Капля смерти: как работают нервно-паралитические вещества

Фермент Ацетилхолинэстераза — основная мишень ингибирования фосфорорганическими соединениями, такими как нервно-паралитические агенты и пестициды. 3D моделирование. Shutterstock

Несколько лет назад бывший российский шпион Сергей Скрипаль и его дочь попали в больницу в Солсбери в критическом состоянии из-за воздействия неизвестного отравляющего вещества. После того, как они оба были обнаружены без чувств, полиция и медики английского города были подняты на уши.

Места, которые ранее посещали Скрипали, были оцеплены стражами правопорядка, а медицинские специалисты в специальных костюмах экстренно провели дезинфекцию. Позже было установлено, что Скрипаль и его дочь стали жертвами действия нервно-паралитического вещества из семейства фосфорорганических ядов, которое получило название «Новичок».

На этом прецеденты отравления ингибиторами ацетилхолинэстеразы не закончились. По предположениям специалистов данными веществами были отравлены, как минимум шесть человек. Последней жертвой ядов этой категории стал лидер российской оппозиции Алексей Навальный.

Хотя новости об отравлениях «Новичком» регулярно появляются в мировых СМИ, использование этих веществ привело к смерти только в одном случае. Это далеко не самый токсичный яд в истории. Куда более опасные вещества можно встретить в природе или найти в химических лабораториях, где ранее их активно разрабатывали для создания смертоносного оружия.

Яды — оружие на все времена

Когда людей просят назвать самый опасный яд, они обычно вспоминают о цианиде, мышьяке или стрихнине. Вещества опасные, но давно «вышедшие из моды». Мышьяк был опасным оружием еще несколько веков назад. Смертельную дозу подсыпали человеку, которого хотели убить.

После приема яда внутрь, жертва начинала страдать от диареи, рвоты и болей в животе, а ее нервная система постепенно угнеталась. Эффект действия мышьяка напоминал признаки холеры, поэтому убийца мог с легкостью замаскировать свое покушение под вспышку заболевания, которое было так распространено в то время.

Мышьяк, как и цианиды активно используется в сельском хозяйстве для уничтожения грызунов. Интересно, что абсолютно все соли синильной кислоты ядовиты. Стрихнин тоже относится к первому классу опасности. В сравнении с мышьяком и цианидом, для летального исхода его нужно намного меньше. Смертельная доза этого вещества составляет всего 1 мг на 1 кг массы тела. Яд вызывает судороги и остановку дыхания.

Все эти яды были известны человеку давно. Их активно использовали не только в благих целях, но и для устранения врагов. Например, с именем Борджиа связана старая легенда о яде кантарелла, который выделяет шпанская мушка и жуки-навозники. Отравляющие вещества в любые времена были отличным методом быстрого устранения конкурентов в политических интригах.

В отличие от наркотиков, которые нелегально продаются в даркнете, нервно-паралитические вещества нельзя изготовить на собственной кухне. Для синтеза ядов этого класса необходима дорогостоящая лаборатория, которая оборудована специальной техникой.

Сегодня существует две классификации ядов: по их действию и по происхождению. Отравляющие вещества могут оказывать воздействие на мозг, почки, сердце, печень, мышцы и кровь, нервную систему. Чтобы отравиться мышьяком, человек должен употребить его вместе с жидкостью или пищей внутрь в определенной дозировке. При регулярном потреблении продуктов, которые содержат это вещество (например рис) в больших концентрациях, стандартная дозировка может даже не привести к летальному исходу.

А что, если для отравления, которое неизбежно приведет к смерти, яд даже не нужно глотать или вдыхать? Достаточно просто капнуть мизерную дозировку на кожу, и жертву ждет мучительная смерть от удушья.

Нервно-паралитические яды — это категория крайне опасных высокотоксичных веществ. Их использование было запрещено в 1993 году международной Конвенцией о запрещении химического оружия. Самый опасный класс этих ядов был впервые синтезированы в Германии.

Склад химических отходов в бочках. Shutterstock

Халатность, которая привела к новому открытию

Представители группы нервно-паралитических веществ были впервые обнаружены в ходе исследований пестицидов. Они принадлежат к группе фосфорорганических химических веществ (сокращенно «ФОС»). Сегодня уже были открыты сотни ядов этого класса. Большинство из них могут причинить вред организму посредством ингибирования ферментов из группы холинэстеразов, которые играют важную роль в процессах регулирования активности центральной нервной системы у животных.

Пестициды «ФОС» менее токсичны для человека, поскольку они были разработаны специально для воздействия на насекомых. Именно поиски эффективно средства для борьбы с вредителями подтолкнули ученых к открытию нервно-паралитических веществ.

