Chemicke zbraně - Organofosfáty

vše co přesahuje rámec výše uvedených témat

Moderátor: Pátrač

Uživatelský avatar
asija
poručík
poručík
Příspěvky: 782
Registrován: 16/9/2009, 12:00

Chemicke zbraně - Organofosfáty

Příspěvek od asija »

Úvod
Nejdůležitější skupinou moderních chemických zbraní tvoří tzv. Nervově paralytické bojové látky ( anglicky "Nerve agent", populárně též "nervové plyny"). Tyto látky tvoří páteř toho co by mělo v případné chemické válce vlastně zabijet a ostatní bojové látky (např. Yperit, lewivis, CS) se uvažují pouze v doprovodné roli. Vzhledem k tomu, do jaké hloubky jsou zde na foru popsány techniké principy např. leteckých motorů, napadlo mě, že bych mohl podbně popsat něco čemu rozumím, a chemické zbraně mi tu chyběly. Článek je zaměřen především na chemické a biochemické principy nervověparalytických látek s cílem pochopit včem jejich účinek spočívá z čehož si pak může člověk udělat obrázek o mnohých aspektech jejich použití. Budu vděčný pokud mne někdo doplní v aspektu který jsem příliž nerozvijel a sám o něm moc nevím - tj. praktické skušenosti a vojenské doktrýny. Z mého pohledu je zásadní věc, kterou na mnohých článcích na PALBĚ oceňuji schopnost vystihnout jak zbraň funguje (o co jde v jejím inženýrském řešení), právě to jsem se tedy snažil v tomto článku popsat u nervových jedů.

Pzn. Velka cast textu mluvi k obrazkum, proto pro dobre chapni je casto treba se na dany obrazek divat pri cteni.

Cĺl útoku: Nervy

Všechny nervově paralytické jedy působí na oběť tím že nevratně blokují (vlastně zničí) enzym Acetylcholinesterázu a tím způsobí svalové křeče obvykle vedoucí k zadušení.

Proto dříve než začneme mluvit nervově paralytických zbraních jako takových patřilo by se objasnit co ta Acetylcholinesteráza vlastně je.

Acetylcholin je jeden ze základních neurotransmiterů zodpovědných za šíření nervových vzruchů přez synaptickou štěrbinu. Zatímco nervový vzruch se jednotlivými neurony šíří jako elektrický proud vedený ionty (především draslíku), na rozhraní dvou neuronú (synaptická štěrbina) je zprostředkováván tak, že zdrojový neuron uvolní neurotransmiter (v tomto případě acetylcholin) a druhý neuron jej registruje receptory v buněčné stěně, do kterých molekula acetylcholinu přesně „zapadne“ - je tedy velice selektivní. Ponechme diskuzi zda je toto evoluční řešení nejefektivnější, v každém případě umožňuje, aby jinak elektrické nervové signály byly ovlivňovány koncentracemi různých chemických látek (např. hormonů, drog), které blokací receptorů, případě odbouráváním/produkcí neurotransmiterů regulují citlivost nervových buněk na signály různého druhu. Právě acetylcholin má přitom zásadní úlohu v šíření signálů řídících svalstvo.


Obrázek

Aby tento proces fungoval je třeba acetylcholin po uvolnění odbourávat, aby se nehromadil v synaptické štěrbině a neudržoval svalový tonus ještě dlouho po vydání signálu ke kontrakci. K tomu účelu slouží enzym acetylcholin(-de-)esteráza. Tento enzym acetylcholin hydrolizuje (deesterifikuje) na cholin (modře) a ocet (zeleně) na které již receptory citlivé nejsou. Jedna molekula enzymu typicky rozštěpí asi 25000 molekul acetylcholinu za sekundu. Uvědomíme li si, že množství acetylcholinu v těle jsou srovnatelné s účinými dávkami drog pak je jasné, že acetylcholinesterazy v těle mnoho (potřeba) není. Enzym se za běžných podmínek nespotřebovává, proto jej také tělo vyrábí jen pomalu.

Jak to funguje

Běžná funkce enzymu
Acetylcholinesteráza jakožto enzym je protein trojrozměrně zkroucený tak, aby do něj substrát (acetylcholin) pro nějž je určen ideálně zapadl a to jednak geometricky a jednak z hlediska rozložení elektrostatického náboje a slabých mezimolekulárních sil. To ilustruje (a) kde cholin je obklopen částí enzymu. Aktivní centrum enzymu je -OH skupina a „vyčnívající“ dusík. Předáním vodíku z -OH na N za vzniku -O(-) a NH(+) probíhá snadno za běžné teploty. O(-) pak kontakuje acetyl acetylcholinu za vzniku aktivovaného meziproduktu s třemi kyslíky vázanými na jeden uhlík (b). Tento komplex se snadno hydrolyzuje vodou (HOH) na (c). Meziprodukt se potm opět rozpadá na ocet a cholin. Enzym se vrací do původního stavu (d).

