Jednakże toksyny pochodzenia biologicznego spełniają niekiedy kryteria toksyn chemicznych;
Saksytoksyna i rycyna są objęte Konwencją o Zakazie Broni Chemicznej;
Konwencja o Zakazie Broni Biologicznej i Toksynowej obejmuje toksyny pochodzenia biologicznego produkowane i składowane w celu nieprawnego użycia przeciwko ludziom, zwierzętom lub roślinom.
Produkcja toksyn biologicznych w Irackim Programie Biologicznym
Rozmieszczenie irackich ośrodków badawczych, produkcyjnych i poligonów testowych w programie biologicznym
Przykłady możliwości produkcyjnych i środków rozprzestrzeniania broni biologicznej w Programie Irackim
Porównanie toksyn biologicznych z środkami broni chemicznej
Porównanie wybranych toksyn biologicznych z przedstawicielami broni chemicznej /dane laboratoryjne/
Użycie biotoksyn – potencjalne korzyści i ograniczenia
Podstawowe cechy korzystne dla toksyn w aspekcie ich użycia w ataku biologicznym:
duża toksyczność (botulina)
działanie przezskórne (T2 mykotoksyny)
stałość w środowisku
niskie koszty produkcji (rycyna)
możliwość dezaktywacji (enterotoksyna gronkowcowa B).
Charakterystyka biotoksyn
Bardziej toksyczne niż wyprodukowane przez człowieka toksyny chemiczne (botulina, toksyna tężcowa, shigatoxin i abrin);
Nie działają przezskórnie (z wyjątkiem T-2 mykotoksyn, lyngbyatoksyny i kilku toksyn produkowanych z niebiesko – zielonych glonów);
Większa siła działania po podaniu drogą wziewną i parenteralnie niż w przypadku spożycia;
Mogą być użyte przeciwko populacji ludzkiej w formie wziewnej.
Charakterystyka-streszczenie
zagrożenie powtórną ekspozycją poprzez przemieszczanie się skażonym terenie (re-aerozolizacja) wydaje się niewielkie, przeciwnie do przedstawicieli broni chemicznej, gdzie ryzyko może być znaczne;
Teren w pobliżu uwolnienia nie zawsze jest ciężko skażony.
Mykotoksyny
większość z ponad 300 mykotoksyn produkowana jest z około 350 gatunków grzybów;
T-2 mykotoksyny, które są sklasyfikowane jako „trichothecene mycotoxin” produkowane są z grzybów z gatunku Fusaria;
spośród mykotoksyn,które mogą być użyte jako broń biologiczna dobrze poznane są tylko T-2 mykotoksyny;
T-2 mykotoksyny jako broń biologiczna
pierwsze podejrzenie użycia w Laos, podczas wojny w Wietnamie;
raport dotyczący użycia tzw. „żółtego deszczu„ w dżungli w Laosie (1975-81), którego skutki ocenianie są na ponad 6300 zabitych,
wniosło to podejrzenie użycia T-2 mykotoksyn w wojnie biologicznej;
w kwestii użycia mykotoksyn w Laos toczą się gorące debaty;
wg kilku autorów użycie „trichothecene mycotoxins” jest bardzo prawdopodobne i poparte przez specjalistyczne badania epidemiologiczne.
T-2 - mykotoksyny jako broń biologiczna
Podwyższone poziomy mykotoksyn i ich naturalnie rzadkie mieszaniny pozyskiwano ze skażonych powierzchni oraz znajdowano we krwi ocalałych, a także w tkankach zmarłych.
Niedostateczna liczba pozytywnych wyników w kierunku mykotoksyn podważa przekonanie o ich ewentualnym użyciu w ataku biologicznym (o tym, że zdarzył się atak biologiczny świadczy co najwyżej 10% dodatnich wyników z próbek);
Ponadto zdarzały się naturalne zachorowania (skażona żywność) w Tajlandii;
Jednakże powyżej 98 % kontroli w nie zaatakowanym polu było negatywnych, co mogło przemawiać co rzeczywistym atakiem;
Inne raporty użycia T-2 mykotoksyn jako broni biologicznej dotyczą Kampuczy (1979-81) i Afganistanu (1979-81).
T-2 - mykotoksyny jako broń biologiczna
Ostatnio donoszono, że T-2 mykotoksyny były rozsiewane w pobliżu obozowisk armii amerykańskiej podczas kampanii „Pustynna Burza”.
W Iraku pociski mogły być detonowane blisko obozowiska.
Niektóre oddziały bezpośrednio z pola bitwy raportowały objawy mogące sugerować przezskórną ekspozycję na T2- mykotoksyny.
Dowody środowiskowe( pobrane próbki) na zaistnienie tego incydentu są wątpliwe.
