Отравление животных соединениями мышьяка

1. Отравление животных соединениями мышьяка

В прошлые годы мышьяксодержащие пестициды широко применяли в растениеводстве и животноводстве в качестве инсектицидов, фунгицидов и акарицидов (мышьяковистый ангидрид, натрия арсенат, парижская зелень, кальция арсенат, кокодиловая кислота, тиацетарсемид и др.). В настоящее время соединения мышьяка для этих целей не применяют. В ветеринарной практике препараты мышьяка: новарсенол, миарсенол, осарсол, применяют при различных заболеваниях. Мышьяксодержащие вещества присутствуют в почве в количестве около 2-3 мг/кг. В отдельных биогеохимических зонах до 40 мг/кг.

Основные источники загрязнения окружающей среды - предприятия по добыче и переработки мышьяксодержащих руд и минералов; заводы по производству серной кислоты и суперфосфата и др. вокруг этих предприятий могут возникать зоны с повышенным содержанием соединений мышьяка, возможно проникновение этого элемента из почвы в растения. Фоновый уровень соединений мышьяка в условно благополучных зонах составляет в кормовых растениях 0,2-0,5 мг/кг; в регионах рудных и медных месторождений 5 мг/кг. Высокий уровень мышьяка в установлен в рыбной муке 20-50 мг/кг.

Токсичность соединений мышьяка различна: LD50 мышьяковистого ангидрида для белых крыс 40-50 мг/кг, кокодиловой кислоты 700 и мышьяка сульфида 6400 мг/кг. В настоящее время острые отравления соединениями мышьяка встречаются редко, чаще хронические, связанные с загрязнениями окружающей среды. В чистом виде мышьяк в природе практически не встречается. Он распространен в воде трехсернистого (As2S3) и двухсернистого соединения (As2S2). В настоящее время известно большое количество различных неорганических и органических соединений мышьяка. Неорганические соединения трехвалентного (арсениты) - мышьяковистый ангидрид и пятивалентного мышьяка - пятиоксид. К органическим соединениям относят осарсол, миарсенол, новарсенол, диметиларсиновая кислота (кокодиловая), метиларсиновая и др. Более токсичны трехвалентные соединения (в 10-50 раз), также как и неорганические вещества.

Причины отравлений. Поступление в корм животных растений с большим содержанием соединений мышьяка. Случайное или преднамеренное попадание соединений мышьяка в виде лекарств в организм животных.

Токсикокинетика. Пятивалентный мышьяк в тканях медленно восстанавливается до более токсичного трехвалентного. Мышьяковистый водород, попадая в кровь, проникает в эритроциты и, отнимая кислород от оксигемоглобина, промежуточный продукт – коллоидный мышьяк оказывает гемолитическое действие. После распада эритроцитов образуется мышьяковистая кислота. Мышьяк обнаруживается во всех органах, но количественные взаимоотношения зависят и от пути поступления яда в организм и от времени его определения после происшедшего отравления. Концентрация мышьяка в паренхиматозных органах со временем уменьшается, а в эктодермальных тканях, напротив, увеличивается. Максимум поглощения мышьяка в органах отмечается через 30-60 мин после его парентерального введения в организм. Преимущественно он связывается с белками и лишь незначительно с липоидами. Установлено, что мышьяк избирательно накапливается в гемоглобине эритроцитов, причем в молекуле глобина его вдвое больше, чем во фракции гема. С белками стромы эритроцитов мышьяк не связывается. Выделение происходит весьма интенсивно, в основном с мочой и калом, отчасти с потом и молоком. Трехвалентный мышьяк выделяется главным образом кишечником, а пятивалентный – почками. Однократная доза мышьяка выводится полностью за 10 дней, а повторная – до 70 дней. Наибольшее количество мышьяка выводится в первые сутки.

