biolosko i kemijsko oruzje

Javno zdravstvo B I O T E R O R I Z A M

30 M E D I X • P R O S I N A C 2 0 0 3 . • G O D . I X • B R O J 5 1

B ioloπko oruæje se koristi u bioloπkom ratu, s ciljem nam-jernog izazivanja masovnih infektivnih bolesti u epidemi-jskim razmjerima u ljudi, æivotinja i korisnog bilja i slabljen-

ja ratnih potencijala protivnika. Meunarodne konvencije koristedvojne nazive kao “bakterioloπko (bioloπko) oruæje” i “bakteri-oloπki (bioloπki) rat”. Bioloπki i toksinski ratni agensi ukljuËuju svepatogene mikroorganizme kao πto su virusi, rikecije, bakterije,gljivice i protozoe, prirodne, izmijenjene ili sintetizirane (genetskiminæenjerstvom ili drugim biotehnoloπkim postupcima) i njihovetoksine, ako su namijenjeni za nemiroljubive svrhe. To su mikro-organizmi koji inficiraju i razmnoæavaju se u ciljnom domaÊinuuzrokujuÊi kliniËku bolest koja ubija ili onesposobljava organizamtog domaÊina. Prema Konvenciji o zabrani bakterioloπkog (bioloπkog)i toksinskog oruæja iz 1972. godine, bioloπko i toksinsko oruæje sumikrobijalne i druge tvari koje sadræavaju bioloπke agense ili tok-sine bez obzira na njihovo podrijetlo ili metodu proizvodnje, vrstui koliËine koje nemaju pravno opravdanje za profilaktiËke, zaπtitnei druge miroljubive svrhe. Pojam bioloπkog oruæja je uveden nakonII. svjetskog rata i dijelom je potisnuo dotadaπnji pojam bakteri-oloπko oruæje. Meutim, niti jedan od navedenih pojmova neodreuje neposredno organizme koji se upotrebljavaju. Pojam bak-terioloπko oruæje je nepotpun jer obuhvaÊa samo bakterije i njihovetoksine; pojam bioloπko oruæje je bolji, meutim on je preπirok jerosim mikroorganizama obuhvaÊa i viπestaniËne organizme. Zatobi najbolji naziv bio mikrobioloπko oruæje, koji se meutim ipakne koristi.1

Kad su patogeni mikroorganizmi proizvedeni u odreenimlaboratorijima i odreenim metodama (selekcija, izmjena i stabi-lizacija sojeva uzroËnika), u odreenim koliËinama i s odreenomnamjenom, a to je izazivanje epidemija (ljudi), epizootija (æivoti-nje), epifitocija (biljke), oznaËavaju se kao bioloπki ratni agensi.Kad su ukljuËeni u sustave za njihovu primjenu i prenoπenje uborbeno stanje, postaju bioloπka i toksinska oruæja. Brojne zaraznebolesti i intoksikacije uzrokuju tzv. dvostruko prijeteÊi agensi ∑DPA. To su virusi, bakterije, rikecije, gljivice i protozoe kao i toksini,koji nisu samo prirodno opasni za æivi organizam, veÊ mogu bitinamjerno koriπteni kao bioloπko oruæje ili toksinsko oruæje uzroku-juÊi bolest i smrt u ljudi, æivotinja i biljaka. DPA je najËeπÊi uzroËnikendemskih bolesti, koje imaju visok postotak pobola i smrtnosti,te uzroËnik tzv. iznenadnih teπkih bolesti.2

Ne postoje dokazi namjerne uporabe bioloπkog oruæja u mod-ernim ratovima pa se stvarne posljedice bioloπkog rata mogu teπko

predvidjeti. Procjene se temelje na prirodnim epidemijama i ekspe-rimentalnim laboratorijskim modelima, πto se ne moæe uzeti kaopravilo.

Uporaba patogena kao naËina ratovanja je prvi put izriËito zabran-jena Æenevskim protokolom 1925. godine. Razvoj, proizvodnju iuskladiπtenje bioloπkog i toksinskog oruæja zabranjuje Konvencija ozabrani bioloπkog i toksinskog oruæja iz 1975. godine (BTWC) iKonvencija o zabrani kemijskog oruæja iz 1993. godine (CWC), u kojusu uvrπteni i neki toksini. Znakoviti su podaci ameriËke vojske u II.svjetskom ratu, prema kojima je od ukupnog broja bolesnih 85,2%bolovalo od infektivnih bolesti, a samo 3,4% ranjenih u borbi i11,4% ostalih ozljeda. Nakon usvajanja Konvencije o zabrani usavrπa-vanja, proizvodnje i uskladiπtenja bakterioloπkog (bioloπkog) i toksin-skog oruæja i o njihovom uniπtenju 1972. i stupanja na snagu 1975.godine poËinje vrijeme moderne biotehnologije te se genetskiminæenjerstvom otvaraju nesluÊene moguÊnosti u raznim znanstven-im podruËjima, ali poËinje i militarizacija biotehnologije ciljanimizmjenama strukture gena u mikroorganizmima. Genetsko inæe-njerstvo je unaprijedilo i razvilo potpuno nove tipove bioloπkih itoksinskih ratnih agensa, i to izmjenom odreenog patogenogmikroorganizma koji se razlikuje od njegovih roditelja i njegovomklasifikacijom u novi agens i proizvodnjom novih agensa, omoguÊu-juÊi kombinacije “poæeljnih obiljeæja” kao πto su kontrolirana viru-lencija i toksiËnost patogena. Moderne rekombinatorne DNKtehnologije omoguÊile su i razvoj genetskog oruæja. To su bioloπki ikemijski ratni agensi, ukljuËujuÊi i toksine, koji imaju kancerogenei mutagene uËinke, kao i teratogene uËinke, a Ëine tzv. buduÊu viπe-generacijsku bombu, mnogo opasniju od danas poznatih visoko-toksiËnih tvari. Meutim, teπko je vjerovati da bi se ovo oruæje koris-tilo u neprijateljske svrhe, i to zbog izrazitog odgoenog djelovanja.3

