Pathogenesis and treatment principles ocular damage by self-defense gas weapons

Abstract

The article presents the pathogenetic mechanisms of eye damage by gas self-defense weapons in detail. We discuss the mechanisms of eye damage and structural changes of the tissues after gas-trauma. The causes of these changes and the main clinical manifestations accompanying them are analyzed. We analyzed the factors, influencing the development of dystrophic changes of the ocular surface in detail. The information on various techniques for self-assistance, mutual aid and earlier specific treatment of this injury was summarized. An aqueous solution of pediphene substance promising for use is considered, which has a number of pharmacological properties that fundamentally affect the pathogenetic mechanisms of gas-weapon trauma. Its effectiveness was shown in the experiment in comparison with the control group without treatment and the group using the combined drug-dexamethasone in combination with an antibiotic.

Keywords

self-defense gas weapon / irritants / pelargonic acid morpholide (PAM) / orthochlorobenzylidenmalonodinitrile (CS) / eye damage / eye burn treatment

References

[1] Haar RJ, Iacopino V, Ranadive N, et al. Health impacts of chemical irritants used for crowd control: a systematic review of the injuries and deaths caused by tear gas and pepper spray. BMC Public Health. 2017;17:831. DOI: 10.1186/s12889-017-4814-6

[2] Haar R.J., Iacopino V., Ranadive N., et al. Health impacts of chemical irritants used for crowd control: a systematic review of the injuries and deaths caused by tear gas and pepper spray // BMC Public Health. 2017. Vol. 17. ID 831. DOI: 10.1186/s12889-017-4814-6

[3] Brône B, Peeters PJ, Marrannes R, et al. Tear gasses CN, CR, and CS are potent activators of the human TRPA1 receptor. Toxicol Appl Pharmacol. 2008;231(2):150–156. DOI: 10.1016/j.taap.2008.04.005

[4] Brône B., Peeters P.J., Marrannes R., et al. Tear gasses CN, CR, and CS are potent activators of the human TRPA1 receptor // Toxicol Appl Pharmacol. 2008. Vol. 231, No 2. Р. 150–156. DOI: 10.1016/j.taap.2008.04.005

[5] http://www.eko-czao.narod.ru [Internet]. Kriminalisticheskie trebovaniya Ministerstva vnutrennikh del Rossiiskoi Federatsii po ogranicheniyam, ustanavlivaemym na oborot grazhdanskogo i sluzhebnogo oruzhiya (utv. prikazom MVD RF № 1020 ot 20 sent. 2011 g.) [cited: 2019 Nov 12]. Available from: http://www.eko-czao.narod.ru/ball/metod/001/1.htm. (In Russ.)

[6] http://www.eko-czao.narod.ru [Internet]. Криминалистические требования Министерства внутренних дел Российской Федерации по ограничениям, устанавливаемым на оборот гражданского и служебного оружия (утв. приказом МВД РФ № 1020 от 20 сент. 2011 г.) [дата обращения: 12.11.2019]. Режим доступа: http://www.eko-czao.narod.ru/ball/metod/001/1.htm.

[7] Rothenberg C, Achanta S, Svendsen ER, Jordt S-E. Tear gas: an epidemiological and mechanistic reassessment. Ann NY Acad Sci. 2016;1378(1):96–107. DOI: 10.1111/nyas.13141

[8] Rothenberg C., Achanta S., Svendsen E.R., Jordt S.-E. Tear gas: an epidemiological and mechanistic reassessment // Ann NY Acad Sci. 2016. Vol. 1378, No. 1. P. 96–107. DOI: 10.1111/nyas.13141

[9] Santos C, El Zahran T, Weiland J, et al. Characterizing Chemical Terrorism Incidents Collected by the Global Terrorism Database, 1970–2015. Prehosp Disaster Med. 2019;34(4):385–392. DOI: 10.1017/S1049023X19004539

[10] Santos C., El Zahran T., Weiland J., et al. Characterizing Chemical Terrorism Incidents Collected by the Global Terrorism Database, 1970–2015 // Prehosp Disaster Med. 2019. Vol. 34, No. 4. P. 385–392. DOI: 10.1017/S1049023X19004539