Obrázek

Záludnost organofosfátu
Organofosfáty, které jsou velice podobné acetylcholinu „zapadnou“ také velmi dobře do rekačního centra, a kyselina fosforečná od níž jsou odvozeny se v mnohém chová jako karboxilová kyseliny (tedy i octová). Krok (a)->(b) proběhne analogicky jako u acetylcholinu.
Pak se ovšem projeví záludnost fosfátu. Vzhledem k tomu že se jedná o trojsytný ester může se odštěpit jiná skupina než cholin. Obvzláště agresivní nervové agenty mají speciálně k tomu určenou „hlavu“ tvořenou např. kyano (-CN) nebo fluoro (-F) skupinou které z aktivovaného centra odstoupí ochotněji než alkoholy (jímž je cholín). Na (c) je vidět odštěpený fluoridový iont zatímco fosfátové centrum se rekonstruovalo, ale zůstalo vázané (!!!!). Poté co je hydrolýza dokončena deprotonací dusíku a vznikem fluorodíku, už není moc cesta zpět. Výsledné produkty jsou velmi stabilní a kovalentně vázané.


Konstrucke nervoveho jedu
V principu jde tedy o to
I. Vyrobit molekulu takovou tak aby selektivně "zapadla" právně do acetylcholinesterázy
II. Která se pak s vysokou pravěpodobností nevratně naváže a tím zničí aktivní centrum acetylcholinesterázy

Na následujícím příkladu ilustruju některé nejznámější nervově paralytické organofosfáty rozčleněné na části s odpovídající funkcí. Uvádím zároveň názornější vzorec, a zároveň optimalizované 3D struktury ve vakuu z kterých lze získat alespoň letmý dojem o tom jak podobně mohou molekuly gemetricky „zapadnout“ do enzymu.
a)Část napodobující acetylcholin by měla být rozvětvený uhlovodík částečně kladně nabitý – v acetylcholin je totiž kvarterní amoniová báze s kladným nábojem na centrálním dusíku. Ideální by asi bylo použít přímo kvartérní amoniovou bázi. Ta je ovšem stabilní pouze jako sůl, což by znemožnilo efektivní bojové použití (komplikuje procházení kůží, rozpustnost, rozprašování).
b)Odštěpitelná skupina jiná než cholin by měla odstupovat snadněji. Velmi výhodné je odstoupení fluorovodíku nebo kyanovodíku. Přesto u nejúčinějších látek z řady „V“ je volen ethanol který odstupuje jen trochu snadněji než cholin. Je třeba si uvědomit, že zde jde vždy o kompromis. Skupina nesmí hydrolyzovat příliž snadno - jinak by se agent rozpadl dříve než by enzym potkal, a bylo by snadné se proti němu chemicky bránit (např. rouškou s mydlovou vodou). Dále zřejmě jistou roli hraje chemická podobnost. Je možné, že kyanoskupina nebo floroskupina nějak narušujě „zapadnutí“ molekuly do enzymu. Těžko soudit bez výpočetního molekulárního modelu.
c)Fosfát jakožto hlavní reakční a funkční centrum. Je dobré si uvědomit že tato část je relativně podobná karboxylové skupině acetátu.

Obrázek

Jedovatost

Samotné acetylcholinesterázy je v těle velice malé množství. V případě že by byla každá molekula nervového jedu schopna nalézt svou molekulu enzymu a zničit ji, byly by smrtelné dávky nervového jedu řádovně nižší. Problém představuje například to, že tyto látky nejsou zcela stabilní a jejich rozklad může být katalizován mnoha jinými faktory než acetylcholinesterázou (Kyseliny, zásady, voda jako taková, ionty kovů, jiné enzymy). Selektivní vazba na acetylcholine esterázu není zcela selektivní.

Diffuze těchto látek tělní tkání také není zvlášť snadná (i když fakt že tkáněmi a kůží procházejí sám o sobě je děsivý). Efekty se proto nejsnadněji projeví na exponovaných místech (slzení, tečení z nosu, slintání, následně respirační problémy)

Smrt nejčastěji nastává zadušení, přestože dramatické fiziologické účinky snižující bojový výkon vojáka (narušení vidění, křeče, dočasné ochrnutí) nastávají mnohem dříve nejsou vyloženě smrtelné. Při aplikaci umělého dýchání (problém není v narušení plic, ale sevření dýchacích svalů a blokaci dýchacích cest) trubicí zavedenou do plic je možné přežít i několikanásobek udavaných smrtelných dávek (odvykle se uvádí smrtelné dávky tákající se zadušení). V takovém případě pak při měkolikanásobně vyžší dávce oběť umírá na křeče srdce a tepen.

Obrázek

Přirozená obnova acetylcholine esterázy v těle je velice pomalá - z tohoto hlediska trvá rekonvalescence několik týdnů, během nichž je oběť přecitlivělá na podráždění prdukující acetylcholin, látky podporují jeho produkci (např. nikotin) a pochopitelně další dávky organofosfátu

Léčba a ochrana

Akutní léčba zasažených spočívá (mimo zmíněné umělé dýchání) v snížení produkce acetylcholinu a snižení citlivosti na něj. K tomu účelu slouží např. kombinace atropinu (blokuje receptory acetylcholinu a tim snižuje citlivost na něj) a diazepanu (snižuje uvolňování acetylcholinu). Polopaticky řečeno protilátky vedou k uvolnění/uklidnění napnutých svalů a podrážděných nervů. Dobře ilustruje např. to že bojové organofosfáty zužují zornice, zatímco atropin (použivany běžně při vyšetření očí) je rozšiřuje.

Střednědobě je možné acetylcholinesterázu regenerovat pomocí látek jako paralidoxin které svou oximovou skupinou na sebe převazují organofosfát.
Novější ruské nervové jedy (viz. Noviciky) jsou navrženy tak, aby tuto regeneraci překazily.