Bioloπki ratni agensiBioloπki ratni agensi kao dio “NBK”, ili oruæja za masovno uniπta-vanje, ekstremno su destruktivni mikroorganizmi, i to najviπe virusii najmanje gljivice, a izmeu njih su protozoe, bakterije i rikecije.Toksini su dvostruki proizvodi mikroorganizama, biljaka i æivotinjai svrstavaju se u hibridnu kategoriju (mjeπance) izmeu bioloπkih ikemijskih ratnih agensa. Neki od toksina, npr. botulin i ricin, znat-no su otrovniji od najotrovnijih æivËanih bojnih otrova. Bioloπkai toksinska oruæja koja su relativno jeftinija i lako se konstruiraju,imaju prednost i posebno su atraktivna za teroristiËke skupine izemlje sponzore terorizma. Ova oruæja se mogu proizvesti tajno, a

Bioloπko i toksinsko oruæjebojnik Slavko Bokan, dr. med.Zapovjedniπtvo za izobrazbu i obuku HKoV, »asniËka πkola, Laboratorij ABK zaπtite, Zagreb

U proπlosti je prevladavalo miπljenje o bioloπkom oruæju kao oruæju vrlo nepredvidivog djelovanja pa je i manjekoriπteno kao oruæje. Ovakvo glediπte utjecalo je na to da se malo pozornosti pridavalo razvoju metoda detekcijei zaπtite. Nedostatak takvih sustava bio je posebno zapaæen tijekom rata u Zaljevu, kada je shvaÊeno da napadbioloπkim oruæjem moæe postati realnost. To je dovelo do pojaËanih istraæivaËkih i razvojnih djelatnosti na novimsustavima detekcije i zaπtite protiv “klasiËnog” bioloπkog oruæja. Mnogi rezultati ovih istraæivanja i razvoja birelativno lako mogli biti zlouporabljeni za razvoj novih bioloπkih oruæja. Zbog svega toga je prijeko potrebnopoznavanje znaËajki i uËinaka ovog oruæja te moguÊnosti zdravstvene skrbi, medicinskog tretmana i terapije,dijagnostike, zaπtite i dekontaminacije ne samo zbog ratne, veÊ i zbog teroristiËke prijetnje uporabom ovog,po mnogima, oruæja 21. stoljeÊa

B I O T E R O R I Z A M Javno zdravstvo

31M E D I X • S P E C I J A L I Z I R A N I M E D I C I N S K I D V O M J E S E » N I K • W W W . M E D I X . C O M . H R

uporabu je nemoguÊe na vrijeme otkriti, πto predstavlja ekstrem-nu opasnost za zemlju koja je napadnuta. Ova tvrdnja dobiva joπna vaænosti kad se bioloπki agens uvede u endemsko podruËje,odnosno koristi se uzroËnik zarazne bolesti koja je karakteristiËna zato podruËje, πto je joπ teæe identificirati kao bioloπki napad TABLICA 1.

Obrana protiv veÊine bioloπkih ratnih agensa je slaba i ograni-Ëena. Relativno su male koliËine cjepiva, seruma i antibiotika zamnoge zarazne bolesti uskladiπtene, a koliËina antidota protiv toksi-na je ekstremno ograniËena. Nadalje, antibiotici opÊenito morajubiti primijenjeni brzo, πto zahtijeva brzu i ranu detekciju uzroËni-ka epidemijske zarazne bolesti.

Dok tzv. klasiËni bioloπki agensi predstavljaju veliku opasnost ∑u izmijenjenom obliku genetskim inæenjerstvom mogu predstavljatiu bliskoj buduÊnosti joπ veÊu prijetnju ∑ potrebno je Ëim prijeutvrditi koje bi to bolesti mogle istisnuti klasiËne bioloπke agensei pripremiti se za njih. Nova vrsta oruæja Êe biti tzv. peta generacijaofenzivnog programa bioloπkog oruæja, i to u drugom i treÊemdesetljeÊu 21. stoljeÊa. Razvijat Êe se novi onesposobljavajuÊi ratniagensi kao πto su toksini i bioregulatori (bioregulacijski peptidi).To su prekursori proteina sastavljeni od aminokiselina, koji sudjelotvorni u vrlo niskim koncentracijama (ppm ili ppb), πto Ëininjihovu detekciju izuzetno teπkom. Oni mogu biti uspjeπno izmi-jenjeni kao agonisti (joπ djelotvornije tvari) i antagonisti (imajusuprotno djelovanje fizioloπkom). S obzirom da je teπko bioregu-

latore koristiti u obliku aerosola, radi se na izmjeni mikroorgani-zama koji bi bili vektori, koji pak kad uu u napadnuti organizamproizvode i izluËuju takav bioregulacijski peptid.

