Болезни, вызываемые воздействием сероводорода - народная и нетрадиционная медицина. Токсическое влияние сероводорода на организм человека

Сероводород в зависимости от концентрации оказывает как положительное, так и отрицательное действие на жизнедеятельность организма и его физиологические процессы . Это химическое соединение может образовываться во внутренних средах или поступать из внешнего окружения. Влияние сероводорода на организм человека многогранное, как полезное, так и отравляющее, способное вызвать мгновенную смерть.

Что такое сероводород и его полезные свойства

Сероводород – это газ без цвета, сладковатый по вкусу, с сильным выраженным запахом тухлых яиц . Вещество плохо растворяется в воде, но хорошо в спирте. Газ легко воспламеняется при нахождении в воздухе в концентрации от 5 до 45%.

Сероводород распространён в водных природных условиях, например, в морях на глубине 150-200 м.

Вещество образуется в процессе гниения белковых соединений, которые содержат в своём составе аминокислоты с серой. Сероводород в незначительном количестве вырабатывается в кишечнике человека.

Эндогенный, образующийся в организме, сероводород важен для нормальных физиологических процессов. Он принимает активное участие в синаптической передаче нервных импульсов. Положительно влияет на головной мозг, способствует развитию памяти и восприятию новой информации.

Газ является спазмолитиком, расслабляет кровеносные сосуды мелкого калибра и гладкую мускулатуру полых органов. Поэтому сероводород – это профилактика развития сердечно-сосудистой патологии.

Вещество регулирует внутриклеточные обменные процессы .

В небольших объёмах действует как антиоксидант, снижает выраженность воспаления тканей.

При попадании в кровь, отравляющее вещество разрушает гемоглобин, освободившееся при этом железо вступает в реакцию с H 2 S, и формируется чёрный сульфит. Он окрашивает кровь втёмный цвет.

Токсическое действие газа

Сероводород, находящийся в воздухе, опасен для человека. Газ попадает внутрь организма ингаляционным и трансдермальным (через кожу) путём .

Внешние источники отравляющего вещества:

• полигоны твёрдых и жидких отходов, в которых активно проходят процессы гниения;
• выгребные ямы, канализация, очистные водные сооружения, туннели;
• нефтеперерабатывающая, химическая и газовая промышленность;
• предприятия по производству целлюлозы, чугуна, асфальтной крошки;
• химические лаборатории.

Сероводород чрезвычайно токсичен и опасен для здоровья. При содержании высоких доз в атмосфере достаточного одного вдоха, чтобы вызвать летальный исход.

Попадая в организм, вещество окисляется и образует неорганические соединения. При вдыхании сероводород парализует обонятельные нервы, и человек перестаёт ощущать запах газа. Это часто приводит к сильным отравлениям из-за неспособности своевременно распознать и прекратить контакт с токсическим источником.

При проникновении во внутренние среды организма, механизм токсического действия направлен на поражение нервной и кроветворной системы, костный мозг.

Газ оказывает поражающее воздействие на слизистые оболочки. Из-за разрушения гемоглобина приводит к выраженной гипоксии (кислородное голодание). Такое системное влияние нарушает функциональность всех органов. Первым под токсическое отравление попадает мозг.

В жаркое время года возрастает вероятность более сильного действие газа на человека . Это связано с тем, что активность ядовитого соединения при высоких температурах увеличивается, возрастает его летучесть. Газ легко и беспрепятственно проникает через кожу и слизистую дыхательных путей.

Токсический механизм действия запускается уже при содержании сероводорода в воздухе в объёме 0,06%. При концентрации не более 150 мг/л раздражаются слизистые оболочки. Количественные показатели 1,2-1,8 мг на литр вдыхаемого воздуха вызывают смерть. Содержание алкоголя в организме усиливает действие яда.

Признаки отравления сероводородом

При вдыхании воздуха, отравленного вредными сероводородными соединениями, человек начинает чувствовать недомогание, появляется головокружение и боли в височной и затылочной части головы . Постепенно нарастает тошнота. Во рту появляется привкус металла.

Лёгкое отравление

Легкая степень отравления проявляется раздражающим действием на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей . Появляется жжение конъюнктивы, рези и боли глазного яблока. Начинается сильное слезотечение, которое приводит к мацерации кожи (размягчение). Развивается боязнь солнечного света. Под воздействием газа сокращаются круговые мышцы вокруг глаз, веки интенсивно смыкаются и отекают. Склеры становятся красными.

Слизистая носа воспаляется, образовывается обильный экссудат. У пострадавшего развивается насморк . Горло раздражено, зудит и першит. Появляются боли за грудиной и кашель. При прослушивании слышаться сухие хрипы. Рефлекторно возникает спазм бронхов.

