Мышьяк
Мышьяк (As) является вездесущим металлоидным элементом, присутствующим в нескольких формах с наиболее распространенными окислительными состояниями - валентными формами As3+ и As5+.61 Мышьяк можно найти как в органических, так и в неорганических формах, хотя неорганический арсенит является наиболее токсичной формой элемента.
Мышьяк в основном используется в производстве пестицидов, консервантов для древесины, стекла, сплавов, полупроводников и фармацевтических препаратов. Загрязнение окружающей среды мышьяком связано с выплавкой свинца, меди и никеля, сжиганием ископаемого топлива, производством мышьяксодержащих соединений и чрезмерным или неправильным хранением мышьяксодержащих гербицидов и инсектицидов.62 Пероральное воздействие больших доз неорганического мышьяка часто приводит к летальному исходу и смерть наступает в течение нескольких минут или часов в зависимости от дозы. Клинические признаки острого отравления могут быть глубокими и включать колики, кровавую диарею, неврологические признаки, такие как атаксия и нарушение координации движений, слабость и коллапс с последующей смертью. Грубые посмертные поражения у крупного рогатого скота могут включать гиперемию слизистой оболочки, увеличение количества жидкости в просвете кишечника, отек рубца, книжки, сетки и сычуга, некроз слизистой оболочки рубца и желудочно-кишечные кровоизлияния.61
Механизм действия
Абсорбция соединений мышьяка зависит от размера частиц и их растворимости в воде. Растворимые формы мышьяка легко абсорбируются как пассивным, так и активным способами.61,62 У беременных животных неорганический мышьяк проникает через плаценту и накапливается в нейроэпителии развивающегося плода. Органический мышьяк накапливается в плаценте, но не проникает через мембрану. Лабораторные исследования на животных продемонстрировали эмбриотоксическое действие высоких доз неорганического мышьяка с развитием тератогенных дефектов, таких как расщепление нёба, энцефалоцеле (мозговая грыжа) , микрофтальмия у хомяков и нарушение развития зачатка конечностей, гипоплазия прозэнцефалона (переднего мозга) и аномалии развития сомитов у крыс и мышей при воздействии на ранних сроках гестации. Мышьяк в более низких концентрациях также может оказывать значительное токсическое воздействие на плаценту и плод.40,62 Однако, сообщалось, что аборты у крупного рогатого скота с субклиническим или хроническим отравлением мышьяком носят спорадический характер.
*����������������������������������
Предварительная диагностика отравления мышьяка часто основывается на соответствующей истории болезни и клинических признаках. Вскрытие также может показать признаки заболевания. Но точный диагноз требует выявления повышенной концентрации мышьяка в печени и почках. Диагностический уровень мышьяка составляет около 8– 10 ppm (миллионная доля) в свежей печени и почках и 2–4 ppm в печени и почках от аутолизированных трупов (несколько дней после смерти). Раннее распознавание и медицинское вмешательство играют решающую роль в успешного лечении случаев отравления мышьяком. У коров, не имеющих клинических признаков, может быть эффективным промывание желудка с помощью слабого солевого раствора и пероральное или внутривенное введение 20–30 г тиосульфата натрия в 10–20% растворе. Также, если с момента воздействия прошло более 4 часов, следует назначать внутримышечные инъекции димеркапрола 1,5–5 мг/кг от двух до четырех раз в день в течение 10 последовательных дней.