Obrázek

Pro odmoření zasaženého prostoru je možné organofosfáty jak bylo řečeno rozložit, ovykle hydrolyzou za použití silných zásad (sodný louh) částečnou oxidací pomocí chlorinu (savo) a peroxidu vodíku. Ve vlhkém prostředí organofosfáty samovolně postupně hydrolyzují na relativně neškodné látky.

Aspekt aplikace

Na tomto místě je dobré si uvědomit, že o bojovém užití nervově paralytických látek nerozhoduje pouze jejich samotná jedovatost, ale také efektivita jejich aplikace.

Především - nejdná se v žádném případě o „bojové plyny“. Jsou to obvykle viskózní kapaliny s relativně vysokými teplotami varu se sklonem k amorfnosti (jako med nebo máslo).
Samy o sobě nejsou příliš těkavé (viz. Volatility a vapour pressure), a aplykují se většinou v roztoku v organickém rozpouštědle, přičemž často nejsou ani dobře rozpustné. Tento roztok snižuje jejich viskozitu což usnadňujě rozprášení a jemný aerosol. Při použití v leteckých pumách nebo dělostřeleckých granátech je k tomu použita malá nálož.

Povšiměme si, že modernější VX je mnohem méně těkavý než nejstarší Tabun. Naopak sarin, představuje jakýsi „minimalistický“ nervovy agent a díky tomu je výrazně nejtěkavější a vhodný i k méně sofistikovanému použití (viz. Tokijské metro). V jiných aplikacích je naopak těkavost nežádoucí – preferuje se dlouhodobé usazování na oděvu a dalších předmětech (podobně jako u insekticidů). Z tohoto hlediska je možné tyto látky „ladit“ různými postraními uhlovodíkovými řetězci.

Obrázek

Obrázek

Podobné platí o schopnosti procházet kůží a biologickými membránami. Velké a elektricky polarizované molekuly prochází membránami špatně. Vzhledem k tomu, že k maximálnímu účinku je potřeba intenzivní koncentrace v krátkém čase může být schopnost rychle proniknout kůží a membránami důležitější než samotná jedovatost.
Analogie známá u drog: Morfin se váže na endorfinové receptory několikanásobně lépe než heroin. Přesto je cena heorinu (zřejmě odpovídající účinku) podstaně vyžší, a složitá rafinace (acetylace) morfinu na heroin podněcuje u mafinanu a narkomanu zajem o organickou chemii. Je to dáno právě tím že heroin je méně polární a snáze difunduje přez mozkovou tkáň.

Při praktickém nasazení nervových agentů v boji se proto počítalo s tím, že k usnadnění jejich pronikání kůží, sliznicemi a tkáněmi bude aplikováno současně i větší množství zplyskyřujících (ala Lewisite, „Hořtičný plyn“) a/nebo dráždivých (CS, bromaceton, nebo jiný „slzný plyn“). U posledně jemnovaných je vyhoda také v tom, že do značné míry mohou sloužit i jako rozpouštědlo.


Nervovy agent = zfušovaný insekticid

Myslím, že zajímavé a užitečné je zmínit se o podobnosti (bojových) nervových agentů a některých úspěšných insekticidů.

Ve skutečnosti byly první bojové organofosfáty nevydařenými pokusy o insekticid. Resp. Ne až tak nevydařenými – patří stále mezi nejúčinější, jen z pochopitelných dúvodů nejsou komerčně úspšné. Jejich insekticidní účinek je naprosto stejný jako jejich účinek na lidi (a další živočichy s nervovou soustavou) – zničení nervových drah postavených na acetylcholinu provázených svalovými křečemi (neuvolnitelný svalový tonus). Z vlastní zkušenosti můžu říct, že pri hubení hmyzu přípravkem „Diffusil“ si ze skroucených končetin člověk udělá představu jak by to asi vypadalo kdyby na něj někdo rozprášil sarin.

V čem je tedy ten rozdíl. Proč třeba ten diffusill nezabijí lidi?
Metabolické dráhy i struktura acetylcholinesterasy je odlišná u hmyzu a savců v mnoha ohledech. Mezi ty nejvýraznější ovšem patří to, že hmyz je vybaven enzymem který je schopen hydrolyzovat thiofosfáty (S=) na normální fosfáty, zatímco savčí metabolizmus to neumí. To se hmyzu stává osudným. Tyto hydrolyzované produkty jsou pak víceméně plnohodnotným nervovým agentem.

Proto jsou také na organofosfatových insekticidech varování aby se nepoužívaly např. ve vodě kde k tomu snadno dochází. Vzhledem k tomu, že organofosfáty postupně hydrolyzují až na neúčiné produkty (jako kdyselina fosforačná, je i v kokakole) je spíše otázkou reakčních podmínek, potažmo relativních reakčních časů jestli se může naakumulovat nějaká nebezpečná koncetrace skutečného („správně“ hydrolizovaného) nervového agentu, nebo se stačí odbourávat rychleji.

Viz. Onen Diffusil, obsahuje ne příliž nebezpečný Malathion, který se hydroluzuje na (zabiják) Malaoxon.