Средняя степень отравления

Усиливаются боли в голове, нарастает общая слабость . Координация движений нарушена. Общее состояние человека быстро меняется, от возбуждения переходит в обморок. Кожа становится синей, учащается сердцебиение, артериальное давление падает.

На фоне сбоя функциональности внутренних органов бывает непроизвольный акт дефекации в виде жидкого стула и недержание мочи. Температура тела стремительно повышается. Из-за поражения дыхательной системы развивается воспаление бронхов и лёгких.

Нарушается фильтрация почек . В моче обнаруживаются цилиндры и белок.

Тяжёлое отравление

При тяжёлой форме отравления сероводородом состояние и жизнь пострадавшего находится под угрозой. Серьёзно нарушена работа жизненно важных органов – сердца, лёгких, почек, мозга, печени .

Человек находится в состоянии комы. Этому предшествуют такие признаки:

• апатия;
• потеря в пространстве и времени;
• оглушённость;
• снижение эмоциональных проявлений;
• коллапс.

Развивается стойкая энцефалопатия – функциональные сбои в работе нервной системы из-за недостаточного кровоснабжения мозга. В результате кислородного голодания появляется шум в ушах, нарушение слуха, двоение в глазах, потеря памяти, появление галлюцинаций, бреда, расстройства речи. В тяжёлых случаях – временная потеря зрения.

Находясь в состоянии комы, у пострадавшего развивается сильный отёк внутренних органов, что приводит к недостаточности дыхательной системы и сердца .

Смертельное отравление сероводородом

Апоплексическая форма поражения организма развивается внезапно и молниеносно. Условия для такого отравления – содержание газа в воздухе в количестве 1000 мг на м 3 .

Человек мгновенно теряет сознание. Поражение нервной системы вызывает эпилептические судороги скелетных мышц.

Смерть наступает в результате паралича дыхательного центра в продолговатом мозге . Иногда парализуется миокард – мышечная оболочка сердца.

Подострое отравление

При малых концентрациях газа в воздухе симптомы отравления проявляются постепенно и выражены слабо:

• головные боли;
• периодическое повышение температуры тела до 37,5°C ;
• озноб;
• диспепсические расстройства ЖКТ;
• слюнотечение;
• жидкий стул темно-зелёного или чёрного цвета;
• быстрая утомляемость, вялость, снижение работоспособности;
• потливость, долго не проходящий насморк;
• пересыхание слизистых, болезненное глотание;
• конъюнктивит;
• воспаление трахеи и бронхов.

Хроническое отравление

Такой вид отравления возможен в случае несоблюдения техники безопасности на производстве где есть потенциальный риск токсического воздействия газа на человека .

Признаки:

• хронические болезни глаз, верхних отделов дыхательной системы (риниты, ларингиты, фарингиты, синуситы);
• систематические расстройства функциональности ЖКТ;
• вегето-астенический синдром – слабость, потеря аппетита, нарушение сна, замедленное сердцебиение, падение артериального давления, полиневриты.

Осложнения после отравления сероводородом

Если человек перенёс острую или подострую интоксикацию отравляющим газом, в этом случае часто развиваются неблагоприятные последствия и осложнения со стороны внутренних органов.

У пострадавшего постоянно присутствуют боли в голове . Иногда бывают лихорадки. Чаще присоединяются инфекционно-воспалительные заболевания дыхательной системы – бронхиты, пневмонии, отёки паренхимы лёгких, нарушения функции газообмена.

При поражении сердечной мышцы развивается её дистрофия, которая впоследствии приводит к инфаркту миокарда.

Наблюдаются органические поражения центральной нервной системы, менингиты и энцефалиты .

В целом сероводород влияет на организм человека негативно, даже при невысоких концентрациях. Газ очень токсичен. Опасность создаёт тот факт, что человек быстро адаптируется к едкому запаху и перестаёт ощущать его. Поэтому не всегда своевременно оказывается первая помощь пострадавшему.

Сероводород может образовываться в организме и влиять на протекание метаболических реакций. Изменение его концентрации приводит к развитию патологий. В то же время избыток этого газа в воздухе опасен!

Сероводород – это газ с крайне неприятным запахом гниющего белка или, попросту говоря, протухших яиц. Он выделяется при разложении органики. Сероводород тяжелее воздуха, поэтому может накапливаться в канавах, оврагах, ямах и загрязненных колодцах. Им также богаты вулканические газы. В промышленности сероводород является побочным продуктом переработки нефти и угля, очистки сточных вод, производства красок, целлофана, сахара, вискозы и др. Какое влияние он оказывает на организм, читайте ниже.

Контакт человека с сернистым водородом очень опасен. Этот газ является сильным ядом. Попадая в организм, он превращается в сульфат и блокирует дыхательный фермент цитохромоксидазу. При небольшой концентрации сероводорода в воздухе происходит возбуждение дыхательной системы. Так организм человека стремится компенсировать недостаток кислорода.