Bioloπka obrana u 21. stoljeÊuAko se razmotri bioloπka obrana u 21. stoljeÊu, jasna je konti-nuirana potreba reduciranja broja agensa koji su na raspolaganjukao ratni agensi. Zbog danaπnjeg nedovoljnog razvoja i unapreenjaprotubioloπke obrane, poveÊat Êe se rizik od tog oruæja. Zbog togatreba pojaËati pasivnu i aktivnu protubioloπku obranu, kontrolubioloπkog i toksinskog oruæja, te imati djelotvorne reæime verifi-kacije. KljuËno u razvoju novih strateπkih bioloπkih i toksinskihoruæja danas je nepredvidljivost njihovog uËinka; nadalje, ako bi ibilo moguÊe dizajnirati idealni mikroorganizam podesan za stra-teπku uporabu, teπko ga je testirati u terenskim uvjetima. Primjenatzv. moÊnog samoograniËavajuÊeg bioloπkog ratnog agensa kaonovog strateπkog oruæja na jedan grad imala bi uËinak kao i nuk-learna eksplozija snage jedne kilotone. S obzirom da je bioloπkooruæje vrlo selektivno, moæe se koristiti ciljano npr. protiv æivotinjai korisnog bilja i time umanjiti obrambene sposobnosti napadnu-toga. Meutim, teπko je odrediti prostorne i vremenske granicenapadnutoga podruËja. Vojno-tehniËke znaËajke koje ograniËavajuuporabu bioloπkog oruæja su brojne: ovisnost o meteoroloπkimuvjetima, odloæeni, a ne neposredni uËinak, nepouzdana kontrola

Tablica 1. Bioloπki ratni agensi uzroËnici infektivnih bolesti u ljudi

Bolest Inkubacija (dani) Trajanje Mortalitet Epidemijski Terapijabolesti (dani) uËinak

A. Infektivne bolesti koje se prenose aerogenim putemI. BakterijskeAntraks 3-5 -(3-5)- visoki slab Antibiotici+CjepivoKuga 2-5 -(1-2)- visoki veliki AntibioticiTularemija 1-10 -(14-21)- visoki slab AntibioticiII. RikecijskeQ-groznica 14-22 5-(7-14)-21 slab slab AntibioticiIII. VirusneVariola 12-14 oko 21 visoki veliki Cjepivo, izolacijaLasinska grozn. 2-14 7-15 visoki veliki NedostajeMarburπka groznica 2-15 7-20 visoki veliki NedostajeEbola groznica 5 do 10 dana (2-21 dan) 7-10 visoki veliki NedostajeHGBS 3-45 7-25 visoki veliki Nedostaje, RibavirinGroznica doline Rift 2-5 7-14 visoki veliki Nedostaje, RibavirinKKHG 3-12 2-7 visoki veliki Nedostaje, RibavirinOstale virusne HG 2-14 7-15 visoki veliki NedostajeAdenoinfekcije 5-7 -(2-5)-7 niski veliki NedostajeB. Akutne crijevne infektivne bolestiI. BakterijskeTrbuπni tifus 7-21 -(28-42)- niski veliki AntibioticiKolera <1-5 -(7-14)- visoki veliki InfuzijaEnterotoksin (E. coli) 2-6 -(7-14)- niski slab InfuzijaMalteπka groznica 14-60 -(90-?)-360 niski nema AntibioticiC. Infektivne bolesti prenoπene insektimaI. BakterijskeKuga 2-5 -(1-2)- visoki veliki AntibioticiTularemija 1-10 -(14-21)- visoki slab AntibioticiII. RikecijskeTifus stjenovitih planina 3-10 14-21 visoki slab AntibioticiPjegavi tifus 6-15 14-(21-28)- visoki slab AntibioticiIII. VirusneÆuta groznica 2-6 -(7-10)- visoki veliki NedostajeDenga groznica 3-15 5-8 niski slab NedostajeEncefalitisi 7-14 17-32 niski slab NedostajeD. Infektivne bolesti koje uzrokuju protozoePrimarni amebni meningoencefalitis 3-5 5-7 niski slab Amphotericinom BE. Infektivne bolesti koje uzrokuju gljiviceKokcidioidomikoza 10-21 15-30 niski slab Amphotericinom BHistoplazmoza 5-18 15-30 niski slab Amphotericinom BNokardioza nepoznata 30-40 visoki slab Sulfadiazin



djelotvornosti, moguÊe retroaktivno djelovanje. Zbog toga jebioloπko oruæje strategijsko oruæje za πiroku primjenu protivcjelokupnog puËanstva, a moæe se koristiti za lokalne diverzantske,teroristiËke akcije i sabotaæe. Prema dostupnim literaturnim podaci-ma, ispitivani su praktiËno svi pojedinaËni predstavnici svihskupina mikroorganizama (bakterije, rikecije, klamidije, virusi,gljivice i protozoe), a kao potencijalno bioloπko oruæje uzeti su uobzir i istraæivano je oko 60 uzroËnika zaraznih bolesti u ljudi, æi-votinja i korisnog bilja.4

