Отравление животных растениями, накапливающими нитраты и нитриты.

Лекция №8. Отравление животных растениями, накапливающими нитраты и нитриты, карбамидом и другими аммонийными соединениями.

План.

Отравление животных растениями, накапливающими нитраты и нитриты.

Отравление животных карбамидом и другими аммонийными соединениями.

Отравление животных растениями, накапливающими нитраты и нитриты.

Нитраты - соли азотной кислоты, нитриты - соли азотистой кислоты, либо простые эфиры – алифатические нитриты, содержащие в молекуле одну или несколько нитритных групп (R-O-N=O) - изопропилнитрит, бутирилнитрит, амилнитрит.

Кроме нитритов активными метгемоглобинообразователями являются: ароматические амины (анилин, аминофенол и его производные); ароматические нитраты (динитробензол, хлорнитробензол); производные гидроксиламина (фенилгидроксиламин); производные гидразина (фенилгидразин); сульфаниламиды, нитрофураны, нитроимидазолы, хлораты, сульфоны (R-SO₂-OH).

Нитраты применяют в сельском хозяйстве в виде азотных удобрений: натриевой, кальциевой и калиевой селитр; сульфата и нитрата аммония.

Оптимальные дозы внесения в почву азотных удобрений, ориентировочно составляют от 100 до 120 кг/га под овощи и картофель, 140 под посевы ржи, пшеницы, ячменя и 120 кг/га под посевы культурных трав.

При производстве, транспортировке, хранении и применении удобрений вероятно загрязнение ими окружающей среды. Смываясь дождевыми и талыми водами, нитратный азот поступает в водоисточники, дренажные и грунтовые воды, которые, с одной стороны, могут стать причиной массовых отравлений скота и птицы, а с другой - создаются благоприятные условия для бурного роста водорослей, постепенно превращающих прозрачные водоемы в болота.

Любые формы соединений азота подвергаются нитрификации с участием специфических ферментных систем микроорганизмов почвы.

При благоприятных условиях (оптимальной температуре, влажности и интенсивности инсоляции, наличии макро- и микроэлементов) нитраты всасываются корневой системой растений и с участием нитрат-, нитрит-, гидроксиламин- редуктаз восстанавливаются до аммиака, который затем используется для синтеза аминокислот - предшественников растительного белка.

Нарушение оптимального соотношения всех указанных факторов ведет к накоплению нитратов в растениях, которые являются причиной массовых отравлений животных.

Наиболее активными накопителями нитратов являются: клевер, кукуруза, люцерна, горох, капуста кормовая, свекла, турнепс, картофель, кабачки (ботва), овес, пшеница, рожь, подсолнечник, горчица белая, листья дуба, клена, донники, крапива жгучая, лебеда, молочай, щавель большой, якорцы.

В большинстве отмеченных растений на 1 кг массы продукта может накапливаться до 15 г нитратов.

Повышенному накоплению нитратов в растениях способствуют:

Повышенное количество и кратность внесения удобрений;

Несбалансированное внесение минеральных удобрений;

Недостаток в почве макро- и микроэлементов (марганца, магния, меди, железа);

Неблагоприятные климатические условия (длительная засуха, низкие температуры при пасмурной погоде, заморозки и др.);

Обработка растений гербицидами из группы 2,4-Д кислоты;

Молодые растения более интенсивно накапливают нитраты, особенно во второй половине лета. Селитры, внесенные в начальный период вегетации или незадолго до уборки, способствуют задержке нитратов в растениях.

В свежих растениях более токсичные нитриты присутствуют обычно в небольших количествах.

Нитраты сравнительно за короткое время под влиянием развивающихся микроорганизмов, редуктаз разрушенных растительных клеток, восстанавливаются до нитритов, уровень которых повышается до токсического.

Способствуют переходу нитратов в нитриты в кормах:

Самосогревание зеленой массы.

Запаривание и варка кормов с последующим медленным остыванием (в большей степени картофель, в меньшей - свекла).

Оттаивание замороженных кормов.

Сдабривание кормов молочнокислыми продуктами.

При повышенном содержании нитратов и нитритов в почве и растениях часто образуются нитрозосоединения, многие из которых обладают высокой токсичностью, мутагенной и канцерогенной активностью.

Токсикологическое значение. Токсичность кормов, воды с высоким содержанием нитратов и нитритов зависит от многих факторов: количества поступивших в организм нитратов и нитритов, физиологического состояния организма, сбалансированности рациона и др.

Жвачные животные менее чувствительны к нитритам, так как значительная их часть в рубце восстанавливается до аммиака. Свиньи, кролики и птица переносят большие дозы нитратов, так они уже в желудке всасываются в кровь и выводятся из организма без изменения.