С повышением содержания этого газа начинается резкое угнетение системы дыхания. При концентрации сероводорода 1000 мг/м3 и выше человека ждет мгновенная смерть.

Скорее всего вы не раз чувствовали запах этого газа, но просто не знали, что такое сероводород. Это газ без цвета, но с характерным неприятным запахом протухших яиц. Другое название сероводорода – сернистый водород или сульфид водорода - H2S. Этот газ горюч, огнеопасен и ядовит, кипит при температуре 60,3°C. Хорошо растворим в этиловом спирте и плохо в воде, его водный раствор называется сероводородной кислотой. Наибольшее распространение имеет на болотах, около нефтяных и газовых месторождений.

Токсическое действие на человека H2S оказывает при концентрации около 0,2 мг/м3. Концентрация 1мг/м3 является летальной. Этот газ обладает агрессивными свойствами, вызывая кислотную коррозию. Сероводородная кислота является слабым соединением, может провоцировать точечные коррозийные изменения в кислородной среде или при участии двуокиси углерода.
Кроме того говоря о том, что такое сероводород отметим, что для предотвращения ущерба здоровью людей требуются новейшие станции и очистные модули. ПДК сернистого водорода для воздуха рабочей территории – 10 мг/м3, в смеси с углеводородами – до 3 мг/м3. Очистные сооружения нужны также для сохранения нормального технического состояния оборудования нефтегазовых, перерабатывающих, энергетических, транспортных организаций.

Какое влияние оказывает сероводород на металл?
Основным является тотальная коррозия. Сернистый водород вступает в реакцию со многими металлами, при этом образуются сульфиды – это катоды для железа, они создают с ним микрогальванические пары, имея при этом разность потенциалов от 0,2 до 0,4 В. Такие пары сульфидов и стали способствуют скорому износу оборудования. С этой проблемой очень трудно справиться даже при использовании специальных добавок – ингибиторов сероводородной коррозии. Все равно трубы из марочной нержавеющей стали быстро выходят из строя. Стальные контейнеры для транспортировки серы, полученной из H2S, можно использовать только ограниченное время. Они подвержены раннему разрушению из-за образования полисульфанов HSnH – более коррозийно-активных соединений по сравнению с H2S.
Кроме того описывая что такое сероводород отметит и то, что, сероводород участвует в образовании химических ядов – меркаптанов, при взаимодействии сернистого водорода и непредельных соединений. Они сильно изменяют качество катализаторов – ухудшают температурную стабильность, ускоряют процесс образования смол, шлаков, шламов, осадков, происходит потеря активности поверхности катализаторов.
Процесс внедрения водорода в сталь ускоряется благодаря сернистому газу до 40% по сравнению с диффундированием водорода в обычных кислых средах (4% от общего восстановленного водорода). Коррозийную активность сероводорода усиливает кислородная среда. Соотношение O2/H2S как 114/1 считается предельным, это самый коррозионный газ. Также наиболее благоприятным для развития коррозии считается совместное присутствие О2, H2S и H2O.

Увеличение давления приводит к резкому усилению разрушительного воздействия на металл вышеуказанных примесей. Имеется прямая зависимость между скоростью коррозии трубопровода и давлением газа в нем. Если давление не превышает 20 атмосфер, то при увлажненном газе достаточно даже малых количеств сероводорода для развития значительной коррозии металла и разрушения газопровода в течение 5 или 6 лет. В газодобывающей и перерабатывающей отрасли, а также при потреблении газа высок риск выхода из строя силовых генераторов и другого оборудования вследствие присутствия H2S. В условиях промысла особенно быстро развивается коррозия в трубах, заслонках, поршнях, холодильных камерах, счетчиках. Продукты коррозии откладываются на клапанах компрессорных установок, внутренних поверхностях аппаратов, коммуникаций и трубопроводов.

Что такое сероводород - значимость вопроса очистки газа от примеси сероводорода.
Особенно актуален этот вопрос в связи с требованиями соблюдения экологических норм при разработке сернистых руд и необходимости снижения вбросов в атмосферу опасных для человека соединений. Прежде всего, должно постоянно проходить усовершенствование действующих и внедрение новых систем освобождения серы от примесей для исключения выхода в атмосферу ядовитых продуктов горения сероводорода.
Конечно, сернистый водород имеет много минусов, однако, его химическая ценность в том, что из него можно получить много различных органических и неорганических веществ , используемых в практических целях. Вот что можно вкратце рассказать о том, что такое сероводород.

http://egorium.ru/chto-takoe-serovodorod/

Болезни, вызываемые воздействием сероводород а .