Bioloπki napad je prijeko potrebno Ëim prije identificirati iotkriti bioloπki i toksinski ratni agens prije nego se pojavi bolest, ito zbog organizacije zaπtite. NemoguÊnost pravodobnog otkriva-nja bioloπkog napada uvjetuje odloæenu ili naknadnu aktivnostprovoenja ovih mjera. Zbog toga se, naæalost, mjere provode kadsu posljedice veÊ vidljive, πto se svodi na izolaciju i zbrinjavanjeoboljelih, te na sprjeËavanje πirenja zarazne bolesti, a πto se u osnovine razlikuje od mjera pri suzbijanju prirodnih epidemija. OpÊenitoje prihvaÊeno da Êe prvi podatak o bioloπkom napadu biti pojavavelikog broja oboljelih ljudi, masovni pomor æivotinja i propada-nje korisnog bilja. Pred sustav protubioloπke obrane prilikombioloπkog napada postavljaju se mnogi problemi, posebno u sklopuzdravstvenog zbrinjavanja, kao πto su prepoznavanje bioloπkognapada, odreivanje primijenjenog bioloπkog i toksinskog ratnogagensa, odreivanje naËina zbrinjavanja (trijaæa, mediko-evakuaci-jske znaËajke, lijeËenje). Zaπtita od bioloπkog i toksinskog oruæja imamalo zajedniËkog sa zaπtitom od kemijskog i nuklearnog oruæjazbog znatnih razlika izmeu tih oruæja, ali se neki postupci i prin-cipi mogu koristiti za protubioloπku zaπtitu. Primjena bioloπkog itoksinskog oruæja je tajna, pa je nemoguÊe otkriti vremensku iprostornu ekspoziciju; zbog svoje vlastite reprodukcije bioloπkiratni agensi πire se sekundarno dalje.5

Rano otkrivanje bioloπkog napada je dosta sloæen i zahtijevanposao zbog toga πto se bioloπko oruæje ne moæe zapaziti osjetilimakao veÊina kemijskih agensa, a potrebno je u πto kraÊem vremenuiz velike kontaminirane sredine (zrak, voda i hrana) otkriti vrlomale koliËine mikroorganizama koji pripadaju velikom brojurazliËitih vrsta. Posebno je teπko otkriti bioloπke ratne agense kojimasu namjerno izmijenjene znaËajke genetskim inæenjerstvom.

U poËetku epidemije ili nakon bioloπkog napada, dok se ne znauzroËnik, lijeËenje se odreuje prema kliniËko-epidemioloπkoj (sin-dromskoj) dijagnostici. NajveÊi broj bakterijskih, klamidijskih irikecijskih bolesti uspjeπno se lijeËi antibioticima. Terapija poËin-je πto je prije moguÊe u najranijem razdoblju medicinske skrbi.Izolacijski postupci kod pacijenata oboljelih od prenosivih bolestisu bitni za zaπtitu medicinskih djelatnika i πirenje bolesti nakonbioloπkog napada ili incidenta. Antivirusna terapija se danas moæeprovoditi jedinim antivirotikom πirokog spektra, ribavirinom, kojije uËinkovit u tretmanu virusnih bolesti nastalih prirodnim putem,i to kod Lasinske groznice, Krim-Kongo hemoragijske groznice ihemoragijske groznice s bubreænim sindromom.6,7

Naæalost, ne postoji pouzdan medicinski tretman protiv mnogihbioloπkih i toksinskih ratnih agensa, ni danas niti u predvidivojbuduÊnosti, koristeÊi Ëak i najrazvijenije medicinske tehnologije ipostupke. Cjepiva nisu rjeπenje iako su danas najbolja zaπtita. »aksu i najbolja cjepiva djelomiËno uËinkovita. Ona ne mogu zaπtititiprotiv novih mikroorganizama koji su izmijenjeni tehnikama genet-skog inæenjerstva. Novi medicinski tretmani kao πto su mono ipoliklonska protutijela su joπ u razvoju.3

Profilaksa kao specifiËna zaπtita od bioloπkog oruæja provodi seæurno kao urgentna profilaksa, a ukljuËuje uporabu imunoloπkihpreparata i antibiotika prije bioloπkog napada (prije-ekspozicijskaprofilaksa) ili nakon pojave prvih bolesnika (poslije-ekspozicijskaprofilaksa). S obzirom da se bioloπki napad prepoznaje pojavomprvih bolesnika, profilaksa Êe biti poslije-ekspozicijska jer se masov-na zaπtita ne moæe izvesti zbog velikog broja uzroËnika za koje joπnema specifiËne zaπtite (cjepiva).

