Способ транспортировки кадмийсодержащих соединений кровью не ясен. Экспериментальные данные на животных дают основание предполагать, что соединения кадмия переносятся плазмой, взаимодействуя с протеинами с низким молекулярным весом и эритроцитами, в первую очередь гемоглобином и другими протеинами. Эксперименты показывают, что после одной инъекции уровень кадмия повышается, а затем быстро снижается, при этом введенная фракция вначале присутствует в плазме, в комплексе с протеинами, в последующем обнаруживается в эритроцитах. Кадмийсодержащие вещества, находящиеся в красных клетках крови, не поступают в плазму крови и не заменяются соединениями кадмия из плазмы, но почки обладают уникальной способностью выделять этот связанный кадмий из крови (A. Bernard, R. Lauwerus, 2004).
Задержка кадмия наблюдается во всех тканях у животных, в наибольшем количестве – в почках, печени, органах размножения и легких. Причем в почках и печени концентрируется до 50 % всего количества кадмия в организме. Другие органы, такие, как легкие, мозг, селезенка, сердце, жир также аккумулируют значительные количества кадмия. Кадмий не обнаружен в поджелудочной железе, аорте, пищеводе (H.-W. Schlipkoter et al.,2006).
Накопление кадмия в почках и печени происходит в форме металлотионеина с молекулярной массой в 10000 дальтон. Синтез кадмийсодержащего белка металлотионеина является, по существу, механизмом защиты и приводит к избирательному накоплению кадмия в почках и печени, где, процент связывания с металлотионеинами кадмия составляет 76-87 %.
Независимо от способа введения кадмий проникает через плаценту беременных крыс и хомяков. Это подтверждается заметно большим количеством содержания его в печени новорожденных, по сравнению с материнскими особями (в 2,5 раза) (P. Chomdhury, 2003). Однако, по сравнению со свинцом, перенос кадмия от матери к плоду и новорожденному оценивают как незначительный (A. Bernard, R. Lauwerus, 2006).
У животных и птиц экскреция кадмия осуществляется медленно, в основном с фекалиями, но отмечается и незначительное его выделение почками (B. Baranski et al., 2003).
Выделения кадмия происходит главным образом через желудочно-кишечный тракт. При этом значительную роль играет экскреция желчью (S. Bondia et al., 2001).
Хотя кадмий селективно накапливается в эпителии почечных канальцев (связываясь с низкомолекулярным белком), выделение его с мочой незначительно и повышается только при длительной экспозиции (M.A. Cheney et al., 2001).
Не абсорбированный кадмий (80 %) при пер оральном введении выделяется в течение 5 дней с фекалиями (I. Mucata et al., 2003).
Соединения свинца и кадмия, оказавшиеся в организме животных, депонируются в почках, печени, костной ткани и выделяются из него с калом, мочой, а также с молоком.
Повышенное содержание токсикоэлементов обнаруживается в молоке коров, если они выпасались вблизи промышленных предприятий (В.Н. Жуленко, М.А. Малярова, 2000; A. Litminczuk et al., 2003).
Большие количества свинца и кадмия в молоке установлены в том случае, когда в организм животных поступают корма из регионов, где почва загрязнена этими токсикоэлементами (LB. Nillett et al., 2004; A. Gorska, Z. Litwinczuk, 2006).
Концентрация свинца и кадмия в коровьем молоке выше в летний сезон, нежели в зимний, это связано с кормами, которые поступают в организм животных (J. Citek et al., 2005).
В связи с этим, количество свинца и кадмия, превышающие предельно допустимые уровни устанавливаются и в молочных продуктах (S.M. Fathi et al., 2000; Р.В. Осикина, Т.К. Тезиев, 2001).
При проведении токсико-экологической оценки объектов животноводства обнаруживаются высокое содержание свинца и кадмия в печени и почках животных и в яйцах кур, выращенных в неблагоприятных районах (G. Garmience et al., 2003; A. Meluzzi, 2004; Е.А. Печкурова, О.Н. Новикова, 2004; E. Arkuszewska et al., 2004; Е.Е. Носов, 2006; M. Lopez Mlonso, 2006; Ю.А. Лаврушина и др., 2007; G. Ysast, 2007).
Наличие соединений свинца и кадмия нельзя не учитывать производителям мясной, молочной продукции и птицепродуктов. Этим и обусловлено выполнение предпринятых нами исследований по определению уровня свинца и кадмия в кормах, органах и тканях кур и крупного рогатого скота, выращенных в различных регионах Московской области.
1.3 Токсикологическое действие свинец – и кадмийсодержащих соединений на организм животных
Одной из наиболее важных биологических проблем является оценка степени опасности токсикоэлементов для человека и животных.
Попав в организм, соединения тяжелых металлов могут стать причиной не только острых и хронических отравлений, но и появление отдельных последствий, которые возможны из-за канцерогенного, гонадотоксического, тератогенного (L.Friberg et al., 2000; V . Geldmacher, M. Mallinckrodt, 2004; К.А. Winship, 2005) и эмбриотоксического действия ( B. N. Nayak et al., 2000).
Поступающие из мест всасывания токсические вещества находятся в растворенном состоянии в плазме крови или взаимодействуют с белками плазмы крови, в первую очередь, с альбумином (А.И. Луйк, В.Д. Лукьянчук, 2004; Т.М. Зайцева и др., 2005). При этом взаимодействие белков и малых молекул осуществляется ковалентными, ионными, водородными и слабыми электростатическими связями.