Профессиональные заболевания

Что такое сероводород и где он применяется.

Сероводород (H2S) - воспламеняемый бесцветный газ тяжелее воздуха, имеет характерный запах тухлых яиц.

Распространенность и области применения сероводорода.

В природе сероводород встречается в вулканических газах и сырых местах, где благодаря бактериальной флоре происходит разложение серосодержащих органических веществ. В промышленности он может образоваться в результате контакта элементарной серы или серосодержащих соединений с органическими материалами при высоких температурах. Сероводород является нежелательным побочным продуктом многих производств. Сюда относятся: нефтехимическая промышленность, коксохимические предприятия, предприятия по производству вискозного волокна, целлофана, солей бария, серосодержащих красок и пигментов, фабрики по изготовлению литографий и фотогравюр, сахарные и кожевенные заводы, а также предприятия по очистке стопных вод.
Сероводород используется в качестве полупродукта при синтезе неорганических соединений серы, серной кислоты и органических соединений серы.

Профессиональные группы, подвергающиеся риску воздействия сероводорода

Наибольшему риску воздействия подвергаются работники предприятий но очистке сточных вод, шахтеры, металлурги, лица, имеющие дело с силосом, рабочие сахарных заводов, кожевенных предприятий, заводов по производству вискозного волокна и целлофана, химических предприятий (получение серной кислоты, солей бария и др.).

Механизм действия сероводорода на людей. Опасность сероводорода.

Всасывание
В производственных условиях всасывание сероводорода происходят только через органы дыхания.
Биотрансформация
Сероводород быстро окисляется до сульфатов. Он является ингибитором цитохромоксидазы (дыхательный фермент Варбурга).
Выделение
Только небольшая часть (менее 10%) от всосавшегося количества выделяется в неизмененном виде с выдыхаемым воздухом. Метаболиты сероводорода (сульфаты, тиосульфаты) выделяются с мочой.

Оценка воздействия сероводорода

Оценка состояния окружающей среды
Там, где вероятно наличие опасных концентраций, для определения последних можно использовать индикаторные трубки. Для количественного исследования концентраций сероводорода в воздухе рекомендуют как колориметрический метод с метиленовым синим, так и газовую хроматографию. Следует заметить, что последний метод позволяет использовать индивидуальные пробоотборники.
Биологическая оценка
Биологических методов оценки не существует.

Отравление сероводородом и заболевания от воздействия сероводорода.

Острые заболевания
Сероводород оказывает раздражающее действие на глаза, в результате чего может развиться кератоконъюнктивит. Он раздражает также дыхательные пути, следствием чего может быть бронхит и даже отек легких. При воздействии больших концентраций развивается паралич обоняния, поэтому человек перестает воспринимать запах газа. К симптомам острого отравления относятся: раздражение глаз и дыхательных путей, головная боль, головокружение и загрудинные боли. В тяжелых случаях в течение нескольких секунд могут развиться кома, судороги и наступить смерть.

Хронические заболевания
По мнению ряда авторов, в результате длительного воздействия сероводорода в концентрациях, не вызывающих острого отравления, могут появиться следующие симптомы: нарушения она, головная боль, головокружение, невозможность сосредоточиться на чем-либо, неустойчивое настроение, гипергидроз, дисфункция вегетативной нервной системы, хронический бронхит и диспепсия. Однако другие исследователи отвергают возможность хронической интоксикации.

Зависимость между уровнем воздействия и заболеванием

Порог восприятия сероводорода по запаху составляет около 0,012-0.03 мкг/м3 воздуха. При концентрации 7-11 мкг/м3 запах становится нестерпимым даже для тех, кто имеет регулярный контакт с сероводородом. При концентрации 1500 мкг/м3 кома может развиться после одного только вдоха, вслед за этим может быстро наступить смерть. Продолжительное воздействие в концентрации 375 мкг/м3 вызывает отек легких, а в концентрации 75 мкг/м3 - кератоконъюнктивит и бронхит.

Прогноз

Последствием тяжелых острых отравлений с комой может быть стойкое поражение головного мозга или сердца, в то же время прогноз умеренно выраженных отравлений благоприятный.

Дифференциальный диагноз

Необходимо исключить другие причины, вызывающие нарушения сознания (неврологические, сердечно-сосудистые, метаболические), а также доказать воздействие сероводорода в больших концентрациях (на основании профессионального анамнеза, обнаружения больших концентраций в воздухе). В случае развития кератоконъюнктивита или острого респираторного заболевания достаточно подтвердить воздействие сероводорода в больших концентрациях.

Чувствительность

Чувствительность к воздействию сероводорода повышают все болезни, сопровождающиеся ухудшением снабжения кислородом жизненно важных органов (атеросклероз сосудов головного мозга и коронарных артерий, анемия, хронические респираторные заболевания), а также кератоконъюнктивит.

