к этому веществу был вызван заявлением Ирака об исследовании IDPN в качестве вероятного психохимического ОВ. В отчете ЦРУ (2002) говорится, что «в больших количествах IDPN влияет на память, двигательный контроль, массу тела, мышечный тонус, мочеиспускание, слух, обоняние и общую активность; может быть причиной врожденных дефектов; и, на клеточном уровне, вызывают у крыс эффекты, аналогичные тем, которые наблюдаются при АБС (боковом амиотрофическом склерозе, известном также как болезнь Лу Герига»)[5]. Токсикологические исследования IDPN проводились и в чешской Военно-медицинской академии[7].

Единственным достоинством IDPN, как отравляющего вещества, можно считать простой и дешевый способ получения путем реакции жидкого аммиака с акрилонитрилом[16]

Токсические дозы IDPN исчисляются десятками (если не сотнями) миллиграмм, применение его в военных целях невозможно[5,23].

В настоящее время IDPN и производные тебаина в качестве веществ временно выводящих из строя не рассматриваются.

Другие вестибулотоксические вещества

Наиболее подробно в медицинской литературе описаны вестибулярные нарушения, вызванные органическими растворителями (толуол, ксилол, трихлорэтилен, этилбензол), аминогликозидными антибиотиками (Гентамицин, Тобрамицин и др.) и препаратами платины (Цисплатин и Карбоплатин)[24]. Как правило, нарушение равновесия лишь одно из множества побочных эффектов этих веществ, возникающее вследствие отравления, передозировки или повышенной чувствительности.

Одним из необычных представителей вестибулотоксичных лекарственных препаратов является тетрациклиновый антибиотик Миноциклин (Minocycline), который в 84% случаев вызывает головокружение после приема 1–2 доз препарата[35].

Очень сильное головокружение отмечается при криминальных отравлениях нейролептиком клозапином: «Сами пациенты описывают свои ощущения как выраженное, быстро нарастающее головокружение, вынуждающее их садиться на корточки или даже приводящее к падению из-за потери равновесия с последующей утратой ясного сознания»[26].

Также головокружение является одним из симптомов отравления гипотензивными каннабиноидами и каппа-опиоидными психотомиметиками (CL 110,393, LPK-26[31,32]).

Физические способы нарушения равновесия у человека

Фликкерное головокружение, известное также, как эффект Буча, названный по имени врача, впервые описавшего симптомы дезориентации, головокружения и тошноты, возникающие под воздействием ярких вспышек света, частотой от 1 до 20 Гц. В 50-х годах др. Буча принимал участие в расследование нескольких необъяснимых случаев крушения вертолетов, которые, как оказалось, были вызваны воздействием на пилота стробоскопическим эффектом от медленно вращающихся лопастей винта на фоне солнца.

Впервые стробоскопическое оружие применили британские войска для подавления массовых беспорядков в Калькутте в 1946 году, когда во время столкновений между индуистами и мусульманами погибло болеее четырех тысяч человек. На подавления мятежа были брошены британские танки, переоборудованные в мощные прожекторы, испускающие узкий пучок света силой почти 13 млн. кандел. Специальный затвор перекрывал луч два раза в секунду, что соответствует частоте импульсов в 2 Гц [28].

Эксперименты, проведенные на авиабазе ВМC США в Рим Филде, в 1963 году еще раз подтвердили тот факт, что пульсирующий свет способен вызвать не только временное ослепление, но и головокружение, тошноту и ощущение нереальности. Наиболее неприятной для человека была частота 15–17 Hz, при силе свет 1 млн. кандел и длительности вспышки 10 микросекунд[27]. В 1964 году работы в этом направлении были продолжены компанией Melpar Inc, совместно с Химической лабораторией исследований и разработок Эджвудского арсенала[27].

Слева — британский танк M3 Grant времен Второй мировой войны с установленным в башне прожектором с силой света 13 млн кандел, Справа — портативный поисковый прожектор фирмы Peak Beam Systems с почти такой же силой света — 12 млн. кандел

С тех пор было разработано и даже принято на вооружение армии и полиции несколько модификаций ослепляющего оружия. Эффект от применения большинства из них приводил лишь к временной утрате зрения, но были и такие, что вызывали более серьезные психофизические расстройства — головокружение, тошноту и нарушение ориентации в пространстве. В качестве примера можно привести две нелетальные разработки такого типа оружия.

Первую технологию начала разрабатывать компания Peak Beam Systems в 2007 году, по контакту с армией США. Мощный ксеноновый сторбоскоп планировалось размещать на беспилотных летательных аппаратах. Особенностями устройства является прямоугольная форма модуляции световых импульсов большой мощности, что «вызывает достаточное ослепление, дезориентацию и другие психофизические эффекты даже при дневном свете и на значительном расстоянии». Позже работы над проектом были засекречены[33]. Мощные сторбоскопы этой компании входили в комлект Стандартного дистанционно управляемого боевого модуля (CROWS II) , вместе с зеленым лазером и «звуковой пушкой». Видимо, одного лишь стробоскопа для нейтрализации противника оказалось недостаточно.

Устройство и принцип работы LED Incapacitators
Демонстрация работы LED Incapacitator

Слева — устройство и принцип работы LED Incapacitator (LEDI), справа — демонстрация действия LEDI

Вторая интересная разработка, получившая название LED Incapacitator, или сокращенно LEDI, использует матрицу цветных светодиодов, хаотично меняющих частоту, интенсивность и цвет вспышек[34]. Такое беспорядочное мигание, по мнению разработчиков, не дает мозгу приспособиться. Первые оптимистичные заявления среди эффектов такого оружия, кроме обычного ослепления, упоминали головокружение и рвоту, за что журналисты даже прозвали LEDI «блевотным фонариком». В 2007 году LEDI признали лучшим изобретением года по версии журнала TIME[37], а к 2010 году планировалось вооружить им тысячи полицейских, пограничников и национальных гвардейцев[36]. Но как оказалось, характеристики устройства не соответствовали заявленным, никакой рвоты он не вызывал и эффективность его была недостаточной для выведения из строя. Сейчас, спустя более чем 10 лет, о LEDI уже никто не вспоминает.

Слева — комплекс визуально-оптических помех 5П42 «Филин» состоящий на вооружение ВМФ России, справа — непиротехническая светошумовая граната разработанная компанией Nanohmics, Inc

Слишком переоцененной оказалась и российская система оптико-электронного подавления корбельного базирования «Филин», которую рекламировали как супероружие, способное «подавлять лазерные дальномеры инфракрасного диапазона, приборы ночного видения, а также системы наведения противотанковых управляемых ракет на дальностях до 5 километров». После критики зарубежных и российских экспертов, возможности Филина сократили до борьбы с пиратами и диверсантами, так как испытания показали, что «каждый пятый доброволец ощутил на себе галлюциногенный эффект, а около половины испытателей отметили признаки дезориентации в пространстве, а также тошноту и головокружение». На самом деле галлюцинациями просто посчитали «пятно света, которое плавает перед глазами», а такие «галлюцинации» известны каждому, кого хоть раз фотографировали с фотовспышкой.