[11] Mukovskii LA, Lapina NV, Glukhova RI, et al editors. Metodicheskie rekomendatsii po lechebnym meropriyatiyam pri porazhenii glaz sredstvami samooborony, soderzhashchimi veshchestva razdrazhayushchego i slezotochivogo tipa deistviya: utverzhdeny i vvedeny v deistvie Federal’nym mediko-biologicheskim agentstvom 16.11.2012; reg. No. 12.53.12–2012. Moscow, 2012. 18 p. (In Russ.)

[12] Методические рекомендации по лечебным мероприятиям при поражении глаз средствами самообороны, содержащими вещества раздражающего и слезоточивого типа действия: утверждены и введены в действие Федеральным медико-биологическим агентством 16.11.2012; рег. № 12.53.12–2012 / сост. Л.А. Муковский, Н.В. Лапина, Р.И. Глухова, и др. Москва, 2012. 18 с.

[13] GOST R50743-95. Gazovoe oruzhie samooborony. Mekhanicheskie raspyliteli, aehrozol’nye i drugie ustroistva, snaryazhennye slezotochivymi ili razdrazhayushchimi veshchestvami. Trebovaniya bezopasnosti. Vidy i metody kontrolya pri sertifikatsionnykh ispytaniyakh na bezopasnost’. Postanovlenie Gosstandarta Rossii 1995 Feb 15. Nо. 55. Introduce 1995 Jul 1. Moscow: Izdatel’stvo standartov, 1995. 9 p. (In Russ.)

[14] ГОСТ Р50743-95. Газовое оружие самообороны. Механические распылители, аэрозольные и другие устройства, снаряженные слезоточивыми или раздражающими веществами. Требования безопасности. Виды и методы контроля при сертификационных испытаниях на безопасность. Постановление Госстандарта России от 15 февраля 1995 г. № 55. Введен 01 июля 1995 г. Москва: Издательство стандартов, 1995. 9 с.

[15] Franke Z, Frants P, Varnke V. Khimiya otravlyayushchikh veshchestv. In 2th v. Vol. 1. Transl. from Germ. Moscow: Khimiya, 1973. 437 p. (In Russ.)

[16] Франке З., Франц П., Варнке В. Химия отравляющих веществ. В 2-х томах Т. 1. / пер. с нем. Москва: Химия, 1973. 437 с.

[17] Aleksandrov VN, Emel’yanov VI. Otravlyayushchie veshchestva: uchebnoe posobie. 2-е izd., pererab. i dop. Moscow: Voenizdat, 1990. 271 p. (In Russ.)

[18] Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества: учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Воениздат, 1990. 271 с.

[19] Kalitaev AN, Zhivet’ev GA, Zheludkov EhI, et al. Zashchita ot oruzhiya massovogo porazheniya. 2-e izd., pererab. i dop. Moscow: Voenizdat, 1989. 398 p. (In Russ.)

[20] Калитаев А.Н., Живетьев Г.А., Желудков Э.И., и др. Защита от оружия массового поражения. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Воениздат, 1989. 398 с.

[21] Chernysh VF, Boiko EhV. Ozhogi glaz. Sostoyanie problemy i novye podkhody. 2-e izd., pererab. i dop. Moscow: GEHOTAR-Media, 2017. 183 p. (In Russ.)

[22] Черныш В.Ф., Бойко Э.В. Ожоги глаз. Состояние проблемы и новые подходы. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2017. 183 с.

[23] Loktionov SI, Mukovskii LA. O nekotorykh aspektakh toksichnosti i opasnosti slezotochivykh i razdrazhayushchikh veshchestv. Toxicological review. 1994;(2):14–16. (In Russ.)

[24] Локтионов С.И., Муковский Л.А. О некоторых аспектах токсичности и опасности слезоточивых и раздражающих веществ // Токсикологический вестник. 1994. № 2. С. 14–16.