Медицинские обследования

Предварительный осмотр
Он должен включать сбор анамнеза и клиническое обследование, при котором особое внимание следует обращать на состояние глаз, нервной и сердечно-сосудистой систем, органов дыхания. Можно проводить исследование основных показателей легочной функции (ФЖЕЛ, ФОВ1,0).
В медицинском плане они не отличаются от осмотра перед наймом на работу. Их обычно проводят один раз в год.

Лечение отравления сероводородом.

При остром отравлении сероводородом пострадавшего необходимо немедленно вывести на свежий воздух и начать симптоматическое лечение. Может оказаться необходимым искусственное дыхание.

Профилактические мероприятия

Концентрации сероводорода в воздухе необходимо поддерживать на как можно более низком уровне с помощью специальных технических мер (герметизация производственных процессов, вентиляция). Может понадобиться защита органов дыхания (с помощью респираторов или дыхательных аппаратов с замкнутой циркуляцией) .
Предельно допустимые концентрации сероводорода в воздухе на рабочих местах в разных странах варьируются от 10 до 15 мкг/м3.

Далее - Выход есть! Мы обязаны преодолеть любые трудности

К профилактическим мерам необходимо отнести обязательное ношение средств индивидуальной защиты и спецодежды. Производственно-текстильное предприятие «Факел» - сайт компании f-tk.ru – предлагает широкий выбор спецодежды, спецобуви и средств индивидуальной защита.

Раздел -

Перевод статьи Жуй Вана. Rui Wang - профессор биологии и вице-президент по научной работе Университета Лэйкхед, президент Канадского физиологического общества, ведущий специалист в области метаболизма и физиологических функций низкомолекулярных газов, играющих роль газообразных медиаторов - в том числе моноксида азота, моноксида углерода и сероводорода.

Ученые показали, что ядовитый в больших количествах газ сероводород (H2S)в малых дозах образуется в организме и выполняет многие важные для нормальной жизнедеятельности функции.

Некоторые из них приведены ниже. Однако H2S может оказывать и патологические эффекты: например, в чрезмерных количествах он снижает выработку инсулина, и есть данные о его противовоспалительном действии.

Представьте, что вы идете по приемному отделению больницы с его сияющими от чистоты, тщательно отмытыми дезинфицирующим раствором стенами - и вдруг до вас доносится характерный зловонный запах тухлых яиц!

Такая ситуация кажется невероятной, однако источник запаха - сероводород (H2S) - может в недалеком будущем стать неотъемлемой принадлежностью любых отделений неотложной помощи.

О токсичности сероводорода (H2S) для человека известно на протяжении столетий. В настоящее время этот газ занимает первое место в списке отравляющих веществ при добыче, перекачке и переработке нефти и газа. Мы начинаем ощущать его запах при концентрации в воздухе, равной 0,0047 миллионных долей.

В концентрации 500 миллионных долей сероводород вызывает нарушения дыхания, а концентрация 800 миллионных долей за пять минут приводит к смерти. В то же время, как ни удивительно, сероводород необходим для жизни.
Для того чтобы понять, как зловонный газ стал важным компонентом физиологических процессов, перенесемся мысленно на 250 млн лет в прошлое. Тогда, в конце пермского периода, жизнь на Земле держалась на волоске - происходило так называемое великое вымирание, ставшее одной из крупнейших катастроф в истории нашей планеты.

В соответствии с наиболее распространенной гипотезой, его причиной стал выброс углекислого газа при массовых излияниях вулканических пород в Сибири, запустивший цепную реакцию экологических изменений и приведший к критическому снижению уровня кислорода в воде Мирового океана.
Такие сдвиги в составе океана стали губительными для аэробных (потребляющих кислород) морских видов, но способствовали процветанию анаэробных организмов, в частности зеленых серобактерий.

Бурное размножение таких бактерий сделало океан окончательно непригодным для последних аэробных видов, т.к. серобактерии в больших количествах вырабатывали сероводород. В конечном счете, очевидно, этот ядовитый газ стал выделяться в воздух, уничтожая наземные растения и животных. К концу «великого вымирания» погибли 95% видов морских животных и 70% - наземных.
Возможно, роль сероводорода в физиологических процессах у человека является наследием тех давних времен. Пережить «великое вымирание» смогли лишь виды, способные выживать в атмосфере сероводорода, а иногда и потреблять его. Видимо, такая способность в какой-то мере сохранилась и у нас.

Доверяясь нюху

Сероводород (H2S) - не единственный токсичный газ, участвующий в физиологических процессах у человека. В 1980-х гг. стали появляться данные о том, что в организме в небольших количествах вырабатывается моноксид азота NO. Вскоре выяснилось, что он играет роль медиатора - сигнальной молекулы, влияющей на функции клеток.

