Фермент АХЭ гидролизует АХ на уксусную кислоту и холин. Без этого невозможен нормальный процесс передачи нервного импульса в холинергическом синапсе. Истинная АХЭ находится преимущественно в эритроцитах и нервной ткани. Является ферментом, синтезируемым печеночными клетками (определение активности АХЭ в сыворотке крови широко используется при отравлении ФОС и заболеваниях печени – острый гепатит, цирроз печени и др.). На активном центре АХЭ имеется два активных участка: анионный и эстеразный. Анионный выполняет ориентирующую роль, способствует сближению субстрата с ферментом и обеспечивает нужную ориентацию молекулы АХ на активной поверхности холинэстеразы. На эстеразном участке фермента АХЭ протекает собственно гидролиз АХ.
Таким образом, в итоге реакции взаимодействия АХЭ с ацетилхолином образуется ацетилированный фермент – непрочное соединение, быстро подвергающееся гидролизу с образованием холина, уксусной кислоты и интактного фермента, готового к взаимодействию с новой молекулой субстрата. Эта ферментативная реакция расщепления молекулы АХ происходит с высокой скоростью (60–90 мс).
Знание механизма расщепления субстрата АХЭ важно для понимания реакции угнетения фермента фосфорорганическими ядами (рис. 2). В молекуле ФОВ присутствует группировка Р=О:, которая своей поляризацией напоминает карбонильную (С=О:) группу ацетилхолина. Сдвиг электронов в сторону кислорода создает на атоме фосфора дефицит электронной плотности и тем самым облегчает его взаимодействие с атомом кислорода гидроксильной группы (-ОН) серина, образующего эстеразный участок фермента АХЭ. В результате этого взаимодействия происходит разрыв связи между фтором и фосфором, причем фосфорсодержащая часть яда присоединяется к ферменту, а фтор, соединившись с атомом водорода, образует фтористый водород (HF).
Взаимодействие между ФОВ и АХЭ является сложной многоступенчатой реакцией. Сначала образуется обратимый комплекс ФОВ с энзимом (ХЭ + ФОВ ХЭ • ФОВ), который существует считанные доли секунды, затем происходит фосфорилирование с образованием прочного фосфорилированного энзима и продукта реакции – остатка фосфорорганического ингибитора. Эта реакция протекает в течение 1,5 – 2 часов. Через 4–5 часов фосфорилированный энзим подвергается «старению», которое почти исключает возможность его дефосфорилирования (необратимое соединение). Эта реакция приводит к необратимому угнетению каталитической функции АХЭ, накоплению эндогенного АХ и непрерывному возбуждению холинореактивных систем организма.
Еще более сильное антихолинэстеразное действие оказывают ФОВ типа Vx-газов, которые благодаря наличию аминотиоловой группы (R1-S-CH2-CH2-N+-R3) соединяются не только с эстеразным, но и с анионным участком фермента.
Таким образом, взаимодействие фермента с ФОВ проходит по тому же механизму, что и с ацетилхолином. Взаимодействие ацетилхолина, зарина и VX с активным центром АХЭ показано на рис. 2.
Рис. 2. Схема взаимодействия ацетилхолина, зарина и фосфорилтиохолина с активным центром АХЭ При остром отравлении ФОВ существует определенная (хотя и не полная) корреляция между степенью угнетения активности АХЭ и тяжестью интоксикации.
Механизмы неантихолинэстеразного действия ФОВ. Антихолинэстеразный механизм действия ФОВ является ведущим, но не единственным. Из других неантихолинэстеразных механизмов действия наиболее важным является действие ФОВ на холинорецепторы. Поскольку и холинорецепторы, и холинэстераза адаптированы к одному и тому же нейромедиатору, ингибиторы холинэстеразы могут проявить активность и по отношению к холинорецепторам. Этим объясняется, что тяжесть клиники не всегда строго параллельна степени подавления активности АХЭ.
ФОВ способны вызывать сенсибилизацию ХР по отношению к ацетилхолину, что объясняет рецидивы клиники поражения через много дней после контакта с ФОВ, когда яда в организме уже не обнаруживается. ФОВ приводят к ускоренному высвобождению АХ из синаптических пузырьков, повышению его концентрации на пресинаптической мембране, где обнаружены М-холинорецепторы.
Возбуждение пресинаптических структур ведет к ускоренному выбросу АХ.
Помимо действия на холинореактивные структуры ФОВ, в высоких дозах, обладают прямым повреждающим действием на клетки различных органов и тканей (нервной системы, печени, почек, системы крови и т. д.), в основе которого лежат общие механизмы цитотоксичности: нарушение энергетического обмена клетки; нарушение гомеостаза внутриклеточного кальция; активация свободнорадикальных процессов в клетке.
Патогенез интоксикации.
Пусковым механизмом практически всех симптомов, развивающихся при интоксикации ФОВ, является перевозбуждение никотиновых и мускариновых холинергических синапсов, локализованных в центральной нервной системе и на периферии.
М-холинорецепторы расположены:
1. в постсинаптической мембране клеток эффекторных органов у окончаний постганглионарных парасимпатических волокон;
2. нейроны вегетативных ганглиев (М-ХР нейронов вегетативных ганглиев локализуются вне синапсов);
3. ЦНС (кора, ретикулярная формация);
4. Симпатические нервные окончания потовых желез;
Выделяют М1-ХР (ЦНС, вегетативные ганглии), М2-ХР (сердце), М3-ХР (гладкие мышцы, экзокринные железы). Для упрощения рассмотрения эффектов речь будем вести о М-ХР.
Н-холинорецепторы расположены:
1. в постсинаптической мембране ганглионарных нейронов у окончаний всех преганглионарных волокон (в симпатических и парасимпатических ганглиях);
2. мозговое вещество надпочечников;
3. синокаротидная зона;
4. концевые пластинки скелетных мыщц;
5. ЦНС (нейрогипофиз).
По мере угнетения активности АХЭ во всех холинергических синапсах начинает накапливаться медиатор АХ. В результате резко повышается тонус парасимпатических нервов и возбуждаются все Ми Н-холинореактивные системы (таб.1).
| Мускариноподобное действие | Никотиноподобное действие | Центральное действие |
|---|---|---|
| Глаза – миоз, спазм аккомодации. ухудшение зрения вдаль и в темноте | Мускулатура – слабость, фибрилляции мышц, скованность, затем общая мышечная слабость, слабость дыхательной мускулатуры | Головная боль, страх, напряженность, возбуждение, бессонница |
| Легкие – бронхоспазм, одышка, удушье, бронхорея. Сердце – брадикардия. гипотензия | Сердце – тахикардия, гипертензия (симпатические ганглии, надпочеч-ники). | Тремор мышц, атаксия. Нарушение сознания. тонико-клонические судороги. |
| Органы пищеварения – саливация, тошнота, рвота, спазмы, тенезмы, понос. Повышенная потливость. Сокращение матки и мочевого пузыря | - | Центральное нарушение акта дыхания, сердечной деятельности. |
Особое значение в патогенезе интоксикации придают гипоксии, носящей смешанный характер. В результате бронхоспазма, бронхорреи, угнетения дыхательного центра и слабости дыхательной мускулатуры развивается расстройство легочной вентиляции, что приводит к недостаточному насыщению артериальной крови кислородом и формированию гипоксической гипоксии.