[25] Khotim VE, Gundorova RA. Korotkodistantsionnye ozhogi glaz aehrozolyami gazovykh ballonchikov [thesis]. Povrezhdenie glaz v ehkstremal’nykh situatsiyakh. Moscow, 1995. P. 41–42. (In Russ.)

[26] Хотим В.Е., Гундорова Р.А. Короткодистанционные ожоги глаз аэрозолями газовых баллончиков [тезисы доклада]. Повреждение глаз в экстремальных ситуациях. Москва, 1995. С. 41–42.

[27] Tolmachev SI. Sudebno-meditsinskaya kharakteristika porazhenii, prichinennykh iz sredstv samooborony, snaryazhennykh irritantom dibenzoksazepinom (veshchestvom cr) [dissertation abstract]. Moscow, 2015. 25 p. (In Russ.)

[28] Толмачев С.И. Судебно-медицинская характеристика поражений, причиненных из средств самообороны, снаряженных ирритантом дибензоксазепином (веществом cr): автореф. дис. … канд. мед. наук. Москва, 2015. 25 с.

[29] Kuzmin AA, Ivchenko EV, Seleznev AB, et al. Irritants: a modern redefining of relevance to the armed forces and the prospect of creating medical means of protection. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2020;22(3):188–193. (In Russ.) DOI: 10.17816/brmma50558

[30] Кузьмин А.А., Ивченко Е.В., Селезнев А.Б., и др. Ирританты: современное переосмысление актуальности для Вооруженных сил и перспективы создания медицинских средств защиты // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2020. Т. 22, № 3. С. 188–193. DOI: 10.17816/brmma50558

[31] Klaassen CD, Amdur MO, Doull J, editors. Casarett & Doull’s Toxicology: The Basic Science оf Poisons. 9nd ed. New York: McGraw-Hill, 2019. 1639 p.

[32] Casarett & Doull’s Toxicology: The Basic Science оf Poisons. 9nd ed. / C.D. Klaassen, M.O. Amdur, J. Doull, editors. New York: McGraw-Hill, 2019. 1639 p.

[33] Everaerts W, Gees M, Alpizar AY, et al. The capsaicin receptor TRPV1 is a crucial mediator of the noxious effects of mustard oil. Curr Biol. 2011;21(4):316–321. DOI: 10.1016/j.cub.2011.01.031

[34] Everaerts W., Gees M., Alpizar A.Y., et al. The capsaicin receptor TRPV1 is a crucial mediator of the noxious effects of mustard oil // Curr Biol. 2011. Vol. 21, No. 4. P. 316–321. DOI: 10.1016/j.cub.2011.01.031

[35] Kutsenko SA, Savateev NV. Otravlyayushchie veshchestva razdrazhayushchego deistviya. Voennaya toksikologiya, radiologiya i meditsinskaya zashchita: uchebnik. Savateev NV, editor. Leningrad, 1978. P. 127–135. (In Russ.)

[36] Куценко С.А., Саватеев Н.В. Отравляющие вещества раздражающего действия. Военная токсикология, радиология и медицинская защита: учебник / под ред. Н.В. Саватеева. Ленинград, 1978. С. 127–135.

[37] Oksengendler GI. Yady i organizm: problemy khimicheskoi opasnosti. Saint Petersburg: Nauka, 1991. 319 p. (In Russ.)

[38] Оксенгендлер Г.И. Яды и организм: проблемы химической опасности. Санкт-Петербург: Наука, 1991. 319 с.

[39] Marri R, Grenner D, Meies P, Roduehll V. Biokhimiya cheloveka. In 2th vol. Vol. 1. Transl. from Eng. Moscow: Mir, 2004. 381 p. (In Russ.)

[40] Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. В 2-х томах. Т. 1. / пер. с англ. Москва: Мир, 2004. 381 с.

[41] Puchkovskaya NA, Yakimenko SA, Nepomyashchaya VM. Ozhogi glaz. Moscow: Meditsina, 2001. 272 p. (In Russ.)

[42] Пучковская Н.А., Якименко С.А., Непомящая В.М. Ожоги глаз. Москва: Медицина, 2001. 272 с.

