Державне підприємство «Науковий центр превентивної токсикології, харчової та хімічної безпеки імені академіка Л.І. Медведя МОЗ України», м. Київ, Україна
РЕЗЮМЕ. Сірководень (H2S) є високотоксичним газом. Серед цієї групи отруйних речовин - причин смерті - поступається лише монооксиду вуглецю. Механізм його токсичності вивчений недостатньо і на сьогодні не існує специфічної антидототерапії. Цей газ становить високопріоритетну хімічну загрозу в промисловості, а також як потенційна терористична зброя масового знищення, особливо в умовах війни.
Мета. На підставі літературних даних та власних досліджень узагальнити сучасні уявлення про механізми токсичності, клінічні прояви, стратегії лікування та патогістологічні ознаки гострого отруєння сірководнем.
Матеріали та методи. Проаналізовано відкриті джерела публічної інформації та наукової літератури за темою дослідження. Здійснено аналітичний огляд публікацій наукових онлайн бібліотек PubMed, Medline, Elsevier. Проведено ретроспективний аналіз медичної документації двох випадків із гострим отруєнням H2S у поєднанні з іншими токсичними газами. Перший випадок гострого отруєння H2S та іншими каналізаційними газами в пацієнта, померлого в умовах лікувального закладу Київської області, який захворів після 15-хвилинного перебування в каналізаційному септику домогосподарства. У постраждалого також розглянуто дані секційних та мікроскопічних досліджень тканин легень. Другий випадок гострого отруєння H2S у поєднані з іншими газами гниття представлений трьома постраждалими, госпіталізованими до клініки Наукового центру превентивної токсикології, харчової та хімічної безпеки імені академіка Л.І. Медведя МОЗ України після очищення глибокого чану із залишками гнилої квашеної капусти. Один із постраждалих загинув через 6 годин. Використано методи системного порівняльного та контент-аналізу.
Результати. Сучасні уявлення про механізм токсичної дії H2S свідчать, що він є швидкометаболізуючим системним токсикантом, який вражає мітохондрії, є підгрунттям для формування тканинної гіпоксії, активації окислювального стресу,
запальних реакцій та апоптозу. За гострої дії H2S основними органами-мішенями є нервова, бронхо-легенева та серцевосудинна системи. До цього часу не існує специфічних антидотів для лікування отруєння H2S, тому воно включає кисневу,
симптоматичну та підтримувальну терапію. Нові лікувальні засоби – потенційні антидоти знаходяться на стадії доклінічних досліджень, більшість з яких спрямована на зв’язування H2S. Існує гостра потреба в розробці нових лікувальних засобів-поглиначів (скавенджерів) H2S для запобігання та лікування отруєнь, зниження захворюваності та смертності.
Ключові слова: сірководень, токсичність, гостре отруєння, лікування, патогістологічні ознаки.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ/REFERENCES
1. Shivanthan MC, Perera H, Jayasinghe S, Karunanayake P, Chang T, Ruwanpathirana S, et al. Hydrogen sulphide inhalational toxicity at a petroleum refinery in Sri Lanka: a case series of seven survivors following an industrial accident and a brief review of medical literature. J Occup Med Toxicol. 2013 Apr 11;8(1):9. doi: 10.1186/1745-6673-8-9. PMID: 23578012; PMCID: PMC3637136.
2. Heaney CD, Wing S, Campbell RL, Caldwell D, Hopkins B, Richardson, et al. Relation between malodor, ambient hydrogen sulfide, and health in a community bordering a landfill. Environ Res. 2011 Aug;111(6):847-52. doi: 10.1016/j.envres.2011.05.021. Epub 2011 Jun 15. PMID: 21679938; PMCID: PMC3143289.
3. Elwood M. The Scientific Basis for Occupational Exposure Limits for Hydrogen Sulphide-A Critical Commentary. Int J Environ Res Public Health. 2021 Mar 11;18(6):2866. doi: 10.3390/ijerph18062866. PMID: 33799676; PMCID: PMC8001002.
4. Chaturvedi AK, Smith DR, Canfield DV. A fatality caused by accidental production of hydrogen sulfide. Forensic Sci Int. 2001 Dec 1;123(2-3):211–4. doi: 10.1016/s0379-0738(01)00552-7. PMID: 11728749.
5. Aventaggiato L, Colucci AP, Strisciullo G, Favalli F, Gagliano-Candela R. Lethal Hydrogen Sulfide poisoning in open space: An atypical case of asphyxiation of two workers. Forensic Sci Int. 2020 Mar;308:110122. doi: 10.1016/j.forsciint.2019.110122. Epub 2019 Dec 31. PMID: 31978694.