Неорганические нитриты обладают более выраженной метгемоглобинообразующей активностью, органические производные обладают более сильным расслабляющим действием на стенки кровеносных сосудов.

Летальные дозы нитратов (мг/кг): для крупного рогатого скота 300-500, для овец 600-800, лошадей 600-700, свиней 800-1000; птицы 2000-3000. Летальные дозы нитритов: 100-150, 130-160, 30-50, 50-70 и 100-150 мг/кг соответственно.

Чувствительность животных к нитратам и нитритам значительно повышается при голодании, ограничении водопоя, колибактериозе, сальмонеллезе; одновременном применении с лечебной целью, особенно телятам, производных нитрофурана, нитроимидазола (метронидазол, тинидазол) и сульфаниламидов.

Причины отравлений. Скармливание: зеленой массы с повышенным содержанием нитратов; картофеля, корнеклубнеплодов после варки вместе с отваром; испорченных кормов; силоса, сенажа с повышенным содержанием нитратов и нитритов; попадание в корма и воду азотных удобрений а также других метгемоглобинообразователей.

Токсикодинамика. В пищеварительном тракте под влиянием динитрифицирующих микроорганизмов нитраты восстанавливаются до аммиака по схеме: нитрат ® нитрит ® гипонитрит ® гидроксиламин ® аммиак. У жвачных эти процессы наиболее интенсивно протекают в рубце, у других видов - в толстом кишечнике. Поступление больших количеств ведет к постепенному накоплению промежуточных продуктов, особенно нитритов и гидроксиламина, которые затем всасываются в кровь и вызывают целый комплекс патологических явлений.

В печени это превращение активирует глутатион-зависимая нитратредуктаза.

Как известно, железо, входящее в структуру гемоглобина, - двух­валентно, не зависимо от того, связан пигмент крови с кислородом (НЬО) или нет (НЬ). Более того, только находясь в двухвалентном состоянии (Fe⁺²), железо обладает необходимым для осуществления транспортных функций сродством к кислороду.

В нормальных условиях спонтанно и под влиянием различных пато­генных факторов, в том числе химической природы, двухвалентное желе­зо гемоглобина окисляется, переходя в трехвалентную форму. Образуется так называемый метгемоглобин (MetHb). Метгемоглобин не участвует в переносе кислорода от легких к тканям, поэтому значительное повыше­ние его содержания в крови представляет опасность. Эволюционно сфор­мировались механизмы обратного превращения метгемоглобина в гемо­глобин. Благодаря этим механизмам у здоровых животных и человека уровень метге­моглобина в крови не превышает 0,5-2%. Существуют два основных ме­ханизма защиты железа гемоглобина от окисления.

Первый связан с «обезвреживанием» проникающих в эритроциты ксенобиотиков - окислителей до момента их действия на гемоглобин. Так, в присутствии фермента глутатионпероксидазы (ГПО) восстановленный глутатион взаимодействует с молекулами-окислителями, попавшими в клетки крови, предотвращая их метгемоглобинообразующее действие. Несостоятельность этого механизма (снижение активности глутатионпе-роксидазы, содержания восстановленного глутатиона в эритроцитах) мо­жет привести к умеренной метгемоглобинемии и появлению в крови те­лец Гейнца (продукты денатурации гемоглобина).

Второй механизм обеспечивает восстановление уже образовавшегося в крови метгемоглобина при участии двух ферментативных систем: НАДН-зависимой и НАДФН-зависимой метгемоглобинредуктаз. В од­ной из них донорами электронов (восстанавливающих агентов) являются продукты анаэробного этапа метаболизма глюкозы (НАДН), в другой - гексозомонофосфатного превращения (НАДФН):

 

Гексозомонофосфатный шунт

НАДФН-MetHbRed

НАДФН + HbFe(⁺³)-OH -------------------- > HbFe(⁺²) + НАДФ + Н₂О

кофактор

(5% общей восстановительной активности)

 

Путь Эмбдена-Мейергофа НАДН-MetHbRed

НАДН + HbFe(⁺³)-OH ------------------------ > HbFe(⁺²) + НАД + Н₂О

(67% общей восстановительной активности)

В количественном отношении более значимым является механизм, связанный с гликолизом. Однако в процессе гексозомонофосфатного превращения под влиянием гексозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6Ф-ДГ) образуется восстановленный никотинамидадениндинуклеотид фосфат (НАДФН), который не только участвует в превращении метгемоглобина в гемоглобин в присутствии НАДФН-метгемоглобинредуктазы, но и в восстановлении окисленного глутатиона при участии НАДФН-зависимой глутатионредуктазы. Поэтому значение этого механизма «защиты» гемоглобина также велико. По этой причине пациенты с врожденной недоста­точностью Г-6Ф-ДГ весьма чувствительны даже к относительно невысо­ким дозам целого ряда токсикантов.