Дополнительное лечение тиосульфатом натрия 30–40 мг/кг в/в. также рекомендуется от двух до четырех раз в день до выздоровления (обычно 2–4 дня).61
Кадмий
Кадмий (Cd) является двухвалентным переходным металлом, химические свойства которого аналогичны свойствам цинка.63 В отличие от многих минералов, кадмий не обладает необходимой физиологической или биохимической функцией в организме, но обладает высокой токсичностью для животных и человека.59 Соединения кадмия широко используются в промышленности. Они используются при металлизации железа и стали и могут содержаться в батареях, полупроводниках, припоях (материал, применяемый при пайке для соединения заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы) , пластиковых стабилизаторах и солнечных элементах. Загрязнение воды и почвы окружающей среды часто является следствием промышленного загрязнения. Кадмий может попасть в окружающую среду в результате производства стали и чугуна, рафинирования и выплавки цинка, с отходами при добыче руды, сжигания угля, неправильной утилизации батарей и использования осадка сточных вод и фосфоритов в качестве удобрений.63 Батареи считаются одним из наиболее распространенных источников интоксикации кадмием у крупного рогатого скота в Соединенных Штатах. Однако, фосфатные удобрения и осадок сточных вод также являются важными источниками.64 Некоторые растения легко накапливают кадмий из загрязненной почвы, делая его доступным для потребления пасущимися животными.59,63 При попадании в организм кадмий в основном всасывается через дыхательную систему и пищеварительный тракт и накапливается главным образом в печени и почках. Абсорбция кадмия в желудочно-кишечном тракте значительно меньше, чем других двухвалентных катионов (цинка и железа). Однако, кишечное всасывание может быть увеличено у животных с дефицитом железа. После абсорбции металл циркулирует либо в эритроцитах, либо связывается с альбумином в плазме. Кадмий влияет на метаболизм таких важных минералов как кальций, цинк, железо, медь и селен. Ионы кадмия могут вытеснять двухвалентные металлы, такие как цинк, из их сайтов связывания с металлотионеином (основным металлосвязывающим белком).63,64 Металлотионеин функционирует в детоксикации кадмия посредством высокоаффинного связывания с минералом, что приводит к токсикологически инертному соединению.59,64 Кадмий наряду с другими тяжелыми металлами (Cu, Zn и токсичной ртутью) вызывает синтез металлотионеина во многих органах, включая печень и почки. Но поскольку действие металлотионеина ограничено, чрезмерное количество кадмия, проглоченного сразу или со временем, может превысить способность металлотионеина связывать его, и может развиться значительное повреждение многих органов.59 В печени токсичность кадмия приводит к гепатоцеллюлярному апоптозу и некрозу.63 Содержание высокого уровня кадмия в рационе может привести к снижению потребления корма, снижению веса, анемии, снижению костной абсорбции и абортам.64 Специального лечения отравления кадмием у скота не существует, поэтому должно быть сведено к минимуму или предотвращено загрязнение кадмием окружающей среды и в кормов.63
Свинец
Отравление крупного рогатого скота свинцом часто является результатом загрязнения окружающей среды. Животные могут подвергнуться острой интоксикации в результате приема большого количества свинецсодержащих веществ, облизывания старых аккумуляторных батарей, вылизывания или проглатывания свинцовой краски в подсобных помещениях или из выброшенных банок с краской, потребления свинцовых смазочных материалов и питьевой воды из свинецсодержащих водопроводных труб.6
Хроническое воздействие чаще всего происходит из-за проглатывания кормов, выращенных на загрязненных пастбищах вблизи шахт или промышленных объектов. Только около 2–10% потребляемого свинца абсорбируется в пищеварительном тракте и распределяется по всему организму.6 Усвоенный свинец медленно выводится с желчью, молоком и мочой и откладывается в тканях, преимущественно в почках, печени, мозге и костной ткани.
Свинец индуцирует токсические эффекты благодаря множеству механизмов, включая объединение с кальций- и цинк-связывающими белками, беспорядочный гидролиз нуклеиновых кислот и индукцию РНК-катализа посредством активации рибосомальной 5S РНК.65 Свинец препятствует биосинтезу белка/гемопротеина, ингибирует митохондриальные и мембранные ферменты и вызывает дефицит холинергической, дофаминергической и глутаматергической функций.40 Свинец нарушает гомеостаз кальция, вызывая накопление кальция в клетках, подвергшихся воздействию свинца, и митохондриальное высвобождение кальция, вызывающее апоптотическую гибель клеток.