Однако Jugo Sloboden (2000) и K.A.Winship (2001) установили, что распределение свинца между плазмой крови и кровяными клетками весьма различно и составляет 1,43-1,95 % и 98,05-98,57 % соответственно.
Наряду с этим, при определении количества токсикоэлемента в цельной крови и сыворотке установлено, что сыворотка крови является мобильным и активным носителем свинца, а цельная кровь служит резервуаром (D.T. Nixon et al., 2005; J. Jonglard et al., 2007).
И.Б. Беклишев и Стеценко (2001) отмечают, что свинец вызывает структурные изменения в мембране эритроцитов. Причем в самом эритроците он взаимодействует непосредственно с гемоглобином, при этом образуются нерастворимые комплексы, в связи с чем, период жизнедеятельности эритроцитов сокращается, некоторые клетки разрушаются. Кроме того, наблюдается выделение из эритроцитов ионов калия и снижение механической устойчивости клетки (M.R. Moore, 2005).
В настоящее время установлено, что свинец в небольших количествах, еще 10 лет назад, считавшихся безопасным, вызывает субклиническое действие, отдельные проявления которого получили название биологических маркеров токсичности. Так, анемию обуславливает ингибиторное действие свинца на дегидратазу дельта-аминолевули-новой кислоты (ДАЛК) и феррохелатазу (ФХ) – ферментов, участвующих в синтезе гемма (H.Grzyber et al., 2001; P.J. Landrigan , 2003).
Поражения органов кроветворения объясняют прямым токсическим воздействием соединений тяжелых металлов на молодые клетки кроветворения, в частности, угнетением некоторых ферментативных процессов, ответственных за пролиферацию и дифференцировку этих клеток, а также уменьшением проницаемости мембран эритроцитов, в связи с чем, затрудняется транспорт биологически важных веществ мембраны.
В условиях эксперимента при введении животным свинца ацетата отмечается увеличение концентрации свинца в крови, при этом содержание эритроцитов в крови снижается, а ретикулоцитов увеличивается. В костном мозгу обнаруживается существенное увеличение пронормобластов, а также ранних промежуточных и поздних нормо- бластов (A.K. Gautam, A.R. Chowdhury, 2007).
Специальными исследованиями установлено, что свинец влияет на ряд важных и взаимосвязанных клеточных систем, в том числе на дыхание митохондрий и синтез белка (B.A. Fowler et al., 2003).
Хорошо изучено влияние свинецсодержащих веществ на нервную систему, как центральную, так и периферическую (А.И. Бурханов, 1992).
Ученый Б.А. Абеумов (2003), проводивший свои исследования на собаках, показал, что при интоксикации свинцом происходят определенные взаимосвязанные гемо- и ликвородинамические изменения, которые вызывают декомпенсированные состояния в цереброспинальной системе, приводящие к нарушению функции мозга. А исследователь T.W. Clarkson (2001) считает, что ЦНС является основной "мишенью" токсического действия неорганических соединений свинца, особенно алкильных производных.
Данные, полученные некоторыми исследователями о накоплении свинца в мозгу противоречивы. Так, K.A. Winship (2003) считает, что накопление токсикоэлемента происходит, главным образом, в сером веществе и базальных ганглиях. А по данным H.Sоurander et al., (2004), свинец накапливается в белом веществе мозга, что в свою очередь, приводит к развитию энцефалопатии.
Наряду с этим, характерным проявлением действия соединений свинца на нервную систему является поражение двигательных аксонов (P.J. Landrigan, 2003), а изменение в нервных клетках по мнению (Z. Anca, A. Ossian, 2005) происходит в результате ингибирования свинцом метаболизма глюкозы.
До сих пор было принято считать, что опасность представляет свинец, циркулирующий в крови, тогда как его отложение в костях _ от 60 до 90% от его общего поступления в организм рассматривалось как механизм детоксикации (Hu Howard, F.L. Milder, 2005). Однако при быстром переходе токсикоэлемента из костей в кровь может произойти острое отравление. Кроме того, шведские ученые показали, что продолжительность задержки свинца в костях зависит от их типа: в губчатых костях период полувыведения свинца в костях зависит от их типа: в губчатых костях период полувыведения свинца составляет до 5 лет, тогда как в плотных костях он в 2-4 раза больше (J. Raloff, 2008).
Свинец вызывает обширные патологические изменения в нервной системе, крови, сосудах (S. Stoev, S. Lazarova, 2005), активно влияет на синтез белка ( В.Г. Сафронов и др., 2003), энергетический обмен клетки и её генетический аппарат (С. Фотеева и др., 2007).
Свинецсодержащие соединения подавляют ферментативные процессы превращения порфиринов и кровообразование (M.Z. Khan et al., 2003), ингибирует SH-содержащие ферменты (В.Г. Софронов и др, 2004), холинэстеразу (А.В. Новиков, А.В. Конюхова, 2000), различные АТФазы, угнетает окисление жирных кислот, нарушает белковый, липидный и углеводный обмены (S. Cheshnudjeva, H. Stranchev, 2006; С.А. Лавина, С.А. Карпова, 2007).