Наряду с MetHb при отравлениях метгемоглобинообразователями в крови нередко появляется и другой продукт повреждения гемоглобина - сульфгемоглобин. В отличие от MetHb, ко­торый легко восстанавливается в организме за счет редуктазных фермен­тных систем обратно до гемоглобина, сульфгемоглобин представляет собой необратимое производное Hb. Он никогда не встречается в нормальной крови и также не способен обратимо примсоеденять кислород, хотя и содержит двухвалентное железо.

Механизм действия сложен, и вероятно, связан, с формированием окислительно-восстановительной пары «нитрит-нитрат», активирующий свободнорадикальный процесс в эритроцитах, а также с угнетением активности метгемоглобинредуктаз, супероксиддисмутазы и каталазы. Активизируется молекулярный кислород путем одновалентного восстановления до супероксид-аниона. Супероксид при взаимодействии с водой с большой скоростью дисмутирует с образованием перекиси водорода на железо гемоглобина приводит к его окислению (метгемоглобинообразование):

 

Клеточная система энзиматической активации е־

Восстановленная форма ксенобиотика ↔ окисленная форма ксенобиотика

O₂ → O₂^*

 

O₂^* + O₂^* +2H⁺ → H₂O₂ + O₂ O₂^* + 2H₂O₂ + 2Fe⁺² → 2^*OH + 2OHˉ-Fe⁺³ + O₂

 

Если действие ксенобиотика продолжается в течение достаточно длительного времени, механизмы антирадикальной защиты истощаются и происходит значительное повреждение гемоглобина. Наряду с другими компонентами антирадикальной защиты в эритроцитах отравленных снижается уровень восстановленного глутатиона. Поскольку этот трипептид выполняет функцию стабилизатора эритроцитарных мембран, истощение его пула сопровождается развитием гемолиза.

При отравлении отмечается гемическая гипоксия, наступающая вследствие перехода гемоглобина и миоглобина соответственно в метгемоглобин и метмиоглобин, которые теряют способность обратимо связывать кислород, так как железо их становится трехвалентным. Блокируются и другие железосодержащие ферменты (цитохромоксидаза), развивается кислородное голодание тканей. Критическая концентрация метгемоглобина в крови составляет около 70% (норма 0,5-2%). Резко нарушаются окислительно-восстано-вительные процессы, дефицит макроэргических соединений приводит к нарушению функции центральной нервной системы, наиболее чувствительной к гипоксии.

Нитраты и нитриты раздражают слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта; нитриты снижают кровяное давление (восстанавливаются до оксида азота и активизация гуанилатциклазы), и ослабляют сердечную деятельность. Развивается циркуляторная гипоксия.

При хроническом отравлении развивается гемическая и цитотоксическая гипоксия, нарушение рубцового пищеварения и минерального обмена, проявляющегося резко выраженной гипомагниемией, гипокальциемией и гипофосфатемией; нарушается воспроизводительная функция. Нитраты действуют гонадотоксически, эмбриотоксически и тератогенно.

Клинические признаки. Отравление может быть молниеносным, острым и хроническим.

При молниеносном отравлении наблюдается смерть животных в течение 30 минут от асфиксии.

При остром отравлении у жвачных через 2-3 часа появляются первые признаки отравления: беспокойство, затем общее угнетение, отсутствие аппетита, жажда, учащение мочеотделения, коричнево-черное окрашивание мочи, обильное выделение изо рта и ноздрей. Видимые слизистые оболочки становятся синевато-коричневыми. С дальнейшим развитием токсикоза учащается пульс (компенсаторная тахикардия), понижается кровяное давление, учащается дыхание. В крови появляются тельца Гейнца. Смерть наступает от остановки дыхания в приступах клонико-тонических судорог через 6-8 часов.

При не смертельных отравлениях у беременных животных могут быть аборты.

У моногастричных животных отмечаются беспокойство, изменение ритма и глубины дыхания, усиление диуреза, рвота, диарея, болезненность брюшной стенки, обильные выделения из носовых ходов. В дальнейшем появляется прогрессирующая депрессия, цианоз слизистых оболочек, атаксия, ослабление сердечной деятельности и дыхания. Животные принимают неестественные позы. У свиней слюнотечение, тошнота или рвота. Перед смертью одышка и судороги.

Хроническое отравление характеризуется снижением прироста молодняка, матовостью шерсти и запаздыванием линьки, усилением диуреза, нередко гематурией, жаждой, отеками во второй половине беременности, абортами у коров и свиноматок, частыми случаями мертворождаемости, ослаблением жизнеспособности молодняка и послеродовыми парезами.