Токсикодинамика. Соединения мышьяка обладают местным раздражающим и общим токсическим действием. Местное, вначале раздражающее, а затем прижигающее. Болезненности при этом, как правило, не возникает. Мышьяк блокирует сульфгидрильные группы тиоловых ферментов и участвующих в аэробном метаболизме, в результате нарушается тканевое дыхание, снижаются энергетические ресурсы клеток. Угнетаются окислительные процессы, в тканях накапливается молочная и пировиноградная кислоты. Мышьяк оказывает прямое токсическое действие на капилляры, в результате чего они расширяются и истончаются, нарушается нормальное кровоснабжение клеток, развивается гипоксия тканей. Мышьяковистый водород, который образуется в желудке под воздействием соляной кислоты, окисляется до мышьяковистого ангидрида, всасывается и активно взаимодействует с оксигемоглобином, нарушая транспорт кислорода. Накапливается метгемоглобин и усугубляется гипоксия, развивается гемолиз эритроцитов. Нарушение фосфорного обмена. Арсениты являются мощными ингибиторами липоевой кислоты. Арсенаты разобщают окислительное фосфорилирование, резко снижают выработку АТФ. В крови резко возрастает содержание неорганического фосфора. Некоторые, особенно неорганические соединения мышьяка, оказывают канцерогенное, мутагенное и эмбриотоксическое действие. При поступлении мышьяка в организм с кормами в течение длительного времени он в наибольших количествах накапливается в костях, коже, шерсти, селезенке. В сравнительно небольших количествах откладывается во внутренних органах и мышечной ткани.

Органами-мишенями при избыточном содержании мышьяка в организме являются костный мозг, желудочно-кишечный тракт, кожа, легкие и почки.

Водорастворимые соединения мышьяка хорошо всасываются из пищевого канала. Пыль, содержащая ангидрид мышьяковистой кислоты, мышьяксодержащие ядохимикаты, попадая в организм через дыхательные пути, действует на ферменты, содержащие сульфгидрильные группы. Это приводит к торможению обменных процессов в организме. В ряде случаев под влиянием соединений мышьяка наступает паралич капилляров.

Некоторые соединения мышьяка оказывают некротизирующее действие. Это свойство ангидрида мышьяковистой кислоты используется в зубоврачебной практике. Поступивший в организм мышьяковистый водород проникает преимущественно в эритроциты, в результате чего наступает их гемолиз. Это приводит к закупорке почечных канальцев, возникновению желтухи и т. д.

Мышьяк способен кумулироваться в организме.

При остром отравлении соединениями мышьяка они накапливаются в основном в паренхиматозных органах, а при хронических отравлениях — в костях и ороговевших тканях (покровы кожи, ногти, волосы и др.).

5.  Токсические свойства мышьяка

 
Необходимость мышьяка для жизнедеятельности человека и животных пока не доказана, однако, токсичность его соединений известна давно. Для мышьяка выявлен один из самых высоких показателей патологичности, составленный на основании девятнадцати патологий, связанных с этим элементом.

Симптомы мышьяковистого отравления – металлический вкус во рту, рвота, сильные боли в животе. Позже судороги, паралич, смерть. Наиболее известное и общедоступное противоядие при отравлении мышьяком – молоко, точнее главный белок молока казеин, образующий с мышьяком нерастворимое соединение, не всасывающееся в кровь.

При острой интоксикации – тошнота, рвота, боли в желудке; хронической – слабость, мышечные боли, прострация. Острая и хроническая интоксикация сопровождаются сонливостью, головной болью, спутанностью сознания, судорогами.

Широкое распространение мышьяка в почве, пресных водах, дополненное антропогенными загрязнениями от промышленных предприятий и использованием некоторых мышьяксодержащих средств защиты растений, обуславливает его непременное присутствие в большинстве пищевых продуктов.