Metode osobne i kolektivne zaπtite koje se koriste za zaπtitu odkemijskog oruæja mogu se u principu koristiti za zaπtitu i od bioloπ-kog i toksinskog oruæja, koje se prenosi aerogenim putem (aerosol).Meutim, zahtjevi za zaπtitu od bioloπkih i toksinskih ratnih agen-sa su mnogo veÊi nego za zaπtitu od kemijskih ratnih agensa.

Bioloπka dekontaminacija je skup mjera i postupaka za ukla-njanje i uniπtavanje patogenih mikroorganizama (uniπtavanje nijeobvezna mjera) do stupnja kada ne postoji rizik od infekcije. Premaopsegu se moæe podijeliti na djelomiËnu, koja se provodi odmahnakon bioloπkog napada u zoni napada, a obavljaju je pojedinci iliskupine, i potpuna, koja se provodi izvan zone kontaminacije.

Kemijske metode bioloπke dekontaminacije koriste otopine, plini aerosol kemijskih sredstava za dekontaminaciju, a uËinak ovisi okoncentraciji dezinficijensa, o pH vrijednostima i temperaturi.Fizikalne metode bioloπke dekontaminacije za potpunu dekonta-minaciju koriste visoku temperaturu i zraËenja.

Toksinski ratni agensiToksinski ratni agensi su najotrovnije danas poznate visokotoksi-Ëne tvari specifiËnog djelovanja na æivi organizam. Proizvode ih æiviorganizmi (mikroorganizmi, æivotinje i biljke), ili su kemijski sin-tetizirani. Izvori toksina su bakterije, æivotinje, reptili, insekti, biljkei morski organizmi. Jedna molekula botulin toksina ili ricina ubitÊe stanicu koja je milijun puta veÊa od nje. Za razliku od bioloπk-ih ratnih agensa, oni nisu ni infektivni niti kontagiozni, a prilikomotrovanja se ne mogu tretirati antibioticima i kemoterapeuticima.Za sada postoji samo nekoliko cjepiva za zaπtitu od toksina.Nekoliko toksina moæe uzrokovati simptome otrovanja unutarnekoliko minuta, ali kratka odgoda od nekoliko sati je najËeπÊevrijeme djelovanja veÊine toksina. Od oko 400 danas poznatihtoksina, 15 do 20 imaju znaËajke toksinskih ratnih agensa, Ëijauporaba moæe uzrokovati izrazite vojne i teroristiËke uËinke.Proizvodnja je za neke toksine jednostavna, a za neke vrlo zahtjevnai skupa. Bakterijski toksini se mogu lako i jeftino proizvoditi uvelikim koliËinama za ratnu uporabu. Mikroorganizam “roditelj”toksina se kultivira u povoljnom hranidbenom mediju i nakonodreenog vremena toksin se moæe “ubrati” ili izdvojiti iz hranil-iπta. Biljni toksin ricin se takoer moæe lako proizvoditi u velikimkoliËinama potrebnim za ratnu uporabu. Meutim, ostale toksinekoje proizvode æivotinje, reptili, insekti i morske toksine teπko jeizdvojiti iz njihovih prirodnih izvora, ali i na bilo koji drugi naËinproizvesti u veÊim koliËinama. Razvojem biotehnoloπkih metodai kloniranjem gena za proizvodnju nekih toksina te ugradnjom tihtzv. tox-gena u mikroorganizme omoguÊava se proizvodnja toksinau veÊim koliËinama, lakπe i jeftinije nego iz prirodnih izvora toksi-na. Toksinski ratni agensi sadræavaju niz aminokiselina i varirajuu molekulskoj masi izmeu nekoliko stotina (peptidi) i stotinetisuÊa (proteini). Genetska tehnologija i biotehnoloπke metode su

A, B) Antraks (bedrenica, crni priπt)C, D) Velike boginje ∑ kliniËke manifestacije

A B

C D

B I O T E R O R I Z A M Javno zdravstvo

33M E D I X • S P E C I J A L I Z I R A N I M E D I C I N S K I D V O M J E S E » N I K • W W W . M E D I X . C O M . H R

omoguÊile proizvodnju toksina u velikim koliËinama, a tzv. rekom-binantnim DNK tehnologijama i izmjenama gena u toksinu moguse promijeniti i bitne osobine istog (npr. moæe se poveÊati otpornosttoksina na vanjske utjecaje i njihova toksiËnost). Toksini su idealniagensi za uporabu u teroristiËkim i diverzantskim akcijama. UËinaktoksina se oËituje u dozama manjim od 10-8 g/kg tjelesne teæine zaËovjeka (botulin toksin). Toksini mogu imati smrtonosni i ones-posobljavajuÊi uËinak i tisuÊe puta su otrovniji od bojnih otrova.Kod skoro svih toksina je znaËajno to da su veÊe oralne uËinkovitedoze od inhalacijskih doza. Toksini visoke molekulske mase nisuznaËajna prijetnja kod oralne i dermalne ekspozicije. Neki od toksi-na su proteini visoke molekulske mase, neki su tvari sliËne protei-nima niske molekulske mase, a neki niti ne pripadaju u proteine.