В работе, удостоенной Нобелевской премии в области физиологии и медицины за 1998 г., было показано, что моноксид азота участвует во многих физиологических процессах, в частности в регуляции иммунных реакций и в передаче сигналов между нейронами, а также вызывает расширение сосудов. В дальнейшем были обнаружены сходные функции моноксида углерода (СО) - смертельно опасного вещества без цвета и запаха, широко известного под названием угарного газа.

Исследование физиологической роли СО и NO

Исследование физиологической роли СО и NO привело меня к убеждению в том, что в организме могут существовать и другие газообразные медиаторы. В результате постоянных раздумий на эту тему летом 1998 г. меня, наконец, посетила мысль о том, что таким медиатором может быть H2S. Вернувшись как-то с работы, я почувствовал в доме неприятный запах.

Выяснилось, что он исходил из стеклянного шкафа, где хранились наши семейные реликвии, а именно от испортившегося пасхального яйца, которое моя старшая дочка раскрасила в качестве школьного домашнего задания. В тот момент у меня и возник вопрос: если сероводород образуется в тухлых яйцах, то не может ли он вырабатываться в органах и тканях человека?
Поскольку мои исследования СО и NO касались влияния этих газов на сердечно-сосудистую систему, я решил провести аналогичное изучение эффектов H2S. Выбор оказался удачным.

Сероводород содержится в кровеносных сосудах

В первых же опытах, проведенных нашим коллективом, выяснилось, что сероводород содержится в небольших концентрациях в кровеносных сосудах крысы. Поскольку же физиологические особенности грызунов и человека весьма сходны, можно было с уверенностью предположить, что данный газ образуется и в сосудах человека.

Это открытие вселяло оптимизм, однако для выводов о физиологической роли H2S простой констатации факта присутствия его в сосудистой стенке было явно недостаточно.
На следующем этапе надо было исследовать механизмы образования сероводорода.

Фермент цистатионин-гамма-лиаза

Наше внимание привлек фермент цистатионин-гамма-лиаза, участвующий в образовании H2S у бактерий. В предыдущих работах было показано, что он содержится в печени, где играет роль в образовании некоторых серосодержащих аминокислот («кирпичиков», из которых состоят белки). В то же время не было никаких данных о присутствии цистатионин-гамма-лиазы в сосудистой стенке. Как и ожидалось, мы получили такие данные. Выяснилось, что в сосудах под действием цистатионин-гамма-лиазы из аминокислоты L-цистеина образуются сероводород, аммиак и пировиноградная кислота.

Какую же роль данный газ играет в сосудах.

Итак, источник Н2S в сосудистой стенке был установлен. Теперь важно было выяснить, какую же роль данный газ играет в сосудах. Зная, что NO вызывает расслабление сосудистых мышц, мы предположили, что и Н2S может действовать так же. Эта гипотеза оказалась верной: при погружении в раствор, содержащий сероводород, сосуды крыс расширялись.
В результате всех проведенных работ складывалось впечатление, что H2S, как и NO, участвует в регуляции артериального давления. В то же время молекулярные механизмы действия H2S оставались нераскрытыми. Первые данные о таких механизмах были получены нами в исследованиях на изолированных клетках сосудов и опубликованы в 2001 г.

Эти данные оказались довольно неожиданными: если NO вызывает расслабление сосудов, активируя фермент гладких мышц гуанилатциклазу, то H2S вызывает тот же эффект совершенно другим путем.

Под действием этого вещества повышается проницаемость так называемых АТФ-зависимых калиевых каналов (КАТР)- белковых комплексов, встроенных в мембрану клеток (в частности, гладких мышц сосудов) и пропускающих ионы калия. В результате выход калия из клетки усиливается, ее заряд меняется, что приводит к снижению проницаемости других - кальциевых - каналов. Как следствие, вход кальция в клетку снижается, а это приводит к расслаблению гладких мышц и расширению сосудов.
Настало время перейти от изолированных клеток к интактным животным. Введение крысам раствора сероводорода приводило в наших опытах к снижению артериального давления - видимо, вследствие расширения артерий и снижения сопротивления кровотоку. Таким образом, все больше данных говорило о том, что H2S участвует в регуляции артериального давления, вызывая расслабление сосудов. Однако необходимо было еще доказать, что эффекты газа при введении извне и при выработке в сосудистой стенке идентичны.
Для того чтобы исследовать естественные эффекты H2S, мы вывели линию мышей с инактивированным («нокаутированным») геном цистатионин-гамма-лиазы. У таких животных H2S в сосудах, разумеется, не образуется. Далее в течение пяти лет мы изучали мышей совместно с коллективами, возглавляемыми Соломоном Снайдером из Университета Джонса Хопкинса и Линюнь У из Саскачеванского университета (Канада). Наши усилия оказались не напрасными.