6. Ago M, Ago K, Ogata M. Two fatalities by hydrogen sulfide poisoning: variation of pathological and toxicological findings. Leg Med (Tokyo). 2008 May;10(3):148-52. doi: 10.1016/j.legalmed.2007.11.005. Epub 2008 Feb 8. PMID: 18262457.
7. Hendrickson RG, Chang A, Hamilton RJ. Co-worker fatalities from hydrogen sulfide. Am J Ind Med. 2004 Apr;45(4):346-50. doi: 10.1002/ajim.10355. PMID: 15029566.
8. Ramos AK, Fuentes A, Carvajal-Suarez M. Self-Reported Occupational Injuries and Perceived Occupational Health Problems among Latino Immigrant Swine Confinement Workers in Missouri. J Environ Public Health. 2018 Jun 19;2018:8710901. doi: 10.1155/2018/8710901. PMID: 30018647; PMCID: PMC6029498.
9. Davies V, Turner J, Greenway M. Toxic inhalational injury. BMJ Case Rep. 2020 Mar 10;13(3):e232875. doi: 10.1136/bcr-2019-232875. PMID: 32161078; PMCID: PMC7066608.
10. Park J, Kang T, Jin S, Heo Y, Kim K, Lee K, et al. Asphyxiation Incidents by Hydrogen Sulfide at Manure Storage Facilities of Swine Livestock Farms in Korea. J Agromedicine. 2016;21(2):144-8. doi: 10.1080/1059924X.2016.1141735. PMID: 26765950.
11. Ruder JB, Ward JG, Taylor S, Giles K, Higgins T, Haan JM. Hydrogen sulfide suicide: a new trend and threat to healthcare providers. J Burn Care Res. 2015 MarApr;36(2):e23-5. doi: 10.1097/BCR.0000000000000065. PMID: 25522151.
12. Maldonado CS, Weir A, Rumbeiha WK. A comprehensive review of treatments for hydrogen sulfide poisoning: past, present, and future. Toxicology Mechanisms and Methods, 2022 (3), 183–196. https://doi.org/10.1080/15376516.2022.2121192
13. Yang D, Chen G, Zhang R. Estimated Public Health Exposure to H2S Emissions from a Sour Gas Well Blowout in Kaixian County, China. Aerosol Air Qual. Res. 2006: 430-443. https://doi.org/10.4209/aaqr.2006.09.0018
14. OSHA. 2021. Accident search; Hydrogen sulfide. U. S. D. o. L. Occupational Safety and Health: 10.
15. OSHA. 2021. Hydrogen sulfide hazards; [accessed 2022 April 25]. https:// www.osha.gov/hydrogen-sulfide/hazards
16. Eghbal MA, Pennefather PS, O'Brien PJ. H2S cytotoxicity mechanism involves reactive oxygen species formation and mitochondrial depolarisation. Toxicology. 2004 Oct 15;203(1-3):69-76. doi: 10.1016/j.tox.2004.05.020. PMID: 15363583.
17. Jackson MR, Melideo SL, Jorns MS. Human sulfide:quinone oxidoreductase catalyzes the first step in hydrogen sulfide metabolism and produces a sulfane sulfur metabolite. Biochemistry. 2012 Aug 28;51(34):6804- 15. doi: 10.1021/bi300778t. Epub 2012 Aug 20. PMID: 22852582.
18. Jiang J, Chan A, Ali S, Saha A, Haushalter KJ, Lam WL, et al.-Mechanisms of Toxicity and Development of an Antidote. Sci Rep. 2016 Feb 15;6:20831. doi: 10.1038/srep20831. PMID: 26877209; PMCID: PMC4753484.
19. Truong DH, Eghbal MA, Hindmarsh W, Roth SH, O'Brien PJ. Molecular mechanisms of hydrogen sulfide toxicity. Drug Metab Rev. 2006;38(4):733-44. doi: 10.1080/03602530600959607. PMID: 17145698.
20. Kiss L, Deitch EA, Szabó C. Hydrogen sulfide decreases adenosine triphosphate levels in aortic rings and leads to vasorelaxation via metabolic inhibition. Life Sci. 2008 Oct 24;83(17-18):589-94. doi: 10.1016/j.lfs.2008.08.006. Epub 2008 Aug 28. PMID: 18790700; PMCID: PMC4225123.