[43] Wani ML, Ahangar AG, Lone GN, et al. Vascular Injuries Caused by Tear Gas Shells: Surgical Challenge and Outcome. J Emerg Trauma Shock. 2011;4(1):20–22. DOI: 10.4103/0974-2700.76827

[44] Wani M.L., Ahangar A.G., Lone G.N., et al. Vascular Injuries Caused by Tear Gas Shells: Surgical Challenge and Outcome // J Emerg Trauma Shock. 2011. Vol. 4, No. 1. P. 20–22. DOI: 10.4103/0974-2700.76827

[45] Kulikov AN, Chernysh VF, Churashov SV. To improve the classification of eye burns. Military Medical Journal. 2021;342(6):19–26. (In Russ.) DOI: 10.52424/00269050_2021_342_6_19

[46] Куликов А.Н., Черныш В.Ф., Чурашов С.В. К совершенствованию классификации ожогов глаз // Военно-медицинский журнал. 2021. Т. 342, № 6. С. 19–26. DOI: 10.52424/00269050_2021_342_6_19

[47] Kaplunovich PS. Osnovnye printsipy lecheniya tyazhelykh i ochen’ tyazhelykh khimicheskikh ozhogov glaz. Oftal’mologicheskii zhurnal. 1979;(7):494–496. (In Russ.)

[48] Каплунович П.С. Основные принципы лечения тяжелых и очень тяжелых химических ожогов глаз // Офтальмологический журнал. 1979. № 7. С. 494–496.

[49] Kaplunovich PS. Patogenez, klinika i operativnoe lechenie rubtsovogo kseroza (kseroftal’mii) [dissertation abstract]. Stalino, 1959. 20 p. (In Russ.)

[50] Каплунович П.С. Патогенез, клиника и оперативное лечение рубцового ксероза (ксерофтальмии): автореф. дис. … канд. мед. наук. Сталино, 1959. 20 с.

[51] Gijsen HJM, Berthelot D, Zaja M, et al. Analogues of morphanthridine and the tear gas dibenz[b,f][1,4]oxazepine (CR) as extremely potent activators of the human transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) channel. J Med Chem. 2010;53(19):7011–7020. DOI: 10.1021/jm100477n

[52] Gijsen H.J.M., Berthelot D., Zaja M., et al. Analogues of morphanthridine and the tear gas dibenz[b,f][1,4]oxazepine (CR) as extremely potent activators of the human transient receptor potential ankyrin 1 (TRPA1) channel // J Med Chem. 2010. Vol. 53, No. 19. P. 7011–7020. DOI: 10.1021/jm100477n

[53] Tartakovskaya AI. Patogenez, klinika i lechenie khimicheskikh ozhogov glaz. Aktual’nye voprosy oftal’mologii. Kiеv, 1970. P. 154–155. (In Russ.)

[54] Тартаковская А.И. Патогенез, клиника и лечение химических ожогов глаз. Актуальные вопросы офтальмологии. Киев, 1970. С. 154–155.

[55] Babakhanyan RV, Bakhtadze GEh, Bushuev ES, et al. Gazovoe oruzhie samooborony (sudebno-meditsinskie i kriminalisticheskie aspekty). Tbilisi, Saint Petersburg: Informatika, 1996. 104 p. (In Russ.)

[56] Бабаханян Р.В., Бахтадзе Г.Э., Бушуев Е.С., и др. Газовое оружие самообороны (судебно-медицинские и криминалистические аспекты). Тбилиси, Санкт-Петербург: Информатика, 1996. 104 с.

[57] Yeung MF, Tang WYM. Clinicopathological effects of pepper (oleoresin capsicum) spray. Hong Kong Med J. 2015;21(6):542–552. DOI: 10.12809/hkmj154691

[58] Yeung M.F., Tang W.Y.M. Clinicopathological effects of pepper (oleoresin capsicum) spray // Hong Kong Med J. 2015. Vol. 21, No. 6. P. 542–552. DOI: 10.12809/hkmj154691

[59] Bagrov SN, Ronkina TI. Sostav kislykh mukopolisakharidov i ul’trastruktura mutnoi rogovoi obolochki. The Russian annals of ophthalmology. 1977;93(2):31–34. (In Russ.)