6.  Механизм токсического действия

 
Механизм действия трех– и пятивалентных соединений мышьяка различен. Действия трехвалентного мышьяка направлено на блокаду пируватдегидрогеназного комплекса, играющего важную роль в гликолитических процессах. Таким образом, трехвалентный мышьяк снижает ресинтез АТФ, образование щавелевоуксусной кислоты из пирувата (нарушает пируватный глюконеогенез), что в конечном итоге приводит к гипогликемии. Трехвалентный мышьяк блокирует также активность глютатион-синтетазы,глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и глютатионредукта-зы, что приводит к развитию дефицита глютатиона в печени и к ухудшению процессов детоксикации мышьяка.

Вследствие, нарушения гликолиза нарушается также и синтез ацетилхолина, что является причиной развития периферической невропатии.

Токсикодинамика пятивалентного мышьяка частично обусловлена его восстановлением в трехвалентный. Самостоятельное токсическое действие обусловлено замещением фосфора в его биохимических реакциях вследствии сходства структуры. Пятивалентный мышьяк «включается» в реакции гликолиза, катализируемые ферментом глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназой, в результате чего образуется не 3-фосфоглицерат, а 1-арсено-3-фосфоглицерат, не способный участвовать в образовании АТФ.

Более того, образование АТФ-арсената (вместо нативного АДФ) также нарушает нормальный синтез АТФ.

Таким образом, мышьяк оказывает повреждающее действие на гликолитические и окислительные процессы, что проявляется клинической картиной отравления в виде полиорганной недостаточности, обусловленной дефицитом энергии, с соответствующей клиникой отравления.

Особенности клинических проявлений.

Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло успешно использовать соединения мышьяка (чаще всего, триоксид мышьяка) в качестве смертельного яда. Во

Франции порошок триоксида мышьяка за высокую «эффективность» получил обиходное название «наследственный порошок» (фр. poudre de succession). В 1832 появилась надёжная качественная реакция на мышьяк — проба Марша, значительно повысившая эффективность раскрытия отравлений.

На территориях, где в почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб.

Мышьяк в малых дозах канцерогенен, его использование в качестве лекарства, «улучшающего кровь» (так называемый «белый мышьяк», например «Таблетки Бло с мышьяком», и др.) продолжалось до середины 1950-х гг., и внесло свой весомый вклад в развитие онкологических заболеваний.

Недавно широкую огласку получила техногенная экологическая катастрофа на юге Индии — из-за чрезмерного отбора воды из водоносных горизонтов мышьяк стал поступать в питьевую воду. Это вызвало токсическое и онкологическое поражение у десятков тысяч людей.

Считалось, что «микродозы мышьяка, вводимые с осторожностью в растущий организм, способствуют росту костей человека и животных в длину и толщину, в отдельных случаях рост костей может быть вызван микродозами мышьяка в период окончания роста». Считалось также, что «При длительном потреблении небольших доз мышьяка у организма вырабатывается иммунитет: Этот факт установлен как для людей, так и для животных. Известны случаи, когда привычные потребители мышьяка принимали сразу дозы, в несколько раз превышающие смертельную, и оставались здоровыми. Опыты на животных показали своеобразие этой привычки. Оказалось, что животное, привыкшее к мышьяку при его употреблении, быстро погибает, если значительно меньшая доза вводится в кровь или под кожу.» Однако такое «привыкание» носит очень ограниченный характер, в отношении т. н. «острой токсичности», и не защищает от новообразований. Тем не менее, в настоящее время исследуется влияние микродоз мышьяксодержащих препаратов в качествеь противоракового средства. Клиническая картина отравления мышьяком зависит от количества принятого яда, его характеристики (органическое или неорганическое соединение), путей поступления в организме и преморбидного фона. По времени развития интоксикации различают острую, подострую и хроническую формы.

