Державне підприємство "Науковий центр превентивної токсикології, харчової та хімічної безпеки імені академіка Л.І. Медведя Міністерства охорони здоров'я України", м. Київ, Україна

РЕЗЮМЕ. Актуальність. Бойові дії на території України супроводжуються руйнуванням інфраструктури міст, промислових підприємств, що критично підвищило ризик викиду токсичних газів (у тому числі – хлору) і виникнення масових отруєнь.

Мета. Узагальнити сучасні знання про молекулярні механізми токсичності газоподібного хлору, клінічні біомаркери токсичного процесу та сучасну лікувальну стратегію.

Матеріали та методи. Інформаційні дані Міністерства охорони здоров’я України, Державної служби України з питань надзвичайних ситуацій (ДСНС), Американської служби здоров’я (CDC), Американської асоціації центрів контролю отруєнь (ААРСС), матеріали наукових бібліотек PubMed, Medline, Elsevier та дані власних досліджень. Використані контент-аналіз, системний і порівняльний аналізи.

Результати та їх обговорення. Хімічні аварії з викидом хлору і виникненням масових отруєнь реєструються в різних країнах.

Досі механізми токсичної дії хлору залишаються остаточно не вивченими, особливо – на рівні внутрішньоклітинних структур. Результати останніх досліджень демонструють, що іритативні та іритативно-некротичні ефекти викликають безпосередньо не молекули хлору, а продукти їхньої гідратації – соляна та хлорнуватиста кислоти. Зазначені кислоти безпосередньо забезпечують високу продукцію реактивних супероксидів і нітрогенних оксидантів, що формують окисний стрес не тільки в епітеліальних клітинах слизової оболонки бронхолегеневих структур, але і в більш глибоких тканинах. Виникає деструкція клітин миготливого епітелію, порушується функціонування іонних каналів та підвищується проникність клітинних мембран, розвиваються реакції запалення: гіперемія, набряк, бронхоспазм і деструкція сурфактанту. Зазначеним процесам сприяє масивний викид біологічно активних речовин – прозапальних цитокінів – IL-1β, IL-6, IL-18, внутрішньоядерного фактору (NF-KB), фактору некрозу пухлини (TNF-β), 8-ізопростану – одного з основних біомаркерів окисного стресу та ін. Ці процеси обумовлюють: пошкодження внутрішньоклітинних структур, особливо мітохондрій; дисбаланс у функціонуванні сигнальної молекули цАМФ і порушення процесів аутофагії; зниження енергетичного потенціалу клітин з розвитком ендотеліальної дисфункції; порушення судинних механізмів гомеостазу NO як у клітинах дихальних шляхів, так і поза легенями, що сприяє анатомічному пошкодженню і порушенню функції органів серцево-судинної системи та нирок.

Висновки. Механізм токсичної дії хлору на рівні внутрішньоклітинних структур беззаперечно потребує подальшого вивчення. Іншим актуальним напрямком досліджень може бути пошук нових чутливих біомаркерів токсичного процесу, які дозволять об’єктивно оцінювати тяжкість отруєння і підвищити ефективність доволі складного процесу лікування пацієнтів в умовах відсутності антидотів.

Ключові слова: газоподібний хлор, токсичність, механізм дії, гострі отруєння, лікування отруєнь.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ/REFERENCES

1. Звіт про основні результати діяльності Державної служби України з надзвичайних ситуацій у 2018 році. [Електрон. ресурс]. – Режим доступу: URL: http://www.dsns.gov.ua/files/2018/1/26/Zvit%202018(КМУ).pdf.

2. Chlorine. PubChem. The National Centerfor Biotechnology Information. URL: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Chlorine.

3. American Association of Poison Control Centers (AAPCC). [Electron. resource]. Access mode: URL: https://www.aapcc.org/.

4. “29 people taken to hospital after chlorine gas released at London’s Olympic park”. The Guardian. [Electron. resource]. Access mode: URL:https://www.theguardian.com/uk-news/2022/mar/23/people-suffer-breathing-difficultiesafter-reported-release-of-gas-at-london-olympic-park.