У птиц резко снижается выводимость, кровяные пятна внутри яйца, литье яиц и аномалии органов у цыплят.

Патологоанатомические изменения. Буровато-коричневая окраска артериальной и венозной крови (цвет крови на фильтровальной бумаге с кофейным оттенком, содержание метгемоглобина 15% и выше); неестественно красная окраска скелетных мышц; катарально-геморрагический гастроэнтерит; гиперемия и отек легких; печень глинистого цвета с очаговыми кровоизлияниями; многочисленные кровоизлияния под слизистыми и серозными оболочками; на слизистой преджелудков очаговые некрозы, содержимое с резким запахом аммиака или азотной кислоты.

При гистологическом исследовании: гемодинамические расстройства во внутренних органах и в мозге, дистрофические изменения клеток печени, почек, надпочечников, некробиоз миокарда.

Диагностика комплексная. Учитывают данные анамнеза, клинические признаки, патологоанатомические изменения; определяют количество метгемоглобина; содержание нитратов и нитритов в материале.

При дифференциации от острых инфекционных заболеваний следует учитывать, что при данном отравлении температура тела не повышается, а шоколадного цвета кровь свертывается, хотя и медленнее.

Лечение. Для восстановления метгемогемоглобина в гемоглобин внутривенно применяют: метиленовый синий (0,001-0,0025 г/кг, свиньям можно подкожно в области уха), хромосмон (0,1-0,25 мл/кг).

Метиленовый синий играет роль дополнительного кофактора, передающего электрон от НАДФН на метгемоглобин, восстанавливая последний, в течение 1-2 часов, до гемоглобина. В процессе реакции образуется лейкометиленовая (бесцветная) форма препарата. Окислительно-восстановительная система, формируемая метиленовым синим и его лейкоформой, действует обратимо и при избытке окисленной формы (введение необоснованно высокой дозы препарата) может произойти дополнительное метгемоглобинообразование.

Для того чтобы вещество выполняло функции антидота, необходимо нормальное содержание НАДФН в эритроцитах, оптимальная активность НАДФН-метгемоглобин-редуктазы. При назначении препарата животным с дефицитом Г-6Ф-ДГ и низким содержанием НАДФН в эритроцитах также возможно усиление метгемоглобинообразования и гемолиз.

Внутривенно вводят натрия тиосульфат в дозе 0,025-0,05 г/кг, 40% раствор глюкозы с добавлением 5% раствора аскорбиновой кислоты (0,005 г/кг). Эффективность аскорбиновой кислоты не высока, так как скорость процесса «нейтрализации» ею ксенобиотиков низка.

Для ускорения восстановления нитритов в гипонитриты и далее,внутрь вводят жвачным 10% раствор мелассы или сахара с добавлением 1% уксусной кислоты: крупным животным до 3 л, молодняку и мелкому рогатому скоту - до 1 литра. Применяют цититон или лобелина гидрохлорид, атропина сульфат, кордиамин; для повышения артериального давления - эфедрина гидрохлорид, мезатон; внутривенно плазмозаменители. При судорогах диазепам. Кислород не назначают.

При хроническом отравлении применяют витаминные препараты: тривит, тетравит, витамикс; препараты кальция и фосфора, микроэлементы.

ВСЭ. Убой животных проводят не ранее чем через 72 часа после клинического выздоровления. При содержании в мясе NO₃ ^ˉ до 100 мг/кг и NO₂ ^ˉ до 10 мг/кг используют как условно годное. При более высоком содержании нитратов и нитритов мясо направляется для изготовления вареных колбас при условии пятикратного разбавления мясом от здоровых животных. Внутренние органы, кровь, желудочно-кишечный тракт и голова подлежат технической утилизации. От животных перенесших отравление, молоко используют спустя 72 часа после клинического выздоровления.

Профилактика. Не допускать поедания животными азотных удобрений; строго соблюдать нормы внесения азотных удобрений под кормовые культуры, правильно приготавливать и скармливать корма.

МДУ нитратов в кормах (мг/кг):

комбикорм, силос 500,0; зернофураж и зеленые корма 300,0; костная мука 250,0; жмыхи и шроты 200,0; свекла 800,0; сено 1000,0.

Содержание нитритов во всех кормах не должно превышать 10 мг/кг. Суточная доза нитратов в рационе и воде не должна превышать для:

- крупного рогатого скота 0,2 мг/кг;

- лошадей и овец 0,4 мг/кг;

- свиней 0,6 мг/кг;

- кроликов и кур 1,0 мг/кг массы животного.

В воде ПДК нитратов составляет 45,0 мг/кг, в молоке 200,0 мг/кг.