Клиническая картина острых отравлений соединениями мышьяка складывается из симптомов поражения желудочно-кишечного тракта, сосудистой системы и нервной системы. Паралитическая, или нервная форма, отравления мышьяком развивается в течение нескольких часов и проявляется глубокими поражениями центральной нервной системы: слабость, головная боль, бред, тонические судороги, потеря сознания, отек мозга, паралич сосудодвигательных дыхательных центров. Если больной выживает, то после латентного периода в 2–3 недели развивается периферическая невропатия. Невропатия проявляется выраженной мышечной слабостью, однако при этом редко обнаруживается распространенное снижение рефлексов. При повторных воздействиях небольших количеств мышьяка развивается дистальная симметричная сенсорно-моторная невропатия, при которой доминируют боли и нарушения чувствительности. При хронической интоксикации возникает гиперкератоз на поверхности ладоней и подошвенной части стоп, а на животе может проявиться пигментация бляшками в виде дождевых капель.

Биохимическая диагностика

Лабораторная диагностика должна включать анализ деятельности как можно большего числа функциональных систем. Оценка сердечнососудистой системы – мониторинговое наблюдение, рентгенография легких в 3-х проекциях, рентгенография органов брюшной полости (неорганические соли дают картину наличия бариевой взвеси), оценка функции почек и печени, при химико-токсикологическом воздействии – экскреция мышьяка с мочой.

При острой интоксикации уровень мышьяка в моче при однократном измерении соответствует 50мкг/л, суточной более 10мкг/л. Колебание между суточной и однократной экскрецией мышьяка объясняются особенностями его метаболизма. При тяжелой степени интоксикации уровень мышьяка в моче может достигать 198,5мкг/л. При хронической интоксикации в анализ включаются производные кожи – ногти и волосы. Превышение концентрации мышьяка в волосах и ногтях на 1мкг/г соответствует отравлению. Следует учитывать тот факт, что рост волос составляет в среднем 0,4 мм/день, ногтей – 0,1 мм/день.

Биологическая роль и физиологическое действие.

Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Сходство симптомов отравления мышьяком с симптомами холеры длительное время позволяло успешно использовать соединения мышьяка (чаще всего, триоксид мышьяка) в качестве смертельного яда. Во Франции порошок триоксида мышьяка за высокую «эффективность» получил обиходное название «наследственный порошок» (фр. poudre de succession). В 1832 появилась надёжная качественная реакция на мышьяк — проба Марша, значительно повысившая эффективность раскрытия отравлений.

На территориях, где в почве и воде избыток мышьяка, он накапливается в щитовидной железе у людей и вызывает эндемический зоб.

Мышьяк в малых дозах канцерогенен, его использование в качестве лекарства, «улучшающего кровь» (так называемый «белый мышьяк», например «Таблетки Бло с мышьяком», и др.) продолжалось до середины 1950-х гг., и внесло свой весомый вклад в развитие онкологических заболеваний.

Недавно широкую огласку получила техногенная экологическая катастрофа на юге Индии — из-за чрезмерного отбора воды из водоносных горизонтов мышьяк стал поступать в питьевую воду. Это вызвало токсическое и онкологическое поражение у десятков тысяч людей.

Считалось, что «микродозы мышьяка, вводимые с осторожностью в растущий организм, способствуют росту костей человека и животных в длину и толщину, в отдельных случаях рост костей может быть вызван микродозами мышьяка в период окончания роста»[2].

Считалось также, что «При длительном потреблении небольших доз мышьяка у организма вырабатывается иммунитет, этот факт установлен как для людей, так и для животных. Известны случаи, когда привычные потребители мышьяка принимали сразу дозы, в несколько раз превышающие смертельную, и оставались здоровыми. Опыты на животных показали своеобразие этой привычки. Оказалось, что животное, привыкшее к мышьяку при его употреблении, быстро погибает, если значительно меньшая доза вводится в кровь или под кожу.» Однако такое «привыкание» носит очень ограниченный характер, в отношении т. н. «острой токсичности», и не защищает от новообразований. Тем не менее, в настоящее время исследуется влияние микродоз мышьяксодержащих препаратов в качестве противоракового средства.