В начале прошлого века в составе инсектицидов использовался никотин. Это вещество было довольно дорогим, поэтому немецкие исследователи задались целью найти более дешевый аналог. Нервно-паралитические вещества были открыты совершенно случайно.

С 1934 года в лаборатории конгломерата IG Farben в Леверкузене группа ученых под руководством химика Герхарда Шрадера занималась разработкой новых видов инсектицидов. Исследователи проводили эксперименты с фосфорорганическими соединениями. Они эффективно уничтожали насекомых, угнетая их нервную систему, что вызывало остановку дыхания и смерть. Через два года в ходе исследований Шрадер соединил хлорокись фосфора с диметиламином, этанолом и цианистым калием. В результате этого эксперимента ученый получил совершенно новый этиловый эфир диметиламида цианофосфорной кислоты. Вещество оказалось невероятно эффективным.

Немецкие исследователи проводили эксперименты на вшах, которых новое средство уничтожило полностью. Оно получило название «табун».
Эксперименты продолжались, но в скором времени в лаборатории произошел опасный инцидент из-за халатности персонала. Емкость, в которой содержался табун, оказалась неплотно закрытой. Часть вещества пролилась и попала на рабочий стол. На тот момент в лаборатории было только два человека — сам руководитель проекта и его лаборант.

Пары табуна подействовали уже через несколько минут. Оба ученых начали задыхаться. Помимо спертости дыхания яд вызвал головокружение, слабость, сужение зрачков. Тогда никто из ученых не умер, но обоим на восстановление пришлось потратить почти месяц.

Куда большую опасность для человека и животного представляет небольшой представитель южноамериканской фауны — лягушек из семейства древолазов. На коже маленькой лягушки содержится около 500 мг яда, а человеку для смертельного исхода достаточно всего 2 мг на 1 кг веса. Вещество попадает в организм через кожу, поэтому к лягушкам нельзя прикасаться.

В довоенной Германии действовал закон, обязывающий исследователей оповещать правительство о любых разработках, которые могли использоваться в военных целях. Когда Шрадер пришел в себя, он сразу же отправил письмо с образцами открытого вещества в отдел химического оружия Управления вооружений сухопутных сил в столице. Вскоре химик получил приглашение для демонстрации табуна в действии, после чего все данные о его исследованиях были засекречены.

Шрадера перевели в другую лабораторию, которая находилась в Вуппертале. Здесь группа исследователей продолжила свои эксперименты, которые привели к синтезу еще более опасного вещества — изопропилового эфира метилфторфосфоновой кислоты. Он был назван зарином по первым буквам фамилий химиков, работавших над его открытием. Впоследствии было открыто еще несколько токсичных фосфорорганических химических веществ — зоман, циклозарин.

Флаг Организации по запрещению химического оружия (ОЗХО) Гаага, Нидерланды. Shutterstock

Конфликт с гуманизмом

По приказу немецкого руководства был построен химический завод «Хохверк» для промышленного производства химических боеприпасов, начиненных табуном. Проблемы так и сыпались на персонал еще до запуска предприятия на полных мощностях.

Вещество, как и его компоненты, разъедали стенки реакционных камер. На заводе было зафиксировано несколько сотен несчастных случаев с летальными исходами. Персонал получал смертельные дозы яда при неосторожном обращении с оборудованием и экипировкой. Прорыв трубы, по которой транспортировался табун, привел к смерти пятерых рабочих. Яд был в жидком состоянии, но все равно пропитал респираторы сотрудников, которые в скором времени скончались.

В довоенной Германии действовал закон, обязывающий исследователей оповещать правительство о любых разработках, которые могли использоваться в военных целях.

Хотя у немецкого руководства были в распоряжении невероятно опасное химическое оружие, они так и не применили его в ходе военных действий. Возможно просто не успели, хотя сегодня есть предположения о том, что табун, зарин и зоман использовались в концлагерях.

Уже после войны исследования нервно-паралитических веществ продолжили уже американские, английские, советские и швейцарские ученые. Наибольших успехов достигли англичане. Специалисты британской компании Imperial Chemical Industries сумели создать очень эффективный пестицид — сложный эфир тиофосфорной кислоты. Он получил название «амитон». Промышленное производства яда закончилось, едва успев начаться.

У яда был один существенный недостаток — он был слишком токсичным, что делало вещество бесполезным для сельского хозяйства. Использование амитона было опасным не только для вредителей, но и для домашнего скота и человека. Его нельзя было использовать в качестве инсектицида, но английские химики продолжили свои исследования. Амитон стал всего лишь очередной ступенькой лестницы. которая вела к открытию куда более опасного нервно-паралитического вещества.