У крупного рогатого скота острое отравление обычно приводит к смерти в течение 12–24 часов. При менее остром отравлении животные способны прожить еще 4–5 дней. Клинические признаки могут включать кортикальное нарушение зрения (из-за нарушений в нервной системе) , замедленную реакцию на угрозу, замедленный сгибательный рефлекс (рефлекс отдергивания) , пониженный тонус языка, птиализм (гиперсаливация) , пена у рта, отжевывание челюстями, затруднение дыхания, тахикардию, атаксию, сдавливание головы (упирание лбом в стену без видимой причины) , судороги, кружение и залеживание. Признаки подострого отравления могут включать депрессию, анорексию, бруксизм (скрежет зубами) , колики, диарею и атонию рубца, а также симптомы нарушения центральной нервной системы (ЦНС) и аборт.40,65 Свинец легко проникает через плаценту и может проходить через незрелый гематоэнцефалический барьер развивающихся плодов, где он концентрируется в ЦНС.6,40,65 Свинец также может накапливаться в плаценте во время стресса у плода. Токсичность свинца в первую очередь объясняется его способностью имитировать и замещать кальций. Влияние свинца на развивающийся плод было продемонстрировано на лабораторных животных и может включать задержку роста, снижение фертильности, дефекты нервной трубки, головного мозга, мочеполовой системы и хвоста.39,65
Диагностика
Прижизненная диагностика острого отравления свинцом основывается на истории воздействия, клинических признаках и концентрации свинца в крови более 0,35 мкг/мл. Гематологические нарушения также могут указывать на токсичность свинца и могут включать анемию, анизоцитоз (высокая концентрация клеток крови, отличающихся по размеру) , пойкилоцитоз (эритроциты неправильной формы) , базофильную зернистость, метарубрицитоз (?) и гипохромию (гипохромная анемия - слабое окрашивание эритроцитов вследствие дефицита гемоглобина) . Посмертные грубые и гистологические поражения у крупного рогатого скота неспецифичны, поэтому точный диагноз зависит от истории болезни и концентрации свинца в печени и почках.2 В некоторых случаях могут наблюдаться кислотоустойчивые положительные включения свинца в ядрах проксимальных эпителиальных клеток почечных канальцев, хотя наличие этих включений варьирует. Поражения головного мозга, как правило, отсутствуют, но может присутствовать отек мозга совместно с застоем сосудов от слабого до умеренного. В отдельных случаях подострого отравления свинцом может наблюдаться кортикальный ламинарный некроз.66
Лечение
У крупного рогатого скота предпочтительным вариантом является хелатирование динатрий эдетат кальцием (Ca-EDTA). Его можно вводить внутривенно или подкожно в дозе 110 мг/кг в день, разделенной на две дозы в течение 2-3 дней, а затем повторить через 2 дня. Тиамин также может быть использован в качестве дополнения к обработке Ca-EDTA у жвачных животных; для взрослого крупного рогатого скота рекомендуется доза 250–2500 мг/сут, для телят 2 мг/кг в день. Можно вводить слабительноые средства, такие как сульфат магния (400 мг/кг перорально), или можно провести руменотомию для удаления более крупных поступивших в организм источников свинца, но это редко бывает успешным в случае проглатывания свинца в виде мелких частиц. Судороги могут контролироваться барбитуратами или транквилизаторами. У крупного рогатого скота период выведения может превышать 1 год и может контролироваться путем периодического мониторинга концентрации свинца в крови.28
Отравление селеном
Отравление селеном чаще всего связано: 1) с поеданием селеноконцентратных растений, произрастающих на почвах с высоким содержанием селена; 2) со случайной передозировкой селена в результате приема неправильно смешанных рационов или инъекций; и 3) с загрязнением окружающей среды в результате накопления селена в растениях или загрязнения воды.67 Селен - это неметаллический элемент, который является важным антиоксидантом, но может быть токсичным в чрезмерных количествах. Селеновый токсикоз естественного происхождения чаще всего является региональной проблемой на западе Соединенных Штатов между Скалистыми горами и рекой Миссисипи. Зерна и корма, выращенные в регионах с высоким содержанием селена, могут пассивно накапливать токсичные уровни селена, вызывая хроническую интоксикацию у травоядных животных.68 Токсическая доза селена для жвачных животных неясна. По некоторым данным она варьируется от 2,2 до более 20 мг/кг массы тела у разных видов.67 В таблице 65.2 перечислены распространенные облигатные растения, накапливающие селен, и потенциальные вторичные селенаккумулирующие растения.