Na následujícím obrázku jsou příklady dvou komerčně užívaných organofosfátových insekticidů

Obrázek
Naposledy upravil(a) asija dne 11/7/2010, 17:06, celkem upraveno 4 x.
Uživatelský avatar
asija
poručík
poručík
Příspěvky: 782
Registrován: 16/9/2009, 12:00

Příspěvek od asija »

teda, pochopitelne jsem to myslel jako Clanek, ted si uvedomuju ze to jako clanek vzato asi neni, protoze to by se muselo nerjak objevit na portalu. Nejak sem nenasel (ve FAQ a na strance "Jak napsat clanek") jak se to da jako clanek publikovat?
Uživatelský avatar
kopapaka
6. Podplukovník
6. Podplukovník
Příspěvky: 3837
Registrován: 26/1/2008, 20:47
Bydliště: kósek od Prostějova

Příspěvek od kopapaka »

To máš asi takhle, článek dává na portál admin nebo moderátor.
Takže musíš počkat, než si to některý přečte a následně hodí na portál. Pokud se bude líbit a s článkem nebudou nějaké problémy, ale to by se ti ozval.

Jen bych ti doporučil připsat nějaký úvod, já třeba vůbec nechápu o čem to je :D

Ještě malá poznámka, pokud je článek na portále a dáš volbu upravit, tak ho to shodí a musíš zas někoho odchytit...

EDIT: tak už se ozval :D
Naposledy upravil(a) kopapaka dne 11/7/2010, 15:37, celkem upraveno 1 x.
ObrázekObrázek Obrázek
"Válka je Mír, Svoboda je Otroctví a Nevědomost je Síla!"
Uživatelský avatar
El Diablo
Kapitán
Kapitán
Příspěvky: 1871
Registrován: 21/11/2008, 14:11
Bydliště: Xeenemünde
Kontaktovat uživatele:

Příspěvek od El Diablo »

Ještě by to chtělo vychytat ty překlepy, jinak docela dobrý...
Uživatelský avatar
sa58
1. Armádní generál
1. Armádní generál
Příspěvky: 3477
Registrován: 4/2/2005, 12:43
Bydliště: Zlínsko
Kontaktovat uživatele:

Příspěvek od sa58 »

Já to na portál hodím, ale napřed musí autor opravit náhledy obrázků, na palbu se vkládá odkaz Forum bbCode: (Stredni nahled)

A nějaký ten úvod by taky neuškodil....
ObrázekObrázekObrázekObrázek

"Nachystejte květináče, na vánoce sem zpátky!"
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Článek je skvělý, moc se mi líbý, i když tomu stejně nerozumím. Snad se nebudu ptát špatně (když tam to napiš - nemá smysl), ale zajímalo by mě tohle:

1) Velmi mě zajímá otázka, jak "přežije" ten jed výbuch granátu nebo letecké pumy. Jak píšeš v článku, na rozprašování (to mě připomíná oblíbený rozkaz na vojně "plyn, postřik" a všichni se co nejrychleji oblékli do toho "atombordelu") se používá malá nálož. Já nejsem biolog, ale teploty a tlaky při takovém výbuchu musí přece biologický materiál zničit ? (podle mě). Vzhledem k tomu, že se to tak běžně používá, tak se určitě mýlím, ale nevím kde.

2) Jaká by asi byla úspěšnost mého přežití, kdyby mě skutečně zasáhl postřik a já měl oblečen ten "atombordel" (pro ty, co nebyly na vojně, tak to byla zelená pláštěnka, rukavice, návleky na nohy a plynová maska).

3) Ty nervové jedy měli už Němci za války (tuším že Tabun). Dnes jsme 60 let po válce a biologie a lékařství jsou někde jinde. Přesto neexistuje žádné "injekce", která byl zasaženého vyléčila? Je to otázka principu (tedy skutečně neexistuje možnost, jak rychle odstranit tu látku, které blokuje přenos přes neuron), nebo se tím prostě už nikdo nezabývá?

Ještě jsou díky za pěkný článek.
Obrázek
Uživatelský avatar
asija
poručík
poručík
Příspěvky: 782
Registrován: 16/9/2009, 12:00

Příspěvek od asija »

Ahoj, jsem fakt rad, za reakci, trochu me mrzi pokud neni pochopitelne to vysvetleni chemickeho principu (kdyztak kde se ztracis?) protoze mi slo prave o to to nejak lidove nazorne vysvetlit

ad 1) Teploty vybuchovych plynu jsou sice 3000-5000°C a rozkladne teploty takovyhle organickych latek ~300-400°C, to je pravda, ale vzhledem k tomu ze vybuch je rychly proces, nestaci se ta teplota predat do vetsi hloubky materialu. Vem si priklady z beznych zbrani. Granat na zemi hlinu rozmeta ale nevysusi, u starsich "fuel bomb" se taky nejaky ten organicky epoxid rozprasi do vzduchu a dokonce pritom nedojde ani k jeho zaplaneni (prezto ze je to extremne vznetliva latka), zapali to az sekundarni naloz. Navic ta "rozstrikovaci" naloz je oddelena prepazkou, takze po vetsinu doby pusobi prakticky jen mechanicky. Tlak sam o sobe nema na premenu latek v kapalne fazi prakticky zadny efekt pokud nedosahuje desitek az stovek GPa.
Zajimava s tim souvisejici otazka je - da se znicit nervovy plyn treba napalmem (trebajako ve filmu "skala"). Odpoved zni ano, docela snadno bezprostredne po uvolneni dokud jsou lokalizovane. Nejsou k tomu potreba nijak extremni podminky, vetsinou i samy hori.