Toksini koji su tvari sliËne proteinima veÊinom su krutine, apojavljuju se i kao vodene otopine. Proteinski toksini visokemolekulske mase opÊenito su manje stabilni od neproteinskih toksi-na. Neki toksini su jako stabilni i otporni i mogu ostati uskladiπtenigodinama ne gubeÊi na toksiËnosti. Toksini biljnog podrijetla sustabilniji od æivotinjskih toksina.8,9 (TABLICA 2)

Bakterijski toksini se pojavljuju u dva oblika ∑ kao egzotoksinii endotoksini ∑ ovisno o njihovoj kemijskoj strukturi, otpornostina toplinu, o naËinu oslobaanja iz patogene bakterije i mehaniz-mu djelovanja. Egzotoksini su neposredno toksiËni za domaÊinajer djeluju preteæno na æivËani sustav. S obzirom da su ovi toksiniproteini, toplina, kiseline i luæine lako ih Ëine netoksiËnima.

Toksin, vrijeme toksiËnog uËinka Mehanizam djelovanja, toksiËni uËinciLD50 (µg. kg-1)

Tablica 2. Toksinski ratni agensi i njihovi mehanizmi djelovanja i toksiËni uËinci

Vrlo brzo: 5 minuta

Konotoksin ∑ morskih puæeva roda Conus Smrtonosni neurotoksin: uzrokuje miπiÊnu slabost3-6

Palitoksin ∑ havajskih koralja roda Palythoa PoveÊava propusnost natrija kroz membrane0,08

Brzo: 5 minuta do 1 sat

Difterija toksin Smrtonosni toksin: upala ædrijela, oticanje ælijezda0,03

Ricin (injektiran) Smrtonosni citotoksin: inhibitor sinteze bjelanËevina0,1-3,7

Taipoksin ∑ toksin zmije australijski tajpan Smrtonosni zmijski paralitiËki neurotoksin: blokira ACh2

Saksitoksin ∑ toksin modro-zelenih algi cyanobacteria ili dinoflagelatnogplanktona Protogonyaulax

Smrtonosni toksin: obamrlost, ukoËenost, miπiÊna slabost,nekoordinacija, respiratorni distres (blokira natrijevu pumpu)

5-12 (oralno)1 (aerosol)

Tetrodotoksin ∑ riba roda Arothron Smrtonosni neuromuskularni blok: obamrlost, gubitak miπiÊne kontrole,gubitak glasa (blokira natrijevu pumpu)

8 (injektirano)30 (oralno)

α-Latrotoksin ∑ toksiËni dio otrova crne udovice Smrtonosni neurotoksin pauka: simptomi djelovanja æivËanog kemijskogratnog agensa

10

β-Bungarotoksin ∑ toksin zmije krait Smrtonosni neurotoksin zmije: paralitiËko djelovanje(blokada ACh ili receptora ACh)

20

Kobratoksin ∑ toksin indijske kraljevske kobre Smrtonosni neurotoksin zmije: paralitiËko djelovanje(blokada ACh ili receptora ACh)

75

Mikrocistin ili uzroËnik brze smrti (fast death factor) (FDF), toksin modro-zelenih algi Microcystis (Polycystis) aeruginosa

Smrtonosni citotoksin: oπteÊuje membranu jetrenih stanica50-100

Odgoeno: 1-12 sati

Vrlo odgoeno: 12 i viπe sati

Tetanus toksin (injektiran) Smrtonosni neurotoksin: bolne miπiÊne kontrakcije, “grË Ëeljusti”(blokira oslobaanje ACh)

0,0025 (ljudi)

Stafilokokni enterotoksin B (SEB) OnesposobljavajuÊi toksin: simptomi akutnog trovanja hranom20 (injektiran)200 (aerosol)

Botulin toksin (oralno) Smrtonosni neurotoksin: ptoza oËnih kapaka, midrijaza, dupla slika,groznica, paraliza (blokira oslobaanje ACh)

0,0003-0,1

Trihotecenski mikotoksin ∑ T-2 ∑ toksin plijesni Fsarium,(koæa, aerosol, oralno)

OnesposobljavajuÊi smrtonosni citotoksin: crvenilo, osip i mjehuri pokoæi, muËnina, povraÊanje krvi, proljevi (blokira natrijevu pumpu)

50-240(aerosol)

Ricin Smrtonosni citotoksin: muËnina, povraÊanje, grËevi, krvarenje na nos,proljevi, smetnje disanja (inhibitor sinteze bjelanËevina)

3 (oralno)

Batrahotoksin ∑ neurotoksin kolumbijske æabe Phyllobates aureotaenia ParalitiËki smrtonosni toksin: neuromuskularni blok(poveÊava propusnost natrija kroz membrane)

0,1-2

Anatoksin A ili uzroËnik vrlo brze smrti (very fast death factor) (VFDF) ∑alge Anabaena flos-aqua

Neurotoksin paralitiËkog smrtonosnog djelovanja:simptomi kao kod djelovanja æivËanog bojnog otrova(veæe se za ACh i moæe inhibirati AChE)

170-250



Endotoksini su zapravo oblici enzima, koji uzrokuju hemolizu iaglutinaciju eritrocita i destrukciju leukocita. Toksini niskemolekulske mase kao batrahotoksin, saksitoksin, tetrodotoksin supeptidi niske molekulske mase (u svom sastavu imaju do 50aminokiselina) i mogu se kemijski sintetizirati.