21. Szabó C. Hydrogen sulphide and its therapeutic potential. Nat Rev Drug Discov. 2007 Nov;6(11):917-35. doi: 10.1038/nrd2425. PMID: 17948022.
22. Geng P, Yu F, Tan D, Xu J, Yang Y, Xu M, et al. Involvement of claudin-5 in H2S-induced acute lung injury. J Toxicol Sci. 2020;45(5):293-304. doi: 10.2131/jts.45.293. PMID: 32404561.
23. Chen J, Chen S, Mao W. A Case of Survival: Myocardial Infarction and Ventricular Arrhythmia Induced by Severe Hydrogen Sulfide Poisoning. Cardiology. 2016;135(1):43- 7. doi: 10.1159/000445938. Epub 2016 May 19. PMID: 27193372.
24. Wang J, Zhang H, Su C, Chen J, Zhu B, Zhang H,et al. Dexamethasone ameliorates H₂S-induced acute lung injury by alleviating matrix metalloproteinase-2 and -9 expression. PLoS One. 2014 Apr 10;9(4):e94701. doi: 10.1371/journal.pone.0094701. PMID: 24722316; PMCID: PMC3983216.
25. Sonobe T, Chenuel B, Cooper TK, Haouzi P. Immediate and Long-Term Outcome of Acute H2S Intoxication Induced Coma in Unanesthetized Rats: Effects of Methylene Blue. PLoS One. 2015 Jun 26;10(6):e0131340. doi: 10.1371/journal.pone.0131340. PMID: 26115032; PMCID: PMC4482667.
26. Sonobe T, Haouzi P. H2S induced coma and cardiogenic shock in the rat: Effects of phenothiazinium chromophores. Clin Toxicol (Phila). 2015 Jul;53(6):525-39. doi: 10.3109/15563650.2015.1043440. Epub 2015 May 12. PMID: 25965774; PMCID: PMC4469500.
27. Hendry-Hofer TB, Ng PC, McGrath AM, Mukai D, Brenner M, Mahon S, et al. Intramuscular aminotetrazole cobinamide as a treatment for inhaled hydrogen sulfide poisoning in a large swine model. Ann N Y Acad Sci. 2020 Nov;1479(1):159-167. doi: 10.1111/nyas.14339. Epub 2020 Mar 31. PMID: 32233102.
28. Hildebrandt TM, Grieshaber MK. Three enzymatic activities catalyze the oxidation of sulfide to thiosulfate in mammalian and invertebrate mitochondria. FEBS J. 2008 Jul;275(13):3352-61. doi: 10.1111/j.1742- 4658.2008.06482.x. Epub 2008 May 20. PMID: 18494801.
29. Miyazaki Y, Marutani E, Ikeda T, Ni X, Hanaoka K, Xian M, et al. A Sulfonyl Azide-Based Sulfide Scavenger Rescues Mice from Lethal Hydrogen Sulfide Intoxication. Toxicol Sci. 2021 Sep 28;183(2):393-403. doi: 10.1093/toxsci/kfab088. PMID: 34270781; PMCID:
PMC8478331.
30. Ng PC, Hendry-Hofer TB, Garrett N, Brenner M, Mahon SB, Maddry JK, et al. Intramuscular cobinamide versus saline for treatment of severe hydrogen sulfide toxicity in swine. Clin Toxicol (Phila). 2019 Mar;57(3):189-196. doi: 10.1080/15563650.2018.1504955. Epub 2018 Nov 15. PMID: 30430872; PMCID: PMC6540978.
31. Price WD, Price SM, Johnston M. Novel treatment of dihydrogen sulfide inhalation using hyperbaric oxygen during mass casualty. Undersea Hyperb Med. 2021 Second Quarter;48(2):153-156. doi: 10.22462/03.04.2021.5. PMID: 33975405.
32. Lim E, Mbowe O, Lee AS, Davis J. Effect of environmental exposure to hydrogen sulfide on central nervous system and respiratory function: a systematic review of human studies. Int J Occup Environ Health. 2016 Jan;22(1):80-90. doi: 10.1080/10773525.2016.1145881. Epub 2016 Apr 29. PMID: 27128692; PMCID: PMC4894269.
33. Tanaka S, Fujimoto S, Tamagaki Y, Wakayama K, Shimada K, Yoshikawa J. Bronchial injury and pulmonary edema caused by hydrogen sulfide poisoning. Am J Emerg Med. 1999 Jul;17(4):427-9. doi: 10.1016/s0735- 6757(99)90102-x. PMID: 10452448.