Niektóre źródła podają, że ekspozycja na T2-mykotoksyny mogła nastąpić w Zatoce Perskiej.
T2 – mykotoksyny jako broń biologiczna
T2-mykotoksyny mogą być przydatne do użycia jako broń biologiczna.
Jednakże ograniczenia produkcyjne dla wystarczającej ilości T2-mykotoksyn do użycia w formie zmasowanej dyspersji powodują, iż nie są one dobrymi przedstawicielami broni biologicznej.
T2-mykotoksyny są skuteczniejszym środkiem w przypadku zastosowania ograniczonych kubaturowo pomieszczeniach.
T2-mykotoksyny mogą być użyte do skażenia żywności lub wody.
Niektóre tkanki, np. nabłonek oddechowy, szpik kostny są bardzo wrażliwe na działanie T2-mykotoksyny.
Zatrucie T2 – mykotoksynami objawy kliniczne
Spożycie mykotoksyn powoduje :
utratę wagi ciała
wymioty
zapalenie skóry
podrażnienie błon śluzowych
krwiste biegunki
rozległe krwotoki
Początek choroby następuje po ekspozycji i rozpoczyna się w pierwszej godzinie. Charakteryzuje się szybko narastającym wstrząsem ze spadkiem ciśnienia tętniczego narastającą niewydolnością krążenia, zwiększeniem poziomu kwasu mlekowego we krwi. Objawy powyższe prowadzą do śmierci w ciągu 12 godzin.
T2 – mykotoksyny objawy świadczące o ekspozycji
T2-mykotoksyny mogą być uwalniane z samolotów, rakiet, pocisków, m.in. w postaci kropelkowej lub pyłów, aerozoli i dymów.
Pacjenci ze skórnymi objawami poddani ekspozycji na T2-mykotoksyny zgłaszają uprzednie pojawienie się chmury koloru żółtego, dymu tej barwy lub aerozolu (czasem zgłaszają niebieski lub żółty kolor aerozolu).
Pacjenci mogą zgłaszać występowanie na odzieży charakterystycznych „żółtych kropelek”.
T2-mykotoksyny jako broń biologiczna toksyczność ostra
Podczas uwolnienia małych dawek powstają objawy skórne, oczne i z układu pokarmowego.
Bezpośrednio po ekspozycji pacjenci zgłaszają ból i pieczenie w obrębie eksponowanej powierzchni skóry (po ekspozycji na „żółty deszcz” obserwowano na powierzchni eksponowanej skóry wykwity pęcherzykowe).
W/w objawom mogą towarzyszyć bóle i pieczenie spojówek oczu.
Dawki mikrogramowe powodowały zapalenie spojówek, uszkodzenie rogówki oraz zaburzenia widzenia.
Wymioty i biegunka obserwowane były przy dawkach rzędu jednej dziesiątej dawki śmiertelnej.
T2-mykotoksyny jako broń biologiczna toksyczność ostra
Toksyczność ekspozycji drogą wziewną (LCt50 200-5800 mgxmin/m3) podobna jest do obserwowanej przy użyciu iperytu lub luizytu (LCt50 1500-1800 mg/min/m3).
Śmiertelność przy ekspozycji przezskórnej na T2-mykotoksyny jest wyższa w porównaniu z działaniem innych środków powodujących pęcherzowe wykwity skórne.
W związku z powyższym T2 –mykotoksyny są pierwszoplanowym przedstawicielem tej grupy.
T2-mykotoksyny jako broń biologiczna leczenie i profilaktyka
Nie ma skutecznej profilaktyki i leczenia:
szczepienia – zbyt mała masa cząsteczkowa toksyny - niski poziom przeciwciał ochronnych,
Efekt uboczny - podrażnienie skóry w miejscu podania szczepionki
Opracowywane są szczepionki oparte na przeciwciałach antyidiotypowych oraz antytoksyny oparte na przeciwciałach monoklonalnych.
Botulizm
Powodowany przez toksyny Clostridium botulinum
typy toksyn A, B, E, najczęściej powodują zachorowania u ludzi
najsilniejsza dla ludzi toksyna znana w przyrodzie (LD50 1ng/kg)
Spory C. botulinum powszechne w glebie na całym świecie
Antytoksyna botulinowa trzywalentna, końska przeciw typom A, B i E - skuteczna, gdy podana wcześnie
Postać dziecięca/zakażona rana - antybiotyki (pochodne penicyliny)
Szczepionka w trakcie badań, niedostępna - Armia USA zakłada wdrożenie szczepionki przeciwko toksynie botulinowej -antygenom ABCEF - na rok FY14 (priorytet 20/72 na połączonej liście priorytetów obrony przeciw NBC Departamentu Obrony USA)
Botulizm: Różnicowanie
Botulizm: Różnicowanie – c.d.