5. Mohan A, Kumar SN, Rao MH, et al. Acute accidental exposure to chlorine gas: clinical presentation, pulmonary functions and outcomes. Indian J Chest Dis Allied Sci. 2010 JulSep;52(3):149-52.

6. Moulick ND, Banavali S,Abhyankar AD, et al. Acute accidental exposure to chlorine fumes - a study of 82 cases. Indian J Chest Dis Allied Sci. 1992 Apr-Jun;34(2):85-9.

7. Новашов А. «Смерть ходила поряд». 36 років тому в Кемерові внаслідок викиду хлору загинули десятки людей». Репортаж від 15.11.2019. Радіо Свобода. Рубрика: Північ. Реалії. [Електрон. ресурс]. – Режим доступу: URL: https://www.sibreal.org/a/30264627.html.

8. Handbook of Toxicology of Chemical Warfare Agents. First Edition, Ramesh C. Gupta, Editor, Academic Press, Elsevier, San Diego, CA, USA, 2009. Hardback, 1147 pages. ISBN 978-0-12-374484-5.9. Romano JA. Jr, Lukey BJ, Salem H. Chemical Warfare Agents. Chemistry, Pharmacology, Toxicology, and Therapeutics. – NY: CRC Press, 2007. - 723 p.

10. Convention on the prohibition of the development, production, stockpiling, and use of chemical weapons and on their destruction. – The Hague: Technical secretariat of the organization for the prohibition of chemical weapons, 2005. – 165p.

11. 600 жителів Іраку постраждали через хімічну атаку ІДІЛ. Ракети з хімікатами випущені по невеликому містечку Таза на півночі країни. Газета «Лівий берег». [Електрон. ресурс]. – Режим доступу: URL: https://lb.ua/world/2016/03/12/330075_600_zhiteley_iraka_postradali_izza.html.

12. В Іраку через витік хлору постраждали десятки людей. Інтернет видання «РБК-Україна». [Електрон. ресурс]. – Режим доступу: URL: https://www.rbc.ua/ukr/news/irake-utechki-hlora-postradali-desyatki-lyudey-1552715106.html.

13. Організація із заборони хімічної зброї. Офіційний сайт. [Електрон. ресурс]. – Режим доступу: URL: https://www.opcw.org/about-us/member-states/syria.

14. Morim A, Guldner GT. Chlorine Gas Toxicity. 2021 Jul 25. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022 Jan. PMID:30725898.

15. Das R, Blanc PD. Chlorine gas exposure and the lung: a review. Toxicol Ind Health. 1993 May-Jun. 9(3):439-55.

16. The Chemistry of Chlorine, Bromine, Iodine and Astatine: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry, Volume 7. ByA. J. Downsand C.J. Adams. PUBLISHER:Elsevier Science. 481 pages. ISBN: 9781483158327.

17. Chlorine. PubChem. The National Center for Biotechnology Information. URL: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Chlorine.

18. Squadrito GL,Postlethwait EM,Matalon S. Elucidating mechanisms of chlorine toxicity: reaction kinetics, thermodynamics, and physiological implications. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2010 Sep;299(3):L289-300. doi:10.1152/ajplung.00077.2010.

19. Yadav AK, Bracher A, Doran SF, et al. Mechanisms and modification of chlorine-induced lung injury in animals. Proc Am Thorac Soc. 2010 Jul;7(4):278-83.doi:10.1513/pats.201001-009SM.

20. Jurkuvenaite A, Benavides GA, Komarova S, et al. Upregulation of autophagy decreases chlorine-induced mitochondrial injury and lung inflammation. Free Radic Biol Med. 2015 Aug;85:83-94.doi:10.1016/j.freeradbiomed.2015.03.039.

21. Honavar J, Samal AA, Bradley KM, et al. Chlorine gas exposure causes systemic endothelial dysfunction by inhibiting endothelial nitric oxide synthase-dependent signaling. Am J Respir Cell Mol Biol. 2011 Aug;45(2):419-25. doi:10.1165/rcmb.2010-0151OC.