Структура молекул боевоего отравляющего вещества «Новичок». Shutterstok

Новое поколение: от VG до «Новичка»

Исследования пестицидов продолжались. Над созданием нового поколения нервно-паралитических ядов параллельно в разных странах работали химики Дж. Ф. Ньюман, Ларс-Эрик Таммелин, Ранажит Гош. Амитон стал первым в новом классе веществ, которые стали называть V-агентами. Сам он получил название VG.

Разработки британских химиков значительно превосходили по эффективности немецкий бутан, зарин и зоман. На основе амитона ученые Imperial Chemical Industries создали нечто более эффективное и опасное. Бесцветная маслянистая жидкость, которая не имеет запаха — именно так выглядит один из самых токсичных ядов в мире.

Те, кому довелось его понюхать, говорят, что вещество все же отдает легкими фруктовыми нотками. Это запах примесей, а не самого яда. Чтобы отравиться им, не нужно глотать или вдыхать пары. Человеку достаточно просто капнуть 0,01 грамма яда на любой участок кожи. Крошечная доза вещества проникает в организм через кожные покровы, вызывает паралич, остановку дыхания и смерть.

Британцы синтезировали его в 1955 году. Вещество получило сложное название S-2-диизопропиламиноэтиловый О-этиловый эфир метилтиофосфоновой кислоты. Уже через несколько лет все разработки были переданы специалистам из США. Британцы с помощью такого обмена получили содействие американцев в создании стратегических ядерных сил. В США новому яду дали более лаконичное название — VX.

Эксперимент с нервно-паралитическим веществом VX на кроликах. Армия США. Видео Национальго архива. 18+

Как и амитон, нервно-паралитическое вещество было слишком токсичным и использоваться в сельском хозяйстве не могло. Хотя химики прекрасно знали о высокой токсичности своей разработки, ее разрушительная сила стала очевидной 13 марта 1968 года. В результате случайности произошла утечка небольшого количества яда на армейском полигоне химического оружия в американском штате Юта. VX полностью уничтожил отару из 3000 овец, которые паслись в долине на расстоянии 27 миль (43,4 км) от места происшествия. VX — нервно-паралитическое вещество, которое эффективно ингибирует холинэстеразы. Эти ферменты вызывают нарушения в метаболизме ацетилхолина, что приводит к фатальным изменениям в работе ЦНС. По официальной версии, именно с помощью VX в 2017 году в Куала-Лампуре был убит старший брат Ким Чен Ына.

В 1963 году советские химики открыли вещество, которое имело схожие свойства. Над проектом трудились три известных ученых — Ия Шилакова, Леонид Соборовский, Сергей Ивин. Новый яд был похож на VX, поэтому помимо официального названия Р-33, его часто именуют «советским V-газом» и «русским VX».

Вплоть до окончания Холодной войны обе стороны этого противостояния вели активные химические разработки нервно-паралитических ядов.
По неофициальным данным, в конце прошлого века в СССР также начались разработки того самого яда, который всколыхнул мировое сообщество, подобно атомной бомбе. О создании «Новичка» рассказывали химики, которые якобы работали над этим проектом, но стоит подчеркнуть, что эта информация не является официальной.

Рицин — еще один невероятно токсичный белковый яд растительного происхождения, который был использован для убийства болгарского диссидента Георгия Маркова.

Предположительно «Новичком» были отравлены Скрипали, Алексей Навальный, Емельян Гебрев, Иван Кивелиди, Андрей Железняков. Из-за этого семейства ядов, к которому относится три токсических агента, впервые с 1993 года были внесены изменения в список запрещенных химических веществ, утвержденный Конвенцией о запрещении химического оружия.

Цветение касторовых бобов (клещевины). Жмых от производства касторового масла служит основой для получения выскотоксичного вещества рицин. В виде белого порошка. Depositphotos

Природа, как лучшая химическая лаборатория

В отличие от наркотиков, которые нелегально продаются в даркнете, нервно-паралитические вещества нельзя изготовить на собственной кухне или в гараже, из-за их токсичности даже в небольших количествах. Для синтеза ядов этого класса необходима дорогостоящая лаборатория, которая оборудована специальной техникой.

Не менее опасные яды со схожим эффектом встречаются и в природе. Например, от тетродотоксина, который содержится в крови рыб семейства иглобрюхов, ежегодно умирают по меньшей мере 50 японцев. Жители Страны восходящего солнца любят полакомиться рыбой фугу. Это дорогой деликатес, который подают во всех престижных ресторанах Японии.