Botulizm: Leczenie/Profilaktyka
Niewydolność mięśni oddechowych i kończyn wymaga specjalnych warunków pielęgnacji i długotrwałego wspomagania oddechu
Powrót do samodzielności oddechowej może być wybitnie opóźniony -do 2-3 miesięcy – co stwarza duże problemy logistyczne (dostępność sprzętu i personelu)
Rycyna jako broń biologiczna
Duża dostępność. Na całym świecie przerabia się rocznie milion ton nasion Ricinus communis. Masa odpadkowa po procesie produkcyjnym zawiera 5% rycyny.
Toksyna jest dosyć stabilna i wysoce toksyczna dla człowieka różnymi drogami.
Może być stosowana do zatrucia żywności i wody, jak również wziewnie.
Była wielokrotnie używana w morderstwach.
Rycyna jako broń biologiczna – c.d.
Rycyna może być przygotowana w postaci ciekłej, krystalicznej lub może być liofilizowana w postaci proszku.
Jest ona stabilna w środowisku, ale może być inaktywowana w temperaturze 800C w ciągu 10min. lub 500C w ciągu 1 godz. I proces chlorowania (roztwór 99,4%). Roztwory chloru o niższym stężeniu i jodyna są nieaktywne.
Toksyczność rycyny w porównaniu z LD50 botuliny czy skutecznością (ED50) toksyny gronkowcowej jest niewielka.
Aby wykonać udany atak terrorystyczny teoretycznie uśmiercający połowę populacji na obszarze 100 km2, agresor musiałby użyć dużej ilości (kilkadziesiąt ton). Równie skuteczna dawka botuliny to ok. 80 kg.
Rycyna składa się z dwóch hemaglutynin i dwóch toksyn. Toksyny RCL III i RCL IV są dimerami o masie cząsteczkowej ok. 60 kDa.
Rycyna jest bardzo toksyczna dla komórek w mechanizmie zahamowania biosyntezy białek.
Łańcuch B przyłącza się do receptora powierzchniowego komórki, kompleks toksyna receptor jest wchłaniany do cytoplazmy. Łańcuch A ma aktywność endonukleazy.
W bardzo małym stężeniu hamuje replikację DNA i syntezę białka.
W zatruciu wziewnym patomorfologicznie obserwuje się zapalenie i martwicę górnych i dolnych dróg oddechowych, cechy śródmiąższowego zapalenia płuc, okołonaczyniowego i pęcherzykowego obrzęku.
Rycyna Obraz kliniczny zatrucia w zależności od drogi ekspozycji
Objawy zależne od drogi ekspozycji.
Po ekspozycji drogą wziewną, w przypadku zatruć dawką subletalną po 4-8h - gorączka, ból w klatce piersiowej, kaszel, duszność, nudności i bóle stawów.
Ustępowanie tych objawów połączone jest z obfitym poceniem się.
Toksyczny obrzęk płuc, ARDS.
Obserwowane objawy nasuwałyby podejrzenie ciężkiego zapalenia płuc z intensywnym kaszlem, dusznością, sinicą i rozwijającymi się objawami obrzęku płuc.
W modelach zwierzęcych zgon następuje po 36-72 godzinach po ekspozycji.
Rycyna Obraz kliniczny zatrucia w zależności od drogi ekspozycji –c.d.
Przy ekspozycji inną drogą rycyna nie drażni bezpośrednio płuc, jednakże podanie dożylne może spowodować niewielki okołonaczyniowy obrzęk, spowodowany uszkodzeniem śródbłonka.
Zatrucie doustne powoduje martwicę i ogniskowe krwawienia z powierzchni nabłonka przewodu pokarmowego, martwicę wątroby, śledziony i nerek.
Podanie domięśniowe powoduje ciężką lokalną martwicę mięśnia i regionalnych węzłów chłonnych i niewielkie zmiany w narządach wewnętrznych.
Rycyna Rozpoznanie zatrucia
Atak aerozolem rycyny w pierwszej fazie może być rozpoznany jedynie na podstawie objawów klinicznych masowo zgłaszających się porażonych.
Inne czynniki biologiczne: toksynę gronkowcową, gorączkę Q, dżumę tularemię i wąglik; przez czynniki broni chemicznej – związki duszące (fosgen, chlor); insektycydy (paraquat, ANTU) a także przez trujące gazy wydzielające się w trakcie spalania toksycznych substancji przemysłowych (Teflon, Kevlar) w ataku konwencjonalnymi środkami wybuchowymi.
Rycyna Rozpoznanie zatrucia
Obrzęk płuc spowodowany działaniem rycyny występuje dużo później (po 1–3 dniach od ekspozycji) niż w przypadku toksyny gronkowcowej (ok. 12h) czy fosgenu (ok. 6h).