ad 2) Samotneho me prekvapilo, kdyz sem si ted ty informace hledal ze docela vysoka. Tj. ze moznosti preziti EXTREMNE zavisi na podminkach a protiopatrenich. Sice jsem cetl, ze pouziti chemickych zbrani k vyhlazovani nechranene populace ma byt az 3x cenove vyhodnejsi nez pouziti atomovych (i kdyz otazkou je jak se to da poradne vykalkulovat?) ale to za (cynicky receno) idealnich podminek. Velmi zalezi na tom jestli povetrnostni podminky a otevrenost/uzavrenost prostoru je prizniva vytvoreni dostatecne koncentrace. Dale, pary a airosol difunduji realtivne pomalu siri se tedy sp9se unasene vzduchem, Protichemicky odev je proti tomu velice ucina prekazka prinejmensim po jistou dobu. Je sice fakt ze ty latky do jiste miry prez gumu diffunguji ale prinejmensim to dlouho trva. Takove ty "masove" protichemicke odevy asi nejsou od toho aby clovek spal a pracoval v zamorene oblasti dlouhodobe, a nejake drazsi protichemicke odevy pak mohou mit bez problemu vyspelejsi materialy a izolaci, a da se rici ze organofosfaty prochazi ochranymi prostredky podstatne hure nez primitivni plyny (jako fosgen, chlor) ale zato jsou mnohonasbne ucinejsi. Takze ta ochrana fakt dela hodne. Uvadi se, ze ucinek chemickych zbrani na armadu vybavenou alespon zakladnimi protichemickymi opatrenimi, spociva hlavne v indispozicich vojaku navlecenych do tech plastenek (je jim vedro, jsou nemotorni, nemohou poradne komunikovat, psychologie ... ), nikoli v zabijeni.


ad 3] Nevim jestli se ptas presne na to, ale jo latky typu toho paralidoxinu leci (odblokovavaji esterazu), a nejake drogy (atropin, diazepan) potlacuji akutni zivotu nebezpecne pruvodni krece. Jestli se ptas ale na neco "zazracneho", co funguje vzdy s absolutni ucinosti tak to pochopitelne neexistuje. Kdyz by ti nekdo dal 1gram VX do zily, tak je to spolehliva zlata strela, a zadnej diazepan ti nepomuze. A to je spise principialni - vsechny tyhle lecebne prostredky principielne zasahuji do provazanych biologickych a neurologickych pochodu. Nemuzes jich pouzit priliz jinak by to pacienta samo zabilo. A kazdy lek ma svoji dobu jak rychle a jak dlouho pusobi, v zavislosti na procesech ktere ovlivnuje a jak se telem siri, a v tom ohledu se neda az tak moc vymyslet prevratneho (nove leky funguji na podobnych principech). Jedine snad co by pomohlo - dat postizenemu primo acetylcholinesterazu ktere se mu nedostava. Jenze tady je problem s tim ze je to veliky enzym a tedy
a]Bylo by asi velice nakladne ho produkovat a skladovat ve vetsich mnozstvich
b]Musel by se vyvinout efektivni zpusob jak zajistit jeho transport z krve tam kde je potreba (do synapticke serbiny neuronu) dostatecne rychle. Navic, kdyz ho bude zase hodne, tak svaly budou zase malo citlive protoze se vsechen acetylcholin hned rozlozi.
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Já to chápu (nebo spíš nechápu) takto. Mezi neurony se přenáší nějaká látka, které se jmenuje acetylcholin. Ten způsobuje přenos nějaké informace z jednoho neuronu na druhý. Jedná se o nejakou specifickou "šablonu", která jako jediná přesně zapadne do "otvoru" v neuronu - nic jiného tam vejít nemůže. Potom existuje jiná látka, která má za úkol likvidovat tyto acetylcholiny a to poté, co splní svůj úkol. Tato látka se jmenuje acetylcholin(-de-)esteráza a jejím úkolem je zničit acetylcholin, protože jinak by "zablokoval" daný neuron. Právě tuto acetylcholin(-de-)esterázu daný nervový jed "zničí" (eliminuje, nevím jak to napsat přesněji) a tím zablokuje činnost neuronu. Chápu to správně ?

Neboli trochu jinak. Před nějakou dobou jsem přišel do kontaktu s umělou neuronovou sítí. Byla napsána v C++ a měla za úkol řešit problémy ve strojovém učení. Já nejsem programátor, ale snad to vysvětlím alespoň trochu správně. Jednalo se o soustavu tříd, která si předávaly informace navzájem pomocí vazeb. Já nevím, jestli je nějaké přímá paralela mezi umělou neuronovou sítí a jejím biologických jmenovcem (a taky nevím, jestli to co popisuješ se týká nějaké sítě). Představuji si to ale tak, že ten acetylcholin je signál, který vyšle jedna třída umělé sítě, té druhé. Nevím jestli ten acetylcholin může mít nějakou váhu (tedy jestli může přenášet nějaký "silnější" a "slabší" signál, nebo přenáší pouze "signál" ?). Při dalším průchodu celou sítí se vysílá zase další signál apod. A ten nervový jed vlastně zabrání jedné třídě mojí umělé sítě, vyslat signál té druhé ? (Nebo spíše zabrání té třídě, která je adresát, aby přijala signál a to tím, že neodstraní signál, který je na "vstupu" třídy z předchozího průchodu ?). Teď jsem se do toho zamotal, snad jsem to moc nepopletl.

