Синонимы: колбасный яд, ботулотоксин, БТА. В армии США имеет шифр XR (неочищенный - X).
Белок с молекулярной массой 150000. Продуцируется палочкой Clostridium botulinum. Кристаллический нейротоксин типа А, выделенный в виде бесцветных игл, представляет собой двудоменную глобулу, в состав которой включены 1296 аминокислотных остатков (первичную структуру можно посмотреть здесь). Домены А (с молекулярной массой 51000) и В (с молекулярной массой 99000) являющиеся линейными полипептидами, связаны друг с другом одним дисульфидным мостиком.
Поражающее действие токсина связано с нарушением нервно-мышечной передачи и является результатом блокады выделения ацетилхолина из синаптических пузырьков в синапсах периферической и центральной нервной системы. Домен В при этом отвечает за транспорт ботулотоксина в организме, рецепцию на пресинаптической мембране нейрона и структурную перестройку околорецепторного участка этой мембраны с формированием на ней трансмембранного канала. Домен А, освободившийся в результате восстановления дисульфидной связи, проникает по этому каналу в цитоплазму нервной клетки и препятствует выделению медиатора. Это ведет к прерыванию межнейронной передачи нервных импульсов. Такая блокада нервно-мышечной передачи проявляется в парасимпатических эффектах.
Пищевое отравление БТА всегда связано с наличием периода скрытого действия, продолжительность которого зависит от принятой дозы и составляет от нескольких часов при поражении самим токсином, до 2-3 суток при употреблении в пищу зараженных им продуктов.
Признаки поражения появляются внезапно и начинаются с ощущения слабости, общей подавленности, тошноты, а затем и частой повторной рвоты. Через 3-4 часа после начала развития симптомов наблюдается головокружение, зрачки глаз расширяются и перестают реагировать на внешние раздражители. Зрение становится неотчетливым: пораженный видит все окружающее как бы в тумане; часто развивается двоение в глазах.
Последующие симптомы связаны с прекращением функций слюнных и потовых желез. Кожа становится сухой, ощущаются сухость во рту и жажда, сильные боли в желудке. Возникают затруднения в глотании пищи и даже воды: наступает паралич глотательной мускулатуры. Речь пораженного становится невнятной, голос очень слабым. Иногда могут наблюдатся расстройства дыхания и судороги.
Аналогичная симптоматика характерна при попадании аэрозолей ботулинических токсинов через органы дыхания и через ЖКТ, а также при введении экзотоксинов в кровяное русло. В случае летальных доз смерть наступает спустя несколько суток в результате паралича дыхательной мускулатуры и сердечной мышцы. При нескольких летальных дозах токсина симптоматика "смазана" во времени и смерть может наступить спустя двое-трое суток, а при 100-1000 летальных дозах - в течение нескольких часов. При нелетальных дозах полное выздоровление наступает нескоро: местные параличи мышц, иннервируемых лицевыми нервами и двоение в глазах длятся месяцами. Активируется протеазами, поэтому пероральная токсичность выше чем другие. Введение мышам в/б 100000 ЛД50 активированного ботулинического токсина вызывает смерть животных в течение 1 часа, от дозы 1000 ЛД50 мыши погибают в течение 2,5 часов, а от дозы 100 ЛД50 – за 3,5 часа. При пероральном введении тот же эффект достигается введением в 100 раз меньшего количества активированного нейротоксина.
ЛД50 БТА для мышей (внутрибрюшинно) = 0,000 000 425 мг/кг для кристаллического токсина. Смесь токсина с сопутствующим ему геммаглютинином (молекулярная масса комплекса 900000) характеризуется несколько меньшей токсичностью. Так, для природного ботулинического экзотоксина типа А ЛД50 = 0,000 0015 мг/кг (мыши, внутрибрюшинно).
Высокая токсичность и доступность ботулинических экзотоксинов обусловили рассмотрение их в США, Великобритании и Канаде в 60-70-х годах в качестве химагентов смертельного действия. В результате многолетних исследований к 1975 году аморфный ботулотоксин типа А был принят на вооружение армии США под шифром XR. Запасы токсина хранятся в арсенале Пайн-Блафф (штат Арканзас).
Боевое назначение БТА - уничтожение живой силы противника. Достижение этой цели предусматривается прежде всего аэрогенным заражением приземного слоя атмосферы порошкообразным XR из генератора аэрозолей или гелеобразными токсинными рецептурами из дисперсионных боевых приборов авиации. Относительная токсичность при ингаляции для человека LCt50 = 0,000 02 мг · мин/л для сухого XR и 0,0001 мг · мин/л - для его рецептур. Период скрытого действия составляет несколько часов, летальный исход может наступить в течение 1-3 суток. Аэрозоль не теряет поражающих свойств в воздухе до 12 часов. Токсин может быть использован также в средствах микстовых поражений. Подкожные токсодозы для человека (ориентировочно) ЛД50 = 0,000002-0,00004 мг/кг. Период скрытого действия и сроки летального действия короче, чем при ингаляции и составляют от нескольких десятков минут до нескольких часов. Нельзя также исключать возможность диверсионного заражения токсином питьевой воды и продуктов питания. Для человека пероральная токсодоза ЛД50 = 0,0000057 мг/кг. Таким образом, БТА - наиболее токсичное из всех известных на сегодняшний день смертоносных веществ природного и интетического происхождения.