У взрослого крупного рогатого скота клинические признаки острого отравления селеном могут включать респираторный дистресс, летаргию, беспокойство, анорексию, водянистую диарею, гипертермию, скрежетание зубами, птиализм, неестественную походку, тетанические судороги и смерть. Признаки были зарегистрированы самое раннее через 8–10 часов после воздействия или не позднее 36 часов. В случаях хронического отравления селеном («щелочная болезнь») в результате длительного приема селенсодержащих кормов, могут наблюдаться клинические признаки, включающие депрессию, слабость, анорексию, потерю веса, истощение, диарею, анемию, выпадение волос, деформации копыт и ламинит.67,68 Репродуктивные нарушения вследствие субклинического отравления селеном, были зарегистрированы у многих домашних видов, включая крупный рогатый скот. Однако, четкая связь между селеновым токсикозом и абортом недостаточно определена. Репродуктивные нарушения, в том числе снижение процента оплодотворяемости и увеличение случаев резорбции плода, были зафиксированы при скармливании коровам, овцам и лошадям рациона с содержанием селена 20–50 мг/кг.67
В период беременности селен эффективно переносится через плаценту в ткани плода, особенно в печень. Чрезмерная концентрация селена в плоде может оказывать тератогенное и абортивное действие. Сообщалось, что уровень селена в печени плода бывает в восемь раз выше, чем у матери. Сообщается также, что нормальные концентрации селена в печени плода составляют 0,3–1,2 ч/млн (частей на миллион)
Таблица 65.2 Селен-аккумулирующие растения Северной Америки.
| Облигатные селен-аккумулирующие растения |
|---|
| Астрагал (Astragalus spp.) |
| Золотистые сорняки (Conopsis spp.) |
| Древесная астра (Xylorhiza spp.) |
| Станлея перистая (Stanleya pinnata) |
| Вторичные селен-аккумулирующие растения |
| Акация (Acacia spp.) |
| Шалфей (Artemisia spp.) |
| Астра (Aster spp.) |
| Лебеда (Atriplex spp.) |
| Кастиллея (Castilleja spp.) |
| Медвежий язык (Penstemon spp.) |
| Гринделия (Grindelia spp.) |
Источник: адаптировано из Knight A, Walter R. Руководство по ядовитым для животных растениям Северной Америки . Джексон, штат Вайоминг: Teton New Media, 2001.
В исследовании, проведенном Yaeger и соавт.68 , у клинически здоровых телят были отмечены высокие уровни селена в печени (3,47–5,25 ч/ млн), поэтому концентрации выше 3,0 ч/млн не обязательно свидетельствуют о токсикозе. Субклинический селеновый токсикоз может влиять на иммунную систему и исход беременности.68
Менеджмент и лечение
Для предотвращения клинических заболеваний рекомендуется избегать чрезмерного воздействия или потребления селена. После постановки диагноза источники избытка селена (корма, добавки) должны быть удалены. Эффективные хелаторы (вещества, связывающие ионы металлов) селена не существуют, и поэтому лечение в значительной степени зависит от поддерживающей терапии, которая может быть длительной, особенно в случаях поражения копыт.67
Витамин А
Витамин А необходим для зрения, дифференцировки клеток и пролиферации эпителиальных тканей, роста костей, размножения и развития эмбриона и плода. Дефицит у беременных животных может привести к аномальному развитию, включая нарушение органогенеза, нарушение роста эмбрионов и резорбцию. И наоборот, чрезмерное потребление витамина А через добавки (или посредством инъекций) было связано с репродуктивной недостаточностью у крупного рогатого скота. Хотя, гипервитаминоз А встречается редко, он ассоциируется с пороками развития плода, включая неврологические и черепнолицевые дефекты, вызываемые воздействием в предимплантационный период.69 Тератогенность, по-видимому, повышается из-за белкового или белково-энергетического недоедания.33