Opakuji že nejsem biolog ani programátor, jen se to snažím dobře pochopit. Tak mě nekamenujte.

Rád bych se zeptal ještě na jednu otázku. Kdysi jsem někde (už nevím kde) četl, že ty "zpuchýřovatelné" látky a nervové plyny se míchali proto (asi mimo jiné), že dráždivé látky dokážou mnohem lépe projít filtrem plynové masky. Následně donutí vojáka sundat si tuto masku a samotný nervový plyn ho zabije. Je to pravda ? Jak je to vůbec z filtrem plynové masky, jakým způsobem dokáže "eliminovat" nervové plyny ?

Děkuji za odpovědi.
Obrázek
Uživatelský avatar
asija
poručík
poručík
Příspěvky: 782
Registrován: 16/9/2009, 12:00

Příspěvek od asija »

Jo chapes to skoro uplne spravne v podstatnych risech. Dulezite mi prijde jen poopravit, ze problem neni v tom ze by nerozstepeny acetylcholin nejak "ucpal" synapsi a tim zabranil predani signalu, ale v tom ze receptor zustane zapnuty (tj. porad 1), namisto toho aby se po chvilce vypnul. Proto prave ty krece.
Napr. mozek rekne: "Tricepsi, zaptni se", on se zatne, ale uz se nepovoli. Proto se pouzivaji jako protijed laky jako atropin a diazepan - funguji presne opace - nedovoli zatnout sval (diazepan), a kdyz uz je zapnuty tak ho umele povoli (atropin) - tj. nastavi hodnotu z 1 zas na 0.

a ano, mohou byt "silnější" a "slabší" neurony funguji spojite (tzv. fuzzy logika) ne ciste binarne (Neuron muze mit ruzne elektricke napeti, a muze pri pulzu uvolnit ruzne mnozstvi toho prenasece jako treba acetylcholinu). To vse prave v zavislosti na tom, pod vlivem jakych latek mozek je (prirozene jsou to napr. hormony). Prave o to pri te lecbe jde - je potreba volit vhodnou miru "slabsi" vs. "silnejsi" tak aby i nervova soustava mimo rovnovahu (mimo svuj pracovni bod, tj. s neoptimalnimi pomery neurotransmiteru, enzymu a tak) byla schopna nejake signaly prenaset a zas vypinat.

Ty plynove masky to je zajimavy podmet do diskuze. Samotneho by me to zajimalo. V starych plynovych maskach bylo pokud vim aktivni uhli (ktere vaze vice ci mene dobre vpodstate vsechno organicke) a pak nejake agresivni latky (chlorany, alkalicke hydroxidy?) ktere rozlozi co muzou. Ale taky bych cekal ze moderni filtry budou nejak "sofistikovanejsi"

Ohledne toho ze zpuchyrovaci agenty prochazi snadneji filtrem nez organofosfaty - zni to dost pravdepodobne - jsou to vetsinou mensi a chemicky stabilnejsi latky, ale nic konkretniho jsem necetl.
Ekolog
rotný
rotný
Příspěvky: 86
Registrován: 13/2/2007, 21:12
Bydliště: Náchodsko

Příspěvek od Ekolog »

Kalkulace ztrát záleží na mnoha faktorech: jedná se o moment překvapení (důležité), typ látky (G látky - tabun, sarin, soman; V látky - VX), krytí živé síly (terén, vozidla, zákop, úkryt).
Zasažení připravené živé síly bez překvapení (ochranná maska OM, protichemický oděv) jsou kalkulovány ztráty 5 - 10%. V úkrytech klesá % ztrát přibližně na polovinu.
Co se týká aktivního úhlí AU v OM jedná se o dosti složitou vědu. Jednak složení filtrů je tajenou záležitostí. Jednak "naučit" AU sorbovat veškerý sortiment BCHL je samostatným vědním oborem. A čeští odborníci zde patří ke světové špičce. O podrobnostech mi není bohužel nic známo. A snad se nejedná jen o sorpci.
Antidotum se skládá ze dvou složek.
Atropin funguje jako anticholinergikum, čili potlačuje projevy otravy GV látkou.
Oximy obecně fungují jako reaktivátory acetylcholinesterázy.
Obecně se jedná o sloučeniny poměrně jedovaté.
Je nutné zajistit jejich podání v co nejkratším intervalu po zasažení, aby množství fosforylované acetylcholinesterázy bylo co nejmenší. Poločas dealkylace pro tabun je 30 hodin a pro soman 5 minut!!! VX látka delší než 48 hodin.
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Teď mi to zase trochu uniká (mojí vinou, moc o tom nevím). Já jsem to původně pochopil tak, že jsou dvě možnosti:

1) Zasažený voják zemře okamžitě (na to zadušení, nebo srdeční šok).
2) Zasažený voják přežije a uzdraví se.

Domníval jsem se, že mezi těmito dvěma stavy není nic jiného. Prostě pokud voják přežije, dodáme mu tu pomocnou acetylcholinesterazu (kterou jinak tělo vyrábí hrozně pomalu) a po nějaké době se uzdraví. To co uvádí Ekolog - ty časy, se (předpokládám) týká toho bodu 1 - tedy taková "první pomoc" ?

Pokud toto přežije, tak prostě bude ležet s tím "zatnutým" bicepsem tak dlouho, až tělo vyrobí tu acetylcholin(-de-)esterázu a biceps mu "odblokuje".