34. Mo W, Shen J, Huang X, Zhang Y, Zhang Z. Acute myocardial injury following hydrogen sulfide poisoning. Toxicol Ind Health. 2020 Oct;36(10):750-758. doi: 10.1177/0748233720945184. Epub 2020 Aug 6. PMID: 32757890.
35. Rumbeiha W, Whitley E, Anantharam P, Kim DS, Kanthasamy A. Acute hydrogen sulfide-induced neuropathology and neurological sequelae: challenges for translational neuroprotective research. Ann N Y Acad Sci. 2016 Aug;1378(1):5-16. doi: 10.1111/nyas.13148. Epub 2016 Jul 21. PMID: 27442775; PMCID: PMC5063677.
36. Haouzi P, Sonobe T, Judenherc-Haouzi A. Hydrogen sulfide intoxication induced brain injury and methylene blue. Neurobiol Dis. 2020 Jan;133:104474. doi: 10.1016/j.nbd.2019.05.013. Epub 2019 May 16. PMID: 31103557.
37. Haouzi P, Tubbs N, Cheung J, Judenherc-Haouzi A. Methylene Blue Administration During and After LifeThreatening Intoxication by Hydrogen Sulfide: Efficacy Studies in Adult Sheep and Mechanisms of Action. Toxicol Sci. 2019 Apr 1;168(2):443-459. doi: 10.1093/toxsci/kfy308. PMID: 30590764; PMCID: PMC6516679.
38. Adgate JL, Goldstein BD, McKenzie LM. Potential public health hazards, exposures and health effects from unconventional natural gas development. Environ Sci Technol. 2014;48(15):8307-20. doi: 10.1021/es404621d. Epub 2014 Feb 24. PMID: 24564405.
39. Wang L, Meng J, Wang C, Yang C, Wang Y, Li Y, et al. Hydrogen sulfide alleviates cigarette smoke-induced COPD through inhibition of the TGF-β1/smad pathway. Exp Biol Med (Maywood). 2020 Feb;245(3):190-200. doi: 10.1177/1535370220904342. Epub 2020 Feb 2. PMID: 32008357; PMCID: PMC7045331.
40. Libiad M, Yadav PK, Vitvitsky V, Martinov M, Banerjee R. Organization of the human mitochondrial hydrogen sulfide oxidation pathway. J Biol Chem. 2014 Nov 7;289(45):30901-10. doi: 10.1074/jbc.M114.602664. Epub 2014 Sep 15. PMID: 25225291; PMCID:
PMC4223297.
41. Anantharam P, Kim DS, Whitley EM, Mahama B, Imerman P, Padhi P, et al. Midazolam Efficacy Against Acute Hydrogen Sulfide-Induced Mortality and Neurotoxicity. J Med Toxicol. 2018 Mar;14(1):79-90. doi: 10.1007/s13181-017-0650-4. Epub 2018 Jan 9. PMID: 29318511; PMCID: PMC6013736.
42. Anantharam P, Whitley EM, Mahama B, Kim DS, Imerman PM, Shao D, et al. Characterizing a mouse model for evaluation of countermeasures against hydrogen sulfide-induced neurotoxicity and neurological sequelae. Ann N Y Acad Sci. 2017 Jul;1400(1):46-64. doi: 10.1111/nyas.13419. Epub 2017 Jul 18. PMID: 28719733; PMCID: PMC6383676.
43. Anantharam P, Whitley EM, Mahama B, Kim DS, Sarkar S, Santana C, et al. Cobinamide is effective for treatment of hydrogen sulfide-induced neurological sequelae in a mouse model. Ann N Y Acad Sci. 2017 Nov;1408(1):61-78. doi: 10.1111/nyas.13559. PMID: 29239480; PMCID: PMC5734662.
44. Matthew R Dent, Jason J. Rose, Jesús Tejero, Mark T Gladwin. Carbon Monoxide Poisoning: From Microbes to Therapeutics. ANNUAL REVIEW OF MEDICINE, 07 Jun 2024, Vol. 75, Issue 1, pages 337 – 351 https://doi.org/10.1146/annurev-med-052422-020045.
45. Li R, Dai X, Feng Z, Li Y, Zhao M, Liu J. Effect of toxic ligands on O2 binding to heme and their toxicity mechanism. Phys Chem Chem Phys. 2019;21(27):14957–63. DOI: 10.1039/C9CP02583A.
Стаття надійшла до редакції 24 червня 2024 р.
The article was received by the editors on June 24, 2024.