Гипервитаминоз А может разрушать рецептор ретиноевой кислоты, нарушая нормальную экспрессию гена, содержащего гомеобокс (последовательность ДНК, обнаруженная в генах, вовлечённых в регуляцию развития у животных, грибов и растений) . Изменения в специфических гомеобоксных генах были связаны с тератогенезом, индуцированным ретиноевой кислотой.70 В лабораторных исследованиях с использованием крыс в качестве животной модели аномалии зависели от срока беременности и дозы. Когда воздействие происходило вскоре после имплантации, развивались аномалии конечностей и мочеполовой системы.69
Эндокринно-разрушающие соединения
Соединения, разрушающие эндокринную систему, представляют собой разнообразную группу соединений, природных и синтетических, которые могут потенциально модулировать или нарушать гормональный гомеостаз.71,72 Обычные синтетические эндокринные разрушители включают пестициды (ДДТ и фосфорорганические пестициды), гербициды, фунгициды, пластификаторы, полистиролы, полибромированные дифенилы и полихлорированные дифенилы (ПБД и ПХД), полихлорированные дибензодиоксины и алкилфенольные соединения.71,73 Эти соединения обычно присутствуют в окружающей среде в низких концентрациях, но являются устойчивыми и могут оказывать неблагоприятное воздействие на людей и животных. Воздействие "эндокринных разрушителей" может в некоторых случаях способствовать или непосредственно вызывать бесплодие, потерю беременности, внутриутробную смерть плода и оказывать тератогенное влияние на плод. Эффекты соединений, разрушающих эндокринную систему, могут оказывать влияние на фетальное и постнатальное влияние на потомство, воздействуя на различные биохимические пути.71 Предполагается, что синтетические соединения, провоцирующие эндокринные нарушения, могут иметь потенциальные репродуктивные эффекты у ряда видов животных, но проводилось мало клинических исследований на эту тему.
Полициклические ароматические углеводороды
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) представляют собой семейство органических соединений с двумя или более конденсированными ароматическими кольцами. ПАУ образуются в результате неполного сгорания органических веществ и промышленных и автомобильных выбросов, лесных пожаров и сжигания угля, извержений вулканов и опасных отходов.74,75 Домашний скот подвергается воздействию ПАУ через загрязненную воду, воздух, почву и корма. Соединения ПАУ повсеместно распространены в окружающей среде и представляют серьезную проблему из-за их канцерогенного и прочего вредного воздействия на здоровье, продемонстрированного на лабораторных животных, и их предполагаемого воздействия на здоровье людей и домашних животных. Воздействие ПАУ на репродуктивную функцию и развитие у домашних животных изучено недостаточно. Соединения ПАУ имеют стерическое сходство со стероидными молекулами. В исследованиях с использованием крысы в качестве модели бензо(а)пирен (наиболее распространенный изомер бензопирена - очень токсичного и канцерогенного соединения) ПАУ влиял на сывороточные концентрации прогестерона, андрогенов, эстрогенов, пролактина и, косвенно, лютеинизирующего гормона. Также было показано, что ПАУ оказывают токсическое воздействие на развитие плода грызунов, что приводит к гибели плода, его абсорбции и тератогенным эффектам. Влияние этих соединений на репродуктивное здоровье крупного рогатого скота до сих пор четко не выяснено.74
Полихлорированные бифенилы
ПХБ - это хлорированные углеводороды, которые широко используются в промышленности в гидравлических жидкостях, трансформаторных маслах, пластмассах и смазочных материалах. ПХБ широко синтезировались в Соединенных Штатах с 1920-х по 1970-е годы и до сих пор производятся во многих развивающихся странах. Химическая стабильность ПХБ позволяет этим химическим веществам накапливаться в окружающей среде, а их липофильная природа - концентрироваться в жировых тканях.76 Огромные концентрации ПХБ обнаружены в осадке сточных вод промышленного и сельскохозяйственного происхождения, который используется в качестве пастбищного и кормового удобрения. Поэтому крупный рогатый скот может подвергнуться их воздействию через загрязненную воду и корм.