Když tedy nedostane tu "první pomoc" pomocí těch látek jako "reaktivátory acetylcholinesterázy", tak umře na 100 %. Když je dostane, tak se jeho vyhlídky zlepší, třeba umře řekněme na 20 %. Je to tak ?
Obrázek
Uživatelský avatar
asija
poručík
poručík
Příspěvky: 782
Registrován: 16/9/2009, 12:00

Příspěvek od asija »

"pomocnou acetylcholinesterazu" jsem uvadel jen hypoteticky v praxi se nic takoveho k uzdravovani nepouziva.

Ty casy co uvadi ekolog jsou (jestli to ja dobre chapu) rychlosti s jakymi nervovy jed ucinkuje. K tomu jsem se chtel zeptat - je to ciste reakcni rychlost (in vitro) nebo farmakologicka doba pusobeni (in vivo) do ktere je zahrnut transport telem a podobne?

Jde mi o to cim je rozdil v tech casech dan?
1] kynetikou odstepeni "hlavy" esteru (tj. zaverecne nevratne rekace)
2] Kynetikou vytvoreni komplexu s enzymem (tj. prvotni vratne reakce)
3] kinetikou pohybu nervoveho jedu telem/nervovou tkani
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Příspěvek od Alchymista »

lkala píše:1) Velmi mě zajímá otázka, jak "přežije" ten jed výbuch granátu nebo letecké pumy. ... Já nejsem biolog, ale teploty a tlaky při takovém výbuchu musí přece biologický materiál zničit?
Výbušniny môžeš namiešať aké potrebuješ (ako príklad stačí uviesť, že "bansky bezpečné protiplynové trhaviny" majú teplotu výbuchu len okolo 1000-1100°C a prakticky nevytvárajú plameň) a vhodnou konštrukciou munície sa dá tepelné pôsobenie výbuchu na biologický alebo chemický materiál ešte ďalej znížiť. Horšie je to s obmedzením "tlakového" pôsobenia, kde sa zložitosť konštrukcie zvyšuje výraznejšie. Napriek tomu sa dá dosiahnuť, že kvapalinová náplň je vymetená zo strely rýchlosťami niekoľko sto metrov alebo i len niekoľko desiatok za sekundu - ale voľným okom je to nerozpoznateľné od "normálneho" výbuchu.

Druhá vec, ktorá uzko súvisí s "delivery systémom" - u chemických bojových častí sa obvykle nevyžaduje, aby bol na mieste určenia rozprášený celý obsah náplne - požiadavka na úplné vyprázdnenie jednorázového transportného prostriedku by celý systém len komplikovala. Takže sa uspokojíme so stavom, kedy je v mieste dopadu rozptýlených do ovzdušia 80-95% náplne - zvyšok je zachytený v obale a v teréne, do ktorého sa projektil zaboril. Za takéto stavu je potom možné akceptovať aj to, že ďalších 10-15% náplne bude zničených pri jej vymetení zo strely.

Navyše, látky typu VX sú často binárne - vznikajú chemickou reakciou niekoľkých zlúčenín počas letu transportného prostriedku (napríklad delostreleckého granátu alebo bomby) k cieľu. Nedá sa teda zaručiť, že celá náplň vstupných zlúčenín zreaguje a vopred sa počíta so "stratami" konečného produktu.
[s]
Myslím, že časy, ktoré uvádza ekológ sú polčasy rozpadu/rozkladu toxických látok v tele zasiahnutej osoby.[/s]
Naposledy upravil(a) Alchymista dne 20/7/2010, 20:47, celkem upraveno 1 x.
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
Ekolog
rotný
rotný
Příspěvky: 86
Registrován: 13/2/2007, 21:12
Bydliště: Náchodsko

Příspěvek od Ekolog »

Stupeň intoxikace záleží na množství absorbované látky, na jejím typu, na cestě vstupu. Nejčastější cestou vstupu je cesta neporušenou pokožkou a dýchacími orgány. Po době latence v řádu minut až desítek minut se objeví příznaky: nevolnost, bolesti břicha a hlavy, zvracení, průjem, pocení a slinění, záškuby a křeče. Zornice jsou zúžené - důležitý příznak, a to někdy i nesymetricky.
Pakliže dojde k samovolnému odchodu moče, stolice, bezvědomí je stav vážný. Uvádí se, že u zvířat po intoxikaci LD50 dochází k exitu za již 120 minut. Pokud voják překoná toto období a nedojde k exitu v době 1 - 3 dny, má šanci se uzdravit.
Otravy NPL však mohou i po uzdravení zasaženého postihnout trvalými následky.
Latentní otravy - jsou prosty klinických příznaků.
Lehké otravy - se projevují slabými příznaky. Zpravidla bez úmrtí.
Střední otravy - voják není schopný pohybu. Při podání antidota je dobrá prognóza. Bez antidota je prognóza nejistá.
Těžké otravy - se vyznačují žávažnými příznaky. Pokud nedojde k léčebnému zákroku postižený umírá. Přes léčbu je osud nejistý.
Po vyléčení může dojít k psychickým změnám, neurologickým změnám, a poruchám, paralýze, zblbnutí. Silné jsou karcinogenní účinky. Uzdravený voják je, pokud se nejedná o lehkou otravu, pravděpodobně vyřazený z další činosti a stává se invalidou.
Uživatelský avatar
Alchymista
5. Plukovník
5. Plukovník
Příspěvky: 4883
Registrován: 25/2/2007, 04:00