Prema toksiËnosti toksinski ratni agensi se dijele na najtok-siËnije toksine, Ëiji je LD50<0,025 µg/kg, visokotoksiËne toksine sLD50 od 0,025 do 2,5 µg/kg i umjereno toksiËne toksine s LD50>2,5µg/kg. Skupina najtoksiËnijih toksina moæe uzrokovati masovneljudske gubitke, odnosno masovni pobol s vrlo visokim stupnjemsmrtnosti (80-100%). To su pravi toksinski ratni agensi koji sekoriste u obliku aerosola za inhalacijsku ekspoziciju velikih povrπi-na. Medicinski tretman prilikom otrovanja ovim toksinima jemoguÊ i kod veÊine uËinkovit. Skupina visokotoksiËnih toksina semoæe koristiti u obliku aerosola pri teroristiËkim akcijama uzatvorenom prostoru, npr. ventilacijski sustavi u velikim zgradama,ili na otvorenom s malom uËinkovitosti. Skupina umjereno tok-siËnih toksina se svrstava u oruæja za atentate ili neposredne napadena osobe jer nema uËinkovitog medicinskog tretmana prilikomotrovanja ovim toksinima. S obzirom da je ovu vrstu toksina teπkoproizvesti u velikim koliËinama, oni se u velikim ratnim operaci-jama ne bi koristili veÊ bi se koristili bakterijski i biljni toksini, kojisu toksiËniji i lakπe se i jeftinije proizvode. OnesposobljavajuÊitoksini uzrokuju bolest uz mnogo manju dozu nego πto je ona kojauzrokuje smrtni ishod. Prema mehanizmima djelovanja toksini sesvrstavaju u dvije velike skupine, a to su neurotoksini i citotoksi-ni. Neurotoksini se dijele na presinaptiËke i postsinaptiËke toksinete toksine koji blokiraju ionske membranske kanale i ionofore.Neurotoksini, ili “æivËani toksini”, ometaju prijenos æivËanih impul-sa jer imaju visokospecifiËne uËinke na æivËanom sustavu. Onimogu stimulirati ili inhibirati oslobaanje acetilkolina, blokiratireceptore ili ometati aktivnost ionskih crpki ili kanala. NeurotoksiniukljuËuju botulin i tetanus toksin, zmijski α-toksini (kobratoksin,α-bungarotoksin) i erabutoksin (toksin morske zmije), toksin πko-rpiona te konotoksin (toksin morskih puæeva).

Bioregulatori su brojni humani polipeptidi niske molekulskemase koji imaju vaænu ulogu u regulaciji bioloπkih aktivnosti.Mozak i probavni trakt sadræavaju brojne peptide koji obavljajurazliËite aktivnosti u endokrinom sustavu, srediπnjem æivËanomsustavu i perifernom æivËanom sustavu. Neke od peptida sadræavajui pluÊa sisavaca. Ove tvari Ëine novu skupinu neurotransmitera, Ëijisu bioloπka aktivnost i mehanizam djelovanja vrlo uËinkoviti isnaæni. To su vrlo malene molekule, koje su sastavljene od 5 do 30aminokiselina. Molekule bioregulatora se prirodno nalaze u orga-nizmu u vrlo malim koliËinama, a uloga im je kontrola razliËitihbioloπkih i fizioloπkih sustava.

Uporaba veÊih koliËina ovih tvari moæe bitno naruπiti prirodnokontrolirane mehanizme u organizmu i na taj naËin izazvati one-sposobljavanje i smrt. Primjerice, u sluËaju inhalacijske ekspozicijeveÊih koliËina bioregulatora, koji normalno reguliraju konstrikcijubronhalnog stabla, izazvat Êe se velike smetnje u disanju ærtve, asimptomi mogu uzrokovati onesposobljavanje ili smrt u kratkomvremenu. Bioregulatori su idealni ratni agensi za sabotaæe i terori-stiËke akcije. Protutoksinska obrana se sastoji u imunizaciji protivnekih proteinskih toksina (koristi se toksoid ili oslabljeni obliktoksina), ali to nije moguÊe kod toksina niske molekulske mase.Zbog izrazite toksiËnosti potrebna je brza detekcija toksina. Brzadijagnostika prilikom otrovanja toksinima je preteæno kliniËka iodreuje se prema duljini latencije, znacima i simptomima te difer-encijalnoj dijagnozi. Imunoloπki i analitiËki testovi i pretrage suuËinkoviti za veÊinu toksina. KonaËna laboratorijska dijagnozamoæe se donijeti nakon 48-72 sata, ali se danas veÊ za neke toksinezna da se mogu dijagnosticirati unutar 30 minuta. Za manje tok-siËne toksine dijagnoza se postavlja na temelju imunoloπkih testo-va i otkrivanja IgM i IgG kod pacijenata koji su preæivjeli otrovan-je. Imunoloπke i analitiËke analize za otkrivanje toksina su danasdostupne i uËinkovite. To je u prvom redu ELISA analiza. Reakcija

vezanja na receptore je vrlo osjetljiva (od 1-10 ng/ml) i odvija seunutar 4 sata. AnalitiËke kemijske metode su osjetljive u koliËina-ma od mg do ng, ali su neπto bræe. PCR-tehnika, ili lanËana polimer-azna reakcija, vrlo je osjetljiva analiza, kojom se moæe otkriti idetektirati genetski materijal DNK bilo kojeg æivog organizma.Najnovija metoda za otkrivanje toksina je kombinacija imunoloπk-ih analiza s PCR-om kojima se mogu detektirati ekstremno malekoliËine toksina.