Objawy będą się pogłębiać mimo antybiotykoterapii, przeciwnie do czynników zakaźnych.
Rycyna Diagnostyka
Do potwierdzenia rozpoznania służą testy ELISA w przypadku gdy materiał do badań stanowi wymazy z nosa, krew lub inne płyny ustrojowe.
Toksyna jest silnym immunogenem, przeciwciała mogą być wykryte w surowicy krwi przez 2 tygodnie po ekspozycji.
W wymazach z nosa toksyna może być zidentyfikowana do 24 h.
Do bezpośredniej analizy tkanek można wykorzystać barwienie immunohistochemiczne.
Rycyna Leczenie
Pacjenci zatruci drogą wziewną wymagają intensywnej terapii ARDS: tlen, intubacja, sztuczna wentylacja z dodatnim ciśnieniem szczytowo- wydechowym PEEP, monitorowanie hemodynamiczne).
W przypadku zatrucia drogą pokarmową należy zastosować płukanie żołądka a następnie leki przeczyszczające.
Węgiel aktywowany jest mało aktywny wobec rycyny – toksyny o dużej cząsteczce.
Należy dbać o prawidłową gospodarkę wodną i elektrolitową.
Badania nad lekami blokującymi enzymatyczny efekt łańcucha A rycyny pozostają jak dotąd bez sukcesu.
Rycyna Profilaktyka
Ponieważ rycyna działa szybko i nieodwracalnie leczenie po ekspozycji jest dużo trudniejsze niż w przypadku wolno działających toksyn jak botulina i czynników zakaźnych, które można leczyć antybiotykiem.
Wobec powyższego immunizacja bierna lub czynna przed ekspozycją ma zasadnicze znaczenie, tym bardziej, że obie metody są wysoce skuteczne w zatruciu zarówno drogą pozajelitową, pokarmową, jak i wziewną.
Badania na zwierzętach wykazują, że 2-3 dawki toksoidu (3-5 μg) chroni przed śmiercią w wyniku zastosowania letalnych dawek toksyny drogą wziewną.
Trwają badania nad postacią toksoidu i adjuwantem.
Badania sugerują także skuteczność immunoglobuliny IgG podawanej drogą wziewną przed ekspozycją.
Aflatoksyna jako broń biologiczna
w 1995 UNSCOM ( United Nations Special Commission on Iraq) ustaliła, że Irak posiada produkcję dużej ilości aflatoksyny .
Zgodnie z ogłoszonym w październiku 1995 roku przez UNSCOM raporcie, Irak potwierdza rozpoczęcie prac badawczych nad aflatoksyną od maja 1988 w aspekcie wykorzystania jej jako broni biologicznej w laboratorium w pobliżu miasta Al Salman.
Notka z raportu U.N. : „Badania prowadziły do opracowania toksycznego efektu aflatoksyn w aspekcie wojny biologicznej i zwiększenia ich skuteczności poprzez współdziałanie z innymi przedstawicielami broni chemicznej”.
Naukowcy w Iraku opracowywali efekty tej toksyny na owcach, osłach, małpach i psach w warunkach laboratoryjnych, a także wykorzystując w tym celu specjalne komory inhalacyjne.
Aflatoksyna to środek letalny, którego skutki są starannie opracowane i przewidziane. W skrajnych przypadkach użycie aflatoksyny może prowadzić do powstania raka wątroby (proces kancerogenezy trwa od jednego miesiąca do roku po ekspozycji).
Aflatoksyna jako broń biologiczna –c.d.
Spożycie dużej dawki aflatoksyny może powodować ciężkie uszkodzenie wątroby z ostrymi objawami, prowadzącymi zazwyczaj do śmierci.
Ten efekt działania aflatoksyny, pomimo udowodnionej skuteczności, nie stanowi o jej atrakcyjności jako broni biologicznej, ponieważ objawy pojawiają się stosunkowo powoli.
Powody dla których produkowano aflatoksynę w Iraku pozostają niejasne.
Jest możliwe, że Irak poszukiwał możliwości wywoływania przewlekłych chorób w wojskach koalicyjnych, podobnie do irackiej strategii podczas wojny irańsko-irackiej.
Alternatywnie, aflatoksyna może działać jako czynnik wywołujący zamierzone kalectwo, a w dużych dawkach powodować skutek śmiertelny.
Niektórzy zachodni eksperci spekulują, iż Irak prowadził badania naukowe na zwierzętach z użyciem wysokich stężeń aflatoksyny w formie aerozolowej, która wywoływała więcej szkodliwych działań niż zamierzona powolna indukcja kancerogenezy w wątrobie (po doustnym spożyciu małych dawek).