В 2008 г. мы опубликовали подробную статью, в которой показали, в частности, что у наших грызунов с возрастом сосуды сужаются, а артериальное давление (измеренное с помощью миниатюрных манжет, надеваемых на хвост), значительно возрастает. При введении таким мышам сероводорода давление снижалось.
Данные нашей работы не оставляли сомнений в том, что H2S играет ключевую роль в регуляции кровообращения. Кроме того, они позволили разрешить одну из многолетних загадок физиологии. Дело в том, что на протяжении долгого времени после удостоенных Нобелевской премии работ по исследованию NO было известно, что действием одного лишь этого вещества невозможно полностью объяснить расширение кровеносных сосудов.

Так, у животных с инактивированными генами, отвечающими за образование NO в клетках эндотелия (внутренней оболочки сосудов), периферические сосуды все же сохраняют способность расслабляться. Однако природа сосудорасширяющего фактора оставалась загадочной.
По нашим данным, этот фактор - H2S. В первых работах мы обнаружили отвечающий за образование сероводорода фермент цистатионин-гамма-лиазу в гладкомышечных клетках, но в дальнейшем он был найден и в эндотелиальных клетках мыши, коровы и человека - причем даже в больших количествах, чем в гладких мышцах. Остается пока неясным, каково соотношение между сосудорасширяющей функцией NO и H2S, хотя некоторые данные позволяют предполагать, что NO вызывает преимущественно расслабление крупных сосудов, a H2S - мелких.

Новое суперлекарство?

Обнаружение синтеза сероводорода в сосудах и его роли в регуляции артериального давления привлекло внимание многих исследователей, ищущих новые способы защиты сердца от ишемического повреждения (т.е. повреждения, обусловленного снижением кровоснабжения, следовательно, доставки кислорода).

Типичный пример такого повреждения - инфаркт миокарда, когда питающий сердце сосуд закупоривается тромбом, и наступает гибель снабжаемого этим сосудом участка сердца. В 2006 г. Гэри Бакстер, в настоящее время работающий в Кардиффском университете (Уэльс), с соавторами опубликовали статью, в которой были впервые представлены данные о благотворной роли H2S при ишемическом повреждении сердца.

В работе использовали изолированные сердца крыс, снабжаемые не кровью, а солевым раствором, насыщенным кислородом. Моделью ишемического повреждения служило прекращение притока такого раствора по одной из коронарных артерий (сосудов, снабжающих сердце). Оказалось, что добавление в раствор H2S за несколько минут до перекрывания артерии уменьшало размер поврежденного участка.

Через год Дэвид Лифер из Университета Эмори показал, что генетически модифицированные мыши с повышенной выработкой сероводорода в сердце лучше переносят ишемию миокарда, вызванную перекрыванием коронарной артерии, и более устойчивы к повреждениям, часто возникающим после восстановления кровотока (так называемым реперфузионным повреждениям).
Эти и другие данные позволяют предположить, что H2S можно использовать для предупреждения и лечения артериальной гипертонии, инфаркта миокарда и инсульта. Кроме того, сосудорасширяющее действие сероводорода может найти применение и при других состояниях, связанных с расстройствами функции сосудов, например при нарушениях эрекции (эректильной дисфункции). Известно, что в основе эрекции лежит расширение сосудов полового члена и увеличение притока к нему крови.

Эффект «Виагры» обусловлен именно тем, что она увеличивает продолжительность расширяющего действия NO на сосуды. Есть данные о том, что сходный эффект может оказывать и H2S, хотя роль этого вещества в мужской половой системе человека еще предстоит изучить (известно, например, что в тканях полового члена вырабатывается СО, однако данный газ способствует не эрекции, а эякуляции).
Сероводород вырабатывается не только в сердце и сосудах. Он образуется и в нервной системе, только под действием не цистатионин-гамма-лиазы, а другого фермента - цистатионин-бета-синтазы. Функция H2S в нервной системе неясна. По некоторым данным, он может играть роль нейромодулятора - вещества, повышающего или снижающего возбудимость нейронных контуров. Возможно, H2S участвует в долговременной потенциации - процессе, облегчающем взаимодействие между нейронами и играющем роль в обучении и памяти.

Показано, что под действием сероводорода в нервных клетках повышается уровень антиоксиданта глутатиона, предохраняющего клетки от действия повреждающих факторов. Наконец, H2S может играть роль в болевом восприятии, обеспечивающем реакции на опасные воздействия.
Кроме того, сероводород может влиять на метаболизм, т.е. биохимические процессы, обеспечивающие выработку и использование энергии, и синтез веществ. В удивительных опытах Марка Рота и его коллег из Вашингтонского университета было показано, что ингаляционное введение мышам небольших доз Н2S приводит к замедлению метаболизма и, тем самым, к прогрессированию некоторых заболеваний.