Neki od toksina imaju brzo toksiËno djelovanje pa i nema vre-mena za terapiju. Neki pak od toksina uzrokuju neke simptome,ili su bez kliniËkih znakova, ali uzrokuju ireverzibilne bioloπkepromjene unutar nekoliko minuta do nekoliko sati, πto Ëesto zavrπa-va smrÊu za nekoliko dana. SreÊom, veÊina najtoksiËnijih bakter-ijskih proteinskih toksina djeluje polako i ako se dijagnosticirajuna vrijeme, terapija je uspjeπna unutar 12-24 sata nakon ekspozi-cije. Najbolja i najuËinkovitija je aktivna profilaksa za veÊinu toksin-skih ratnih agensa, a to je cijepljenje (imunizacija). NajveÊi brojtoksina ima visok stupanj imunogeneze (organizam izloæen malimdozama inaktiviranog ili oslabljenog toksina Êe proizvesti protuti-jela koja Êe ga zaπtititi od akutne ekspozicije tom toksinu). Meutim,vrijeme potrebno za stvaranje protutijela protiv toksina je dugo itraje u veÊini sluËajeva od 4-6 tjedana do 3-4 mjeseca, pa i dulje.Cijepljenje je takoer potrebno provoditi viπe puta (docjepljivati).

MoguÊe je ipak smanjiti vrijeme odgovora na cijepljenje.Antigeni, koji potiËu organizam na proizvodnju protutijela, mogubiti mikroinkapsulirani ili umotani u sintetiËku polimernu ovojnicukoja, kad se postupno otvara, oslobaa antigen ili cjepivo. Na tajnaËin se danas moæe proizvesti tzv. vremenski djelujuÊe cjepivo, kojese daje u jednoj injekciji kao prvo cijepljenje, ali se imunizacijaprovodi postupnim vremenskim oslobaanjem cjepiva, πto pred-stavlja docjepljenje nakon 2 tjedna, pa nakon 10 tjedana. Danas seu mnogim zemljama razvija cijepljenje u sklopu medicinskihbioloπkih obrambenih znanstvenih programa, koje se sastoji udavanju prve doze i docjepljenja nakon 2 tjedna.

Predtretman i tretman nakon ekspozicije protutijelima humanogili æivotinjskog podrijetla su uËinkoviti za oko 35 toksina. Humanamonoklonska protutijela ili kokteli s dva ili viπe monoklonskihprotutijela buduÊa je pasivna imunoterapija.

Medicinski tretman i terapija specifiËnim lijekovima protivtoksina svode se na neposredno djelovanje lijekova protiv tok-siËnog djelovanja na æivu stanicu. Danas nije razvijena specifiËnaantidotna terapija za toksine i toksinske ratne agense. Simptomatskaterapija je naæalost kod dosta bitnih toksina jedina moguÊa terapija,pa je zbog toga i bitna.

Dekontaminacija toksina je relativno nebitna nakon toksinskogaerosolnog napada. Prema dosadaπnjim iskustvima, kod ekspozicijerespirabilnom aerosolu dekontaminaciju je potrebno obaviti, idovoljna je osobna dekontaminacija nakon toksinskog napada kaoprevencija kod sekundarnog aerosola. Dekontaminacija se obavljasredstvima za kemijsku dekontaminaciju, a 0,1-0,2% otopina Nahipoklorita tijekom 10 minuta djelovanja uniπtit Êe veÊinu toksin-skih ratnih agensa.

L I T E R A T U R A1. Zajtchuk R. The Text Book of Military Medicine, Medical Aspects of Chemical and

Biological Warfare, published by the Office of the Surgeon General, Department ofthe Army, MC, US Army, 1998.

2. Morse SS. (ed.), Emerging Viruses. Oxford University Press, 1993.3. Halstead SB, Hoeprich PD, Jordan MC, Ronald AR. Infectious diseases: A treatise of

infectious processes 1994; 919-23.4. Centers for Disease Control and Prevention. Addressing emerging infectious disease

threats: a prevention strategy for the United States. Atlanta, Georgia: US Dept ofHealth and Human Services, Public Health Service, 1994.

5. Murphy FA. Infectious Diseases. Adv Vir Res 1994; 43:2-52.6. Morse SS, Schluederberg A. Emerging viruses: the evolution of viruses and viral

diseases. J Infect Dis 1990; 162:1-7.7. Culliton BJ. Emerging Viruses, Emerging Threat. Science 1990; 247:279-80.8. Hamilton M. Toxin and Mid-Spectrum Agents, The ASA Newsletter 1998; 93.9. Sakaguchi G. Clostridium botulinum toxins. Pharmacology and Therapeutics 1994;

19:165.

M

biolosko i kemijsko oruzje

Documents