По внешнему виду XR - мелкий порошок серого цвета без вкуса и запаха. Гигроскопичен и образует в воде, водных растворах солей и кислот (рН 2-7) стабильный лиофильные гели с концентрацией XR 1-2,5 г/л. В сухом виде устойчив на солнечном свету при температуре от -30 до +50 С и инертен к гнилостным бактериям. В темноте при низкой температуре и в бескислородной атмосфере может сохранятся в течение нескольких лет. Возможно хранение XR в виде токсических рецептур - кислых лиофильных гелей с добавкой консервантов (белков и полисахаридов). Сроки хранения рецептур в темноте при 0-4 С - до 13 лет.
Химические свойства XR аналогичны для всех токсинов. Он имеет удовлетворительную термическую устойчивость, выдерживает 90-часовое прямое солнечное облучение, относительно инертен к кислым и нейтральным водным средам. Так, в холодной непроточной воде XR сохраняется в течение недели. Гидролиз с образованием нетоксичных полипептидных фрагментов завершается при 80 С в течение 1 часа; при 100 С - за 10-15 минут. Скорость гидролиза несколько возрастает в щелочных средах.
Дезактивация XR может быть достигнута водными растворами веществ окислительно-хлорирующего действия с содержанием активного хлора 100-350 мг/л: например 0,1-0,2% растворами хлораминов и гипохлоритов. Особенно легко дезактивируют XR растворы формальдегида (формалина): после обработки зараженных поверхностей 10-40% формалином токсичность снижается на 99% в течение одной минуты.
Способность XR флюоресцировать в УФ-лучах позволяет осуществлять инструментальную неспецифическую индикацию токсина. Идентификация БТА затруднена, поскольку внешние признаки применения могут отсутствовать, а специфическая индикация возможна только с применением методов иммунобиологического анализа, требующих значительного времени.
Для исскуственного получения ботулинических экзотоксинов, бактерии Clostridium botulinum соответствующего штамма культивируют без доступа воздуха, в бескислородной атмосфере при температуре 30-38 С на стерилизованной питательной среде, представляющей собой водную суспензию рыбной или кукурузной муки в 1-5% соляной кислоте с добавкой необходимых микроэлементов. Размножение бактерий, сопровождающееся выделением в питательную среду токсина, осуществляется столь интенсивно, что через несколько суток (7 суток для штамма А или 5 суток для штамма Е) активность среды достигает 2-3 млн. мышиных единиц (количество токсина, вызывающее гибель белой мыши при внутрибрюшинном введении токсина, при ее массе 20 г, в течение 15 минут) в 1 мл. Очистку экзотоксина-сырца осуществляют путем экстракции буферным раствором (рН=6,5) с последующим осаждением этанолом при температуре 10-12 С, либо гель-фильтрацией на сефадексах (сырец получают разделением фаз на бактериальном фильтре, не пропускающем микробные клетки; токсин осаждают из фильтрата 20% раствором хлорида натрия или 0,3-0,4% гелем полифосфата натрия и отделяют на центрифуге). Нейротропный альфа-токсин отделяется от геммагглютинирующего бета-токсина при рН=7,5 и более. Многократным повторением операций по очистке может быть достигнуто получение аморфного или кристаллического ботулотоксина любой требуемой степени чистоты.
Защита от аэрозоля XR надежно обеспечивается противогазами и респираторами. Лечение симптоматическое: антитоксины с антибиотиками, а на поздних стадиях дополнительно вводятся сосудорасширяющие средства и стимуляторы сердечной деятельности и дыхательного центра. Наиболее эффективным методом медицинской защиты является профилактическая иммунизация вакцинами анатоксина. Однако следует иметь ввиду, что 10-30% людей неспособны к иммунизации, а возникновение исскуственного иммунитета к XR у остальных людей достигается лишь в течение 4 недель и более. К тому же в дозах 1000-10000 ЛД50 даже появившийся исскуственный иммунитет может быть преодален.
Доменная структура БТА дает также возможность создания, так называемых "химерных" токсинов, защита от которых будет значительно затруднена.
Для отравления источника воды на 50000 человек достаточно 140 г XR. Если в течение 1 суток не будут приняты меры, то летальность составит до 80%. Даже если мероприятия начнутся после обнаружения у 5-10% людей признаков поражения летальность составит до 50%.