[60] Багров С.Н., Ронкина Т.И. Состав кислых мукополисахаридов и ультраструктура мутной роговой оболочки // Вестник офтальмологии. 1977. Т. 93, № 2. С. 31–34.

[61] Yartseva NS, Deev LA. Izbrannye lektsii po oftal’mologii: uchebnoe posobie. Vol. 1. Moscow, 2007. (In Russ.)

[62] Ярцева Н.С., Деев Л.А. Избранные лекции по офтальмологии: учебное пособие. Т. 1. Москва, 2007.

[63] Trufanov SV, Salovarova EP. Corneal endothelial dysfunction: etiology, pathogenesis, and current treatment approaches. Russian Journal of Clinical Ophthalmology. 2019;19(2):116–119. (In Russ.) DOI: 10.32364/2311-7729-2019-19-2-116-119

[64] Труфанов С.В., Саловарова Е.П. Дисфункция эндотелиального слоя роговицы: этиопатогенез и современные подходы к лечению // РМЖ. Клиническая офтальмология. 2019. Т. 19, № 2. С. 116–119. DOI: 10.32364/2311-7729-2019-19-2-116-119

[65] Cheng X, Pinsky PM. The Balance of Fluid and Osmotic Pressures across Active Biological Membranes with Application to the Corneal Endothelium. PLoS One. 2015;10(12): e0145422. DOI: 10.1371/journal.pone.0145422

[66] Cheng X., Pinsky P.M. The Balance of Fluid and Osmotic Pressures across Active Biological Membranes with Application to the Corneal Endothelium // PLoS One. 2015. Vol. 10, No. 12. ID e0145422. DOI: 10.1371/journal.pone.0145422

[67] Tidwell RD, Wills BK. Tear Gas (Pepper Spray) Toxicity [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2019 [cited: 2019 Nov 13]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK544263//

[68] Tidwell R.D., Wills B.K. Tear Gas (Pepper Spray) Toxicity [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2019 [дата обращения: 13.11.2019]. Доступ по ссылке: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK544263//

[69] Sivathasan N. Educating on CS or ‘tear gas’. Emerg Med J. 2010;27(11):881–882. DOI: 10.1136/emj.2010.092676

[70] Sivathasan N. Educating on CS or ‘tear gas’ // Emerg Med J. 2010. Vol. 27, No. 11. P. 881–882. DOI: 10.1136/emj.2010.092676

[71] Stopyra JP, Winslow JE, Johnson JC, et al. Baby Shampoo to Relieve the Discomfort of Tear Gas and Pepper Spray Exposure: A Randomized Controlled Trial. West J Emerg Med. 2018;19(2):294–300. DOI: 10.5811/westjem.2017.12.36307

[72] Stopyra J.P., Winslow J.E., Johnson J.C., et al. Baby Shampoo to Relieve the Discomfort of Tear Gas and Pepper Spray Exposure: A Randomized Controlled Trial // West J Emerg Med. 2018. Vol. 19, No. 2. Р. 294–300. DOI: 10.5811/westjem.2017.12.36307

[73] Gundorova RA, Bordyugova GG, Ilatovskaya LV, Lekishvili GR. Porazhenie organa zreniya gazovymi pistoletami i revol’verami. The Russian annals of ophthalmology. 1997;113(2):102–106. (In Russ.)

[74] Гундорова Р.А., Бордюгова Г.Г., Илатовская Л.В., Лекишвили Г.Р. Поражение органа зрения газовыми пистолетами и револьверами // Вестник офтальмологии. 1997. Т. 113, № 2. С. 102–106.

[75] Gundorova RA, Bordyugova GG, Lekishvili GR. Porazhenie glaz gazovym oruzhiem. The Russian annals of ophthalmology. 1995;111(2):35–37. (In Russ.)

[76] Гундорова Р.А., Бордюгова Г.Г., Лекишвили Г.Р. Поражение глаз газовым оружием // Вестник офтальмологии. 1995. Т. 111, № 2. С. 35–37.