Практически все внутренние органы рыбы содержат смертельную дозу этого вещества. После рыбной ловли ее разделывают специалисты, которые предварительно проходят обучение и получают специальную лицензию. Печень и икру фугу сразу же выбрасывают, а тушки тщательно промывают, чтобы отравленная кровь не пропитала мясо.

Хотя специалисты хорошо знают свое дело, от ошибок никто не застрахован. Японцы периодически умирают после употребления фугу. Яд блокирует натриевые каналы мембран нервных клеток, что вызывает паралич мышц и остановку дыхания. Спасти человека после отравления практически невозможно. Противоядия от тетродотоксина не существует, но теоретически человек может выжить, если его своевременно подключить к ИВЛ и выждать время, пока яд будет выведен из организма.

Тетродотоксин может метаболизироваться, а натриевые каналы мембран нервных клеток способы восстановить свою работу. Этот яд также содержится в крови у осьминогов и некоторых видов бразильских лягушек, но они к деликатесам не относятся, поэтому вызывают смерть реже, чем рыба фугу.

Еще более опасным веществом является ботулотоксин, который сейчас активно используются в медицине и косметологии. Это самый токсичный яд органического происхождения в мире. При отравлении веществом у людей и животных развивается болезнь ботулизм, во время которой происходят нарушения в работе нервной системы.

Нейротоксин имеет белковую природу и классифицируется на девять типов. Самый распространенный из них — тип А. Для отравления организма достаточно 1 нг (нанограмм) на 1 кг массы организма. По сути это сильнодействующие яды, но их нервно-паралитический эффект используется для лечения некоторых заболеваний и разглаживания мимических морщин у тех, кто сошелся в смертном бою со старостью.

Радиоизотоп полоний 210, которым убили Александра Литвиненко, чрезвычайно токсичен даже в количествах менее миллиардной грамма. Вещество убивает жертву с помощью радиации, которая уничтожает чувствительные биомолекулы, такие как ДНК, и убивает клетки. Его период полураспада составляет около месяца. Именно за такой срок происходит разложение только половины проглоченного вещества. Человек, которого отравили полонием 210 умирает долго и мучительно.

В начале прошлого века в составе инсектицидов использовался никотин. Это вещество было довольно дорогим, поэтому немецкие исследователи задались целью найти более дешевый аналог.

Наверное каждый хотя бы раз видел в фильмах племена южноамериканских индейцев, которые выходят на охоту сор специальными стрелами. Их наконечники смазываются смертельным ядом. В некоторых областях Южной Америки местные использовали кураре — стрельный яд, который вырабатывают растения вида Стрихнос ядоносный.

Куда большую опасность для человека и животного представляет небольшой представитель южноамериканской фауны — лягушек из семейства древолазов. Организмы земноводных вырабатывают яды для защиты от хищников. Самыми опасными среди них считаются пять видов листолазов, но и в этой маленькой армии ядовитых убийц есть свой король — Ужасный листолаз. Это одно из самых ядовитых позвоночных животных на планете. Его организм вырабатывает батрахотоксин.

На коже маленькой лягушки содержится около 500 мг яда, а человеку для смертельного исхода достаточно всего 2 мг на 1 кг веса. Вещество попадает в организм через кожу, поэтому к лягушкам нельзя прикасаться. Индейцы используют их яд для смазывания наконечников стрел. Их жертвы умирают от сердечной недостаточности, которую вызывает батрахотоксин.

Рицин — еще один невероятно токсичный белковый яд растительного происхождения, который был использован для убийства болгарского диссидента Георгия Маркова, изгнанного в Лондон. 7 сентября 1978 года он направлялся к своему автомобилю, который был припаркован неподалеку от моста Ватерлоо, когда почувствовал легкий укол в области бедра при столкновении со случайным прохожим. Незнакомец извинился, поднял свой зонтик и отправился восвояси, а

Марков на следующий день почувствовал тошноту, слабость, головокружение. Вскоре он был доставлен в больницу с высокой температурой и умер через три дня. Во время вскрытия была обнаружена крошечная капсула из сплава платины и иридия, в которой содержался яд рицин. В организм Маркова она попала при «случайном» столкновении с прохожим. Его зонтик стрелял такими капсулами, но только с близкого расстояния.

Рицин получают из семян клещевины или касторовых бобов из семейства Молочайных, которые используются для получения масла. Ядовитое вещество остается в твердой оболочке семени. При попадании в организм гликопротеин препятствует синтезу белка в клетке, вызывая ее быструю гибель. При пероральном употреблении смертельная доза составляет 1-20 мг на 1 кг веса, но для инъекции, как в случае с Марковым, необходимо почти в два раза меньше яда.

#яды #новичок #рицин #vg #биология #нервная_система #метаболизм #гуманизм #токсикология