22. Samal A, Honovar J, Roger C, et al. Potential for chlorine gasinduced injury in the extrapulmonary vasculature. Proc Am Thorac Soc. 2010 Jul; 7(4):290-3. doi:10.1513/pats.201001-006SM.

23. Carlisle M, Lam A, Svendsen ER, et al. Chlorine-induced cardiopulmonary injury. Ann N Y Acad Sci.2016 Jun;1374(1):159-67.doi: 10.1111/nyas.13091.

24. Wigenstam E, Elfsmark L, Koch B, et al. Acute respiratory changes and pulmonary inflammation involving a pathway of TGF-β1 induction in a rat model of chlorine-induced lung injury. Toxicol Appl Pharmacol. 2016 Oct 15;309:44-54.doi:10.1016/j.taap.2016.08.027.

25. Elfsmark L, Ågren L, Akfur C, et al. 8-Isoprostane is an early biomarker for oxidative stress in chlorine-induced acute lung injury. Toxicol Lett. 2018 Jan 5;282:1-7. doi:10.1016/j.toxlet.2017.10.007.

26. Ford DA, Honavar J, Albert CJ, et al. Formation of chlorinated lipids post-chlorine gas exposure. J Lipid Res. 2016 Aug;57(8):1529-40. doi:10.1194/jlr.M069005.

27. Hoyle GW. Mitigation of chlorine lung injury by increasing cyclic AMPlevels. Proc Am Thorac Soc. 2010 Jul;7(4):284-9.doi:10.1513/pats.201001-002SM.

28. White CW,Martin JG. Chlorine gas inhalation: human clinical evidence of toxicity and experience in animal models. Proc Am Thorac Soc. 2010 Jul;7(4):257-63.doi:10.1513/pats.201001-008SM.

29. Tuong AH, Despréaux Th, Loeb Th., et al. Emergency management of chlorine gas exposure – a systematic review. Volume 57, 2019 -Issue 2.https://doi.org/10.1080/15563650.2018.1519193.

30. Zellner T, Eyer F. Choking agents and chlorine gas - History, pathophysiology, clinical effects and treatment. Toxicol Lett. 2020 Mar 1;320:73-79. doi:10.1016/j.toxlet.2019.12.005.

31. Govier P,Coulson JM.Civilian exposure to chlorine gas: A systematic review. Toxicol Lett. 2018 Sep 1;293:249-252. doi:10.1016/j.toxlet.2018.01.014.

32. Khilji MF. Clinical Presentations and Outcomes of Industrial Chlorine Gas Exposure Incidence in Oman. Prehosp Disaster Med. 2021 Feb;36(1):18-24. doi:10.1017/S1049023X20001375.

33. Chen TF, Wang CH, Hermes GL, et al. Chlorine inhalation injury with acute respiratory distress syndrome treated by extra-corporeal membrane oxygenation system. Glob J Medical Clin Case Rep. 2020 7(1):005-009. doi:10.17352/2455-5282.000079.

34. Costa LG, Hodgson Е. Current Protocols in Toxicology. – NY: John Wiley & Sons, 2005. – 2759 p.

35. Hoffman RS, Nelson LS, Goldfrank LR. et al. Goldfrank’s Manual of Toxicological Emergencies. – NY: McGraw-Hil, 2007. – 1126 p.

36. Achanta S, Jordt S-E. Toxic effects of chlorine gas and potential treatments: a literature review. Toxicol Mech Methods. 2021 May;31(4):244-256. doi:10.1080/15376516.2019.1669244.

37. Cevik Y,Onay M,Akmaz I, et al. Mass casualties from acute inhalation of chlorine gas. South Med J. 2009 Dec; 102(12):1209-13. doi:10.1097/SMJ.0b013e3181bfdc67.

38. Culley JM, Richter J, Donevant S, et al. Validating signs and symptoms from an actual mass casualty incident to characterize an irritant gas syndrome agent (IGSA) Exposure: a first step in the development of a Novel IGSA Triage Algorithm. J EmergNurs. 2017 Jul; 43(4):333-338. doi:10.1016/j.jen.2016.11.001.

Стаття надійшла до редакції 07.06.2022 / The article was received June 07, 2022.