Частота сердечных сокращений у таких мышей сразу после начала вдыхания H2S падала вдвое, и они переходили в состояние анабиоза: обменные процессы настолько снижались, что для существования животным было достаточно вдыхания кислорода и H2S без каких-либо отрицательных последствий. Создавалось впечатление, что во время такого сероводородного анабиоза метаболизм поддерживается на минимальном для жизненно важных органов уровне до тех пор, пока не восстановится нормальное энергообеспечение. Через 30 минут после прекращения ингаляции H2S уровень метаболизма восстанавливался.
Если бы сероводородный анабиоз оказался эффективным и безопасным у человека, то он мог бы стать мощнейшим методом экстренной помощи. Назначение ингаляций H2S пострадавшим при автомобильных авариях или больным с инфарктом миокарда могло бы дать выигрыш времени, необходимый для транспортировки в больницу и оказания специализированной помощи.

С помощью сероводорода можно было бы поддерживать в состоянии анабиоза нуждающихся в трансплантации до получения донорского органа - более того, можно было бы продлить жизнеспособность самих донорских органов.

Можно представить себе применение Н2S и в очагах военных конфликтов или природных катаклизмов: ингаляции этого газа могли бы отсрочить экстренность переливаний крови до доставки достаточных количеств последней. Вдыхание сероводорода существенно повышает выживаемость крыс при потере 60% крови: получавшие H2S крысы выживали в 75% случаев, а контрольные - лишь в 25%.

Сдержанный оптимизм

Не следует считать, однако, что сероводород - это идеальное средство от всех болезней. До сих пор идут споры, например, о том, облегчает он или усугубляет течение воспаления. В нашей и других лабораториях было показано, что Н2S играет важную роль в развитии сахарного диабета I - формы этого заболевания, часто возникающей в детстве и приводящей к пожизненной зависимости от инъекций инсулина.

Выяснилось, что H2S образуется в так называемых бета-клетках поджелудочной железы, секретирующих инсулин, и у животных с сахарным диабетом I выработка сероводорода в таких клетках резко повышена. Это приводит, во-первых, к гибели большого числа бета-клеток, во-вторых, к подавлению высвобождения инсулина оставшимися бета-клетками. В результате секреция инсулина падает до уровня, недостаточного для нормального распада глюкозы. Таким образом, H2S может быть одним из виновников сниженного уровня инсулина в крови при сахарном диабете I.
Некоторые из благотворных эффектов H2S у крыс и мышей не воспроизводятся у более крупных животных. Так, в 2007 г. Французскими исследователями было показано, что при ингаляциях H2S овцы, в отличие от грызунов, не впадают в состояние анабиоза. В другой работе вдыхание H2S у поросят приводило не к снижению, а к повышению скорости обменных процессов.
Даже если можно вызвать сероводородный анабиоз у человека, неизвестно, не приведет ли он к нарушениям деятельности мозга. Правда, у лабораторных животных подобных нарушений не выявлено, но переносить такие данные на психические функции человека сложно. Пока неясно, могут ли сохраняться такие высшие функции, как память и мышление, в условиях сероводородного анабиоза, когда жизнь чуть теплится.

И все же большие терапевтические возможности сероводорода вызывают повышенный интерес фармакологов. Несколько фирм уже разрабатывают препараты, выделяющие в организме этот газ. Так, итальянской фирмой CTG Pharma созданы лекарства, сочетающие свойства нестероидных противовоспалительных средств (НПВС) и носителей H2S .

В опытах на животных показано, что такие препараты могут быть эффективными при лечении воспалительных заболеваний нервной системы и желудочно-кишечного тракта, нарушений эрекции, ишемической болезни сердца и заболеваний кровеносных сосудов. А фирмой Ikaria (Нью-Джерси), один из учредителей которой - Марк Рот, недавно начата II фаза клинических испытаний (исследования клинической эффективности) инъекционной формы Н2S (точнее, Na2S) у больных с ишемической болезнью сердца либо готовящихся к операциям на сердце или легких.
Работы прошедшего десятилетия показали, что сероводород, чей запах вызывает у нас естественное отвращение, чрезвычайно важен для нормальной работы сердца, а может быть, также мозга и других органов. Не исключено, что он обладает и другими, не известными пока эффектами. Все это открывает новые горизонты в понимании молекулярных основ физиологии и здоровья человека. Изучение эффектов Н2S еще только начинается, но уже есть все основания полагать, что когда-нибудь оно позволит предложить новые способы борьбы с неизлечимыми сегодня заболеваниями.