[77] Panchishena VM. Osobennosti porazhenii glaz aehrozol’nym gazovym oruzhiem i ikh lechenie: ehksperimental’noe issledovanie [dissertation abstract]. Saint Petersburg, 2007. 18 p. (In Russ.)

[78] Панчишена В.М. Особенности поражений глаз аэрозольным газовым оружием и их лечение: экспериментальное исследование: автореф. дис. … канд. мед. наук. Санкт-Петербург, 2007. 18 с.

[79] Chung KF, Canning B, McGarvey L. Eight International London Cough Symposium 2014: Cough hypersensitivity syndrome as the basic for chronic cough. Pulm Pharmacol Ther. 2015;35:76–80. DOI: 10.1016/j.pupt.2015.08.009

[80] Chung K.F., Canning B., McGarvey L. Eight International London Cough Symposium 2014: Cough hypersensitivity syndrome as the basic for chronic cough // Pulm Pharmacol Ther. 2015. Vol. 35. P. 76–80. DOI: 10.1016/j.pupt.2015.08.009

[81] Allertone C, editor. Pain Therapeutics: Current and Future Treatment Paradigms. Cambrige: RSC Pablishing, 2014. 411 p.

[82] Pain Therapeutics: Current and Future Treatment Paradigms / C. Allertone, editor. Cambrige: RSC Pablishing, 2014. 411 p.

[83] Gundorova RA, Stepanov AV, Kurbanova PF. Sovremennaya oftal’motravmatologiya. Moscow: Meditsina, 2007. 256 p. (In Russ.)

[84] Гундорова Р.А., Степанов А.В., Курбанова П.Ф. Современная офтальмотравматология. Москва: Медицина, 2007. 256 с.

[85] Niyousha MR, Panahi Y, Golzari S. Acute and Chronic Effects of Disturbance Control Factors, Complications and Treatment Method. J Environ Anal Chem. 2015;2(3):1–10. DOI: 10.4172/2380-2391.1000138

[86] Niyousha M.R., Panahi Y., Golzari S. Acute and Chronic Effects of Disturbance Control Factors, Complications and Treatment Method // J Environ Anal Chem. 2015. Vol. 2, No. 3. P. 1–10. DOI: 10.4172/2380-2391.1000138

[87] Onufrienko MEh. Farmako-toksikologicheskaya otsenka pedifena [dissertation abstract]. Saint Petersburg, 1995. 18 p. (In Russ.)

[88] Онуфриенко М.Э. Фармако-токсикологическая оценка педифена: автореф. дис. … канд. вет. наук. Санкт-Петербург, 1995. 18 с.

[89] Patent RUS № 2496485 C1/27.10.2013. Belovolov AYu, Gladkikh VD, Kovtun VYu, et al. Farmatsevticheskaya kompozitsiya na osnove pedifena dlya lecheniya neletal’nymi razdrazhayushchimi sredstvami. (In Russ.) Available from: https://patents.google.com/patent/RU2496485C1/ru

[90] Патент РФ № 2496485 C1/27.10.2013. Беловолов А.Ю., Гладких В.Д., Ковтун В.Ю., и др. Фармацевтическая композиция на основе педифена для лечения нелетальными раздражающими средствами. Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2496485C1/ru. Дата обращения: 05.05.2022.

[91] Kacherovich PA, Kulikov AN, Reituzov VA, et al. Experimental justification of possibility n-holinolytic treatment eye lesions caused by gas weapon. Actual Optometry. 2018;(8):18–23. (In Russ.)

[92] Качерович П.А., Куликов А.Н., Рейтузов В.А., и др. Экспериментальное обоснование возможности лечения н-холинолитиком поражений глаз газовым оружием // Современная оптометрия. 2018. № 8. С. 18–23.

RIGHTS & PERMISSIONS

Kacherovich P.A., Kulikov A.N., Lapina N.V., Bespalov A.Y., Krasnov K.A., Kharitonova N.N., Troyanovskiy R.L.