Příspěvek od Alchymista »

Môžeš upresniť, čo znamenajú tie polčasy dealkylace?
ObrázekObrázek

Оптимисты изучают английский язык, пессимисты - китайский. А реалисты - автомат Калашникова
Uživatelský avatar
asija
poručík
poručík
Příspěvky: 782
Registrován: 16/9/2009, 12:00

Příspěvek od asija »

karcinogenní účinky? Znas konkretni mechanizmus? U zplystyrujicich latek a z casti i u drazdivch je to celekm jasne - pozkozuji strukturu proteinu a DNA a vyvolavaji silny bunecny stres. Ale cekal bych ze u nervove jedy budou selektivni natolik ze nebudou mit mnoho vedlejsich slodlivych efektu.

Podobne s tim zblbnutim a dalsimi trvalymi nasledky - dovedu si predstavit trvale nasledky zpusobene pruvodnimi jevy (napr. poruseni organu krecemi, poruseni mozku nedostatkem kysliku), ale jsou ty trvale nasledky zpusobeny i nejak primo chemickym pusobeni jedu?
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Děkuji za vysvětlení. Ještě by mě zajímala otázka na ty insekticidy. Podle článku asije se v podstatě jedná o totožné látky, jako nervové plyny. Chtěl bych se zeptat, jakým způsobem může vůči těmto látkám hmyz získat imunitu ? A jak se tato imunita projeví, hmyz nereaguje na látku vůbec, nebo sníženě ? Narážím na DDT. A co využití u lidí (to je ale asi hloupá otázka).
Obrázek
Ekolog
rotný
rotný
Příspěvky: 86
Registrován: 13/2/2007, 21:12
Bydliště: Náchodsko

Příspěvek od Ekolog »

Tak to byla palba otázek. Pokusím se to zvládnout během zítřka.
Uživatelský avatar
asija
poručík
poručík
Příspěvky: 782
Registrován: 16/9/2009, 12:00

Příspěvek od asija »

lkala > Nechtel jsem rict ze vsechny insekticidy fungujou na stejnem principu jako bojove nervove agenty, je to jen jejich podskupina. DDT nebo HCH a mnoho dalsich mezi ne nepatri. Jinak jak konkrene ta imunita vypada, a jestli existuje i imunita na organofosfatove insekticidy nevim, ale urcite se to vyznamne lisi podle tridy.
Ekolog
rotný
rotný
Příspěvky: 86
Registrován: 13/2/2007, 21:12
Bydliště: Náchodsko

Příspěvek od Ekolog »

DDT je organochlorová sloučenina, relativně netoxická pro teplokrevné živočichy. Mechanismus účinku je dosud nepříliš známý. Symptomaticky se jedná o nervový jed, pravděpodobně porušující nervový přenos vazbou na membránu nervových buněk. Čili jiný princip působení než organofosfáty. Vznik rezistence k DDT je významný. Vzniká i rezistence k organofosfátům, pravděpodobně mechanismy umožňujícími snížené pronikání do hmyzího organismu nebo cíleným vyhýbáním se ošetřeným místům.
My to děláme vlastně stejně. Označení zamořených míst a protichemické prostředky jednotlivce.
Co se týká karcinogenních účinků, musím připomenout, že nejsem lékař a nemám lékařské vzdělání. Takže můj výklad nebude dostatečně odborný.
Při otravách GV látkami dochází často, a to zvláště při pozdním lékařském ošetření, k nevratným procesům.
Jedná se o poškození nervové soustavy při procesu alkylace. Dochází k působení na DNA a aminy centrální nervové soustavy. Léze CNS, mutagenní, karcinogenní a teratogenní (embryonální vývoj) účinky a účinky na játra a krev.
Produkty metabolitů GV látek působí poruchy jako paralýza, impotence, poruchy vidění.

Insekticidy, o kterých tu byla řeč a které mají určité souvislosti s NPL fungují na mnoha principech. Velká část insekticidů jsou nervové jedy. Nikotin je podobný acetylcholinu a váže se na acetylcholinový receptor. Pominu Rotenoidy a Pyretroidy, málo jedovaté pro teplokrevné živočichy a anorganické insekticidy. Organofosfáty a karbamáty mají řadu sloučenin, které jsou velice jedovaté a je možno je použít i vojensky (demeton, TEPP, paraoxon, fosdrin (u této látky jsem byl bohužel svědkem úmrtí – exitus nastal během hodiny) a další). Karbamáty mají rychlejší nástup, rychlejší odeznění a mohou být použity i vojensky, viz furadan, TL 1236, T 1123. Zde se jako antidotum používá jen atropin, oximy naopak zvyšují toxicitu karbamátů.

Poločas dealkylace je čas (zjištěný experimentálně in vivo i in vitro), kdy polovina fosforylované acetylcholinesterázy přechazí na nereaktivovatelnou (nevratnou) formu. Dojde k odštěpení alkylu z alkyl fosforylové skupiny vázané na centrum acetylcholinesterázy v podobě alkoholu. Po dealkylaci nelze komplex reaktivovat oximem. Obrázky neumím vkládat.
Obecně se jedná o velký problém při léčbě. Zvláště u somanu, kde rychlost poločasu dealkylace činí 2 – 5 minut.
Odpovědět

Zpět na „Komplexní témata a různé“